DE4023372C2

DE4023372C2 - Zweitakt-Dieselmotor mit Zweitdehnung

Info

Publication number: DE4023372C2
Application number: DE4023372A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Klaue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-23
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2010-07-24
Also published as: DE4023372A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Dieselmotor-Zweitakt- Lösung der DE-OS 34 37 302, 37 25 623, 38 00 606 und 38 08 342 mit beidseitig des Arbeitszylinders, parallel zur Kurbelwellenmittenachse angeordneten Teilzylindern mit da rin von der Kurbelwelle angetriebenen Schwingkolben zum Über strömen der teilgedehnten Arbeitsgase und zur Frischgasladung.

Durch dieses Prinzip kann infolge einer Aufladung des Arbeits zylinders durch den unmittelbar angeschlossenen Ladezylinder, ohne verlustreiche Zwischenkühlung mit aufwendigem Rohrlei tungsnetz, sowie durch die erweiterte Ausnutzung der Brenn gasenergie durch Zweitdehnung ein Gesamtwirkungsgrad von 50% erzielt werden. Dabei mußte bisher noch der Verbrennungs gütegrad von Brennräumen mit Vorkammer oder Luftspeicher mit Niederdruckeinspritzung zugrunde gelegt werden.

Mit der heute zur Verfügung stehenden Höchstdruck-Einspritzung sollte die Möglichkeit bestehen, Verbrennungswirkungsgrade wie bei Kesselheizungen mit Wirbelstrombelüftung zu erzielen. Dies ist jedoch mit normalen Viertakt-Dieselmotoren nicht mög lich, weil die im Zylinderkopf angeordneten Ventile ein über die bei Drücken zwischen 700 und 1000 bar auftretende Strahl länge gehende Luftbewegung zur Zündung ohne Zündverzug nicht möglich ist. Die Einspritzung in eine durch eine Ventil-Drall einrichtung belüftete Kammer im Kolben reicht dafür in keiner Weise aus.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen noch leich teren und im Betrieb wirtschaftlicheren Motor zu schaffen, der als Zweitakter sowieso mit NO_x-armem Abgas arbeitet und durch weitere Verbesserung des Wirkungsgrades mit einem gerin geren Gasdurchsatz, also auch mit weniger CO₂-Ausstoß aus kommt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel eines Einzylin der-Motors der Erfindung dargestellt. Er ist in Fig. 2 mit C-D gekennzeichneten Quer- und in Fig. 1 mit A-B gekennzeichneten Längsschnitt veranschaulicht. In Fig. 3 ist das Stoffwechseldiagramm des Motors wiederge geben.

In den Abbildungen ist mit 1 der rechteckige Arbeitsraum, mit 2 der sich darin bewegende rechteckige, mit Dichtstegen 3 abgedichtete Kolben gekennzeichnet. Der Kolben treibt über die Pleuelstange 4 die Kurbelwelle 5 an, welche über Exzenter, die in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber als Kurbel wellenkröpfungen 6 und 7 dargestellt sind, sowie über die Pleuelstangen 8 und 9 die beiden gegenüberliegenden, in den Teilzylindern 10 und 11 arbeitenden Schwingkolben 12 und 13 antreibt. Die zylindrisch ausgebildeten, im Motorgehäuse ge lagerten zylindrischen Schwenkachsen 12 ₁ und 13 ₁ steuern mit Ausnehmungen 12 ₂ und 13 ₂ im Zusammenwirken mit, an den Längs seiten des Arbeitsraumes 1 angeordneten Einlaßschlitzen 14 und Auslaßschlitzen 15 den im Schema Fig. 3 angegebenen Stoff wechsel.

In der dargestellten Kolbenposition erfolgt die weiter unten beschriebene Verbrennung, welche den Kolben 2 mit der Pleuel stange 4 nach unten drückt. Bei 90° Kurbelwinkel öffnet die Kolbenoberkante den Auslaßschlitz 15 des Teilzylinders 11, wobei sich der Schwingkolben 13 in der oberen, gestrichelt an gegebenen Stellung befindet. In seinem Verdichtungsraum ist ein durch einen nicht dargestellten, von einem Stellmotor stufenlos verstellter Regelkolben angeordnet, welcher einen durch eine Motor-Recheneinheit bestimmten Vordruck einstellt. Durch Überleiten des Brenngasdruckes des Arbeitszylinders 1 steigt dieser Druck auf den im Arbeitszylinder herrschenden an und die Dehnung der Brenngase erfolgt gemeinsam in beiden Arbeitsräumen bis der Schwingkolben 13 die Auslaßöffnung 16 erreicht hat. Bei Eö des Diagramms Fig. 3 öffnet der die Steuerkante des die Spülung sowie Frischgasfüllung vorneh menden Schwingkolbens 12 den Einlaß über den bereits geöff neten Einlaß 14. Mit der vorgespannten Luft wird zunächst gespült; anschließend wird der Arbeitsraum oberhalb des Kolbens 2 aufgeladen bei vom Steuerpunkt As ab durch die Steuerkante des Schwingkolbens 13 geschlossenen Auslaß schlitzen.

Der Einlaßvorgang wird vom Motorkolben durch Schließen der Schlitze 14 abgeschlossen. Dabei hat der Schwingkolben seine obere, gestrichelt dargestellte Lage erreicht.

Im Kolben-OT hat der Schwingkolben 12 bereits die Hälfte der erforderlichen Spül- und Ladeluft durch den geöffneten Mem braneinlaß 17 wieder angesaugt.

Kurz vor Erreichen des OT erfolgt die Einspritzung, denn der Zündverzug wird bei der vorgeschlagenen Gemischbildung mit Hochdruckeinspritzung und gleichgerichteter Verwirbelung der gesamten Luftmenge einen Bruchteil des bei Standard- Brennkammermotoren auftretenden Zündverzuges betragen. Die Wirbelbewegung der Luft erfolgt in einem, im Motorkopf unter gebrachten kegeligen Brennraum 18, der über die gesamte Kolben länge reicht, durch eine einseitig im Brennraum angeordnete Rippe 20 mit breit abgerundetem Fuß. Da sowohl Kolbenboden 2 ₁ wie Decke 21 des Motorarbeitsraumes flach ausgebildet sind, tritt zunächst eine gegenläufige Quetschströmung auf. Durch die einseitige Anordnung der Rippe, deren Radius der Abrun dung des kegeligen Brennraumes angepaßt ist, führen die Strömungen in eine gleichgerichtete Wirbelbewegung, in deren Zentrum der von der Düse 23 gelieferte Hochdruckstrahl 19 eindringt und infolge dessen äußerer, erfahrungsgemäß am feinsten zerstäubten Zone im Wirbel der heißen Luft sofort zündet und die gesamte Einspritzmenge durch die mit hoher Geschwindigkeit nachströmende Luft verbrannt wird.

Claims

Zweitakt-Dieselmotor mit Zweitdehnung, mit beidseitig des Arbeitszylinders angeordneten Teilzylindern, in denen Schwingkolben um Achsen, welche parallel zur Mittenachse der Kurbelwelle des Arbeitszylinders liegen, von der Kurbelwelle aus bewegt werden und der Schwingkolben der einen Seite die Spülung und Ladung des Arbeitszylinders und der Schwingkolben der gegenüberliegenden Seite eine Zweitdehnung der Abgase vornimmt, gekennzeichnet durch
- a) Motor-Arbeitsraum (1) mit rechteckigem Querschnitt
- b) Kurbelwelle (5) oder -wellen parallel zu den langen Seiten des Rechteck-Querschnittes des Arbeitsraumes (1)
- c) In der Mitte des Kopfes (21) des Arbeitsraumes (1) angeordnete zylindrische oder kegelförmige Brennkammer (18), welche mit Rundungen in den flachen Teil des Kopfes (21) übergeht
- d) Anordnung einer Rippe (20) auf dem sonst flachen Boden des Kolbens (2), deren Mittenachse parallel, jedoch gegenüber der Kolbenmitte versetzt zu der Mittenachse der Brenn kammer (18) sitzt und deren Fußabrundung mit der Brenn raumabrundung einen über die Länge der Brennkammer reichen den Spalt bildet.