DE4418286C2

DE4418286C2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4418286C2
Application number: DE19944418286
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Beiring
Original assignee: BEIRING KARL HEINZ
Current assignee: BEIRING KARL HEINZ
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-05-27
Also published as: DE4418286A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, aufweisend

- wenigstens eine Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung und wenigstens eine Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung, die auf eine Kurbelwelle arbeiten und aus einem Kolben, einem Zylinder, in dem der Kolben zwischen einem unte ren und einem oberen Totpunkt bewegbar ist, und ein an den Zylinder anschließendes Kurbelgehäuse, in dem sich die Kurbelwelle befindet, bestehen, und
- wenigstens eine Strömungsverbindung, die den Ar beits-Zylinder und den Hilfs-Zylinder miteinander ver bindet,
- wobei die Stellungen der Kolben in den Zylindern der Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung zur Hilfs-Kolben-Zy linder-Anordnung zueinander versetzt sind,
- wobei am Zylinder der Arbeits- Kolben-Zylinder-Anord nung zwei Überströmkanäle angeordnet sind, die jeweils mit einer Ansaugventilsteuerung versehen sind,
- wobei im Zylinder der Arbeits- Kolben-Zylinder-Anord nung ein Auslaßschlitz angeordnet ist, den dessen Kol ben in einer Stellung nahe dem unteren Totpunkt frei gibt und
- wobei als eine Strömungsverbindung ein Verbindungska nal in einen Überströmkanal mündet.

Kraftfahrzeuge werden fast ausschließlich mit einem Ver brennungsmotor angetrieben, der vorzugsweise aus wenig stens einer Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung besteht. Vorherrschend ist hier der Vier-Zylinder-Viertakt-Motor. Dieser Verbrennungsmotor hat noch einen sehr impulshaf ten Lauf. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, muß aber ein gleichmäßiges Drehmoment an der Antriebswelle anliegen. Motore, z. B. Sechs- bzw. Achtzylinder-Motore, kommen dem gleichmäßigen Drehmoment weiter näher, aller dings nehmen dabei die thermischen und die Reibungsverlu ste überproportional zu.

Bekannt sind weiterhin Verbrennungsmotoren, die nach dem Zweitakt-Prinzip arbeiten, beispielsweise aus der DE-PS 7 08 341. Diese Schrift zeigt eine Brennkraftmaschine, die sich aus einem Arbeitszylinder und einem Hilfszylin der mit je einem Kolben, einem Pleuel, einer Kurbelwelle und einem Zylindergehäuse zusammensetzt. Der Hilf zylinder saugt dabei die Abgase des Arbeitszylinders in passender Zylinderstellung ab. Auf der Unterseite des Hilfszylinders wird in einer bestimmten Stellung seines Kolbens Frischluft angesaugt, die bei Abwärtsbewegung des Kolbens vorkomprimiert und durch einen geöffneten Luftkanal in den Arbeitszylinder geleitet wird. Hier durch wird ein Vorspülen des Brennraums vorgenommen, das durch das gleichzeitige Absaugen der Abgase unterstützt wird. Der Arbeitszylinder selbst arbeitet danach wie ein klassischer Zweitakt-Motor. Nachteilig ist, daß der Hilfszylinder nur die Regulierung der Frischluft und der Abgase übernimmt.

Trotz des doppelt so hohen Arbeitstakts und eines rela tiv einfachen Aufbaus haben sich die Zweitakt-Motoren als Antrieb insbesondere für Personen- und Last kraftwagen bis jetzt nicht durchsetzen können. Der große Nachteil aller bekannter Zweitakt-Motoren ist, daß die Volumenänderung unter der Kolbenwand nicht ausreicht, um im Verbrennungsraum eine gute Spülung und einen hohen Füllgrad des Zylinders zu gewährleisten. Auch sind die Abgaswerte des Zweitakt-Motors nicht zufriedenstellend. Bedingt dadurch, daß ein Teil des Öls, das zur Schmie rung der Kurbelwelle und des Zylinders benötigt wird, ausge stoßen wird, entsteht eine umweltbelastende Ölfahne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine ausreichende Spülung des Zylinders gewährleistet und bei der die in Abgasen eingespeicherte Wärmeenergie zwecks Erhöhung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine ausgenutzt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, den Ölausstoß der Brennkraftmaschine zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

- daß der erste Überströmkanal der Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung durch den Verbindungskanal mit dem Zylin der der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung unterhalb des Kolbens und der zweite Überströmkanal der Arbeits- Kol ben-Zylinder-Anordnung mit dem Raum ihres Zylinders un terhalb ihres Kolbens verbunden ist und
- daß der Zylinder der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung von einem gekühlten Expansionsraum umgeben ist, der mit dessen Zylinderraum oberhalb ihres Kolbens im Be reich in etwa vom unteren Totpunkt bis zur halben Weg strecke zum oberen Totpunkt ihres Kolbens verbunden ist,
- daß der Zylinder der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnungen im oberen Bereich zu ihrer Zylinderabdeckung mit einem Abgas-Wärmeaustauscher ausgerüstet ist,
- daß der Abgas-Wärmeaustauscher und der Auslaßschlitz miteinander verbunden sind,
- und daß der Zylinder der ersten Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung mit dem Zylinder der zweiten Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung und der Zylinder der zweiten Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem Zylinder der ersten Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung durch jeweils eine Heißgasleitung als Leitungsverbindung verbunden ist, die in die Zylinder der Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung oberhalb deren Kolben in ihrer Stellung auf etwa der halben Strecke zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt und in die Zylinder der Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung oberhalb deren Kolben in ihrer Stellung in etwa des unteren Totpunktes münden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß die Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung nach dem Zweitakt-Prinzip arbeitet. Die Hilfs-Kolben-Zy linder-Anordnung hat dabei folgende drei Funktionen:

a) Herstellung eines gleichmäßigen Drehmoments,
b) die von der Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung abgege benen heißen Abgase zu nutzen,
c) die Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung nachzuladen bzw. nachzuspülen.

Von Vorteil ist, daß das Kurbelgehäuse nicht wie bei her kömmlichen Zweitakt-Motoren von Frischluft durchflutet wird. Die Frischluft wird vielmehr nur angesaugt und zu rückgedrückt, während das Öl in der Kurbelgehäuseeinheit verbleibt.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Arbeits-Kolben-Zy linder-Anordnung zwar nach dem Zweitakt-Prinzip arbei tet, nicht aber wie diese die für die Schmierung notwen digen Öle ausstößt, sondern sie vielmehr in dem Kurbelge häuse beläßt.

Hierbei werden bereits praktisch erprobte und bewährte Bauelemente mit allen ihren Vorteilen übernommen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kolben in den Zylindern fol gende Stellungen zueinander haben:
wenn der Kolben im Zylinder der ersten Arbeits-Kolben-Zy linder-Anordnung im oberen Totpunkt ist, befindet sich der Kolben der zweiten Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung in seinem unteren Totpunkt, der Kolben der ersten Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung auf etwa der halben Weg strecke von seinem unteren zu seinem oberen Totpunkt und der Kolben der zweiten Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung auf etwa der halben Wegstrecke von seinem oberen zu sei nem unteren Totpunkt. Die vier Kolben bewirken durch ihre abgestimmte Stellung zueinander ein sehr gleichmäßi ges Drehmoment.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei spiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Brennkraftmaschine in einer schematischen Schnittdarstellung,

Fig. 1b eine Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1a in einer zweiten Kolbenstellung,

Fig. 1c eine Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1a in einer dritten Kolbenstellung,

Fig. 1d eine Brennkraftmaschine in einer vierten Kolben stellung und

Fig. 2 eine Brennkraftmaschine gemäß den Fig. 1a bis 1d mit Heißgasleitungen.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine besteht aus

- einer Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1, 2, die über einen Verbindungskanal 17, 27 mit einer Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung 3, 4 verbunden ist,
- wobei ein Zylinder 32, 42 der Hilfs-Kolben-Zylinder-An ordnung 3, 4 von einem gekühlten Expansionsraum 37, 47 umgeben ist, der mit dessen Zylinderraum oberhalb sei nes Kolbens 31, 41 im Bereich zwischen dem unteren Tot punkt bis hin zum Bereich zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des Kolbens 31, 41 verbunden ist,
- wobei die Kolbenstellungen der Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung 1, 2 zur Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung 3, 4 zueinander verschoben sind, z. B. um 90°, d. h., wenn sich der Kolben 11, 21 im oberen bzw. unte ren Totpunkt befindet, befindet sich der Kolben 31, 41 der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung 3, 4 im Bereich zwischen dem unteren und dem oberen bzw. oberen bzw. unteren Totpunkt und
- wobei die Kolben 11, 21, 31, 41 der Arbeits- und Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnungen auf eine Kurbelwelle wirken.

Wesentlich ist weiterhin, wie die Fig. 1a-1d bzw. 2 zeigen, daß am Zylinder 12, 22 der Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung 1, 2 zwei Überströmkanäle 16, 16′ bzw. 26, 26′ angeordnet sind. Die Zylinder 16, 16′ bzw. 26, 26′ sind an ihrer Oberseite 16′′, 16′′′ bzw. 26′′, 26′′′ mit einer Ansaugventilsteuerung 15.2.1, 15.2.2 bzw. 16.2.1, 16.2.2. versehen. Durch eine Einlaßventilsteuerung 15.1.1, 15.1.2 bzw. 16.1.2, 16.1.2 sind die Überströmka näle 16, 16′ bzw. 26, 26′ mit dem Brennraum des Zylin ders 12, 22 verbindbar. Darüber hinaus ist der Überström kanal 16′, 26 der Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1, 2 mit dem Raum des Zylinders 32, 42 der Hilfs-Kolben-Zylin der-Anordnung 3, 4 unterhalb dessen Kolbens 31, 41 ver bunden. Der Überströmkanal 16, 26′ der Arbeits-Kolben-Zy linder-Anordnung ist mit dem Raum des Zylinders 12, 22 unterhalb des Kolbens 11, 21 verbunden.

Die Kolben 11, 21, 31, 41 sind jeweils wenigstens von einem Kolbenring 13, 23, 33, 43 umgeben und über einen Pleuel 18, 28, 38, 48 mit der Kurbelwelle 5 verbunden. In einem Kurbelgehäuse 12′, 22′, 32′, 42′, das sich an die Zylinder 12, 22, 32, 42 anschließt, bewegt sich mit der Kurbelwelle 5 ein Kurbelwellen-Ausgleichsgewicht 14, 24, 34, 44 derart, daß es sich in seiner untersten Stel lung dann befindet, wenn der Kolben 11, 21, 31, 41 in seinem oberen Totpunkt bzw. in seiner oberen Stellung, wenn die Kolben 11, 21, 31, 41 sich im unteren Totpunkt befinden. Die Ausgestaltung des Kurbelgehäuses 12′, 22′, 32′, 42′ ist luftdicht voneinander getrennt.

Wesentlich ist, daß der Raum des Kolbens 11 der Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1 oberhalb des Kolbens 11 (Brennraum) mit dem Raum des Zylinders 42 der Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung 4 oberhalb des Kolbens 41 durch eine Heißgasleitung 8 und der Raum des Zylinders 22 der Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung 2 oberhalb des Kolbens 21 (Brennraum) durch eine Heißgasleitung 7 mit dem Raum des Zylinders 32 der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung (3) oberhalb des Kolbens 31 verbunden ist. Die Heißgasleitun gen 7, 8 münden dabei in die Zylinder 12, 22 der Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnungen 1, 2 oberhalb deren Kolben 11, 21 in einer Stellung zwischen dem oberen und unteren bzw. unteren und oberen Totpunkt ein. In die Zy linder 32, 42 der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung 3, 4 hingegen münden die Heißgasleitungen 7, 8 oberhalb der Kolben 31, 41 in deren unteren Totpunktstellung.

Im Bereich der Zylinderabdeckung 32′′, 42′′ der Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung 3, 4 ist ein Abgas-Wärmeaustaus cher 36, 46 angeordnet. In der Zylinderabdeckung der Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1, 2 befindet sich eine Einspritzdüse 51, 52. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle des Selbstzündprinzips mit Kraftstoffdirekteinspritzung (Die selprinzip) vom Ottoprinzip auszugehen, d. h. mit einem Vergaser, einem anderen Einspritzverfahren und den ent sprechenden Zündelementen, z. B. Zündkerzen. Eingezeich net ist darüber hinaus bei den Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnungen keine Kühlung. Hierbei ist ein an sich bekanntes Kühlprinzip einsetzbar. In den Zylindern 12, 22 der Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1, 2 ist je weils ein Auslaßschlitz 61, 62 angeordnet. Der Aus laßschlitz 61, 62 wird dann freigegeben, wenn sich der Kolben 11, 21 zum unteren Totpunkt hin bewegt bzw. sich in ihm befindet. Zwischen dem Auslaßschlitz 61, 62 bzw. dem Abgas-Wärmeaustauscher 36, 46 befindet sich eine Ver bindung, die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht einge zeichnet ist. Die Abgas-Wärmeaustauscher 36, 46 sind ge genüber der Außenluft- und -umgebung ebenso wie die Ver bindung zum Auslaßschlitz 61, 62 wärmeisoliert.

Die gekühlten Expansionsräume 37, 47 haben nicht nur die Aufgabe, als Entspannungseinheit bei der Kompressions phase für die Zylinder 32, 42 aufzutreten. Sie verfügen vielmehr darüber hinaus über luftdichte Lamellen, die in der Zeichnung angedeutet sind, durch die Kühlluft gebla sen oder Kühlwasser geleitet werden kann. Die Lamellen können dabei über eine Zu- und Ableitung mit einem Außen kühler verbunden werden. Eine Umwälzpumpe sorgt für eine gute Zirkulation. Ihre Kühlaufgabe nehmen die gekühlten Expansionsräume 37, 47 dann vor, wenn sich die Kolben 31 und 41 in der zweiten Hälfte ihrer Entspannungsphase be finden.

Die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine, wie sie sich aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt, sei er läutert:
Der Kolben 11 befindet sich im oberen und der Kolben 21 im unteren Totpunkt, wie Fig. 1a zeigt. Der Kolben 31 hingegen ist etwa auf dem halben Weg vom unteren zum obe ren und der Kolben 41 auf dem halben Weg vom oberen zum unteren Totpunkt. Hierbei dreht sich die Kurbelwelle 5 und die Nockenwellen der Einlaßventilsteuerung 15.1.1, 15.1.2 bzw. 16.1.1 und 16.1.2 sowie die Ansaugventilsteu erung 15.2.1, 15.2.2 sowie 16.2.1 und 16.2.2 rechtshe rum. Dadurch, daß die Ansaugventilsteuerung 15.2.1 sich geöffnet hatte, ist durch die Aufwärtsbewegung des Kol bens 31 Frischluft über den Überströmkanal 16 und die Gasüberleitungsverbindung 17 in den Raum des Zylinders unterhalb des Kolbens 31 angesaugt worden. Angedeutet ist die Ansaugrichtung durch eine mit Pfeilen versehene Linie. Im Überströmkanal 16′ und im Raum unterhalb des Kolbens hingegen ruht die Luft, was durch die schlan genförmig gezeichnete Linie angedeutet ist. Dadurch, daß sich der Kolben 41 in einer Abwärtsbewegung befindet, drückt die unter dem Kolben 41 befindliche Frischluft über den Verbindungskanal 27 und den Überströmkanal 26′ in den Verbrennungsraum oberhalb des Kolbens 21. Dadurch wird der Verbrennungsraum oberhalb des Kolbens 21 aktiv entlüftet und die Gase entweichen durch den Auslaßsch litz 62 in Richtung Abgas-Wärmeaustauscher 46. Im Wärme austauscher 46 fließen die heißen Gase durch dessen La mellen, so daß die komprimierte Luft, die sich oberhalb des Zylinders 41 befindet, stark erhitzt und weitere Ar beitsenergie auf der Kolben 41 übertragen wird.

Dadurch, daß sich der Kolben 11 im oberen Totpunkt befin det, kommt es zur Selbstentzündung des Kraftstoff-Luft- Gemisches. Durch die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemi sches kommt es, wie Fig. 1b zeigt, zu einer Abwärtsbewe gung des Zylinders 11. Es befindet sich in einer Stel lung zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt. Hier bei wird durch eine gesteuerte Ventilverrichtung die Heißgasleitung 8 freigegeben und heiße Gase in den Raum des Zylinders 42 und der gekühlte Expansionsraum 47 ge blasen. Der Kolben 21 befindet sich in einer Bewegung zum oberen Totpunkt hin und saugt durch die geöffnete An saugventilsteuerung 16.2.1 Frischluft über den Überström kanal 26 in den Raum unterhalb des Kolbens 21. Der Zy linder 31 befindet sich in seinem oberen Totpunkt und hat die in ihm befindliche Luftmenge sehr stark kompri miert.

Die komprimierte Luft oberhalb des Zylinders 31 unter stützt dabei durch die Beaufschlagung des Kolbens 31 die Abwärtsbewegung des Kolbens 11 in der Phase, wo der Ener gieanteil am geringsten ist. Gleichzeitig wird die unter dem Kolben befindliche Frischluft über den Verbindungska nal 17 und der Überströmkanal 16 durch die geöffneten Ventile der Einlaßventilsteuerungen 15.1.1 und 15.1.2 in den Verbrennungsraum des Zylinders 12 gedrückt. In den Verbrennungsraum drückt darüber hinaus die unter dem Zy linder 11 befindliche Frischluft, so daß die Abgase durch den Auslaßschlitz 61 ausgestoßen werden und durch die Verbindungsleitung zum Abgas-Wärmeaustauscher 36 ge langen. Auch hier umspülen die heißen Gase den Zylinder 32 mit der Folge, daß die darin komprimierte Luft noch mal erwärmt wird und die Abwärtsbewegung des Kolbens 31 unterstützt. Der Kolben 21 hat sich dabei bis zum oberen Totpunkt hin bewegt. Der Kolben 41 dagegen bewegt sich ebenso wie vorher der Kolben 31 in Fig. 1a bei seiner Aufwärtsbewegung vom unteren zum oberen Totpunkt in zwei Etappen. Bewegt sich der Kolben 41 vom unteren Totpunkt nach oben, wird die Luft im Zylinder und die Luft in dem Expansionsraum 47 komprimiert. Ist durch den Kolben 41 der Punkt erreicht, wie er in Fig. 1c dargestellt ist und der zum Kurzschließen bzw. Abdichten des Expansions raums führt, dann erfolgt die Komprimierung der oberhalb des Kolbens 11 befindlichen Luft. Durch diese Komprimie rung wird eine Teilenergie des Gesamtsystems der Brenn kraftmaschine "gespeichert". Das über dem Kolben 21 be findliche Gemisch aus Kraftstoff und Luft wird im oberen Totpunkt entzündet.

Durch die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ober halb des Kolbens 21 (Verbrennungsraum) kommt es zu des sen Abwärtsbewegung. In dem Bereich, in dem der Kolben 21 aufgrund der technischen Gegebenheiten weniger Ener gie abgibt, wirkt dann im nächsten Schritt der Kolben 41 unterstützend. Die noch heißen Gase im Verbrennungsraum des Zylinders 22 werden durch eine Ventilanordnung in der Heißgasleitung 7 in den Raum des Zylinders 42 und in den Expansionsraum 32 gepreßt. Dieses Vorbeaufschlagen beider Hohlräume mit einem Vordruck kann selbstverständ lich auch in anderer Form vorgenommen werden. Hierbei kann eine zusätzlich installierte Drucklufteinheit oder eine mit der Brennkraftmaschine mitlaufende Kompressor einheit eingesetzt werden. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 11 kommt es zu einem Ansaugen von Frischluft über das Überströmkanal 16′ bei geöffneter Ansaugventil steuerung 15.2.2 in den Raum unterhalb des Kolbens 11. Die Frischluft, die sich unterhalb der Kolben 21 bzw. 31 und 41 befindet, wird lediglich durch ihre Hin- und Her-Bewegung verwirbelt und ist durch die entsprechenden Wellenlinien ohne Pfeile dargestellt.

Bei sämtlichen Arbeitsschritten der Brennkraftmaschine werden also die heißen Gase nicht einfach nach außen ab gegeben, sondern vor ihrer Abgabe wirkungsvoll in den Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnungen 3 und 4 voll ausge nutzt. Die Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnungen 1 und 2 als Verbrennungszylinder werden dabei mit Luft und Kraft stoff nachgeladen. Durch die Anordnung der Kolben-Zylin der-Anordnung 1, 2, 3 und 4 und ihre besondere Ausgestal tung hat die Brennkraftmaschine ungefähr die gleichen in neren Reibungsverluste wie ein Vier-Zylinder-Vier takt-Motor. Allerdings wirken die einzelnen Kolben-Zylin der-Anordnungen 1 bis 4 wie oben beschrieben auf andere Art und Weise wie beim herkömmlichen Viertakt-Motor.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftma schine ist, daß sie bei niedrigen Drehzahlen mit einem sehr niedrigen Benzinverbrauch gefahren werden kann. Dar über hinaus ist sie aufgrund der besonderen Gestaltung nicht nur als Benzinlösung sondern auch als Diesellösung gestaltbar. Dadurch, daß die Kolben sich lediglich um 90° zueinander versetzt befinden und nicht wie beim Vier takt-Motor zwei Kolben oben und zwei Zylinder unten, liegt ein wesentlich dynamisch besserer Lauf der Brenn kraftmaschine vor. Die Kurbelgehäuse 12′, . . . 42′ werden nicht wie bei herkömmlichen Zweitakt-Motoren von Frisch luft durchflutet. Vielmehr wird die Frischluft nur ange saugt und zurückgedrückt, während das Öl in der Kur belgehäuseeinheit verbleibt. Hierdurch entsteht der be sondere Vorteil, daß die erfindungsgemäße Brennkraftma schine die Vorteile des Zweitakt-Motors mit denen des Viertakt-Motors vereinigt und darüber hinaus die Fahrei genschaften wesentlich verbessert werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß einer Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung 1 bzw. 2 nicht nur eine Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung 3 bzw. 4 zugeordnet ist. Vielmehr ist es möglich, einer Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung mehrere Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnungen zuzuordnen. Darüber hinaus ist die Anzahl der Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnungen 1 und 2 nicht nur auf zwei begrenzt. Vielmehr ist es möglich, ihre Anzahl grundsätzlich beliebig zu erweitern. Die Anzahl der Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnungen wird dabei bestimmt durch die zu fordernde Leistung bzw. durch die möglichen Platzverhältnisse, die für die Brennkraftmaschine zur Verfügung steht.

Bezugszeichenliste

1, 2 Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung
3, 4 Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung
5 Kurbelwelle
7, 8 Heißgasleitung
11, 21, 31, 41 Kolben
12, 22, 32, 42 Zylinder
12′, 22′, 32′, 42′ Kurbelgehäuse
13, 23, 33, 43 Kolbenringe
14, 24, 34, 44 Kurbelwellen-Ausgleichsgewicht
15.1.1, 15.1.2 16.1.1, 16.1.2 Einlaßventilsteuerung
15.2.1, 15.2.2 16.2.1, 16.2.2 Ansaugventilsteuerung
16, 16′, 26, 26′ Überströmkanal
16′′, 26′′, 16′′′, 26′′′ Oberseite
17, 27 Verbindungskanal
18, 28, 38, 48 Pleuel
32′, 42′ Zylinderabdeckung
36, 46 Abgas-Wärmeaustauscher
37, 47 gekühlter Expansionsraum
51, 52 Einspritzdüse
61, 62 Auslaßschlitz

Claims

1. Brennkraftmaschine, aufweisend

- wenigstens eine Arbeits-Kolben-Zylinder-Anordnung (1, 2) und wenigstens eine Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung (3, 4), die auf eine Kurbelwelle (5) arbeiten und aus einem Kolben (11, 21, 31, 41), einem Zylinder (12, 22, 32, 42), in dem der Kolben (11, 21, 31, 41) zwischen einem unteren und einem oberen Totpunkt bewegbar ist, und ein an den Zylinder (12, 22, 32, 42) anschließen des Kurbelgehäuse (12′, 22′, 32′, 42′), in dem sich die Kurbelwelle (5) befindet, bestehen, und
- wenigstens eine Strömungsverbindung (7, 8, 16, 17, 26, 27), die den Arbeits-Zylinder (12, 22) und den Hilfs-Zylinder (32, 42) miteinander verbindet,
- wobei die Stellungen der Kolben (11, 21, 31, 41) in den Zylindern (12, 22, 32, 42) der Arbeits-Kolben-Zy linder-Anordnung (1, 2) zur Hilfs-Kolben-Zylinder-An ordnung (3, 4) zueinander versetzt sind,
- wobei am Zylinder (12, 22) der Arbeits- Kolben-Zylin der-Anordnung (1, 2) zwei Überströmkanäle (16, 16′, 26, 26′) angeordnet sind, die jeweils mit einer Ansaug ventilsteuerung (15.2.1, 15.2.2, 16.2.1, 16.2.2) verse hen sind,
- wobei im Zylinder (12, 22) der Arbeits- Kolben-Zylin der-Anordnung (1, 2) ein Auslaßschlitz (61, 62) ange ordnet ist, den dessen Kolben (11, 21) in einer Stel lung nahe dem unteren Totpunkt freigibt und
- wobei als eine Strömungsverbindung ein Verbindungska nal (17, 27) in einen Überströmkanal (16, 16′, 26, 26′) mündet,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Überströmkanal (16′, 26) der Arbeits-Kol ben-Zylinder-Anordnung (1, 2) durch den Verbindungska nal (17, 27) mit dem Zylinder (32, 42) der Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung (3, 4) unterhalb des Kolbens (31, 41) und der zweite Überströmkanal (16, 26′) der Arbeits- Kolben-Zylinder-Anordnung (1, 2) mit dem Raum ihres Zylinders (12, 22) unterhalb ihres Kolbens (11, 21) verbunden ist und
- daß der Zylinder (32, 42) der Hilfs-Kolben-Zylinder-An ordnung (3, 4) von einem gekühlten Expansionsraum (37, 47) umgeben ist, der mit dessen Zylinderraum oberhalb ihres Kolbens (31, 41) im Bereich in etwa vom unteren Totpunkt bis zur halben Wegstrecke zum oberen Totpunkt ihres Kolbens (31, 41) verbunden ist,
- daß der Zylinder (32, 42) der Hilfs-Kolben-Zylinder-An ordnungen im oberen Bereich zu ihrer Zylinderabdeckung (32′′, 42′′) mit einem Abgas-Wärmeaustauscher (36, 46) ausgerüstet ist,
- daß der Abgas-Wärmeaustauscher (36, 46) und der Aus laßschlitz (61, 62) miteinander verbunden sind,
- und daß der Zylinder (12) der ersten Arbeits-Kol ben-Zylinder-Anordnung (1) mit dem Zylinder (42) der zweiten Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung (4) und der Zy linder (22) der zweiten Arbeits-Kolben-Zylinder-Anord nung (2) mit dem Zylinder (32) der ersten Hilfs-Kol ben-Zylinder-Anordnung (3) durch jeweils eine Heißgas leitung (7, 8) als Leitungsverbindung verbunden ist, die in die Zylinder (12, 22) der Arbeits-Kolben-Zylin der-Anordnung (1, 2) oberhalb deren Kolben (11, 21) in ihrer Stellung auf etwa der halben Strecke zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt und in die Zylin der (32, 42) der Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung (3, 4) oberhalb deren Kolben (31, 42) in ihrer Stellung in etwa des unteren Totpunktes münden.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kolben (11, 21, 31, 41) in den Zy lindern (12, 22, 32, 42) folgende Stellungen zueinander haben:
wenn der Kolben (11) im Zylinder (12) der ersten Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung (1) im oberen Totpunkt ist, befindet sich der Kolben (21) der zweiten Ar beits-Kolben-Zylinder-Anordnung (2) in seinem unteren Totpunkt, der Kolben (31) der ersten Hilfs-Kolben-Zy linder-Anordnung (3) auf etwa der halben Wegstrecke von seinem unteren zu seinem oberen Totpunkt und der Kolben (41) der zweiten Hilfs-Kolben-Zylinder-Anordnung (4) auf etwa der halben Wegstrecke von seinem oberen zu seinem unteren Totpunkt.