WO2009083041A1 - Engine device and method for operating a reciprocating engine - Google Patents

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WO2009083041A1
WO2009083041A1 PCT/EP2008/000072 EP2008000072W WO2009083041A1 WO 2009083041 A1 WO2009083041 A1 WO 2009083041A1 EP 2008000072 W EP2008000072 W EP 2008000072W WO 2009083041 A1 WO2009083041 A1 WO 2009083041A1
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piston
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PCT/EP2008/000072
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Günter Pöschl
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N-Vent Worldwide Technologies Corporation Limited
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Definitions

  • the invention relates to a motor device with a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine.
  • the invention further relates to a method for operating a reciprocating engine.
  • Two-stroke internal combustion engines have the advantage of a high power density with low weight.
  • the exhaust gases contain a high proportion of unburned hydrocarbons, as a matter of principle due to the fuel feed from the crankcase by overflow into the combustion chamber of the engine with open exhaust port always unburned fresh gas into the exhaust mixes.
  • a not inconsiderable proportion of fuel is lost unused, which significantly worsens the efficiency of the engine.
  • the object of the invention is to reduce the exhaust gas load during operation of a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine.
  • the invention presents a novel concept for operating a two-stroke internal combustion engine.
  • the pollutant content in the exhaust gas is significantly reduced because the combustion chamber of the engine is not flushed with fresh gas, but only with compressed air that is not mixed with fuel. Thus, even strict emission standards can be met.
  • the invention provides a direct fuel injection, so that can be dispensed with a carburetor with all its disadvantages.
  • the invention has the advantage that both low-boiling combustible hydrocarbons such as gasoline, methanol or ethanol and gaseous such as butane, propane or methane can be used as a fuel.
  • fuels from renewable raw materials such as rapeseed oil or biogas, or even diesel oil or kerosene can be used as fuel (without spark ignition).
  • the supercharger is provided, which compresses the intake air in the crankcase of the motor housing speed-dependent to a pressure which is higher than the prevailing in the environment of normal air pressure.
  • a further advantage of the invention is that, in particular in the case of an embodiment as a small engine with a small displacement, a wide power range is covered. This allows a low total weight and volume, which is advantageous when used in gardening equipment or the like.
  • - Figure 1 is a motor device according to the invention in plan view;
  • - Figure 2 is a sectional view of a supercharger for the engine device according to the invention;
  • FIG. 1 shows an engine device 10 according to the invention with a reciprocating engine, preferably a single-cylinder two-stroke internal combustion engine.
  • the engine has a piston coupled to a crankshaft 12 which is cyclically slidable in the cylinder between a top dead center and a bottom dead center.
  • the engine is accommodated in an engine crankcase 14, which is preferably made of light metal. From the engine crankcase 14 protrudes one end of the crankshaft 12, which is designed to receive a clutch. On the opposite side of the engine crankcase 14, an impeller 16 is coupled to the crankshaft 12.
  • a magnetic signal generator 18 for an electronic ignition system which also includes a spark plug 20.
  • the electronic ignition system which replaces a conventional magnetic ignition system with ignition coil, is only needed in the case of externally ignited fuels.
  • a muffler 22 designed as a muffler is bolted to the engine crankcase 14.
  • a supercharger 24 in the form of a rotary piston pump, which is shown in detail in Figure 2, flanged with its pressure side 26 to the engine crankcase 14.
  • a movable membrane 28 is arranged, preferably a steel plate whose control function will be explained later.
  • the supercharger 24 On its suction side 30, the supercharger 24 has an air inlet 32.
  • the supercharger 24 is driven by the crankshaft 12 via an endless force transmission transmission element 34, preferably a toothed belt.
  • the rotatably coupled to the crankshaft 12 first timing pulley - A -
  • a positive displacement pump 40 shown in more detail in Figure 3 is grown in the form of a high-pressure gear pump.
  • the housing of the positive displacement pump 40 is flanged as part of the compressor housing 42.
  • the positive displacement pump 40 delivers fuel from a fuel tank 46 via a suction line 44.
  • the high pressure side 48 of the positive displacement pump 40 is connected to a fuel line.
  • the fuel line comprises a capillary tube 50 with an injection nozzle that leads through the cylinder wall directly into the combustion chamber of the engine (see Figures 4a to 4c).
  • Figure 2 shows the essential structure of the supercharger 24.
  • Two rotors 52, 54 more precisely a rotor 52 and a counter-rotor 54, are rotatably coupled to the drive shaft 36 and to a parallel shaft 38, both of which are ball-bearing.
  • the profile of the identically shaped rotors 52, 54 corresponds to a lemniscate (lying 8).
  • the rotors 52, 54 are offset in the direction of rotation by 90 ° to each other.
  • the rotors 52, 54 are in non-contact engagement with each other and the non-driven counter-rotor 54 rotates in the same direction in the reverse direction with the rotor 52, the two rotors 52, 54 frontally a gear in the form of two meshing gears 56, 58 upstream (see FIG ) which are non-rotatably coupled to the shafts 36, 38.
  • the rotors 52, 54 rotate in a pump chamber 60 adapted to the shape of the rotors 52, 54 and formed in the precompressor housing 42.
  • the supercharger housing 42 is preferably made of plastic and has on the suction side 30 a first opening 62 to the pump chamber 60, which is in communication with the air inlet 32.
  • the supercharger 24 is formed like a conventional Roots blower.
  • the membrane 28 is arranged, as already mentioned.
  • the membrane 28 is movable and oscillates during operation of the engine device 10 due to the changing pressure differences between the pressure on the pressure side 26 of the supercharger 24 and the dependent on the piston position pressure in the crankcase.
  • Figure 3 shows schematically the supercharger 24 with the attached positive displacement pump 40 (tilted in the lower part of the figure by 90 °) with open pump chamber 72.
  • the two meshing in the pump chamber 72 meshing gears 56, 58 of the positive displacement pump 40 the same gears, which also form the gear for the rotors 52, 54.
  • the gears 56, 58 thus fulfill a dual function, which leads to a saving of components and space.
  • the suction line 44 is arranged from a central housing plate 74 to the fuel tank 46.
  • the suction line 44 opposite to the capillary tube 50 and a fuel return line 78 to the fuel tank 46 are mounted on a cover plate 76.
  • the high pressure side 48 of the positive displacement pump 40 is disposed opposite to the suction side 80.
  • Crossing holes lead from the high pressure side 48 through the middle housing plate 74 to the end plate 76 in a distributor space in which meet the crossing holes.
  • the distributor space connects to the longitudinal bores 66 of the shafts 36, 38.
  • FIGS. 4a to 4c show the engine device 10 (without positive displacement pump) in certain operating states, from which the control times controlled by the piston 80 of the engine for filling the crank chamber 82 with intake air and the combustion chamber 84 with fresh gas through the supercharger 24 result.
  • FIGS. 4a to 4c it is also apparent from FIGS. 4a to 4c that above the piston 80 the combustion chamber 84 of the engine and below the piston 80 the crank chamber 82 are formed.
  • the injection nozzle 86 of the capillary tube 50 opens directly into the combustion chamber 84, as well as a further arranged below the overflow 88 of Studentsströmkanals 90.
  • a likewise disposed below the injection nozzle 86 exhaust port 92 is provided in the form of a slot to the combustion chamber 84 leading away exhaust pipe.
  • the crank chamber 82 opens a crank chamber opening 94, which is below the bottom dead center of the piston 80 and therefore never covered by the piston 80.
  • the serving as a control device membrane 28 When starting the engine, the serving as a control device membrane 28 is pressed by the conveyed air from the supercharger 24 in a front position 96 and thus closes the access from the pressure side 26 of the supercharger 24 to the crank chamber 82. In the front position 96, the membrane 28, however clears the way from the pressure side 26 of the supercharger 24 to the overflow channel 90, so that enriched with fuel air (fresh gas) is moved through the overflow 90 in the direction of the combustion chamber 84, which is still sealed by the piston 80.
  • enriched with fuel air fresh gas
  • the exhaust gas opening 92 in the combustion chamber 84 is arranged so that it remains closed by the piston 80, as long as fresh gas flows through the overflow opening 88 into the combustion chamber 84. Due to the fact that in the crank chamber 82 by means of the Compressor 24 generated overpressure, the filling of the combustion chamber 84 is achieved in a very short time. With a small design of the overflow channel 90, a very fine fuel distribution is achieved by the high resulting flow velocity in the region of the injection nozzle 86 above the spoiler edge, so that a lean, easily flammable air-fuel mixture is formed.
  • crank chamber 82 increases proportionally the compression in the combustion chamber 84, so that it comes with suitable fuels (eg diesel) for auto-ignition.
  • suitable fuels eg diesel
  • the injected through the rotors 52, 54 in the intake air fuel is used to enrich the air-fuel mixture at cold start of the engine and to achieve a higher engine performance.
  • the intake air can be adjusted to the required engine power and the fuel quantity can be assigned to optimal combustion.

Abstract

The invention relates to an engine device (10) comprising a reciprocating engine, particularly a two-cycle internal combustion engine. An injection nozzle (86) of a fuel line opening into the combustion chamber (84) of the engine, an overflow opening opening into the combustion chamber (84), and an exhaust opening (92) to an exhaust line leading away from the combustion chamber (84) are disposed so that they are closed when the piston (80) is present at the upper dead center point, and are exposed when the piston (80) is present at the lower dead center point. When the piston (80) moves from the upper dead center point to the lower dead center point, the injection nozzle (86) is first exposed, and then the overflow opening (88) and exhaust opening (92). When the supercharger (24) is operating, when the piston (80) is present at the top dead center point, a control device unblocks a flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the overflow opening (88) and closes flow connections between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crankcase opening (94) and between the crankcase opening (94) and the overflow opening (88). In a phase wherein the piston (8) moves from the upper dead center point to the lower dead center point, the control device unblocks flow connections between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crankcase opening (94) and between the crankcase opening (94) and the overflow opening (88), and closes a flow connection between the pressure side of the supercharger (24) and the overflow opening (88).

Description

Motorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Hubkolbenmotors Engine device and method of operating a reciprocating engine
Die Erfindung betrifft eine Motorvorrichtung mit einem Hubkolbenmotor, insbesondere einem Zweitakt-Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft femer ein Verfahren zum Betreiben eines Hubkolbenmotors.The invention relates to a motor device with a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine. The invention further relates to a method for operating a reciprocating engine.
Es wird allgemein eine bessere Ausnutzung von Kraftstoff angestrebt. Dies gilt auch für Verbrennungsmotoren, die im Outdoorbereich benutzte Geräte wie z. B. Motorsägen antreiben. Aufgrund ihres geringen Gewichts und leichten Handlings werden hier bevorzugt Zweitakt-Verbrennungsmotoren eingesetzt, die in der Regel jedoch nicht besonders sparsam sind.It is generally desirable to make better use of fuel. This also applies to internal combustion engines, the outdoor equipment used devices such. B. Power chainsaws. Due to their low weight and easy handling, two-stroke internal combustion engines are preferably used here, but these are generally not very economical.
In gesundheitlicher Hinsicht ist es erstrebenswert, die bei der Verbrennung entstehenden Abgase von Motoren schadstofffrei und oder zumindest so schadstoffarm zu halten, dass sie keine oder keine größeren Mengen an karzinogenen Stoffen ausstoßen, welche zu erheblichen Gesundheitsschäden führen können.From a health point of view, it is desirable to keep the combustion exhaust gases from engines pollutant-free and / or at least so low in pollutants that they emit no or no major amounts of carcinogenic substances, which can lead to significant damage to health.
Zweitakt-Verbrennungsmotoren haben den Vorteil einer hohen Leistungs- dichte bei geringem Gewicht. Die Abgase enthalten jedoch einen hohen Anteil von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, da sich prinzipbedingt auf Grund der Kraftstoff zufuhr vom Kurbelraum durch Überströmkanäle in den Brennraum des Motors bei geöffneter Abgasöffnung immer unverbranntes Frischgas in das Abgas mischt. Neben der hohen Schadstoffbelastung geht dabei auch ein nicht zu vernachlässigender Anteil an Kraftstoff ungenutzt verloren, welcher den Wirkungsgrad des Motors signifikant verschlechtert.Two-stroke internal combustion engines have the advantage of a high power density with low weight. However, the exhaust gases contain a high proportion of unburned hydrocarbons, as a matter of principle due to the fuel feed from the crankcase by overflow into the combustion chamber of the engine with open exhaust port always unburned fresh gas into the exhaust mixes. In addition to the high pollutant load, a not inconsiderable proportion of fuel is lost unused, which significantly worsens the efficiency of the engine.
Ein weiterer Nachteil beim Betrieb von Zweitakt-Verbrennungsmotoren ist die Beimengung von Schmieröl in den Kraftstoff, welches beim Zerstäuben (Vergasen) des Kraftstoffes im Kurbelraum verbleibt und die inneren Oberflächen des Kurbelgehäuses benetzt. Deshalb kann Schmieröl auch in den Brennraum und in den Auspuffbereich gelangen, aus dem es mit dem Abgas unverbrannt in die Umgebungsluft abgegeben wird und zu einer Verschlechterung der Abgaswerte beiträgt. Aufgabe der Erfindung ist es, beim Betrieb eines Hubkolbenmotors, insbesondere eines Zweitakt-Verbrennungsmotors, die Abgasbelastung zu reduzieren.Another disadvantage in the operation of two-stroke internal combustion engines is the addition of lubricating oil in the fuel, which remains during atomization (gasification) of the fuel in the crankcase and wets the inner surfaces of the crankcase. Therefore, lubricating oil can also get into the combustion chamber and into the exhaust area, from which it is discharged unburned into the ambient air with the exhaust gas and contributes to a deterioration of the exhaust gas values. The object of the invention is to reduce the exhaust gas load during operation of a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Motorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention this object is achieved by a motor device having the features of claim 1 and also by a method having the features of claim 17. Advantageous embodiments of the invention form the subject of the dependent claims.
Die Erfindung stellt ein neuartiges Konzept zum Betrieb eines Zweitakt- Verbrennungsmotors vor. Der Schadstoffanteil im Abgas ist erheblich verringert, da der Brennraum des Motors nicht mit Frischgas, sondern nur mit komprimierter Luft gespült wird, die nicht mit Kraftstoff vermischt ist. Somit können selbst strenge Abgasnormen eingehalten werden.The invention presents a novel concept for operating a two-stroke internal combustion engine. The pollutant content in the exhaust gas is significantly reduced because the combustion chamber of the engine is not flushed with fresh gas, but only with compressed air that is not mixed with fuel. Thus, even strict emission standards can be met.
Die Erfindung sieht eine direkte Kraftstoffeinspritzung vor, so dass auf einen Vergaser mit all seinen Nachteilen verzichtet werden kann.The invention provides a direct fuel injection, so that can be dispensed with a carburetor with all its disadvantages.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sowohl niedersiedende brennbare Kohlenwasserstoffe wie Benzin, Methanol oder Ethanol als auch gasförmige wie Butan, Propan oder Methan als Kraftstoff verwendet werden können. Grundsätzlich können auch Kraftstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wie Rapsöl oder Biogas, oder auch Dieselöl oder Kerosin als Kraftstoff (ohne Fremdzündung) eingesetzt werden. Um den Betrieb mit diesen verschiedenen Kraftstoffen zu ermöglichen, ist der Vorverdichter vorgesehen, der die Ansaugluft im Kurbelraum des Motorgehäuses drehzahlabhängig auf einen Druck komprimiert, der höher als der in der Umgebung herrschende Normalluftdruck ist.The invention has the advantage that both low-boiling combustible hydrocarbons such as gasoline, methanol or ethanol and gaseous such as butane, propane or methane can be used as a fuel. In principle, fuels from renewable raw materials such as rapeseed oil or biogas, or even diesel oil or kerosene can be used as fuel (without spark ignition). In order to enable operation with these various fuels, the supercharger is provided, which compresses the intake air in the crankcase of the motor housing speed-dependent to a pressure which is higher than the prevailing in the environment of normal air pressure.
Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist es, dass insbesondere bei einer Ausfüh- rung als Kleinmotor mit kleinem Hubraum ein weiter Leistungsbereich abgedeckt wird. Dies ermöglicht ein geringes Gesamtgewicht und -volumen, was beim Einsatz in Gartengeräten oder dergleichen von Vorteil ist.A further advantage of the invention is that, in particular in the case of an embodiment as a small engine with a small displacement, a wide power range is covered. This allows a low total weight and volume, which is advantageous when used in gardening equipment or the like.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:
- Figur 1 eine erfindungsgemäße Motorvorrichtung in Draufsicht; - Figur 2 eine Schnittansicht eines Vorverdichters für die erfindungsgemäße Motorvorrichtung;- Figure 1 is a motor device according to the invention in plan view; - Figure 2 is a sectional view of a supercharger for the engine device according to the invention;
- Figur 3 einen Vorverdichter mit angebauter Verdrängerpumpe; und- Figure 3 shows a supercharger with mounted positive displacement pump; and
- Figuren 4a bis 4c schematisch verschiedene Betriebszustände der erfin- dungsgemäßen Motorvorrichtung.FIGS. 4a to 4c schematically show different operating states of the motor device according to the invention.
Der Aufbau und die Funktionsweise eines konventionellen Zweitakt-Verbrennungsmotors sind dem Fachmann bekannt, so dass im Folgenden vornehmlich die erfindungsgemäßen Besonderheiten und Abweichungen beschrieben werden.The structure and operation of a conventional two-stroke internal combustion engine are known in the art, so that in the following mainly the features and deviations of the invention will be described.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Motorvorrichtung 10 mit einem Hubkolbenmotor, vorzugsweise ein Einzylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor, dargestellt. Der Motor weist einen an eine Kurbelwelle 12 gekoppelten Kolben auf, der im Zylinder zyklisch zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verschiebbar ist. Der Motor ist in einem Motorkurbelgehäuse 14 unterge- bracht, das vorzugsweise aus Leichtmetall besteht. Aus dem Motorkurbelgehäuse 14 ragt ein Ende der Kurbelwelle 12 heraus, das zur Aufnahme einer Kupplung ausgebildet ist. Auf der entgegengesetzten Seite des Motorkurbelgehäuses 14 ist ein Gebläserad 16 an die Kurbelwelle 12 gekoppelt. Außerdem ist dort ein magnetischer Signalgeber 18 für eine elektronische Zündanlage angeordnet, zu der auch eine Zündkerze 20 gehört. Die elektronische Zündanlage, die eine herkömmliche Magnetzündanlage mit Zündspule ersetzt, wird jedoch nur im Falle fremd gezündeter Kraftstoffe benötigt. Ferner ist ein als Auspuff 22 ausgebildeter Schalldämpfer mit dem Motorkurbelgehäuse 14 verschraubt.FIG. 1 shows an engine device 10 according to the invention with a reciprocating engine, preferably a single-cylinder two-stroke internal combustion engine. The engine has a piston coupled to a crankshaft 12 which is cyclically slidable in the cylinder between a top dead center and a bottom dead center. The engine is accommodated in an engine crankcase 14, which is preferably made of light metal. From the engine crankcase 14 protrudes one end of the crankshaft 12, which is designed to receive a clutch. On the opposite side of the engine crankcase 14, an impeller 16 is coupled to the crankshaft 12. In addition, there is arranged a magnetic signal generator 18 for an electronic ignition system, which also includes a spark plug 20. However, the electronic ignition system, which replaces a conventional magnetic ignition system with ignition coil, is only needed in the case of externally ignited fuels. Further, a muffler 22 designed as a muffler is bolted to the engine crankcase 14.
Auf der entgegengesetzten Seite ist ein Vorverdichter 24 in Form einer Drehkolbenpumpe, die in Figur 2 im Detail dargestellt ist, mit seiner Druckseite 26 an das Motorkurbelgehäuse 14 angeflanscht. Dort ist eine bewegliche Membran 28 angeordnet, vorzugsweise eine Stahlplatte, deren Steuerfunktion später noch erläutert wird. Auf seiner Saugseite 30 weist der Vorverdichter 24 einen Luftein- lass 32 auf. Der Vorverdichter 24 wird über ein endloses Kraftübertragüber- tragungselement 34, vorzugsweise einen Zahnriemen, von der Kurbelwelle 12 angetrieben. Das drehfest an die Kurbelwelle 12 gekoppelte erste Zahnriemenrad - A -On the opposite side is a supercharger 24 in the form of a rotary piston pump, which is shown in detail in Figure 2, flanged with its pressure side 26 to the engine crankcase 14. There, a movable membrane 28 is arranged, preferably a steel plate whose control function will be explained later. On its suction side 30, the supercharger 24 has an air inlet 32. The supercharger 24 is driven by the crankshaft 12 via an endless force transmission transmission element 34, preferably a toothed belt. The rotatably coupled to the crankshaft 12 first timing pulley - A -
und das drehfest an eine Antriebswelle 36 des Vorverdichters 24 gekoppelte zweite Zahnriemenrad bilden zusammen mit dem Zahnriemen ein Riemengetriebe, dessen Übersetzungsverhältnis durch die Wahl der Durchmesser der Zahnriemenräder vorgegeben werden kann.and the non-rotatably coupled to a drive shaft 36 of the supercharger 24 second timing pulley together with the toothed belt a belt transmission whose transmission ratio can be specified by the choice of the diameter of the toothed belt wheels.
An den Vorverdichter 24 ist eine in Figur 3 genauer dargestellte Verdrängerpumpe 40 in Form einer Zahnradhochdruckpumpe angebaut. In vorteilhafter Ausführung ist das Gehäuse der Verdrängerpumpe 40 als Teil des Verdichtergehäuses 42 angeflanscht. Die Verdrängerpumpe 40 fördert über eine Saugleitung 44 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 46. Die Hochdruckseite 48 der Verdränger- pumpe 40 ist mit einer Kraftstoffleitung verbunden. Die Kraftstoffleitung umfasst ein Kapillarrohr 50 mit einer Einspritzdüse, das durch die Zylinderwand direkt in den Brennraum des Motors führt (siehe Figuren 4a bis 4c).To the supercharger 24 a positive displacement pump 40 shown in more detail in Figure 3 is grown in the form of a high-pressure gear pump. In an advantageous embodiment, the housing of the positive displacement pump 40 is flanged as part of the compressor housing 42. The positive displacement pump 40 delivers fuel from a fuel tank 46 via a suction line 44. The high pressure side 48 of the positive displacement pump 40 is connected to a fuel line. The fuel line comprises a capillary tube 50 with an injection nozzle that leads through the cylinder wall directly into the combustion chamber of the engine (see Figures 4a to 4c).
Figur 2 zeigt den wesentlichen Aufbau des Vorverdichters 24. Zwei Rotoren 52, 54, genauer gesagt ein Läufer 52 und ein Gegenläufer 54, sind drehfest an die Antriebswelle 36 bzw. an eine parallele Welle 38 gekoppelt, die beide kugelgelagert sind. Das Profil der identisch geformten Rotoren 52, 54 entspricht einer Lemniskate (liegende 8). Die Rotoren 52, 54 sind in Drehrichtung um 90° zueinander versetzt. Damit die Rotoren 52, 54 in berührungslosem Eingriff miteinander stehen und der nicht angetriebene Gegenläufer 54 drehzahlgleich in umgekehrter Richtung mit dem Läufer 52 mitdreht, ist den beiden Rotoren 52, 54 stirnseitig ein Getriebe in Form zweier kämmender Zahnräder 56, 58 vorgelagert (siehe Figur 3), die drehfest an die Wellen 36, 38 gekoppelt sind.Figure 2 shows the essential structure of the supercharger 24. Two rotors 52, 54, more precisely a rotor 52 and a counter-rotor 54, are rotatably coupled to the drive shaft 36 and to a parallel shaft 38, both of which are ball-bearing. The profile of the identically shaped rotors 52, 54 corresponds to a lemniscate (lying 8). The rotors 52, 54 are offset in the direction of rotation by 90 ° to each other. Thus, the rotors 52, 54 are in non-contact engagement with each other and the non-driven counter-rotor 54 rotates in the same direction in the reverse direction with the rotor 52, the two rotors 52, 54 frontally a gear in the form of two meshing gears 56, 58 upstream (see FIG ) which are non-rotatably coupled to the shafts 36, 38.
Die Rotoren 52, 54 drehen sich in einem an die Form der Rotoren 52, 54 angepassten Pumpenraum 60, der im Vorverdichtergehäuse 42 gebildet ist. Das Vorverdichtergehäuse 42 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und weist auf der Saugseite 30 einen ersten Durchbruch 62 zum Pumpenraum 60 auf, der mit dem Lufteinlass 32 in Verbindung steht. Insoweit ist der Vorverdichter 24 wie ein konventionelles Roots-Gebläse ausgebildet.The rotors 52, 54 rotate in a pump chamber 60 adapted to the shape of the rotors 52, 54 and formed in the precompressor housing 42. The supercharger housing 42 is preferably made of plastic and has on the suction side 30 a first opening 62 to the pump chamber 60, which is in communication with the air inlet 32. In that regard, the supercharger 24 is formed like a conventional Roots blower.
An einem druckseitigen Gehäusedurchbruch 64 des Vorverdichters 24, der eine Strömungsverbindung vom Pumpenraum 60 zum Kurbelraum des Motors herstellt, ist - wie bereits erwähnt - die Membran 28 angeordnet. Die MembranAt a pressure-side housing opening 64 of the supercharger 24, which produces a flow connection from the pump chamber 60 to the crank chamber of the engine, the membrane 28 is arranged, as already mentioned. The membrane
28 ist so ausgelegt, dass sie die Strömungsverbindung zwischen der Druckseite28 is designed to be the flow connection between the pressure side
26 des Vorverdichters 24 und dem Kurbelraum des Motors nach Art eines Rück- schlagventils freigeben oder verschließen kann, wie später noch erläutert wird. Die Membran 28 ist beweglich und oszilliert im laufenden Betrieb der Motorvorrichtung 10 aufgrund der wechselnden Druckunterschiede zwischen dem Druck auf der Druckseite 26 des Vorverdichters 24 und dem von der Kolben- Stellung abhängigen Druck im Kurbelraum.26 of the supercharger 24 and the crankcase of the engine in the manner of a return release valve or close, as will be explained later. The membrane 28 is movable and oscillates during operation of the engine device 10 due to the changing pressure differences between the pressure on the pressure side 26 of the supercharger 24 and the dependent on the piston position pressure in the crankcase.
Eine weitere Besonderheit des Vorverdichters 24 besteht darin, dass in der Mitte der Wellen 36, 38 jeweils in Längsrichtung eine Bohrung 66 vorgesehen ist, die mit einer Querbohrung 68 im jeweiligen Rotor 52, 54 verbunden ist und am Rand eines Flügels in maximaler Entfernung vom Mittelpunkt des Rotors 52, 54 in Form einer Düse 70 endet. Die beiden Bohrungen 66, 68 sind Teil einer weiteren Kraftstoff leitung, wie nachfolgend anhand der Figur 3 erläutert wird. Die Düse 70 ist fast während der gesamten Umdrehung des Rotors 52, 54 durch die Wand des Pumpenraums 60 oder den anderen Rotor 54, 52 abgedichtet. Diese Konstruktion sorgt dafür, dass im Wesentlichen nur dann, wenn die Düse 70 in Strö- mungsverbindung mit dem druckseitigen Gehäusedurchbruch 64 steht, kurzzeitig Kraftstoff in den vom Vorverdichter 24 geförderten Luftstrom eingespritzt wird.Another special feature of the supercharger 24 is that in the middle of the shafts 36, 38 in each case a bore 66 is provided which is connected to a transverse bore 68 in the respective rotor 52, 54 and at the edge of a wing at a maximum distance from the center of the rotor 52, 54 in the form of a nozzle 70 ends. The two holes 66, 68 are part of a further fuel line, as will be explained below with reference to FIG 3. The nozzle 70 is sealed by the wall of the pump chamber 60 or the other rotor 54, 52 during almost the entire revolution of the rotor 52, 54. This construction ensures that fuel is injected briefly into the air flow conveyed by the supercharger 24 only when the nozzle 70 is in flow connection with the pressure-side housing opening 64.
Figur 3 zeigt schematisch den Vorverdichter 24 mit der angebauten Verdrängerpumpe 40 (im unteren Teil der Figur um 90° gekippt) bei geöffneter Pumpenkammer 72. Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung sind die beiden in die Pumpenkammer 72 eingepassten kämmenden Zahnräder 56, 58 der Verdrängerpumpe 40 dieselben Zahnräder, die auch das Getriebe für die Rotoren 52, 54 bilden. Die Zahnräder 56, 58 erfüllen somit eine Doppelfunktion, die zu einer Einsparung von Bauteilen und Bauraum führt.Figure 3 shows schematically the supercharger 24 with the attached positive displacement pump 40 (tilted in the lower part of the figure by 90 °) with open pump chamber 72. According to a particularly advantageous aspect of the invention, the two meshing in the pump chamber 72 meshing gears 56, 58 of the positive displacement pump 40 the same gears, which also form the gear for the rotors 52, 54. The gears 56, 58 thus fulfill a dual function, which leads to a saving of components and space.
Neben dem Lufteinlass 32 auf der Saugseite 30 des Vorverdichters 24 ist die Saugleitung 44 aus einer mittleren Gehäuseplatte 74 zum Kraftstofftank 46 angeordnet. Der Saugleitung 44 gegenüber sind auf einer Abschlussplatte 76 das Kapillarrohr 50 und eine Kraftstoffrücklaufleitung 78 zum Kraftstofftank 46 angebaut. Die Hochdruckseite 48 der Verdrängerpumpe 40 ist entgegengesetzt zur Saugseite 80 angeordnet. Kreuzende Bohrungen führen von der Hochdruckseite 48 durch die mittlere Gehäuseplatte 74 zur Abschlussplatte 76 in einen Verteilerraum, in dem sich die kreuzenden Bohrungen treffen. Der Verteilerraum stellt eine Verbindung zu den Längsbohrungen 66 der Wellen 36, 38 her. Somit kann ein Teil des von der Verdrängerpumpe 40 geförderten Kraftstoffs durch die Wellen 36, 38 und die Rotoren 52, 54 in den vom Vorverdichter 24 geförderten Luftstrom zur zyklischen Bildung von Frischgas geleitet werden. Im Verteilerraum ist noch eine vorzugsweise durch ein Gewinde verstellbare Einrichtung zur Kraftstoffmengenregulierung angeordnet (nicht dargestellt).In addition to the air inlet 32 on the suction side 30 of the supercharger 24, the suction line 44 is arranged from a central housing plate 74 to the fuel tank 46. The suction line 44 opposite to the capillary tube 50 and a fuel return line 78 to the fuel tank 46 are mounted on a cover plate 76. The high pressure side 48 of the positive displacement pump 40 is disposed opposite to the suction side 80. Crossing holes lead from the high pressure side 48 through the middle housing plate 74 to the end plate 76 in a distributor space in which meet the crossing holes. The distributor space connects to the longitudinal bores 66 of the shafts 36, 38. Thus, a portion of the funded by the positive displacement pump 40 fuel through the Waves 36, 38 and the rotors 52, 54 are fed into the air flow supplied by the supercharger 24 for the cyclic formation of fresh gas. In the distribution chamber is still a preferably adjustable by a threaded device for fuel quantity regulation arranged (not shown).
Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Betrieb des Motors mithilfe des Vorverdichters 24 und der Verdrängerpumpe 40 beschrieben. Die Figuren 4a bis 4c zeigen die Motorvorrichtung 10 (ohne Verdrängerpumpe) in bestimmten Betriebs- zuständen, woraus sich die durch den Kolben 80 des Motors gesteuerten Steuerzeiten für die Befüllung des Kurbelraums 82 mit angesaugter Luft und des Brenn- raums 84 mit Frischgas durch den Vorverdichter 24 ergeben.The operation of the engine according to the invention using the supercharger 24 and the positive displacement pump 40 will be described below. FIGS. 4a to 4c show the engine device 10 (without positive displacement pump) in certain operating states, from which the control times controlled by the piston 80 of the engine for filling the crank chamber 82 with intake air and the combustion chamber 84 with fresh gas through the supercharger 24 result.
Aus den Figuren 4a bis 4c geht ferner hervor, dass oberhalb des Kolbens 80 der Brennraum 84 des Motors und unterhalb des Kolbens 80 der Kurbelraum 82 gebildet sind. Die Einspritzdüse 86 des Kapillarrohrs 50 mündet direkt in den Brennraum 84, ebenso wie eine weiter unten angeordnete Überströmöffnung 88 eines Überströmkanals 90. Ferner ist eine ebenfalls unterhalb der Einspritzdüse 86 angeordnete Abgasöffnung 92 in Form eines Schlitzes zu einer vom Brennraum 84 wegführenden Abgasleitung vorgesehen. In den Kurbelraum 82 mündet eine Kurbelraumöffnung 94, die unterhalb des unteren Totpunkts des Kolbens 80 liegt und daher nie vom Kolben 80 überdeckt wird.It is also apparent from FIGS. 4a to 4c that above the piston 80 the combustion chamber 84 of the engine and below the piston 80 the crank chamber 82 are formed. The injection nozzle 86 of the capillary tube 50 opens directly into the combustion chamber 84, as well as a further arranged below the overflow 88 of Überströmkanals 90. Furthermore, a likewise disposed below the injection nozzle 86 exhaust port 92 is provided in the form of a slot to the combustion chamber 84 leading away exhaust pipe. In the crank chamber 82 opens a crank chamber opening 94, which is below the bottom dead center of the piston 80 and therefore never covered by the piston 80.
In Figur 4a befindet sich der Kolben 80 am oberen Totpunkt. In dieser Stellung sind sowohl die Einspritzdüse 86, die Überströmöffnung 88 als auch die Abgasöffnung 92 durch den Kolben 80, genauer gesagt durch das Kolbenhemd, verschlossen.In Figure 4a, the piston 80 is at top dead center. In this position, both the injection nozzle 86, the overflow 88 and the exhaust port 92 are closed by the piston 80, more precisely by the piston skirt.
Beim Starten des Motors wird die als Steuereinrichtung dienende Membran 28 durch die vom Vorverdichter 24 geförderte Luft in eine vordere Position 96 gedrückt und verschließt damit den Zugang von der Druckseite 26 des Vorverdichters 24 zum Kurbelraum 82. In der vorderen Position 96 gibt die Membran 28 jedoch den Weg von der Druckseite 26 des Vorverdichters 24 zum Überströmkanal 90 frei, so dass mit Kraftstoff angereicherte Luft (Frischgas) durch den Überströmkanal 90 in Richtung Brennraum 84 bewegt wird, der aber noch durch den Kolben 80 abgedichtet ist. Durch die Volumenverkleinerung des Kurbelraums 82 bei der Bewegung des Kolbens 80 in Richtung unterer Totpunkt (Eintauchen des Kolbens 80) steigt der Innendruck im Kurbelraum 82 so weit an, dass die Membran 28 selbsttätig in eine hintere Position 98 gedrückt wird. In der hinteren Position 98 der Membran 28 sind die Strömungsverbindungen zwischen der Druckseite 26 des Vorverdichters 24 und der Kurbelraumöffnung 94 sowie zwischen der Kurbelraumöffnung 94 und dem Überströmkanal 90 freigegeben, wogegen die Strömungsverbindung zwischen der Druckseite 26 des Vorverdichters 24 und dem Überströmkanal 90 verschlossen ist. Somit kann Luft vom Vorverdichter 24 in den Kurbelraum 82 ein- treten. Diese Luft enthält aber keinen Kraftstoff, da die Düsen der Rotoren 52, 54 nur kurz bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung (wenn das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle 12 und der Antriebswelle 1 :1 ist) im Bereich des Gehäusedurchbruchs 64 Kraftstoff abgeben. Die Stellung der Rotoren 52, 54 wurde dementsprechend auf die Kolbenstellung abgestimmt, wie aus den Figu- ren 4a bis 4c hervorgeht.When starting the engine, the serving as a control device membrane 28 is pressed by the conveyed air from the supercharger 24 in a front position 96 and thus closes the access from the pressure side 26 of the supercharger 24 to the crank chamber 82. In the front position 96, the membrane 28, however clears the way from the pressure side 26 of the supercharger 24 to the overflow channel 90, so that enriched with fuel air (fresh gas) is moved through the overflow 90 in the direction of the combustion chamber 84, which is still sealed by the piston 80. Due to the reduction in volume of the crank chamber 82 during the movement of the piston 80 in the direction of bottom dead center (immersion of the piston 80), the internal pressure in the crank chamber 82 increases so far that the diaphragm 28 is automatically pressed into a rear position 98. In the rear position 98 of the diaphragm 28, the flow connections between the pressure side 26 of the supercharger 24 and the crank chamber opening 94 and between the crank chamber opening 94 and the overflow channel 90 are released, whereas the flow connection between the pressure side 26 of the supercharger 24 and the overflow channel 90 is closed. Thus, air from the supercharger 24 can enter the crank chamber 82. However, this air contains no fuel, since the nozzles of the rotors 52, 54 give fuel only briefly in every second crankshaft revolution (when the gear ratio between the crankshaft 12 and the drive shaft 1: 1) in the region of the housing opening 64. The position of the rotors 52, 54 was accordingly matched to the piston position, as can be seen from FIGS. 4a to 4c.
Wenn der Kolben 80 auf seinem Weg zum unteren Totpunkt die Stellung gemäß Figur 4b passiert, wird die Abgasöffnung 92 vom Kolben 80 freigegeben und Abgas kann durch die Abgasleitung entweichen. Wenn sich die Abgasöffnung 92 im Verlauf der Kolbenbewegung vergrößert und der Druck im Kurbel- räum 82 zunimmt, wird die komprimierte Luft aus dem Kurbelraum 82, die keinen unverbrannten Kraftstoff enthält, durch den Überströmkanal 90 in den Brennraum 84 gedrückt und drängt das Abgas durch die Abgasöffnung 92 aus dem Brennraum 84 (Spülen des Brennraums).When the piston 80 passes the position according to FIG. 4b on its way to the bottom dead center, the exhaust gas opening 92 is released by the piston 80 and exhaust gas can escape through the exhaust gas line. As the exhaust port 92 increases in the course of the piston movement and the pressure in the crank chamber 82 increases, the compressed air from the crank chamber 82 containing no unburned fuel is forced into the combustion chamber 84 through the transfer passage 90 and urges the exhaust gas through the exhaust passage Exhaust opening 92 from the combustion chamber 84 (flushing of the combustion chamber).
Beim Erreichen des unteren Totpunkts (Kolbenstellung gemäß Figur 4c) ist der Druck im Kurbelraum 82 so weit abgesunken, dass die Membran 28 wieder in ihre vordere Ausgangsposition 96 gedrückt wird. Dadurch wird wieder durch die Rotoren 52, 54 mit Kraftstoff angereicherte Luft (Frischgas) durch den Überströmkanal 90 in den Brennraum 84 gepresst. Wenn durch die Bewegung des Kolbens 80 nach oben die Abgasöffnung 92 verschlossen wird, wird über das Kapillarrohr 50 unter Hochdruck Kraftstoff in den Brennraum 84 eingespritzt.Upon reaching the bottom dead center (piston position according to Figure 4c), the pressure in the crank chamber 82 has dropped so far that the membrane 28 is pressed back into its front starting position 96. As a result, air enriched with fuel (fresh gas) is again forced through the overflow channel 90 into the combustion chamber 84 by the rotors 52, 54. When the exhaust opening 92 is closed by the movement of the piston 80 upwards, fuel is injected into the combustion space 84 via the capillary tube 50 under high pressure.
Die Abgasöffnung 92 im Brennraum 84 ist so angeordnet, dass sie durch den Kolben 80 verschlossen bleibt, solange Frischgas durch die Überströmöffnung 88 in den Brennraum 84 einströmt. Aufgrund des im Kurbelraum 82 mittels des Vor- verdichters 24 erzeugten Überdrucks ist die Befüllung des Brennraums 84 in sehr kurzer Zeit erreicht. Bei kleiner Auslegung des Überströmkanals 90 wird durch die hohe resultierende Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Einspritzdüse 86 über der Abrisskante eine sehr feine Kraftstoffverteilung erzielt, so dass sich ein mageres, leicht entzündliches Luft-Kraftstoff-Gemisch bildet.The exhaust gas opening 92 in the combustion chamber 84 is arranged so that it remains closed by the piston 80, as long as fresh gas flows through the overflow opening 88 into the combustion chamber 84. Due to the fact that in the crank chamber 82 by means of the Compressor 24 generated overpressure, the filling of the combustion chamber 84 is achieved in a very short time. With a small design of the overflow channel 90, a very fine fuel distribution is achieved by the high resulting flow velocity in the region of the injection nozzle 86 above the spoiler edge, so that a lean, easily flammable air-fuel mixture is formed.
Die Staudruckspitzen lösen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion derThe dynamic pressure peaks solve in the construction of the invention
Motorvorrichtung 10 die Füllung des Kurbelraums 82 und den Kraftstoff einspritz- zeitpunkt aus. Durch den mithilfe des Vorverdichters 24 erhöhten Innendruck imEngine device 10, the filling of the crank chamber 82 and the fuel injection timing off. By using the supercharger 24 increased internal pressure in the
Kurbelraum 82 erhöht sich proportional die Verdichtung im Brennraum 84, so dass es bei geeigneten Kraftstoffen (z. B. Diesel) zur Selbstzündung kommt.The crank chamber 82 increases proportionally the compression in the combustion chamber 84, so that it comes with suitable fuels (eg diesel) for auto-ignition.
Der durch die Rotoren 52, 54 in die Ansaugluft eingespritzte Kraftstoff dient zur Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Gemisches beim Kaltstart des Motors sowie zur Erzielung einer höheren Motorleistung.The injected through the rotors 52, 54 in the intake air fuel is used to enrich the air-fuel mixture at cold start of the engine and to achieve a higher engine performance.
Durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem antreiben- den und angetriebenen Zahnriemenzahnrad kann die Ansaugluft an die benötigte Motorleistung angepasst und die Kraftstoffmenge einer optimalen Verbrennung zugeordnet werden. By changing the gear ratio between the driving and driven toothed belt gears, the intake air can be adjusted to the required engine power and the fuel quantity can be assigned to optimal combustion.

Claims

Patentansprüche claims
1. Motorvorrichtung (10), umfassend:A motor device (10) comprising:
a) einen Hubkolbenmotor, insbesondere einen Zweitakt-Verbrennungsmotor, mita) a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine, with
einem an eine Kurbelwelle (12) gekoppelten Kolben (80), der zyklisch zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verschiebbar ist,a piston (80) coupled to a crankshaft (12) and cyclically slidable between a top dead center and a bottom dead center;
einem oberhalb des Kolbens (80) gebildeten Brennraum (84), unda combustion chamber (84) formed above the piston (80), and
- einem unterhalb des Kolbens (80) gebildeten Kurbelraum (82),a crank space (82) formed below the piston (80),
b) eine Kraftstoffleitung mit einer in den Brennraum (84) mündenden Einspritz- düse (86),b) a fuel line with an injection nozzle (86) opening into the combustion chamber (84),
c) eine in den Brennraum (84) mündende Überströmöffnung (88),c) an overflow opening (88) opening into the combustion chamber (84),
d) eine Abgasöffnung (92) zu einer vom Brennraum (84) wegführenden Abgasleitung,d) an exhaust gas opening (92) to an exhaust pipe leading away from the combustion chamber (84),
e) eine in den Kurbelraum (82) mündende Kurbelraumöffnung (94),e) a crank space opening (94) opening into the crank chamber (82),
f) einen Vorverdichter (24) zur Förderung von Frischgas und Luft, undf) a supercharger (24) for conveying fresh gas and air, and
g) eine Steuereinrichtung,g) a control device,
wobeiin which
- die Einspritzdüse (86), die Überströmöffnung (88) und die Abgasöffnung (92) so angeordnet sind, dass sie verschlossen sind, wenn sich der Kolben (80) am oberen Totpunkt befindet, und freigegeben sind, wenn sich der Kolben (80) am unteren Totpunkt befindet, und bei einer Bewegung des Kolbens (80) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt erst die Einspritzdüse (86) und dann die Überströmöffnung (88) und die Abgasöffnung (92) freigegeben werden, und- The injection nozzle (86), the overflow (88) and the exhaust port (92) are arranged so that they are closed when the piston (80) is at top dead center, and are released when the piston (80) is at bottom dead center, and upon movement of the piston (80) from top dead center to bottom dead center first the injector (86) and then the overflow (88) and the exhaust port (92) are released, and
- die Steuereinrichtung bei Betrieb des Vorverdichters (24),the control device during operation of the supercharger (24),
i) wenn sich der Kolben (80) am oberen Totpunkt befindet, einei) when the piston (80) is at top dead center, a
Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Überströmöffnung (88) freigibt und Strömungsverbindungen zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Kurbelraumöffnung (94) sowie zwischen der Kurbelraumöffnung (94) und der Überströmöffnung (88) verschließt, undFluid communication between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the overflow (88) releases and fluid connections between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crank chamber opening (94) and between the crank chamber opening (94) and the overflow opening (88) closes, and
ii) während einer Phase, in der sich der Kolben (80) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, Strömungsverbindungen zwischen derii) during a phase in which the piston (80) moves from top dead center to bottom dead center, fluid communication between the
Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Kurbelraumöffnung (94) sowie zwischen der Kurbelraumöffnung (94) und der Überströmöffnung (88) freigibt und eine Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Überströmöffnung (88) verschließt.Pressure side (26) of the supercharger (24) and the crank chamber opening (94) and between the crank chamber opening (94) and the overflow opening (88) releases and closes a flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the overflow opening (88) ,
2. Motorvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der2. Motor device according to claim 1, characterized in that the
Vorverdichter (24) so ausgelegt ist, dass er der geförderten Luft zur Bildung von Frischgas Kraftstoff beimengen kann, wobei der Vorverdichter (24) jedoch keinen Kraftstoff fördert, solange die Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Kurbelraumöffnung (94) freigegeben ist.Precompressor (24) is designed so that it can add fuel to the conveyed air to form fresh gas, but the supercharger (24) does not deliver fuel as long as the flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crankcase opening ( 94) is released.
3. Motorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung, wenn der Kolben (80) den unteren Totpunkt erreicht hat, eine Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Überströmöffnung (88) freigibt und Strömungsverbindungen zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und der Kurbelraumöffnung (94) sowie zwischen der Kurbelraumöffnung (94) und der Überströmöffnung (88) verschließt.3. Motor device according to claim 1 or 2, characterized in that the control device, when the piston (80) has reached the bottom dead center, a flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the overflow (88) releases and fluid connections between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crank chamber opening (94) and between the crank chamber opening (94) and the overflow opening (88) closes.
4. Motorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine bewegliche Membran (28), vorzugsweise eine Stahlplatte, aufweist, die an der Kurbelraumöffnung (94) angeordnet ist.4. Motor device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device comprises a movable diaphragm (28), preferably a steel plate, which is arranged on the crank chamber opening (94).
5. Motorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (24) eine Drehkolbenpumpe, insbesondere ein Roots-Gebläse, mit einem Rotorenpaar (52, 54), aufweist.5. Motor device according to one of the preceding claims, characterized in that the supercharger (24) has a rotary piston pump, in particular a Roots blower, with a pair of rotors (52, 54).
6. Motorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung mit der Druckseite (48) einer Verdrängerpumpe (40) verbunden ist, welche zwei Zahnräder (56, 58) aufweist, von denen eines durch die Kurbelwelle (12) angetrieben wird, wobei die Zahnräder (56, 58) der Verdrängerpumpe (40) gleichzeitig ein Getriebe für das Rotorenpaar (52, 54) des Vorverdichters (24) bilden.6. Engine device according to claim 5, characterized in that the fuel line to the pressure side (48) of a positive displacement pump (40) is connected, which has two gears (56, 58), one of which is driven by the crankshaft (12), wherein the gears (56, 58) of the positive displacement pump (40) at the same time form a gear for the pair of rotors (52, 54) of the supercharger (24).
7. Motorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung ein Kapillarrohr (50) aufweist.7. Motor device according to claim 6, characterized in that the fuel line comprises a capillary tube (50).
8. Motorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Rotoren (52, 54) zweiflügelig nach Art einer Lemniskate gestaltet ist.8. Motor device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the profile of the rotors (52, 54) is designed with two leaves in the manner of a lemniscate.
9. Motorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Rotoren (52, 54) eine zyklisch verän- derliche Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (48) der Verdrängerpumpe (40) und der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) herstellt.9. Motor device according to one of claims 5 to 8, characterized in that at least one of the rotors (52, 54) a cyclically variable flow connection between the pressure side (48) of the positive displacement pump (40) and the pressure side (26) of the supercharger ( 24).
10. Motorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Kraftstoff leitung durch eine drehfest an den Rotor (52, 54) gekoppelte Welle (36, 38) und durch einen Flügel des Rotors (52, 54) verläuft und an einer Öffnung im Flügel endet.10. Motor device according to claim 9, characterized in that at least one further fuel line by a rotationally fixed to the rotor (52, 54) coupled shaft (36, 38) and by a wing of the rotor (52, 54) and extends to an opening ends in the wing.
11. Motorvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung im Flügel als Düse (70) ausgebildet ist.11. Motor device according to claim 10, characterized in that the opening in the wing as a nozzle (70) is formed.
12. Motorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite (48) der Verdrängerpumpe (40) über sich kreuzende Bohrungen in einem Gehäusedeckel des Vorverdichters (24) mit einem Verteilerraum verbunden ist, welcher wiederum in Verbindung mit Bohrungen (66, 68) in den Wellen (36, 38) der Rotoren (52, 54) steht.12. Motor device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the pressure side (48) of the positive displacement pump (40) via intersecting holes in a housing cover of the supercharger (24) is connected to a distributor space, which in turn in conjunction with holes ( 66, 68) in the shafts (36, 38) of the rotors (52, 54).
13. Motorvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den sich kreuzenden Bohrungen eine, vorzugsweise durch ein Gewinde, verstell- bare Einrichtung zur Kraftstoffmengenregulierung angeordnet ist.13. Motor device according to claim 12, characterized in that at the intersecting holes, one, preferably by a thread, adjustable means for fuel quantity regulation is arranged.
14. Motorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Verdrängerpumpe (40) an das Gehäuse (42) des Vorverdichters (24) angeflanscht ist.14. Motor device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the housing of the positive displacement pump (40) to the housing (42) of the supercharger (24) is flanged.
15. Motorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (24) von der Kurbelwelle (12) über ein endloses Kraftübertragungselement (34), vorzugsweise einen Zahnriemen, kraftschlüssig angetrieben wird.15. Motor device according to one of the preceding claims, characterized in that the supercharger (24) from the crankshaft (12) via a endless power transmission element (34), preferably a toothed belt, is driven non-positively.
16. Motorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kurbelwelle (12) und dem Vorverdichter (24) ein Getriebe, vorzugsweise ein Riemengetriebe, mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist.16. Engine device according to one of the preceding claims, characterized in that between the crankshaft (12) and the supercharger (24) a transmission, preferably a belt transmission, is provided with a specific transmission ratio.
17. Verfahren zum Betreiben eines Hubkolbenmotors, insbesondere eines Zweitakt-Verbrennungsmotors, mit einem Brennraum (84) und einem Kurbelraum (82) sowie einem zyklisch zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verschiebbaren Kolben (80), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:17. A method for operating a reciprocating engine, in particular a two-stroke internal combustion engine, with a combustion chamber (84) and a crank chamber (82) and a cyclically displaceable between a top dead center and a bottom dead center piston (80), the method comprising the steps of:
- direktes Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum (82),direct injection of fuel into the combustion chamber (82),
- bei einer Bewegung des Kolbens (80) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zunächst Freigeben einer in den Brennraum (84) mündenden Einspritz- Öffnung und anschließend Freigeben einer Abgasöffnung (92) zu einer vom Brennraum (84) wegführenden Abgasleitung und einer in den Brennraum (84) mündenden Überströmöffnung (88),- Upon movement of the piston (80) from top dead center to bottom dead center first releasing an opening into the combustion chamber (84) injection port and then releasing an exhaust port (92) to a combustion chamber (84) leading away the exhaust pipe and into the combustion chamber (84) opening overflow opening (88),
- Zuführen von Luft ohne Kraftstoff in den Kurbelraum (82), während sich der Kolben (80) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, undSupplying air without fuel into the crank chamber (82) while the piston (80) is moving from top dead center to bottom dead center, and
- Spülen des Brennraums (84) mit Luft aus dem Kurbelraum (82), wenn diePurging the combustion chamber (84) with air from the crank chamber (82) when the
Überströmöffnung (88) und die Abgasöffnung (92) freigegeben sind.Overflow (88) and the exhaust port (92) are released.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasöffnung (92) verschlossen bleibt, solange durch die Überströmöffnung (88) Frischgas in den Brennraum (84) zugeführt wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the exhaust gas outlet (92) remains closed as long as fresh gas is supplied into the combustion chamber (84) through the overflow opening (88).
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Luft, die in den Kurbelraum (82) zugeführt wird, als auch das Frischgas, das in den Brennraum (84) zugeführt wird, zumindest teilweise von einem Vorverdichter (24) bereitgestellt wird.19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that both the air that is supplied into the crank chamber (82), as well as the fresh gas that is supplied into the combustion chamber (84), at least partially by a supercharger (24) provided.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (24) nur Luft fördert, solange eine Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und dem Kurbelraum (82) besteht, und der Luft Kraftstoff beimengt, wenn eine Strömungsverbindung zwischen der Druckseite (26) des Vorverdichters (24) und dem Brennraum (84) besteht. 20. The method according to claim 19, characterized in that the supercharger (24) promotes only air, as long as a flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the crank chamber (82) consists, and the fuel is added to the air when there is a flow connection between the pressure side (26) of the supercharger (24) and the combustion chamber (84).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2249585A (en) * 1990-11-06 1992-05-13 Electrolux Ab Charging two-stroke engines
US5271358A (en) * 1991-03-20 1993-12-21 Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection system for engine

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