DE4022705C2

DE4022705C2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4022705C2
Application number: DE4022705A
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawamura
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE4022705A1; JPH0668247B2; US5063881A; JPH0350331A; CA2018632A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Zylinderblock, in Bohrungen des Zylinderblocks zur Bildung von Zylindern eingepaßte Zylinderlaufbuchsen, mit dem unteren Teil des Zylinderblocks an den unteren Seiten der Zylinderlaufbuch sen gebildete Kurbelkammern, einen am Zylinderblock befestigten Zylinderkopf, im Zylinderkopf ausgebildete Auslaßöffnungen, Auslaßventile zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnungen, an den unteren Umfangsteilen der Zylinderlaufbuchsen ausgebildete Einlaßschlitze, Überströmkanäle, die eine Verbindung zwischen den Einlaßschlitzen und den Kurbelkammern ermöglichen, in den Zylinderlaufbuchsen hin- und herbewegbare Kolben mit in die Kolben eingesetzten Kolbenbolzen, Pleuel, deren obere Pleuel augen über Lager gelenkig mit den Kolbenbolzen verbunden sind, eine Kurbelwelle, die mit den sich in die Kurbelkammer er streckenden unteren Pleuelaugen jedes Pleuels über Lager dreh bar verbunden ist und an ihren beiden Enden mittels Lager dreh bar am Zylinderblock gehalten ist, Ansaugkanäle zum Einführen von Ansaugluft in die Kurbelkammern, in den Verbrennungskammern vorgesehene Zündeinrichtungen zum Zünden des Brennstoffs und Brennstoff-Versorgungseinrichtungen zum Liefern von Brennstoff von den Ansaugkanälen über die Kurbelkammern und die Überström kanäle in die Zylinder.

Aus der DE 85 31 242 U1 ist eine herkömmliche Viertakt-Brenn kraftmaschine bekannt, bei der ein in der von einem unteren Zy linderblockbauteil gebildeten Kurbelkammer vorverdichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch durch mit Rückschlagventilen versehene Überströmkanäle in der unteren Totpunktstellung des Kolbens in die Brennkammer geleitet wird, welche von dem die Zylinderlauf bahn bildenden, massiven oberen Zylinderblockbauteil, dem Zy linderkopf und der Kolbenoberseite begrenzt ist. Im oberen Zy linderblockbauteil ist ferner das Auslaßventil angeordnet, wel ches in geöffneter Stellung ein Ausströmen der Verbrennungsgase durch die Auslaßöffnung ermöglicht. Die Rückschlagventile las sen lediglich eine Strömung von der Kurbelkammer in Richtung zur Brennkammer zu, d. h. die vom Kolben im Kurbelgehäuse vor verdichtete Frischladung kann in den Verbrennungsraum einströ men. Eine dazu entgegengesetzte Strömung wird durch die Rück schlagventile nicht zugelassen, was ein Eindringen von Verbren nungsgasen in die Überströmkanäle bzw. in die Kurbelkammer aus schließt. Eine Wärmeisolation des Verbrennungsraumes ist nicht vorgesehen.

Die DE 31 34 768 C2 beschreibt ein Kolben-Zylinder-Aggregat für Brennkraftmaschinen, bei welchem durch Verwendung von kerami schen Werkstoffen für die Zylinderbuchse und für Teile des Kol bens eine vergleichmäßigte Radialausdehnung der zueinander be wegten Teile erreicht wird. Eine aufgrund des im Zylinder vor handenen Temperaturgradienten auftretende, ungleichmäßige Ra dialausdehnung der Zylinderbuchse wird dadurch vergleichmäßigt, daß die Zylinderbuchse von einer Bandage mit ortsabhängiger tan gentialer Zugfestigkeit und von einer diese Bandage umgebenden thermischen Isolationsschicht mit ortsabhängiger Dicke um schlossen ist. Durch die Vergleichmäßigung der Radialausdehnung von Kolben und Zylinder kann auf eine Abdichtung durch hitze empfindliche Kolbenringe zwischen Kolben- und Zylinderlauf fläche verzichtet werden und es entsteht eine thermisch hoch belastbare Einheit.

In der JP-OS 122 765/1984 ist eine herkömmliche wärmeisolie rende Maschine beschrieben, bei der ein keramischer Laufbuch senkopf mit den oberen Teilen einer Zylinderlaufbuchse in einen Zylinderkopf eingepaßt ist.

Herkömmliche Zweitaktmaschinen schließen Maschinen mit Gleich stromspülung ein, die eine assymetrische Spülung und einen Nachansaugbetrieb erlauben und bei denen die Maschinenauslaß ventile in Auslaßöffnungen im Zylinderkopf vorgesehen sind, oder Auslaßöffnungen im gesamten Umfang der oberen Teile der Zylinderlaufbuchse vorgesehen sind, während die Spülöffnungen im gesamten Umfang der unteren Teile der Zylinderlaufbuchse ausgebildet sind, so daß ein Mischstrom aus Spülluft und Abgas vermieden werden kann, und der Spül- und Ansaugwirkungsgrad erhöht werden kann.

Eine wärmeisolierende Zweitaktmaschine wird im allgemeinen so ausgebildet, daß die Kurbelkammern als Kompressoren ar beiten.

Die Umweltverschmutzung durch das Abgas von einer Maschine haben zu einer öffentlichen Diskussion geführt, so daß mit Alkohol arbeitende Maschinen in der jüngsten Zeit eine grös sere öffentliche Aufmerksamkeit gefunden haben. Bei mit Alkohol arbeitenden Maschinen ist der Anteil an Kohlendioxid und Karbiden im Abgas verglichen mit den Abgasen von Maschi nen sehr niedrig, die Benzin und Leichtöle als Brennstoffe verwenden.

Bei einer Zweitaktmaschine, die mit Alkohol als Brennstoff arbeitet, ist jedoch die Zündbarkeit des Brennstoffes gerin ger. Verglichen mit Benzin und Leichtöl benötigt Alkohol nämlich eine größere Menge an latenter Wärme für seine Ver gasung. Benzin benötigt beispielsweise eine latente Wärme von 0,7% seines Heizwertes, während Alkohol eine latente Wärme von 5% seines Heizwertes benötigt. Alkohol hat nämlich die Eigenschaft, daß er schwierig zu vergasen ist. Wenn da rüberhinaus Alkohol von Einspritzventilen für alkoholischen Brennstoff, d. h. Brennstoff einspritzdüsen, in die Luft im Ansaugkanal eingespritzt wird, dann nimmt die Temperatur der angesaugten Luft ab, wobei dann, wenn der mit angesaugter Luft in diesem Zustand ge mischte Alkohol in die Verbrennungskammern eingeführt wird, die Zündverhältnisse des gasförmigen Gemisches notwendiger weise beeinträchtigt sind.

Wenn daher eine wärmeisolierende Maschine, die Alkohol als Brennstoff verwendet, so ausgebildet wird, daß die Tempera tur des Maschinenblockes insgesamt auf einen hohen Wert an steigt, um die Wärme von der auf hoher Temperatur befindlichen Wandoberfläche abzugeben, und die latente Wärme zur Vergasung dem angesaugten Alkohol zuzuführen, um diesen zu vergasen, dann wird die Vergasung des Alkohols gefördert und kann ein aus gezeichnetes gasförmiges Gemisch erzeugt werden.

Wenn jedoch die Temperatur der Maschine insgesamt auf einen hohen Wert zunimmt, kann Öl nicht in den Kurbelgehäusen auf genommen werden. Bei einer derartigen wärmeisolierenden Zwei taktmaschine werden gewöhnlich verschiedene Maßnahmen zur Schmierung getroffen, um die Drehgleitteile eines Kurbel zapfens einer Kurbelwelle und der oberen und unteren Pleuelaugen zu schmieren, damit diese Unzulänglichkeit beseitigt wird. Wenn die Gleitteile auf hohe Temperaturen während der Gleitbewegungen der Kolben ringe und der Zylinderlaufbuchsen kommen, kann ein Festfressen auftreten. Bei einer derartigen Maschine besteht daher die Schwierigkeit, für eine Schmierung dieser gleitenden Teile zu sorgen.

Bei einer Zweitaktmaschine erfolgt der Luftansaug- und Aus laßtakt in der folgenden Weise. Wenn die Auslaßventile geöffnet werden, um das Abgas über die Auslaßöffnungen abzugeben, dann treten Druckwellen, d. h. impulsförmige Wellen in den Zylindern auf, so daß das Abgas zwangsweise herausgedrückt wird. Folglich tritt frische Luft in die unte ren Zylinderteile ein, die in Unterdruckzonen strömt, die auf der Rückseite des Abgases auftreten. Da die unteren Zylinder teile verglichen mit dem Zylinderkopf nicht auf eine so hohe Temperatur erhitzt sind, wird die frische Luft nicht so sehr von der Temperatur der Innenflächen beeinflußt. Das macht es möglich, insbesondere eine wärmeisolierende Maschine in vor teilhafter Weise zu betreiben, da dann, wenn ein Zweitakt betrieb durchgeführt wird, um frische Luft über die unteren Zylinderteile anzusaugen, der Durchsatz der Spülluft oder der Saugluft nicht abnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftma schine der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einen umweltfreundlichen Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Brennstoffversor gungseinrichtungen Alkohol als Brennstoff liefern, daß die Zy linderlaufbuchsen als keramische Zylinderlaufbuchsen ausge bildet sind und daß die Lager, die die Pleuel an der Kurbel welle sowie an dem Kolbenbolzen lagern sowie die Lager, die die Kurbelwelle an dem Zylinderblock lagern, als Rollager mit kera mischen Rollelementen ausgebildet sind.

Durch die Erfindung soll bevorzugt eine keramische Maschine ge schaffen werden, die so ausgebildet ist, daß sie neben der Eigenschaft von Alkohol, daß er schwierig zu vergasen ist und daher eine große Menge an latenter Wärme für seine Verga sung benötigt, von der Eigenschaft von Alkohol Gebrauch macht, daß dieser eine Schmierwirkung auf keramisches Ma terial hat, und die die Vergasung des Alkohols dadurch för dert, daß der Maschinenblock insgesamt mit den Zylinderlauf buchsen und den Kolbenköpfen auf einer hohen Temperatur ge halten wird. Es soll verhindert werden, daß die gleitenden oder drehgleitenden Teile der Zylinderlaufbuchsen, der Kol benringe, der Pleuel und der Kurbelwelle durch den Alkohol korrodieren, indem diese Teile aus einem kerami schen Material statt einem metallischen Material gebildet sind, das durch Alkohol korrodiert werden würde. Es soll weiterhin eine Alkoholschmierung dadurch erfolgen, daß der Alkohol zunächst in die Kurbelkammern durch die Brennstoff versorgungseinrichtung, beispielsweise Einspritzventile für alkoholischen Brennstoff, eingeführt wird, die im Ansaugkanal vorgesehen sind, durch die die angesaugte Luft in die Kurbelkammern geleitet wird, so daß die gleitenden oder drehgleitenden Teile der Kurbel welle und der Pleuel mit dem Alkohol geschmiert werden, und der Alkohol anschließend davon in die Verbren nungskammern eingeführt wird, wodurch die gleitenden Teile der Kolbenringe und der Zylinderlaufbuchsen mit dem Alkohol geschmiert werden.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine keramische Ma schine geschaffen werden, die aus Rollagern aus einem kera mischen Material, die in den Drehgleitteilen aus keramischem Material der Zylinderlaufbuchsen, der Kurbelwelle und den oberen und unteren Pleuelaugen eingebaut sind, Einlaßschlitzen, die in den unteren Zylinderlaufbuchsenteilen ausgebildet sind, so daß sie im Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, Überströmkanälen, die eine Verbindung dieser Einlaßschlitze und der Kurbelkammern erlauben, Brennstoffversorgungsein richtungen wie beispielsweise Einspritzventile für alkoholischen Brennstoff, die in Ansaugkanälen vorgesehen sind, durch die Ansaug luft in die Kurbelkammern eingeführt wird, und Alkohol zündeinrichtungen besteht, die in den Verbrennungskammern vorgesehen sind, wobei die Ausbildung derart sein soll, daß Alkohol von den Einlaßschlitzen, die in Umfangsrichtung in den unteren Zylinderlaufbuchsenteilen vorgesehen sind, die sich in der Nähe der unteren Totpunkte der Kolben befin den, den Zylindern geliefert werden kann, während dieser mit Ansaugluft gemischt wird und Schmierfilme bilden kann, die aus Flüssigkeitsfilmen aus nichtvergasten oder zerstäubten Anteilen des Alkohols bestehen, der sich auf den Oberflächen der Laufbuchsen und auch auf den Oberflächen der Kolben schürzen niederschlägt, nachdem mit angesaugter Luft gemisch ter Alkohol in die Kurbelkammern eingesagt ist, wobei diese Schmierfilme die gleitenden Teile zwischen den Zylinderlauf buchsen und den Kolbenringen oder Kolbenschürzen während des ansteigenden Hubs der Kolben schmieren und Schmierfilme auf den Innenflächen der Zylinderlaufbuchsen zurückbleiben und diese Gleitteile während des absteigenden Hubs der Kolben schmieren.

Die Gleitkontaktteile der Bauteile aus einem keramischen Material unterliegen einer Zwischen- oder Grenzschichtschmie rung. Wenn der Reibungswiderstand hoch wird, lösen sich die das keramische Material bildenden Teilchen und werden die Gleitkontaktteile mit den abfallenden keramischen Teilchen geschmiert. Um die Reibung zwischen den Teilen aus kerami schem Material bei einer Gleitbewegung zu verringern, ist es bevorzugt, ein Fluid in den Poren in den Oberflächen der Teile aus einem keramischen Material zu halten. Die Flüssig keitsfilme, die oben erwähnt wurden, wirken als Fluid, das in den Poren der keramischen Oberflächen gehalten wird, wo bei diese flüssigen Filme als Schmierfilme wirken, und ein gleichmäßiges Gleiten der Bauteile aus keramischem Material bezüglich der Gleitbewegungen der Zylinderlaufbuchsen und Kolbenringe oder Kolbenschürzen während des ansteigenden Hubs der Kolben unterstützen. Diese Schmierfilme bleiben weiterhin auf den Innenflächen der Zylinderlaufbuchsen und unterstützen ein gleichmäßiges Gleiten dieser Gleitteile während des absteigenden Hubes der Kolben.

Wenn Alkohol als Brennstoff von den Ansaugkanälen in die Kurbelkammern gemischt mit angesaugter Luft angesaugt wird, dann wird der Brennstoff in Form von Nebel beibehalten oder in Nebel aufgrund der Drehbewegung der Kurbelwelle umgewan delt, wobei die nicht vergasten oder zerstäubten Anteile des Alkohols sich auf den Oberflächen der Kolbenschürzen zur Bildung von Schmierfilmen aus Alkohol niederschlagen, mit denen die oben erwähnten Gleitteile nach Maßgabe der hin- und hergehenden Bewegungen der Kolben geschmiert werden.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine mit keramischen Rollenlagern, die in den Drehgleitteilen eines Zapfens der Kurbelwelle und den unteren Pleuelaugen eingebaut sind, und mit Rollenlagern geschaffen werden, die in die Drehgleitteile des Zapfens und die oberen Pleuelaugen eingebaut sind, wobei der Alkohol, der in die Kurbelkammern angesaugt wird, die Schmierung der Dreh gleitteile der Kurbelwelle und der oberen und unteren Pleuelaugen unterstützt, ohne diese zu korrodieren, was eine Verbesserung der Gleit charakteristik dieser Teile, eine gleichmäßige Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben in eine Dreh bewegung der Kurbelwelle und eine höhere Maschinenausgangs leistung erlaubt.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der wärmeisolierendes Material an der unteren Außenfläche eines Zylinderkopfes und an den äußeren Umfangsflächen der oberen Teile der Zylinderlaufbuchsen an geordnet ist, da Alkohol eine hohe latente Wärme zur Verga sung, verglichen mit Benzin und Leichtöl, benötigt und schwierig zu vergasen ist, so daß durch diesen wärmeisolie renden Aufbau der Maschinenblock als ganzes auf einer hohen Temperatur gehalten wird, um die Vergasung des Alkohols zu fördern, der Alkohol, der in den Kurbelkammern gesammelt wird, in Nebelform gehalten wird oder in Nebelform mit den Bewegun gen der Kurbelwelle und der Pleuel gebracht wird, um nach und nach vergast zu werden, und in die Verbrennungs kammern geleitet und verbrannt wird, wobei ein gasförmiges Gemisch aus angesaugter Luft und Alkohol in die Kurbelkammern eingeführt wird, um den Druck darin auf einen hohen Wert zu bringen und ein Durchblasen des Gases zu verhindern.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der wärmeisolierendes Material an der unteren Außenfläche eines Zylinderkopfes und an den Außen flächen der oberen Teile der Zylinderlaufbuchsen angebracht ist, Einlaßschlitze in den unteren Teilen der Zylinderlauf buchsen ausgebildet sind, um angesaugte Luft von einem Nied rigtemperaturbereich in die Zylinder einzuführen, so daß der Zylinderkopf einen Hochtemperaturbereich bildet, was es er laubt, daß die angesaugte Luft, d. h. die Frischluft, vom Ein fluß der Wärme vom Hochtemperaturbereich frei ist, da die unteren Zylinderteile einen Niedrigtemperaturbereich bilden, und somit trotz der Tatsache, daß die Maschine eine wärme isolierende Maschine ist, keine Wärmeausdehnung der Luft auf tritt, die eine Beeinträchtigung des Durchsatzes der ange saugten Luft bewirken würde.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine keramische Maschine mit Gleichstromaufbau geschaffen werden, bei der Auslaß ventile in einem Zylinderkopf vorgesehen sind, die ein Spülen mit Luftströmen bewirken kann, die in eine bestimmte Richtung bezüglich der Mittellinie des Zylinders strömen, und das Abgas wirkungsvoll über Auslaßöffnungen abgeben kann, wonach Ansaugluft in den Zwischenraum auf der Rücksei te der Impulswellen des Abgases eingeführt wird, so daß ein Unterdruckbereich mit angesaugter Luft gefüllt wird, wodurch der Luftstrom in eine einzige Richtung geht und dadurch die Abnahme in dem Ansaugwirkungsgrad so gering wie möglich ge halten werden kann, da die angesaugte Luft von den unteren Teilen der Zylinderlaufbuchsen in die Verbrennungskammern selbst dann eingeführt wird, wenn die Temperatur der Wände des Zylinderkopfes und der oberen Zylinderteile hoch ist, so daß der Maschinenwirkungsgrad erhöht werden kann.

Durch die Erfindung soll schließlich eine keramische Maschine geschaffen werden, bei der Rückschlagventile an den Teilen vorgesehen sind, an denen die Kurbelkammern und die Ansaugkanäle, in die die angesaugte Luft von außen einge führt wird, miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein Rückstrom eines Fluides von den Kurbelkammern in die Ansaugkanäle verhindert wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein be sonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Teilschnittansicht des Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemäßen keramischen Maschine.

Die in der Zeichnung dargestellte keramische Maschine ist eine Maschine mit Gleichstromspülung, die mit Auslaßven tilen 1 in einem Zylinderkopf 3 und mit Einlaßschlitzen 20 in den unteren Teilen der Zylinderlaufbuchsen 4 versehen ist, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, und die als Zwei taktmaschine arbeitet, indem sie die Kurbelkammern 12 als Kompressoren verwendet, so daß eine Spülung durch die Luft ströme erfolgt, die in eine bestimmte Richtung bezüglich der Mittellinie der Zylinder strömen, um dadurch den Wirkungs grad der Maschine zu erhöhen.

In dieser keramischen Maschine ist der Zylinderkopf 3 fest am Zylinderblock 6 über Dichtungen 22 angebracht, und sind die Kopflaufbuchsen, die aus den in einem Stück ausgebilde ten unteren Flächenteilen 5 des Zylinderkopfes und den obe ren Teilen 9 der Zylinderlaufbuchsen bestehen, fest in eine Bohrung 41 im Zylinderkopf 3 über wärmeisolierende Dichtun gen 10 eingepaßt. Diese Kopflaufbuchsen bilden die Verbren nungskammern 8 und bestehen aus einem keramischen Material wie beispielsweise Zirkonoxid, ZrO₂, Siliziumnitrid Si₃N₄, Siliziumkarbid SiC und Aluminiumtitanat, wobei sich die Kopflaufbuchsen insbesondere durch ihre Hitzebeständigkeit auszeichnen. Die wärmeisolierenden Dichtungen 10 bestehen aus einem wärmeisolierenden Material wie beispielsweise Aluminiumtitanat und Kaliumtitanat und sind zwischen der Bohrung 41 im Zylinderkopf 3 und den Außenflächen der Kopf laufbuchsen angeordnet. Aufgrund des Einbaus dieser wärme isolierenden Dichtungen 10 bilden die oberen Teile der Ver brennungskammern 8 wärmeisolierende Konstruktionen, so daß eine Wärmeverteilung von den oberen Teilen der Verbrennungs kammern auf den Zylinderkopf 3 vermieden wird. Die Aus laßöffnungen 2, die in den Unterflächenteilen des Zylinder kopfes 5 ausgebildet sind, die aus wärmeisolierenden Kon struktionen bestehen, sind mit Ventilsitzen 24 versehen, auf denen Auslaßventile 1 vorgesehen sind. Der Zylinder kopf 3 ist weiterhin mit Zündkerzen 35 als Einrichtungen zum Zünden eines gasförmigen Gemisches aus Luft und Alkohol versehen.

Die Zylinderlaufbuchsen 4, die die Zylinder bilden, sind in Bohrungen 23 eingepaßt, die im Zylinderblock 6 ausgebildet sind. Wärmeisolierende Dichtungen 21 aus einem wärmeisolie renden Material sind zwischen den oberen Zylinderlaufbuch senteilen 9 und den Zylinderlaufbuchsen 4 vorgesehen, um eine Übertragung der Wärme der oberen Zylinderlaufbuchsen teile 9 auf die Zylinderlaufbuchsen 4 zu verhindern. Die Verbrennungskammern 8 sind von den Zylinderkopflauf buchsen aus den unteren Zylinderkopfteilen 5 und den oberen Laufbuchsenteilen 9, den Zylinderlaufbuchsen 4 und den Köpfen der Kolben 7 umschlossen. Die Zylinderlaufbuchsen 4, die Gleitflächen 28 liefern, an denen die Kolben 7 entlang hin- und herbewegt werden, bestehen aus einem keramischen Material, das mit Alkohol nicht reagiert, wie beispielsweise Zirkon oxid ZrO₂ oder Siliziumkarbid SiC. Diese keramische Maschine verwendet Alkohol als Brennstoff. Wenn somit die Zylinderlauf buchsen 4, die die Gleitflächen 28 liefern, aus einem kera mischen Material wie Siliziumnitrid Si₃N₄ bestehen, dann wird das Siliziumnitrid in dem im Alkohol enthaltenen Wasser während der Gleitbewegung, d. h. bei anliegender Last ge schmolzen. Das Siliziumnitrid reagiert dann mit dem Wasser zur Bildung eines Silizids, so daß die Zylinderlaufbuchsen 4 verschleißen. Derartige Zylinderlaufbuchsen sind daher nicht bevorzugt. Es ist folglich bevorzugt, daß die Zylinder laufbuchsen 4 aus den oben erwähnten keramischen Materialien gebildet sind, die während der Gleitbewegungen nicht schmelzen. An der unteren Seite des Zylinderblockes 6 ist eine Kurbelkammer 12 ausgebildet, die aus einem Teil des Zylinderblockes 6 und einem Kurbelgehäuse 16 besteht, das in einem Stück am unteren Teil des Zylinderblockes 6 be festigt ist. Die Kolben 7, die in den Zylindern, d. h. den Zylinderlaufbuchsen hin- und herbewegt werden können und in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt sind, weisen Kolbenkopfteile 34 und Kolbenschürzenteile 36 auf, wobei die Kolbenkopfteile 34 wärmeisoliert aus einem wärmeisolierenden Material wie beispielsweise Zirkonoxid ZrO₂ oder Aluminium titanat und einem keramischen Material gebildet sein können.

Kolbenringe 27 sind in Nuten in den Kolben 7 eingepaßt. Da diese Kolbenringe 27 gleitende Teile wie die Zylinder laufbuchsen 4 sind, bestehen die Gleitflächen der Kolben ringe 27 aus einem keramischen Material wie beispielswei se Zirkonoxid ZrO₂ und Siliziumkarbid SiC, das nicht mit dem Brennstoff Alkohol reagiert, wie es bei den Zylinder laufbuchsen 4 der Fall ist. Solange die Gleitflächen der Kolbenringe 27 aus dem oben erwähnten keramischen Material bestehen, kann ein ausreichender Effekt erzielt werden, selbst wenn die Körper der Kolbenringe nur mit diesem kera mischen Material beschichtet sind.

In der oben beschriebenen keramischen Maschine ist der Zylinderblock 6 an seinem unteren inneren Umfangsteil mit ringförmig in Umfangsrichtung verlaufenden Einlaßschlitzen 38 versehen, die den Einlaßschlitzen 20 in den Zylinderlauf buchsen 4 gegenüber angeordnet sind. Überströmkanäle 18, über die die Kurbelkammern 12 mit den Einlaßschlitzen 38 in Verbindung stehen, sind so ausgebildet, daß Ansaugluft in die Einlaßschlitze 38 eingeführt werden kann. Die Kurbel kammern 12 sind mit Verbindungsöffnungen 37 in den Kurbel gehäusen 16 versehen und die Verbindungsöffnungen 37 enthal ten Rückschlagventile 13, die aus Leitungsventilen bestehen und so arbeiten, daß sie einen Rückstrom der Druckluft in den Kurbelkammern 12 zu den Ansaugkanälen 39 ver hindern. Die Ansaugkanäle 39 sind mit Einspritzventilen für alkoholischen Brennstoff 11 versehen, um Alkohol mit angesaugter Luft in die Kurbelkammern 12 zu saugen.

Die Ansaugkanäle 39 stehen mit einem nicht darge stellten Auflader, beispielsweise einem Turbolader, und einem Kompressor in Verbindung. Aufgrund dieses Aufbaues wird der in die Ansaugkanäle 39 eingespritzte Brennstoffalko hol mit der angesaugten Luft gemischt und wird das sich er gebende gasförmige Gemisch durch die Rückschlagventile 13 in den Verbindungsöffnungen 37 in die Kurbelkammern 12 ge saugt. Das gasförmige Gemisch, das in die Kurbelkammern 12 gesaugt wird, wird von den Verbindungsöffnungen 33 zwischen den Endabschnitten der Zylinderlaufbuchsen 4 und den Zylin dern 23 im Zylinderblock 6 in das Innere der Zylinder, d. h. die Verbrennungskammern 8 über die Überströmkanäle 18, die Einlaßschlitze 38 und die Einlaßschlitze 20 gesaugt.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau hat das darge stellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen keramischen Maschine den folgenden Aufbau. Um die Kolben 7 hin- und her zu bewegen, sind die oberen Pleuelaugen 29 mit diesen derart verbunden, daß die oberen Pleuelaugen 29 schwenkbar gleiten können. Die Kolben bolzen 17 sind in Bohrungen 30 in den Ansätzen der Kolben 7 so befestigt, daß die Kolbenbolzen 17 drehbar gleiten können, und die oberen Pleuelaugen 29 sind mit den Kolbenbolzen 17 so verbunden, daß die oberen Pleuelaugen 29 schwenkbar gleiten können. Rollager aus Rollelementen sind zwischen den Kolbenbolzen 17 und den Bohrungen 30 für die Kolbenbolzen 17 und zwischen den oberen Pleuelaugen 29 und den Kolbenbolzen 17 vorgesehen. Diese Rollager bestehen aus Kugellagern aus keramischen Kugeln 14, die die Rollelemen te bilden. Die Ansätze mit den Bohrungen 30 für die Kolben bolzen 17 und die oberen Pleuelaugen 29 bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufringen von herkömmlichen Kugellagern äquivalent sind, während die Kolbenbolzen 17 Bauteile bilden, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Die unteren Pleuelaugen 40 sind mit Kurbelzapfen 19 der Kurbelwelle so verbunden, daß die unteren Pleuelaugen 40 drehbar gleiten. Rollenlager aus Rollelementen sind nämlich zwischen den Innenflächen der Bohrungen 31 für die Kurbelzapfen 17 in den unteren Pleuelaugen 40 und den Außenflächen der Kurbelzapfen 19 vorgesehen. Diese Rollenlager sind aus keramischen Rollen 15 aufgebaut, die die Rollelemente bilden. Die unteren Pleuelaugen 40, die mit den Bohrungen 31 für die Kurbelzapfen 19 ver sehen sind, bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufrin gen von üblichen Rollenlagern äquivalent sind, während die Kurbelzapfen 19 Bauteile bilden, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Um die Kurbelwelle drehbar in den Lagerteilen 32 für den Zylinderblock 6 zu befestigen, sind Rollager aus Rollelemen ten zwischen den Außenflächen der Kurbelzapfen 26 der Kur belwelle und den Innenflächen der Lagerteile 32 vorgesehen. Diese Rollager bestehen aus Rollenlagern aus keramischen Rollen 15, die die Rollelemente bilden. Die Lagerteile 32 des Zylinderblockes 6 bilden daher Bauteile, die den äußeren Laufringen herkömmlicher Rollenlager äquivalent sind und die Kurbelzapfen 26 bilden Bauteile, die den inneren Laufringen äquivalent sind.

Bei der erfindungsgemäßen keramischen Maschine wird somit Alkohol als Brennstoff in die Kurbelkammer 12 eingeführt, wie es oben beschrieben wurde. Es ist daher bevorzugt, daß die Kugellager und die Rollenlager, die oben beschrieben wurden, aus einem keramischen Material wie beispielsweise Zirkonoxid ZrO₂ und Siliziumkarbid SiC bestehen, wie es auch bei den oben erwähnten Bauteilen mit Gleitflächen der Fall ist.

Claims

1. Brennkraftmaschine, umfassend

1. einen Zylinderblock (6),
2. in Bohrungen des Zylinderblocks (6) zur Bildung von Zy lindern eingepaßte Zylinderlaufbuchsen (4),
3. mit dem unteren Teil des Zylinderblocks (6) an den unteren Seiten der Zylinderlaufbuchsen (4) gebildete Kurbelkammern (12),
4. einen am Zylinderblock (6) befestigten Zylinderkopf (3),
5. im Zylinderkopf (3) ausgebildete Auslaßöffnungen (2),
6. Auslaßventile (1) zum Öffnen und Schließen der Auslaßöff nungen (2),
7. an den unteren Umfangsteilen der Zylinderlaufbuchsen (4) ausgebildete Einlaßschlitze (20),
8. Überströmkanäle (18), die eine Verbindung zwischen den Ein laßschlitzen (20) und den Kurbelkammern (12) ermöglichen,
9. in den Zylinderlaufbuchsen (4) hin- und herbewegbare Kolben (7) mit in die Kolben (7) eingesetzten Kolbenbolzen (17),
10. Pleuel (25), deren obere Pleuelaugen (29) über Lager gelen kig mit den Kolbenbolzen (17) verbunden sind,
11. eine Kurbelwelle (26), die mit den sich in die Kurbelkammer (12) erstreckenden unteren Pleuelaugen (40) jedes Pleuels (25) über Lager drehbar verbunden ist und an ihren beiden Enden mittels Lager drehbar am Zylinderblock (6) gehalten ist,
12. Ansaugkanäle (39) zum Einführen von Ansaugluft in die Kur belkammern (12),
13. in den Verbrennungskammern vorgesehene Zündeinrichtungen (35) zum Zünden des Brennstoffs und
14. Brennstoff-Versorgungseinrichtungen zum Liefern von Brenn stoff von den Ansaugkanälen (39) über die Kurbelkammern (12) und die Überströmkanäle (18) in die Zylinder,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoff-Versorgungseinrichtungen Alkohol als Brennstoff liefern,
daß die Zylinderlaufbuchsen als keramische Zylinderlaufbuch sen (4) ausgebildet sind und
daß die Lager, welche die Pleuel (25) an der Kurbelwelle (26) sowie an den Kolbenbolzen (17) lagern sowie die Lager, welche die Kurbelwelle (26) an dem Zylinderblock (6) lagern, als Rollager mit keramischen Rollelementen (14, 15) ausgebildet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Versorgungseinrichtungen Einspritzventile (11) für alkoholischen Brennstoff umfassen, die in den An saugkanälen (39) vorgesehen sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ansaugkanäle (39) über Rückströmung ver hindernde Einrichtungen mit den Kurbelkammern (22) verbunden sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (15) der Roll lager, welche die Pleuel (25) an der Kurbelwelle (26) und welche die Kurbelwelle (26) am Zylinderblock (6) lagern, als keramische Rollen ausgebildet sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollager, welche die Pleuel (25) an den Kolbenbolzen (17) lagern, als Kugellager mit ke ramischen Kugeln (14) ausgebildet sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch im Zylinderkopf (3) ausgebildete Boh rungen und in den Bohrungen vorgesehene Zylinderkopflauf buchsen, die mit den Auslaßöffnungen (2) versehene keramische Unterseitenabschnitte (5) des Zylinderkopfs (3) und ein stückig mit den Unterseitenabschnitten (5) ausgebildete, ke ramische, obere Abschnitte (9) der Zylinderlaufbuchsen um fassen, und durch zwischen den Zylinderkopflaufbuchsen und den Bohrungen im Zylinderkopf (6) vorgesehene, aus einem wär meisolierenden Material bestehende, wärmeisolierende Dichtun gen (10).