NL1006846C2 - Verbrandingsmotor. - Google Patents

Description

Verbrandingsmotor

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsmotor met inwendige verbranding volgens het tweetakt principe, in het bijzonder voor aandrijving van een voertuig, voorzien van een motorblok met ten minste een 5 cilinder en een daarin tussen een bovenste en onderste dode punt heen en weer verplaatsbare zuiger voor variabele begrenzing van een verbrandings- en expansieruimte in de cilinder, een op de cilinder aansluitende inlaat en uitlaat, waarbij de inlaat dichter bij het bovenste dode punt op de 10 cilinder aansluit dan de uitlaat, en een afzonderlijke compressieruimte die via de inlaat en een daarin opgenomen klep in verbinding met de verbrandings- en expansieruimte in de cilinder brengbaar is.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bijvoorbeeld 15 bekend uit de Franse octrooiaanvrage 2 724 691. Bij deze bekende verbrandingsmotor zijn de verbrandingscilinder en de compressieruimte naast elkaar geplaatst en is de compressieruimte uitgevoerd als een cilinder met een daarin heen en weer bewegende compressiezuiger. De verbrandingszuiger en de 20 compressiezuiger zijn op dezelfde krukas gelagerd en de kruktappen van de verbrandingszuiger en de compressiezuiger staan op 180°. Hierdoor bewegen de beide zuigers tegen elkaar in en wordt met behulp van een door de krukas gestuurde klep de compressieruimte met de verbrandingscilinder verbonden 25 wanneer de verbandingszuiger zich althans ongeveer in het onderste dode punt bevindt.

Alhoewel met een dergelijke tweetakt verbrandingsmotor een hoog specifiek vermogen kan worden gehaald en ook op emissiegebied betere prestaties kunnen worden bereikt ten 30 opzichte van de conventionele tweetakt motor, zijn nog verdere verbeteringen mogelijk,

Doel van de onderhavige uitvinding is dan ook het verschaffen van een verder verbeterde verbrandingsmotor.

4 ·' Ί C Q 'i Zf 2

Hiertoe wordt de uitvinding volgens een eerste aspekt daardoor gekenmerkt, dat de drukopbouw in de compres-sieruimte minder dan een halve slag van de verbrandingszui-ger daarop voorloopt en de besturing van de klep tussen de 5 compressieruimte en verbrandingsruimte zodanig is dat de klep pas opent wanneer de verbrandingszuiger al weer aan de compressie- en verbrandingsslag is begonnen.

Doordat de drukopbouw in de compressieruimte en in de verbrandingscilinder niet in tegenfase plaatsvindt, doch 10 daarvan afwijkt, kan het inlaten van gecomprimeerde lucht in de verbrandingscilinder worden verlaat, waardoor de spoel-verliezen in de verbrandingscilinder aanzienlijk worden verminderd en de tweetakt verbrandingsmotor volgens de uitvinding lagere emissiewaarden kan halen dan tweetakt 15 motoren volgens de stand van de techniek. Spoelverliezen kunnen geheel of nagenoeg geheel worden vermeden indien de klep pas opent wanneer de uitlaat althans ongeveer geheel is gesloten. Afhankelijk van het ontwerp kunnen de geometriën en de openings- en sluithoeken worden bepaald.

20 De klep kan een door de krukas gestuurde klep zijn, doch bij voorkeur omvat de klep een terugslagklep, zoals een kogelklep of een membraanklep, met een vooraf bepaalde voorspanning in de sluitrichting. De voorspanning van de klep in combinatie met de voorloophoek van de compressiezui-25 ger bepalen het moment van openen van de klep.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt de verbrandingsmotor volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de compressieruimte bestaat uit een compressiecilinder met een compressiezuiger die met de verbrandingszuiger is 30 gekoppeld, terwijl de compressiezuiger is uitgevoerd als een ringvormige zuiger die in een ringvormige compressiecilinder om de verbrandingscilinder is aangebracht.

Op deze wijze is het mogelijk om een verbrandingscilinder en een compressiecilinder kompakter te combineren 35 dan een naast elkaar staande compressie- en verbrandingszuiger .

1006346 3

De uitvinding zal hierna verder worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, die uitvoeringsvoorbeelden van de verbandingsmotor volgens de uitvinding zeer schematisch weergeven.

5 Fig. 1 is een langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1, waarbij de zuiger zich evenwel in een andere stand 10 bevindt.

Fig. 3 is een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 1, evenwel zonder zuiger.

Fig. 4 is een schematische weergave van de zuiger-opstelling bij een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de 15 verbrandingsmotor volgens de uitvinding.

De tekeningen en in eerste instantie fig. 1-3 daarvan tonen een verbrandingsmotor die is voorzien van een cilinderblok 1 met in dit geval een cilinder 2, een de cilinder 2 aan de bovenzijde afsluitende cilinderkop 3 met 20 een bougie 4 en een inspuitkop 5. In de cilinder 2 bevindt zich een op en neer beweegbare zuiger 6 met een drijfstang 7 die op een kruktap 8 van een krukas 9 is gelagerd. Met behulp van de krukas 9 is de zuiger in de cilinder heen en weer beweegbaar tussen een onderste dode punt, waarbij 25 ruimte in de cilinder 2 boven de zuiger 6 een maximaal volume heeft en een bovenste dode punt, waarbij dit volume minimaal is.

De weergegeven verbrandingsmotor werkt volgens het tweetakt principe, zodat bij elke slag een ontsteking van 30 een lucht- brandstofmengsel plaatvindt. De verbrandingslucht kan de cilinder 2 binnenkomen via één of meer inlaatpoorten 10 in de wand van de cilinder 2 en aan het einde van de expansieslag kunnen verbrandingsgassen de cilinder verlaten via uitlaatpoorten 11. De poorten worden gestuurd door de 35 zuiger 6 en de inlaatpoorten 10 bevinden zich op kleinere afstand van het bovenste dode punt van de zuiger 6 dan de uitlaatpoorten 11.

1006846 4

Het cilinderblok 1 is voorzien van een extra ruimte in de vorm van een compressiecilinder 12 die in dit geval ringvormig is en rondom en concentrisch daarmede om de verbrandingscilinder 2 is aangebracht. In de compressieci-5 linder 12 is een ringvormige compressiezuiger 13 heen en weer beweegbaar aangebracht voor het voorcomprimeren van verbrandingslucht. Deze compressiezuiger 13 bezit twee drijfstangen 14 die op kruktappen 15 van de krukas 9 zijn gelagerd.

10 De compressiecilinder 12 en compressiezuiger 13 werken als pomp, waarbij omgevingslucht kan worden aangezogen door een luchtinlaat 16 die door een terugslagklep 17 is afgesloten. Het aanzuigen vindt plaats bij het vergroten van het volume in de compressiecilinder 12. Vervolgens wordt het 15 volume in de compressiecilinder 12 weer verkleind en de dan daarin aanwezige verbrandingslucht kan dan worden afgevoerd via één of meer luchtkanalen 18 die op de inlaatpoorten.10 van de cilinder 2 zijn aangesloten. De luchtkanalen 18 zijn elk afgesloten door een klep 19, hier in de vorm van een 20 onder voorspanning van een veer 20 staande terugslagklep. De terugslagklep 19 is hier uitgevoerd als een kogelklep, waarbij aan de kogel een stang is gevormd voor geleiding van de klep 19. Het volume van de luchtkanalen 18 dient bij voorkeur zo gering mogelijk te zijn, teneinde omgewenst dood 25 volume te vermijden.

Zoals in het bijzonder in fig. 2 is te zien, zijn de kruktappen 15 van de compressiezuiger 13 en de kruktap 8 van de verbrandingszuiger 6 niet op 180° gezet, doch op een daarvan afwijkende hoek. Hierdoor loopt de compressiezuiger 30 13 minder dan een halve slag voor op de verbrandingszuiger 6, waardoor de verbrandingszuiger 6 alweer vanuit zijn onderste dode punt naar zijn bovenste dode punt is beginnen te bewegen op het moment dat de compressiezuiger 13 zijn bovenste punt bereikt. Indien de voorspanning van de 35 terugslagkleppen 19 zodanig zijn afgesteld, kan worden bewerkstelligd dat de kleppen 19 pas openen onder invloed van het drukverschil tussen de compressiecilinder 12 en de 1006846 5 verbrandingscilinder 2 wanneer de verbrandingszuiger 6 de uitlaatpoorten 11 alweer geheel of nagenoeg geheel heeft gesloten. Hierdoor kan geen verse inlaatlucht met eventueel reeds ingespoten brandstof weer door de uitlaatpoorten ll 5 verdwijnen, waardoor geen of nauwelijks compressieverliezen optreden en de emissiewaarden kunnen worden verbeterd. De kleppen 19 zouden daarbij ook gedwongen kunnen zijn bestuurd, bijvoorbeeld via de krukas 9, doch de weergegeven uitvoering is aanzienlijk eenvoudiger van constructie, 10 terwijl de weergegeven kleppen 19 voorts het voordeel hebben dat zij zelfsluitend zijn tijdens de expansieslag van de verbrandingszuiger 6.

Alhoewel in de tekening een uitvoering met slechts één verbrandingscilinder 2 is weergegeven, zal duidelijk 15 zijn dat meerdere zuigers in verschillende opstellingen kunnen worden toegepast. De verbrandingsmotor volgens de uitvinding is in het bijzonder bedoeld voor aandrijving van voertuigen, zoals bijvoorbeeld motorfietsen en personenauto's, doch de toepassing is daartoe niet beperkt.

20 Fig. 2 toont een tweecilinder uitvoering van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding, waarbij de dwarsdoorsnede van de compressiecilinder 12' en de compressiezui-ger 13' ook niet ringvormig, doch cirkelvormig zijn, alhoewel bijvoorbeeld ook een ovale zuiger en cilinder 25 mogelijk zou zijn. De weergegeven uitvoering laat een boxeropstelling van de verbrandingszuigers 6 zien, waarbij de beide drijfstangen 7 dan op dezelfde kruktap 8 zijn gelagerd. Elke cilinder 2 bezit een bijbehorende compressiecilinder 12' die in dit geval telkens onder een hoek is 30 geplaatst, waarbij de beide compressiecilinders 12 zich aan weerszijden van de verbrandsingscilinders 2 bevinden. De eigen kruktappen 15' zijn weer zodanig geplaatst ten opzichte van de hoofdkruktap 8' dat elke compressiezuiger 13' eenzelfde hoek voorloopt op de bijbehorende verbran-35 dingszuiger 6. De kleppen 17' en 19' zijn in dit uitvoe-ringsvoorbeeld als membraankleppen uitgevoerd. De werking 1006846 6 van deze verbrandingsmotor is in principe vergelijkbaar met die van de eerste uitvoering.

Uit het voorgaande zal duidelijk zijn dat de uitvinding een verbrandingsmotor volgens het tweetakt 5 principe verschaft, die in vergelijking met een gebruikelijke tweetakt uitblinkt in specifiek vermogen en emissiewaar-den en in vergelijking met gebruikelijk viertakten eenvoudig van konstruktie is met weinig onderdelen.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de tekenin-10 gen weergegeven en in het voorgaande beschreven uitvoerings-voorbeelden die op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kunnen worden gevarieerd. Zo kan de compressieruimte ook op andere wijze dan door een afzonderlijke compressiecilinder- en zuiger zijn gevormd, bijvoor-15 beeld bij meereilindermotoren door getrapte verbrandingszui-gers, waardoor een verbrandingszuiger tevens dienst doet als compressiezuiger voor een andere verbrandingscilinder, zoals op zichzelf bekend is uit bijvoorbeeld FR-A-2 319 768.

1006846

Claims (12)

1. Verbrandingsmotor met inwendige verbranding volgens het tweetakt principe, in het bijzonder voor aandrijving van een voertuig, voorzien van een motorblok met ten minste een cilinder en een daarin tussen een bovenste en 5 onderste dode punt heen en weer verplaatsbare zuiger voor variabele begrenzing van een verbrandings- en expansieruimte in de cilinder, een op de cilinder aansluitende inlaat en uitlaat, waarbij de inlaat dichter bij het bovenste dode punt op de cilinder aansluit dan de uitlaat, en een afzon-10 derlijke compressieruimte die via de inlaat en een daarin opgenomen klep in verbinding met de verbrandings- en expansieruimte in de cilinder brengbaar is, met het kenmerk, dat de drukopbouw in de compressieruimte minder dan een halve slag van de verbrandingszuiger daarop voorloopt en de 15 besturing van de klep tussen de compressieruimte en verbrandingsruimte zodanig is dat de klep pas opent wanneer de verbrandingszuiger al weer aan de compressie- en verbran-dingsslag is begonnen.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, waarbij 20 de klep pas opent wanneer de uitlaat althans ongeveer geheel is gesloten.

3. Verbrandingsmotor volgens conclusie 2, waarbij de klep een terugslagklep, zoals een kogelklep of een membraanklep, met een voorafbepaalde voorspanning in de 25 sluitrichting omvat.

4. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de zuiger op een krukas is geplaatst en de compressieruimte is gevormd in een compressiecilinder met een compressiezuiger die op dezelfde krukas is geplaatst op een 30 kruktap die zodanig is gepositioneerd ten opzichte van de kruktap van de verbrandingszuiger dat de compressiezuiger minder dan 180° in fase voorloopt op de verbrandingszuiger. 10 06 8 4 6

5. Verbrandingsmotor volgens conclusie 4, waarbij de compressiezuiger is uitgevoerd als ringvormige zuiger die in een ringvormige cilinder om de verbrandingscilinder is aangebracht.

6. Verbrandingsmotor volgens conclusie 5, waarbij de ringvormige zuiger is verbonden met twee drijfstangen die aan weerszijden van een drijfstang van de verbrandingszuiger op eigen kruktappen van de krukas zijn gemonteerd.

7. Verbrandingsmotor volgens conclusie 4, waarbij 10 de compressiezuiger parallel met de verbrandingszuiger of in V-vorm daarmee is opgesteld.

8. Verbrandingsmotor met inwendige verbranding volgens het tweetakt principe, in het bijzonder voor aandrijving van een voertuig, voorzien van een motorblok met 15 ten minste een cilinder en een daarin tussen een bovenste en onderste dode punt heen en weer verplaatsbare zuiger voor variabele begrenzing van een verbrandings- en expansieruimte in de cilinder, een op de cilinder aansluitende inlaat en uitlaat, waarbij de inlaat dichter bij het bovenste dode 20 punt op de cilinder aansluit dan de uitlaat, en een afzonderlijke compressiecilinder met een compressiezuiger die via de inlaat en een daarin opgenomen klep in verbinding met de verbrandings- en expansieruimte in de cilinder brengbaar is, welke compressiezuiger met de verbrandingszuiger is gekop-25 peld, met het kenmerk, dat de compressiezuiger is uitgevoerd als ringvormige zuiger die in een ringvormige compressiecilinder om de verbrandingscilinder is aangebracht.

9. Verbrandingsmotor volgens conclusie 8, waarbij de verbrandingszuiger en de compressiezuiger op een zelfde 30 krukas zijn gemonteerd.

10. Verbrandingsmotor volgens conclusie 9, waarbij de ringvormige zuiger is verbonden met twee drijfstangen die aan weerszijden van een drijfstang van de verbrandingszuiger op eigen kruktappen van de krukas zijn gemonteerd. 35

11.Verbrandingsmotor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de slag van de compressiezuiger kleiner is dan die van de verbrandingszuiger. 1006846

12.Verbrandingsmotor met inwendige verbranding volgens het tweetakt principe, in het bijzonder voor aandrijving van een voertuig, voorzien van een motorblok met ten minste een cilinder en een daarin tussen een bovenste en 5 onderste dode punt heen en weer verplaatsbare zuiger voor variabele begrenzing van een verbrandings- en expansieruimte in de cilinder, een op de cilinder aansluitende inlaat en uitlaat, waarbij de inlaat dichter bij het bovenste dode punt op de cilinder aansluit dan de uitlaat, en een afzon-10 derlijke compressieruimte die via de inlaat en een daarin opgenomen klep in verbinding met de verbrandings- en expansieruimte in de cilinder brengbaar is, met het kenmerk, dat de klep een terugslagklep, zoals een kogelklep of een membraanklep, met een voorafbepaalde voorspanning in de 15 sluitrichting, omvat. i 1 0 06 84 6