DE19829430A1 - Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Dieselmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Dieselmotor, mit wenigstens einem einen Brennraum aufweisenden Arbeitszylinder, der zumindest einen Einlaß und wenigstens einen Auslaß aufweist, die jeweils dem Brennraum des Arbeitszylinders zugeordnet sind. Der Auslaß des Verbrennungsmotors weist erfindungsgemäß wenigstens zwei voneinander getrennte Auslaßkanäle auf, wobei ein Auslaßkanal für einen Abgas-Spülstrom und ein weiterer Auslaßkanal für einen Abgas-Nutzstrom vorgesehen ist. DOLLAR A Des weiteren betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Dieselmotor, mit wenigstens zwei Arbeitszylindern, die jeweils einen im Arbeitszylinder bewegbaren Kolben aufweisen, der mittels einer Pleuelstange mit einer Kurbelwelle kraftschlüssig verbunden ist. Bei dem Verbrennungsmotor ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens zwei Arbeitszylinder symmetrisch zur Kurbelwelle gegenüberliegend angeordnet sind und daß die Pleuelstangen der Kolben der gegenüberliegenden Arbeitszylinder an einem gemeinsamen Kurbelzapfen der Kurbelwelle gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbeson­ dere Zweitakt-Dieselmotor, mit wenigstens einem einen Brennraum aufweisenden Arbeitszylinder, der zumindest einen Einlaß und wenigstens einen Auslaß aufweist, die jeweils dem Brennraum des Arbeitszylinders zugeordnet sind.

Des weiteren betrifft die Erfindung einen Verbrennungs­ motor, insbesondere Zweitakt-Dieselmotor, mit wenigstens zwei Arbeitszylindern, die jeweils einen im Arbeitszylinder beweg­ baren Kolben aufweisen, der mittels einer Pleuelstange mit ei­ ner Kurbelwelle kraftschlüssig verbunden ist.

Bekannte Verbrennungsmotoren der vorbezeichneten Gattungen werden insbesondere als Triebwerke für Leichtflugzeuge einge­ setzt, wobei die Verbrennungsmotoren zum Beispiel einen Propel­ ler des Leichtflugzeuges antreiben. Da ein Ausfall des Trieb­ werkes zumeist den Absturz des Leichtflugzeuges zur Folge hat, werden an die Triebwerke der Leichtflugzeuge immer höhere An­ forderungen hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit gestellt.

Es ist bekannt, daß durch die begrenzte Zuladung der Leichtflugzeuge auch die mitführbare Treibstoffmenge begrenzt ist. Ein relativ geringer Wirkungsgrad der bekannten Verbren­ nungsmotoren hat einen entsprechend hohen Treibstoffverbrauch zur Folge, so daß die Reichweite der Leichtflugzeuge durch die begrenzte Treibstoffmenge erheblich einschränkt ist. Darüber hinaus werden durch den hohen Treibstoffverbrauch die Betriebskosten des Leichtflugzeuges erhöht, so daß die Nutzung derartiger Leichtflugzeuge unwirtschaftlich werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbren­ nungsmotor der vorbezeichneten Gattung bereitzustellen, der eine möglichst hohe Betriebssicherheit gewährleistet und mit einem besonders hohen Wirkungsgrad arbeitet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Dabei ist für die Erfindung wesentlich, daß der Auslaß we­ nigstens zwei voneinander getrennte Auslaßkanäle aufweist, daß ein Auslaßkanal für einen Abgas-Spülstrom vorgesehen ist und daß ein weiterer Auslaßkanal für einen Abgas-Nutzstrom vorgese­ hen ist.

Bei den zum Beispiel als Triebwerk für Leichtflugzeuge verwendeten Verbrennungsmotoren wird der erforderliche Abgas­ austausch nach der Verbrennung des Treibstoffes im Brennraum durch einen Auslaß ermöglicht, bei dem das aus dem Arbeitszy­ linder stammende Abgas in einen Abgas-Spülstrom und einen Ab­ gas-Nutzstrom getrennt wird. Durch die Trennung kann zunächst das noch eine Restenergie enthaltene Abgas aus dem Brennraum als Abgas-Nutzstrom ausströmen und zum Beispiel in vorteilhaf­ ter Weise zum Antrieb einer Abgasturbine verwendet werden. Die Abgasturbine kann zum Beispiel wiederum einen Turbolader an­ treiben, der einen Ladeluftstrom für die Beladung der Arbeits­ zylinder des Verbrennungsmotors erzeugt. Somit wird der ei­ gentliche Antrieb des Turboladers entlastet, so daß der Wir­ kungsgrad des Verbrennungsmotors insgesamt erhöht wird. Das restliche noch im Brennraum des Arbeitszylinders verbliebene Abgas kann dann durch den separaten Auslaßkanal für den Ab­ gas-Spülstrom ausgespült werden, so daß für die nachfolgende Bela­ dung des Arbeitszylinders mit komprimierter Ladeluft optimale Bedingungen geschaffen werden. Durch die Trennung des Ab­ gasstromes wird einerseits der Treibstoffverbrauch durch die Nutzung der Restenergie des Abgases verringert, wobei der Treibstoffverbrauch um etwa 10% reduziert werden kann, und andererseits die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors erhöht, da durch die den Turbolader antreibende Abgasturbine eine zusätzliche Antriebskomponente des Turboladers gegeben ist.

Die vorbestimmte zeitliche Abfolge des Öffnens bzw. des Schließens der Auslaßkanäle wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Auslaßkanal für den Abgas-Spül­ strom und der Auslaßkanal für den Abgas-Nutzstrom derart in der Zylinderwand des Arbeitszylinders angeordnet sind, daß ein im Arbeitszylinder bewegbarer Kolben während der Expansion des Abgas es im Brennraum zunächst den Auslaßkanal für den Abgas-Nutz­ strom freigibt und erst danach den Auslaßkanal für den Ab­ gas-Spülstrom öffnet. Der sich im Arbeitszylinder bewegende Kolben gibt somit auf dem Weg zu seinem unteren Totpunkt die beiden Auslaßkanäle nacheinander frei, so daß zunächst das nutzbare Abgas durch den Auslaßkanal für den Abgas-Nutzstrom zu einer die im Abgas enthaltene Restenergie ausnutzenden Ab­ gasturbine geführt wird. Das restliche Abgas kann danach durch den Auslaßkanal für den Abgas-Spülstrom ausströmen, wobei die Restwärme des Abgas es zum Beispiel zur Vorwärmung des Treib­ stoffes nutzbar ist. Zum Öffnen bzw. Schließen der Auslaßkanäle sind aufgrund der Kolbensteuerung keine Ventile erforderlich. Somit wird die Arbeitsweise des Verbrennungsmotors nicht durch defekte Ventile bzw. durch einen gestörten Ventilantrieb behin­ dert, mit dem Vorteil, daß die Betriebssicherheit des erfin­ dungsgemäßen Verbrennungsmotors erhöht wird. Die beim erfin­ dungsgemäßen Verbrennungsmotor verwendeten Ventile sind an nicht so exponierter Stelle angeordnet, so daß zum Beispiel gebrochene Ventile nicht zur teilweisen bzw. vollständigen Zerstörung des Motors führen.

Es ist möglich, daß dem Auslaßkanal für den Abgas-Nutz­ strom ein Absperrorgan zugeordnet ist. Durch den Einsatz des Absperrorgans gelangt lediglich Abgas mit einem vorbestimmten Druck, welcher ein Maß für die in dem Abgas enthaltene Energie ist, durch den Auslaßkanal zur nachfolgenden Abgasturbine, die insbesondere den Druck des Abgases energetisch ausnutzt. Durch ein Absperrorgan wird sichergestellt, daß nur Abgas mit einer für den Antrieb der Abgasturbine erforderlichen Mindestenergie zur Abgasturbine gelangt. Darüber hinaus wird eine Rückströmung des Abgasstromes in den Brennraum verhindert. Vorzugsweise ist das Absperrorgan ein federbelastetes Ventil, welches auf einen vorbestimmten Druck einstellbar ist und bei Erreichen dieses Druckes den Auslaßkanal öffnet und diesen bei Unterschreitung des vorbestimmten Druckes wieder schließt. Alternativ können auch manuell oder elektronisch mit entsprechenden Stellorganen oder dergleichen betätigbare Ventile eingesetzt werden. Ein federbelastetes Ventil hat jedoch den Vorteil, daß es besonders betriebssicher arbeitet. Das verwendete Absperrorgan kann zum Beispiel in dem Auslaßkanal angeordnet sein, so daß das als Absperrorgan eingesetzte Ventil nicht den hohen Verbrennungs­ temperaturen und -drücken im Brennraum ausgesetzt ist, wodurch die Lebensdauer der Ventile und demzufolge die Betriebssicher­ heit des Verbrennungsmotors erhöht wird. Es ist auch denkbar, daß dem Auslaßkanal für den Abgas-Nutzstrom kein Absperrelement zugeordnet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Einlaß einen gemeinsamen Einlaßkanal für den in den Brenn­ raum des Arbeitszylinders einströmenden Lade- und Spülluftstrom aufweist und daß dem Einlaßkanal eine Vorkammer zugeordnet ist, die mittels eines Verschlußelementes verschließbar ist. Die Ausbildung eines gemeinsamen Einlaßkanals für den Lade- und den Spülluftstrom kommt einer kompakten Bauweise des Verbrennungs­ motors vorteilhaft entgegen. Es ist aber auch möglich, daß der Lade- und der Spülluftstrom jeweils einem separaten Einlaßkanal zugeordnet sind. Der Ladeluft- und der Spülluftstrom werden, aus einem Turbolader kommend, in eine Vorkammer geleitet, die mittels eines zum Beispiel als Ventil ausgebildeten Ver­ schlußelementes verschließbar ist. Sobald der in den Brennraum des Arbeitszylinders gerichtete Einlaßkanal durch den Kolben freigegeben und das Einlaßventil geöffnet ist, kann die kom­ primierte Luft in den Brennraum des Arbeitszylinders einströmen und zunächst die noch in dem Brennraum enthaltenen Abgase ausspülen, wodurch eine optimale Beladung des Brennraumes für den nachfolgenden Arbeitstakt vorbereitet wird.

Die Steuerung des dem Einlaßkanal und der Vorkammer zuge­ ordneten Verschlußelementes erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mittels einer Nockenwelle. Die Nockenwelle kann mit einer dem Arbeitszylinder zugeordneten Kurbelwelle in Ein­ griff stehen, so daß das Verschlußelement, in Abhängigkeit von der Kolbenstellung in dem Arbeitszylinder, in seine Öffnungs- bzw. Schließstellung gebracht wird. Vorzugsweise wird das als Ventil ausgebildete Verschlußelement über Stößel und Stoßstan­ gen oder dergleichen Verbindungsmittel, mit einem Nocken der Nockenwelle betätigt. Darüber hinaus kann die Nockenwelle Zahnradpumpen betätigen, die eine Druckölversorgung für die Schmierstellen des Verbrennungsmotors und für einen Propeller­ regler sicherstellt. Da die Arbeitsweise des Verbrennungsmotors in vorteilhafter Weise nicht entscheidend von einer absoluten Dichtigkeit der geschlossenen Verschlußelemente abhängig ist, sind auch einfache Drehschieber oder dergleichen Ver­ schlußelemente einsetzbar.

Es ist denkbar, daß wenigstens ein Einlaß und zumindest ein Auslaß des Arbeitszylinders gegenüberliegend in der Zylin­ derwand des Arbeitszylinders angeordnet sind. Mit dem Vorteil, daß die Ausspülung des Brennraumes des Arbeitszylinders verbes­ sert wird. Alternativ können Einlaß und Auslaß auch an anderen beliebigen Stellen in der Zylinderwand des Arbeitszylinders vorgesehen sein. Vorzugsweise sind bei gegenüberliegendem Einlaß und Auslaß, der Einlaßkanal für den Lade- und den Spül­ luftstrom und der Auslaßkanal für den Abgas-Spülstrom auf die dem Brennraum zugekehrte Innenseite des Zylinderdeckels des Ar­ beitszylinders gerichtet. Dadurch wird eine turbulente Strömung bzw. eine Verwirbelung des einströmenden Luftstromes erreicht, so daß innerhalb kürzester Zeit eine optimale Ausspülung des Brennraumes des Arbeitszylinders erreicht wird. Dies hat zur Folge, daß optimale Voraussetzungen für die nachfolgende Ver­ brennung in dem Brennraum des Arbeitszylinder geschaffen wer­ den, so daß damit auch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht wird. Der verbesserte Wirkungsgrad des Verbrennungsmo­ tors hat eine Absenkung der Abgastemperaturen zur Folge, so daß mit Hilfe einer verbesserten Kühlung geringere Temperatur­ spannungen in dem Verbrennungsmotor entstehen. Dies führt zu einer materialschonenden Arbeitsweise des Verbrennungsmotors, wodurch die Lebensdauer der einzelnen Komponenten des Verbren­ nungsmotors verlängert und damit die Betriebssicherheit erhöht wird.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann ein selbst­ zündender Mitteldruckmotor mit Direkteinspritzung sein, der eine hohe Leistungsausbeute bei geringer Nenndrehzahl hat. Die niedrigen Motordrehzahlen wirken sich darüber hinaus positiv auf die Lärmentwicklung des Verbrennungsmotors aus.

Die vorbezeichnete Aufgabe der Erfindung wird insbesondere auch mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 9 ge­ löst, wobei die mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gege­ bene Lehre auch eine vorteilhafte Weiterbildung der mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gegebenen Lehre darstellt.

Gemäß dem Patentanspruch 9 ist die der Erfindung zugrunde­ liegenden Aufgabe auch dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Ar­ beitszylinder, symmetrisch zur Kurbelwelle, gegenüberliegend angeordnet sind, und daß die Pleuelstangen der Kolben der ge­ genüberliegenden Arbeitszylinder an einem gemeinsamen Kurbel­ zapfen der Kurbelwelle gelagert sind.

Bei dem insbesondere als Triebwerk für ein Leichtflugzeug vorgesehenen Verbrennungsmotor sind die sich gegenüberliegenden Arbeitszylinder spiegelbildlich zueinander angeordnet, wobei die Symmetrieebene durch das Drehzentrum der gemeinsamen Kur­ belwelle verläuft. Jeweils gegenüberliegende Arbeitszylinder bilden ein Zylinderpaar, bei dem sich die jeweils entstehenden Zugbeanspruchungen gegenseitig aufheben. Die Pleuelstangen der Kolben jedes Zylinderpaares sind derart gelenkig an einem Kur­ belzapfen, der auch als Pleuellager bezeichnet wird, gelagert, daß ein Kraftschluß zwischen den Pleuelstangen und dem Kurbel­ zapfen der Kurbelwelle besteht. Somit wirken die durch die Pleuelstangen eines Zylinderpaares auf die Kurbelwelle übertra­ genden Kräfte bzw. Momente auf eine Stelle der Kurbelwelle, so daß keine Biegebelastungen auf die Kurbelwelle wirken, wie es bei den bekannten Verbrennungsmotoren üblich ist. Die von den Pleuelstangen eines Zylinderpaares jeweils auf die Kurbelwelle übertragenen Kompressions- und Arbeitsmomente wirken einander derart entgegen, daß nur die Differenz der Momente auf die Kurbelwelle übertragen wird. Dadurch werden die Torsionskräfte, die auf die Kurbelwelle wirken, reduziert. Dies führt insgesamt zu einer geringeren mechanischen Belastung der Kurbelwelle, wo­ durch die Kurbelwelle geringer dimensioniert werden kann. Dies führt zu einem geringeren Gesamtgewicht des Verbrennungsmotors, welches sich positiv auf das Leistungsgewicht und auf den Treibstoffverbrauch des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors auswirkt. Des weiteren werden durch die platzsparende Anordnung der Arbeitszylinder die Abmessungen der Kurbelwelle und somit auch die Abmessungen des gesamten Verbrennungsmotors, der auch als Pseudoboxermotor bezeichnet werden kann, verringert. Darüber hinaus ist ein derartiger Verbrennungsmotor als Triebwerk eines in der Regel nur einen geringen Platzbedarf aufweisenden Leichtflugzeuges einfacher unterzubringen, so daß der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor ohne weiteres bei den meisten der in Betrieb befindlichen Leichtflugzeugtypen nach­ rüstbar ist.

Infolge der einfachen und der kompakten, robusten Bauweise des Verbrennungsmotors ist dieser wartungsfreundlich und be­ triebssicher.

Die Lagerung der Pleuelstangen von gegenüberliegenden Ar­ beitszylindern an einem gemeinsamen Kurbelzapfen der Kurbel­ welle wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch er­ reicht, daß das Ende der Pleuelstange eine Abstufung aufweist, wobei der zurückversetzte Bereich der Abstufung als kreisseg­ mentförmige Aufnahme ausgebildet ist, so daß das Ende einer anderen auch an den Kurbelzapfen gelagerten Pleuelstange derart aufnehmbar ist, daß die beiden Enden der gegenüberliegenden Pleuelstangen abstützend ineinandergreifen. Die gegenüberlie­ genden Pleuelstangen werden somit in Art und Weise eines Knie­ gelenkes an dem gemeinsamen Kurbelzapfen gelagert, so daß dies auch als Kniegelenkpleuel bezeichnet werden kann. Die Kolben eines Zylinderpaares werden von dem gemeinsamen Kurbelzapfen der Kurbelwelle derart geführt, das die Kolben um 180° gegen­ einander versetzt bewegt werden.

Es ist denkbar, daß ein vorstehender Bereich der Abstufung des Endes der Pleuelstangen mit einem Lagerbügel einen den Kur­ belzapfen der Kurbelwelle aufnehmenden Ring bildet. Die Enden der Pleuelstangen umschließen jeweils den Kurbelzapfen, wobei die Innenfläche jedes Ringes der Enden der Pleuelstangen die Lagerfläche bildet. Die Außenfläche des Ringes bildet eine La­ gerfläche über ein Kreissegment von etwa 220°, die der eine Kniegelenklagerschale bildenden Aufnahme einer jeweils gegen­ überliegenden Pleuelstange zugeordnet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die kreissegmentförmige Aufnahme jeder Pleuelstange einen Win­ kel von etwa 140° aufweist. Damit wird eine sichere Führung der Pleuelstangen an dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle gewährlei­ stet. Alternativ kann die Aufnahme auch ein Kreissegment mit einem größeren oder kleineren Winkel aufweisen.

Es ist auch möglich, daß die Pleuelstange und der zugehö­ rige Lagerbügel lösbar miteinander verbunden sind. Dabei kann die Pleuelstange und der Lagerbügel jeweils als Halbschale aus­ gebildet sein, die zum Beispiel mittels Schrauben oder derglei­ chen Befestigungsmittel zu einem Ring zusammenfügbar sind, der den Kurbelzapfen der Kurbelwelle umschließt. Durch eine derar­ tige Ausbildung von Pleuelstange und Lagerbügel wird die Mon­ tage der Pleuelstange an dem Kurbelzapfen auf einfachste Weise ermöglicht.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor mehrere jeweils gegen­ überliegende Arbeitszylinder entlang der Kurbelwelle aufweist. Bevorzugt werden sechs Arbeitszylinder verwendet, wobei die hintereinander in einer gemeinsamen Ebene aufgereihten Zylin­ derpaare einen sechszylindrigen Verbrennungsmotor bilden. Die dem Verbrennungsmotor zugeordnete Kurbelwelle weist lediglich drei Kurbelzapfen bzw. Kurbelwellenkröpfungen auf, wobei jeweils an einem Kurbelzapfen die Pleuelstangen eines Zylinder­ paares gelagert sind. Dies hat eine konstruktiv einfache Ausge­ staltung der Kurbelwelle zur Folge. Dadurch kann die Kurbel­ welle höhere mechanische Belastungen aufnehmen, so daß die Be­ triebssicherheit des Verbrennungsmotors erhöht wird. Darüber hinaus wird die Laufruhe des Verbrennungsmotors verbessert.

In vorteilhafter Weise können bei einer derartigen Anord­ nung der Arbeitszylinder die Verschlußelemente jedes Einlasses jedes Zylinderpaares mittels eines Nockens einer gemeinsamen Nockenwelle betätigt werden. Die gemeinsame Nockenwelle steht mit der Kurbelwelle in Eingriff und betätigt die beiden als Ventile ausgebildeten Verschlußelemente über Stößel und Stoß­ stangen. Eine symmetrische Anordnung der Arbeitszylinder hat darüber hinaus den weiteren Vorteil, daß keine Unterscheidung bezüglich rechter und linker Motorbaugruppen erforderlich ist, welches die Produktionskosten der erfindungsgemäßen Verbren­ nungsmotoren senkt.

Es ist möglich, daß die Kurbelwelle den als Luftverdichter bezeichneten Turbolader und erforderliche Nebenaggregate, wie zum Beispiel einen Startermotor zusätzlich antreibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich wei­ tere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dar­ gestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Zylinder­ paares eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2 eine Seitenansicht von zwei an einem Kurbelzapfen gelagerten Pleuelstangen und

Fig. 3 einen Schnitt durch die an dem Kurbelzapfen gela­ gerten Pleuelstangen längs der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor, insbesondere Zwei­ takt-Dieselmotor für Leichtflugzeuge, mit wenigstens einem ei­ nen Brennraum 1 aufweisenden Arbeitszylinder 2, 2', der zumin­ dest einen Einlaß 3, 3' und wenigstens einen Auslaß 4, 4' auf­ weist, die jeweils dem Brennraum 1, 1' des Arbeitszylinders 2, 2' zugeordnet sind. In Fig. 1 sind zwei spiegelbildlich gegenüber­ liegende Arbeitszylinder 2, 2' dargestellt, die ein Zylinderpaar bilden, wobei der Verbrennungsmotor mehrere parallel nebenein­ anderliegende Arbeitszylinder umfaßt, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind. Jeder Arbeitszylinder 2, 2' weist einen bewegba­ ren Kolben 5, 5, auf, der mittels einer Pleuelstange 6, 6' mit einem Kurbelzapfen 7 einer Kurbelwelle 8 kraftschlüssig ver­ bunden ist, wobei die Kurbelwelle 8 in einem Kurbelgehäuse 29 gelagert ist, welches auch die Arbeitszylinder des Verbren­ nungsmotors aufnimmt.

Der Einlaß 3, 3' des Arbeitszylinders 2, 2' weist einen ge­ meinsamen Einlaßkanal 9, 9' für den in den Brennraum 1, 1' des Arbeitszylinders 2, 2' einströmenden Lade- und Spülluftstrom auf. Dem Einlaßkanal 9, 9' ist eine Vorkammer 10, 10' zugeordnet, die mittels eines Verschlußelementes 11, 11', welches als Ventil 12, 12' ausgebildet ist, verschließbar ist. Das Ventil 12 wird durch einen Nocken 30 einer von außen zugänglichen oben auf dem Kurbelgehäuse 29 gelagerten Nockenwelle 31 betätigt. Die Nockenwelle 31 steht mit durch Kreise in Fig. 1 angedeuteten Zahnrädern 32 mit der Kurbelwelle 8 in Eingriff. Der Nocken 30 der Nockenwelle 31 steuert über Hydrostößel 33, 33' und Stoß­ stangen 34, 34' die Ventile 12, 12' der Arbeitszylinder 2, 2' ei­ nes Zylinderpaares. Ein weiterer Nocken 35 der Nockenwelle 31 steuert Pumpenelemente 36 des Zylinderpaares, die einer Ein­ spritzeinrichtung 13, 13' des Arbeitszylinders 2, 2' zugeordnet sind. Die Vorkammer 10, 10' ist an einen nicht weiter darge­ stellten Turbolader angeschlossen, der den Lade- und Spülluft­ strom erzeugt. Der Einlaßkanal 9, 9' ist auf eine dem Brennraum 1, 1' zugekehrte Innenseite eines die Einspritzeinrichtung 13, 13' aufnehmenden Zylinderdeckels 14, 14' des Arbeitszylinders 2, 2' gerichtet.

An der dem Einlaß 3, 3' gegenüberliegenden Zylinderwand des Arbeitszylinders 2, 2' ist der Auslaß 4, 4' angeordnet. Der Aus­ laß 4, 4' weist zwei voneinander getrennte Auslaßkanäle 15, 15'; 16, 16' auf, wobei der Auslaßkanal 15, 15' für einen Ab­ gas-Spülstrom vorgesehen ist und der Auslaßkanal 16, 16' für ei­ nen Abgas-Nutzstrom vorgesehen ist. Die beiden Auslaßkanäle 15, 15'; 16, 16' sind ebenso wie der Einlaßkanal 6, 6' auf die dem Brennraum 1, 1' zugekehrte Innenseite des Zylinderdeckels 14, 14' des Arbeitszylinders 2, 2' gerichtet. Der Auslaßkanal 16, 16' für den Abgas-Nutzstrom weist ein Absperrorgan 17, 17' auf, welches als federbelastetes Ventil 18, 18' ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der beiden Pleu­ elstangen 6, 6' der Kolben 5, 5' der gegenüberliegenden Arbeits­ zylinder 2, 2'. Die Enden der Pleuelstangen 6, 6' sind an einem Kurbelzapfen 7 der Kurbelwelle 8 derart gelenkig gelagert, daß die Pleuelstangen 6, 6' kraftschlüssig mit der Kurbelwelle 8 verbunden sind, wobei in Fig. 2 nur die Lagerung des Endes der Pleuelstange 6 der ineinandergreifenden Enden der Pleuelstange 6, 6' sichtbar ist. Das der Kurbelwelle 8 zugekehrte Ende jeder Pleuelstange 6, 6' bildet mit einem Lagerbügel 19, 19' einen den Kurbelzapfen 7 der Kurbelwelle 8 aufnehmenden Ring 20, 20'. Die den Kurbelzapfen 7 aufnehmenden Ringe 20, 20' sind parallel zu­ einander angeordnet, wobei in Fig. 2 nur der Ring 20 sichtbar ist. Der als Halbschale 21, 21' ausgebildete Lagerbügel 19, 19' wird mittels Schrauben 22 an dem Ende der Pleuelstange 6, 6' befestigt, so daß die Innenfläche eines derart gebildeten Ringes 20, 20' einer ringförmigen Lagerschale 23 des Kurbelzap­ fens 7 zugeordnet ist. Der Ring 20 ist dem als kreissegment­ förmige Aufnahme 25' ausgebildeten Ende der Pleuelstange 6' derart zugeordnet, daß die Außenfläche des Ringes 20 an der als Kniegelenklagerschale ausgebildeten Aufnahme 25, 25' gelagert ist. Die Außenfläche des durch den Lagerbügel 19, 19' gebildeten Ringes 20, 20' umfaßt jeweils ein Kreissegment von etwa 220°, wobei die Enden der Pleuelstangen 6, 6' jeweils um dieses Kreissegment in der jeweils zugeordneten als Kniegelenklager­ schale ausgebildeten Aufnahme 25, 25' bewegbar ist. Die kreis­ segmentförmige Aufnahme 25, 25' weist eine Lagerfläche 26' auf, die sich über einen Winkel von etwa 140° erstreckt. Durch Strichlinien sind in Fig. 2 unsichtbare Bereiche der Schrauben 22 und der Lagerfläche 26 angedeutet.

In Fig. 3 sind die ineinandergreifenden Pleuelstangen 6, 6' dargestellt, wobei die nicht sichtbaren Schrauben 22 durch Strichlinien angedeutet sind. Die Enden der Pleuelstangen 6, 6' weisen jeweils eine Abstufung 24, 24' auf, wobei ein zurückver­ setzter Bereich der Abstufung 24, 24' die kreissegmentförmige Aufnahme 25, 25' bildet, so daß das Ende der jeweils anderen auch an dem Kurbelzapfen 7 gelagerten Pleuelstange 6, 6' derart aufnehmbar ist, daß die beiden Enden der gegenüberliegenden Pleuelstangen 6, 6' abstützend ineinandergreifen und insgesamt ein Kniegelenkpleuel bilden, welches sich wie ein Kniegelenk bewegen läßt. Ein vorstehender Bereich der Abstufung 24, 24' des Endes der Pleuelstange 6, 6' ist als Lagerbügel 19, 19' ausge­ bildet, wobei die der Aufnahme 25, 25' zugekehrte Außenfläche des Lagerbügels 19, 19' die Lagerfläche 26, 26' zwischen den gegenüberliegenden Pleuelstangen 6, 6' bildet. Die beiden gegenüberliegenden Pleuelstangen 6, 6' sind mittels der Lager­ schale 23 gemeinsam an dem Kurbelzapfen 7 der Kurbelwelle 8 ge­ lagert und können bei entsprechender Bewegung der Kolben 5, 5, der Arbeitszylinder 2, 2' um die Kurbelwelle 8 kurbelnd bewegt werden, wobei die Kolben 5, 5' eines Zylinderpaares um 180° ge­ geneinander versetzt arbeiten. Bei einem sechszylindrigem Ver­ brennungsmotor führen die Kolben der Arbeitszylinder jeweils um 60° versetzt zueinander einen Arbeitstakt aus.

Der Verbrennungsmotor arbeitet wie folgt:
Der Arbeitszyklus des Arbeitszylinders 2 wird beispielhaft für sämtliche Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors beschrieben. Der Kolben 5, der sich an seinem vor der Kompressionsphase liegenden unteren Totpunkt befindet, gibt in dieser Stellung den Einlaßkanal 9 und die Auslaßkanäle 15, 16 des Arbeitszylin­ ders 2 frei, wobei der Auslaßkanal 16 durch ein federbelastetes Auslaßventil 18 geschlossen ist. In dieser Stellung wird durch das geöffnete Einlaßventil 12 der unter Druck stehende Lade- und Spülluftstrom in den Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 eingelassen, wobei der Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 mit dem Lade- und Spülluftstrom ausgespült wird. Der Abgas- Spülstrom strömt durch den geöffneten Auslaßkanal 15 aus dem Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 wieder aus.

Der sich in Richtung des oberen Totpunktes bewegende Kol­ ben 5 verengt zunehmend den Auslaßkanal 15 für den Ab­ gas-Spülstrom bis dieser bei einer Drehwinkelstellung des Kurbel­ zapfens 7 der Kurbelwelle 8 von etwa 55° vollständig durch den Kolben 5 verschlossen ist, so daß sich im Brennraum 1 des Ar­ beitszylinders 2 der Druck des Ladeluftstromes kontinuierlich aufbaut. Bei einer Drehwinkelstellung von etwa 70° verschließt der Kolben 5 auch den Einlaßkanal 6, so daß bei der Fortsetzung der Bewegung des Kolbens 5 der Kompressionsvorgang im Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 beginnt.

Bei einer Drehwinkelstellung von 165° erfolgt die Brenn­ stoffzufuhr durch die Einspritzeinrichtung 13 in den Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2. Nach Überwindung des oberen Tot­ punktes beginnt bei einer Drehwinkelstellung von 180° der Ar­ beitstakt, wobei die sich im Arbeitszylinder 2 entspannenden Verbrennungsgase den Kolben 5 zurücktreiben. Bei einer Drehwin­ kelstellung von 280°, bei dem die Verbrennungsgase circa 80% ihrer Energie an den Kolben abgegeben haben, wird der Auslaßkanal 16 durch den Kolben 5 freigegeben. Die unter Druck stehenden Abgase können den Brennraum 1 durch das federbela­ stete Auslaßventil 18 verlassen und ihre Restenergie an eine angeschlossene nicht weiter dargestellte Abgasturbine nutz­ bringend abgeben, so daß auch noch die Restenergie des Abgas­ stromes genutzt wird.

Bei einer Drehwinkelstellung von 290° wird zunächst der Einlaßkanal 9 und dann bei einer Drehwinkelstellung von 305° der Auslaßkanal 15 durch den Kolben 5 freigegeben, so daß der entspannte Abgasstrom aus dem Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 austreten kann. Bei einer Drehwinkelstellung von 325° wird auch das der Vorkammer 10 zugeordnete Einlaßventil 12 durch die mit der Kurbelwelle 8 in Eingriff stehende Nockenwelle 31 über Stößel 33, 33' und Stoßstangen 34, 34' geöffnet, so daß der Brennraum 1 des Arbeitszylinders 2 zunächst gespült und dann wieder mit Ladeluft befüllt werden kann. Sobald der Kolben 5 den unteren Totpunkt erreicht, beginnt der hier beschriebene Arbeitszyklus von neuem.

Claims (14)

1. Verbrennungsmotor, insbesondere Zweitakt-Dieselmotor, mit wenigstens einem einen Brennraum (1, 1') aufweisenden Ar­ beitszylinder (2, 2'), der zumindest einen Einlaß (3, 3') und wenigstens einen Auslaß (4, 4') aufweist, die jeweils dem Brennraum (1, 1') des Arbeitszylinders (2, 2') zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaß (4, 4') wenigstens zwei voneinander getrennte Auslaßkanäle (15, 15'; 16, 16') aufweist,
daß ein Auslaßkanal (15, 15') für einen Abgas-Spülstrom vorge­ sehen ist und daß ein weiterer Auslaßkanal (16, 16') für einen Abgas-Nutzstrom vorgesehen ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Auslaßkanal (15, 15') für den Abgas-Spülstrom und der Auslaßkanal (16, 16') für den Abgas-Nutzstrom derart in der Zylinderwand des Arbeitszylinders (2, 2') angeordnet sind, daß ein im Arbeitszylinder (2, 2') bewegbarer Kolben (5, 5') während der Expansion des Abgases im Brennraum zunächst den Auslaßkanal (16, 16') für den Abgas-Nutzstrom freigibt und erst danach den Auslaßkanal (15, 15') für den Abgas-Spülstrom freigibt.

3. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaßkanal (16, 16') für den Abgas-Nutzstrom ein Absperrorgan (17, 17') zugeordnet ist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Absperrorgan (17, 17') ein federbelastetes Ventil (18, 18') ist.

5. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (3, 3') einen ge­ meinsamen Einlaßkanal (9, 9') für den in den Brennraum (1, 1') des Arbeitszylinders (2, 2') einströmenden Lade- und Spülluft­ strom aufweist und daß dem Einlaßkanal (9, 9') eine Vorkammer (10, 10') zugeordnet ist, die mittels eines Verschlußelementes (11, 11') verschließbar ist.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußelement (11, 11') mittels einer Nockenwelle (31) betätigbar ist.

7. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (3, 3') und der Auslaß (4, 4') des Arbeitszylinders (2, 2') einander gegen­ überliegend in der Zylinderwand des Arbeitszylinders (2, 2') angeordnet sind.

8. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (9, 9') für den Lade- und den Spülluftstrom und der Auslaßkanal (15, 15') für den Abgas-Spülstrom auf eine dem Brennraum (1, 1') zugekehrte Innenseite eines Zylinderdeckels (14, 14') des Arbeitszylinders (2, 2') gerichtet sind.

9. Verbrennungsmotor, insbesondere nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, vorzugsweise Zweitakt-Dieselmotor, mit wenig­ stens zwei Arbeitszylindern (2, 2'), die jeweils einen im Arbeitszylinder (2, 2') bewegbaren Kolben (5, 5') aufweisen, der mittels einer Pleuelstange (6, 6') mit einer Kurbelwelle (8) kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens zwei Arbeitszylinder (2, 2') symmetrisch zur Kurbel­ welle (8) gegenüberliegend angeordnet sind und daß die Pleuel­ stangen (6, 6') der Kolben (5, 5') der gegenüberliegenden Ar­ beitszylindern (2, 2') an einem gemeinsamen Kurbelzapfen (7) der Kurbelwelle (8) gelagert sind.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ende der Pleuelstange (6, 6') eine Abstufung (24, 24') aufweist, wobei ein zurückversetzter Bereich der Abstufung (24, 24') als kreissegmentförmige Aufnahme (25, 25') ausgebildet ist, so daß das Ende einer anderen auch an den Kurbelzapfen (7) gelagerten Pleuelstange (6, 6') derart aufnehmbar ist, daß die beiden Enden der gegenüberliegenden Pleuelstangen (6, 6') abstützend ineinandergreifen.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorstehende Bereich der Abstufung (24, 24') des Endes der Pleuelstange (6, 6') mit einem Lagerbügel (19, 19') einen den Kurbelzapfen (7) der Kurbelwelle (8) aufnehmenden Ring (20, 20') bildet.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kreissegmentförmige Aufnahme (25, 25') einen Winkel von etwa 140° aufweist.

13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Pleuelstange (6, 6') und der jeweilige Lagerbügel (19, 19') lösbar aneinander be­ festigt sind.

14. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere jeweils gegenüberliegende Arbeitszylinder (2, 2') entlang der Kurbelwelle (8) parallel zu­ einander angeordnet sind.