DE3007746A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Description
VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNERFROM KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES FROM KREISLER KELLER SELTING WERNER
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973PATENT LAWYERS Dr.-Ing. by Kreisler 11973
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Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad SodenDr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
Dr. J. F. Fues, KölnDr. J. F. Fues, Cologne
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Dr. H.-K. Werner, KölnDr. H.-K. Werner, Cologne
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Benno Kaltenegger, Via Rase 2a, Campione, Lugano (Italien)Benno Kaltenegger, Via Rase 2a, Campione, Lugano (Italy)
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Arbeitszylindern im Viertakt mit Ein- und Auslaßventil und mit einer Vorrichtung zum Aufladen der Arbeitszylinder mit Brenngas-Luft-Gemisch.The invention relates to an internal combustion engine with at least two working cylinders in four-stroke with one and Outlet valve and with a device for charging the working cylinder with a fuel gas-air mixture.
Zur Erzielung einer Leistungssteigerung sind Brennkraftmaschinen mit einer Aufladevorrichtung zur Erhöhung der Leistungssteigerung der Arbeitszylinder in verschiedenen Ausführungen bekannt. Im allgemeinen handelt es sich um eine Turbo-Aufladung, bei der ein Turbinenrad im Ansaugsystem, das durch ein zweites Turbinenrad im Auspuffsystem angetrieben wird, zusätzliche Luft in die Zylinder schaufelt. Auf diese Weise wird der Füllungsgrad des Gemisches erhöht und je Kolbenhub wird mehr Leistung entwickelt. Diese Turbo-Aufladevorrichtungen sind vorteilhaft nur bei hohen DrehzahlenTo achieve an increase in performance, internal combustion engines with a charging device to increase the increase in performance are required the working cylinder known in various designs. Generally it is a Turbo-charging, in which a turbine wheel in the intake system is driven by a second turbine wheel in the exhaust system shovels additional air into the cylinders. In this way the degree of filling of the mixture is increased and more power is developed per piston stroke. These turbo-charging devices are advantageous only at high speeds
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Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d ■ Telegramm: Dompalenl KölnTelephone: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d ■ Telegram: Dompalenl Cologne
wirksam. Außerdem ist ein nicht unbedeutender apparatemäßiger Aufwand erforderlich.effective. In addition, a not insignificant outlay in terms of equipment is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor mit einer Aufladevorrichtung zu schaffen, bei der auf einfache Weise und unter Vermeidung einer Störanfälligkeit eine erhebliche Leistungssteigerung ermöglicht ist, ohne daß zusätzliche Aggregate für die Aufladung verwendet werden müssen. Die Brennkraftmaschine der anfangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Arbeitszylindern ein Ladezylinder im Zweitaktverfahren zugeordnet ist, von dem je ein Überströmkanal zu den Arbeitszylindern führt, und daß der Hubzapfen für die Betätigung des Ladekolbens um 180° versetzt zu den Hubzapfen der Kurbelwelle für die Kolben der beiden Arbeitszylinder angeordnet ist.The object of the invention is to provide an internal combustion engine, in particular to create an internal combustion engine with a supercharger, in which in a simple manner and with avoidance a susceptibility to failure a considerable increase in performance is made possible without additional units must be used for charging. The internal combustion engine of the type mentioned at the beginning is characterized by that two working cylinders, a loading cylinder is assigned in the two-stroke process, from each of which an overflow channel to the Working cylinders leads, and that the crank pin for the actuation of the loading piston offset by 180 ° to the crank pin Crankshaft for the pistons of the two working cylinders is arranged.
Durch eine solche Ausbildung der Brennkraftmaschine ergibt sich ein Verbrennungsmotor mit einer integrierten Aufladevorrichtung. Eine Leistungssteigerung ergibt sich insbesondere auch in den unteren Drehzahlen im Gegensatz z.B. zu der Abgas-Turbo-Aufladung. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Brennkraftmaschine wird automatisch eine Erhöhung des Füllungsgrades für die Arbeitszylinder und des Ladegewichtes erzielt, wobei sich eine Leistungssteigerung über den gesamten Drehzahlbereich ergibt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Integration der Aufladevorrichtung werden zusätzliche Leitungen, Druckbehälter, Armaturen, Antriebselemente u.dgl. nicht benötigt. Man erhält ein überaus kompaktes, aufgeladenes Antriebaggregat. Der notwendige Aufwand hält sich in einem erträglichen Rahmen. Dadurch, daß die Aufladeeinrichtung im Zweitaktverfahren arbeitet und die Kolben der Arbeitszylinder und der Kolben des Ladezylinders konstant gegeneinander laufen, ist ein genau gesteuerter Aufladevorgang ermöglicht.Such a design of the internal combustion engine results an internal combustion engine with an integrated charging device. In particular, there is an increase in performance also in the lower speeds in contrast to e.g. exhaust gas turbocharging. In the training according to the invention the internal combustion engine will automatically increase the Degree of filling for the working cylinder and the load weight achieved, with an increase in performance over the entire Speed range results. The integration of the charging device provided according to the invention means that additional lines, Pressure vessels, fittings, drive elements and the like are not required. You get an extremely compact, charged drive unit. The effort required is within tolerable limits. The fact that the charger in Two-stroke process works and the pistons of the working cylinder and the piston of the loading cylinder are constant against each other running, a precisely controlled charging process is enabled.
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Der Ladekolben bedient abwechselnd jeweils den einen oder den anderen Arbeitszylinder entsprechend dem Arbeitsrhythmus des Motors. Mit der integrierten Aufladevorrichtung gemäß der Erfindung sind die Vorteile auf ideale Weise verwirklicht. Das Ansaugvolumen des Ladezylinders kann den gewünschten Verhältnissen leicht angepaßt werden. Es kann beispielsweise das 1,5- bis 2-fache des einzelnen Arbeitszylinders betragen. Die Punktion ist sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren gleichermaßen gegeben.The loading piston alternately operates one or the other working cylinder according to the work rhythm of the motor. With the integrated charging device according to the invention, the advantages are realized in an ideal manner. The suction volume of the loading cylinder can easily be adapted to the desired conditions. It can for example 1.5 to 2 times the individual working cylinder. The puncture is suitable for both gasoline and diesel engines given equally.
Vorteilhaft ist der Ladezylinder mit dem zugehörigen Hubzapfen zwischen den Arbeitszylindern mit ihren Hubzapfen vorgesehen. Von dem Ladezylinder führen Überströmkanäle zu den Einlaßventilen der Arbeitszylinder, wobei das jeweils geöffnete Ventil des zuständigen Arbeitszylinders den Durchgang des Gemisches, oder bei Diesel der zu komprimierenden Luft freigibt. The loading cylinder with the associated crank pin is advantageous provided between the working cylinders with their crank pins. Overflow ducts lead from the loading cylinder to the inlet valves of the working cylinders, each of which is open The valve of the responsible working cylinder allows the mixture to pass through, or, in the case of diesel, the air to be compressed.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Drosselvorrichtung, z.B. eine Drosselklappe, im Ansaugkanal des Ladezylinders angeordnet sein. Dadurch ist es ermöglicht, die Leistung den Gegebenheiten einer wechselnden Belastung wie beim Fahrzeugmotor anzupassen. Die Drosselklappe hat die Aufgabe, den Einlaßquerschnitt des Ansaugkanals zu verengen oder zu erweitern. Mit dieser Regulierung des Einlaßquerschnittes wird gleichzeitig der Füllungsgrad im Bereich der Aufladezone verändert. Ein Fahrzeugmotor in dieser Ausführung bringt ein Höchstmaß an Kraftstoffeinsparung mit sich. Ein sogenannter fünfter Gang und abschaltbare Zylinder-Einheiten sind überflüssig. Bei dieser Konzeption wird ein idealer Sparmotor verwirklicht.According to a further feature of the invention, a throttle device, e.g. a throttle valve, can be arranged in the intake duct of the loading cylinder. This enables the Adapting the power to the circumstances of a changing load, such as with a vehicle engine. The throttle valve has the task of to narrow or widen the inlet cross-section of the intake duct. With this regulation of the inlet cross-section the filling level in the area of the charging zone is changed at the same time. A vehicle engine in this version brings a maximum of fuel savings with it. A so-called fifth gear and disengageable cylinder units are superfluous. With this concept an ideal savings engine is realized.
Der Ladezylinder, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser eines Arbeitszylinders, kann mit mehr als einem Ein-The loading cylinder, the diameter of which is larger than the diameter of a working cylinder, can be equipped with more than one
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laßventil ausgestattet sein, um möglichst große Einlaßquerschnitte zu erhalten und damit die StrömungsVerluste gering zu halten. Das Öffnen und Schließen der Ventile geschieht dabei gleichzeitig.Let valve be equipped to the largest possible inlet cross-sections and thus the flow losses are low to keep. The valves are opened and closed simultaneously.
Die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung wird vorteilhaft als Zweizylinder-Reihenmotor oder als Vierzylinder-Boxermotor ausgebildet. Man erzielt auf einfache Weise eine hohe Leistungssteigerung bei einem hohen Drehmoment und hoher Verdichtung, wobei die Leistungssteigerung 50% und mehr betragen kann.The internal combustion engine according to the invention is advantageously used as a two-cylinder in-line engine or as a four-cylinder boxer engine educated. A high increase in performance is achieved in a simple manner with a high torque and high compression, with the increase in performance amounting to 50% and more can.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing.
Die einzige Figur zeigt einen Zweizylinder-Reihenmotor gemäß der Erfindung im Schnitt und im Schema.The single figure shows a two-cylinder in-line engine according to the invention in section and in the scheme.
Der dargestellte, mit der Aufladevorrichtung versehene Zweizylinder-Viertaktmotor 1 weist die Arbeitszylinder 2 und 3 auf, wobei diese Arbeitszylinder je mit einem Einlaßventil 4 bzw. 5 und einem Auslaßventil 6 bzw. 7 mit den Auslaßkanälen 8 bzw. 9 ausgestattet sind. Zwischen den Arbeitszylindern 2 und 3 befindet sich ein Zylinder 10 für einen Ladekolben 11. Die gemeinsame Kurbelwelle 12 ist hierbei in der Weise gestaltet, daß der Hubzapfen 13 für die Betätigung des Ladekolbens 11 um 180° versetzt gegenüber den Hubzapfen 14 und 15 für die Kolben 2a und 3a der Arbeitszylinder 2 und 3 angeordnet ist. Die Pleuelstangenverbindung der Kolben mit den Hubzapfen ist jeweils mit 16 bezeichnet. Die Kurbelwelle 12 ist in den Lagern 17 gelagert. Aufgrund der Versetzung des Hubzapfens 13 für den Ladekolben 11 gegenüber den Hubzapfen 14 und 15 der Arbeitskolben 2a und 3a ergibt sich die Möglichkeit, den Massenausgleich mit der Kurbelwelle optimal auszuführen.The illustrated two-cylinder four-stroke engine provided with the charging device 1 has the working cylinders 2 and 3, these working cylinders each having an inlet valve 4 and 5 and an outlet valve 6 and 7 are equipped with the outlet channels 8 and 9, respectively. Between the working cylinders 2 and 3 there is a cylinder 10 for a loading piston 11. The common crankshaft 12 is in this way designed so that the crank pin 13 for the actuation of the loading piston 11 is offset by 180 ° with respect to the crank pin 14 and 15 for the pistons 2a and 3a of the working cylinder 2 and 3 is arranged. The connecting rod connection of the piston with the crank pin is designated by 16 in each case. The crankshaft 12 is supported in the bearings 17. Because of the transfer of the crank pin 13 for the loading piston 11 opposite the crank pin 14 and 15 of the working piston 2a and 3a results in the Possibility to optimally carry out the mass balancing with the crankshaft.
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Der Zylinder 10 für den Ladekolben 11 weist mindestens ein Einlaßventil auf. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Einlaßventile 18a und 18b vorgesehen, die an einen gemeinsamen Ansaugkanal 19 angeschlossen sind. Das öffnen und Schließen der Ventile 18a und 18b geschieht gleichzeitig. Alle Ventile stehen unter der Wirkung von Schließfedern 20, wobei die Steuerung durch eine (nicht dargestellte) Nockenwelle erfolgt. Die Ventile sind in dem Zylinderkopf 21 untergebracht, der mit dem Motorengehäuse 22 in üblicher Weise befestigt ist. Unterhalb der Kurbelwelle 12 befindet sich in üblicher Weise eine Ölwanne 23. Anstelle der Ventile können auch Drehschieber oder Membranen den Einlaß steuern.The cylinder 10 for the loading piston 11 has at least one Inlet valve open. In the example shown, the inlet valves 18a and 18b are provided, which are connected to a common Intake channel 19 are connected. Open that and The valves 18a and 18b are closed simultaneously. All valves are under the action of closing springs 20, the control by a (not shown) camshaft he follows. The valves are housed in the cylinder head 21, which is connected to the engine housing 22 in the usual manner is attached. Below the crankshaft 12 there is an oil pan 23 in the usual way. Instead of the valves, you can also rotary valves or diaphragms control the inlet.
Vom Ladezylinder 10 führen Überströmkanäle 24 und 25 zu den Einlaßventilen 4 und 5 der Arbeitszylinder 2, 3, wobei das jeweils geöffnete Ventil des zuständigen Arbeitszylinders den Durchgang des Gemisches freigibt. Zu den Arbeitszylindern, die nach dem Viertaktverfahren gesteuert werden, arbeitet die Aufladeeinrichtung 10, 11, 18a, 18b im Zweitaktverfahren, wobei die Kolben 2a, 3a der Arbeitszylinder und der Kolben 11 des Ladezylinders stets gegeneinanderlaufen, was einen genau gesteuerten Aufladevorgang ermöglicht. Der Ladekolben 11 bedient also abwechselnd jeweils den linken und den rechten Arbeitszylinder in dem entsprechenden Rhythmus der im Viertaktverfahren sich ergebenden, nacheinanderfolgenden Arbeitshübe der Arbeitszylinder.From the loading cylinder 10, overflow channels 24 and 25 lead to the inlet valves 4 and 5 of the working cylinders 2, 3, the each open valve of the relevant working cylinder enables the passage of the mixture. To the working cylinders, which are controlled according to the four-stroke process, the charging device 10, 11, 18a, 18b works in the two-stroke process, the pistons 2a, 3a of the working cylinder and the piston 11 of the loading cylinder always run against each other, which enables a precisely controlled charging process. The loading piston 11 thus alternately serves the left one and the right working cylinder in the appropriate rhythm of the successive four-stroke process Working strokes of the working cylinder.
Bei der dargestellten Brennkraftmaschine mit integrierter Aufladeeinrichtung und variabler Leistungsabgabe bei gleichbleibender Drehzahl ist die Anordnung einer Drosselklappe im Ansaugkanal 19, die um die Achse 27 steuerbar ist, von besonderem Vorteil. Dadurch kann die Leistung des Motors den Gegebenheiten einer wechselnden Belastung wie beim Fahrzeugmotor angepaßt werden. Die Drosselklappe 26 hat die Aufgabe, den Einlaßquerschnitt des Ansaugkanals 19 zu verengen oderIn the case of the internal combustion engine shown with an integrated charging device and variable power output with a constant Speed is the arrangement of a throttle valve in the intake port 19, which is controllable about the axis 27, from particular advantage. As a result, the performance of the engine can adapt to the circumstances of a changing load such as that of a vehicle engine be adjusted. The throttle valve 26 has the task of narrowing or narrowing the inlet cross section of the intake duct 19
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zu erweitern. Mit einer solchen Regulierung des EinlaJ3querschnittes wird gleichzeitig der Füllungsgrad im Bereich der Aufladezone verändert. Es stellt etwa ein Drittel der Leistung des aufgeladenen Motors für diese Regulierung zur VerfügungFur den jeweiligen Leistungsbedarf kann die Drosselklappe zweckmäßig von einer Computeranordnung gesteuert werden. Motoren dieser Art sollten vorzugsweise mit einem Gleichdruckvergaser ausgestattet werden, der für die jeweils erforderliche Luf-tmenge das richtige Quantum Kraftstoff zuteilt, damit ein -maximales -Gemisch zustande kommen kann-to expand. With such a regulation of the inlet cross-section the filling level in the area of the charging zone is changed at the same time. It represents about a third of the power of the charged engine is available for this regulation The throttle valve can be conveniently controlled by a computer arrangement. Engines of this type should preferably be equipped with a constant pressure carburetor, which is required for each The correct amount of fuel is allocated to the air quantity so that a -maximum -mixture can be created-
Durch die Kompaktheit und Gedrungenheit der Motorausführung ergibt sich eine robuste Brennkraftmaschine für den Ottooder Dieselbetrieb mit höchstwirkaamer Aufladeeinrichtung.Due to the compactness and stockiness of the engine design results in a robust internal combustion engine for the Ottooder Diesel operation with highly effective charging device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal | ||
| 8165 | Unexamined publication of following application revoked |