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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987005358A1
    申请号:PCT/DE1987/000077
    申请日:1987-02-27
    公开日:1987-09-11
    发明作者:Peter FÖRNSEL
    申请人:Foernsel Peter；
    IPC主号:F02B19-00
    专利说明:
    [0001] Brennkraftmaschine mit Speicherkammer.
    [0002] Brennkraftmaschine
    [0003] Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder angeordneten, eine Kurbelwelle antreibenden Kolben, einem Zylinderkopf mit einem ventilgesteuerten Lufteinlaß und einem ventilgesteuerten Abgasauslaß, bei der zusätzlich zumindest eine Speicherkammer vorgesehen ist, welche über einen vom Kolben gesteuerten überst römkanal unterhalb des oberen Totpunktes des Kolbens Verbindung mit dem Zylinderraum oberhalb des Kolbens hat. Eine solche Brennkraftmaschine ist in der DE-OS 27 20 143 beschrieben.
    [0004] Bei der bekannten Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff in den Zylinderkopf eingespritzt und dort gezündet. Die Speicherkammer ist ausschließlich als Vorverdichtungsraum ausgebildet. Bewegt sich der Kolben abwärts, so vermag nach dem Passieren der Überströmkanäle der Speicherkammer Luft in den Zylinderraum oberhalb des Kolbens zu gelangen. Dadurch wird die Verbrennung im Zylinderraum gerade dann gefördert, wenn der Kolben in etwa seinen halben Hub ausgeführt hat und deshalb sein maximales Drehmoment erzeugen kann.
    [0005] Zielsetzung bei der bekannten Brennkraftmaschine ist es, durch eine gesteuerte Einspritzung des Kraftstoffes über die gesamte Dauer des Arbeitshubes in Verbindung mit dem Zuströmen von Luft aus der Speicherkammer den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Verbreitung hat die vorbekannte Brennkraftmaschine nicht gefunden, da sie eine sehr komplizierte Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bedingt und die Verbrennung im Brennraum nicht optimal ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß sich mit möglichst geringem Aufwand ein möglichst stoßarmer Lauf und ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielen lassen.
    [0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausschließlich die Speicherkammer mit einer Kraftstoffeinspritzdüse versehen ist.
    [0007] Durch diese Gestaltung wirkt zu Beginn des Arbeitshubes nur die komprimierte Luft im Zylinderkopf auf den Kolben. Eine Stoßbeanspruchung durch eine explosionsartige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes unmittelbar nach Überwindung des oberen Totpunktes wird dank der Erfindung vermieden. Stattdessen setzt der Arbeitshub sanft ein, sobald der Kolben den die Speicherkammer mit dem Zylinderraum verbindenden Überströmkanal passiert. Diese Funktionsweise ermöglicht eine sehr hohe Verdichtung, höchste Drehzahlen und eine sehr einfache Mechanik. Das stoßarme Arbeiten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ermöglicht die Verwendung eines leichteren Kolbens, so daß sich die hin- und hergehenden Massen verringern, was wiederum das Schwingungsverhalten verbessert. Vorhandene Brennkraftmaschinen können leicht in erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen umgewandelt werden, da eine höhere Beanspruchung durch eine ansteigende Verdichtung durch geringere Stoßbeanspruchung ausgeglichen wird.
    [0008] Die Stoßarmut der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ermöglicht auch die Verwendung von stoßanfälligen keramischen Werkstoffen für die Brennkraftmaschine, so daß diese mit sehr hohen Temperaturen und daher auch ohne Wasserkühlung allein durch Luftkühlung arbeiten kann. Die Wärmeabfuhr ist bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine besser als bei den bisherigen Brennkraftmaschinen, da die Hauptwärme nicht unmittelbar auf den Kolben wirkt, sondern außerhalb des Zylinders in der Speicherkammer entsteht.
    [0009] Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine handelt es sich um einen Motor mit äußerer Verbrennung, bei dem auch sehr zündunwillige Kraftstoffg em4sehe gezündet we rden können.
    [0010] Eine gleichmäßige thermische Belastung des Kolbens und ein ausreichend großes Volumen der Speicherkammer lassen sich mit konstruktiv geringem Aufwand erzielen, wenn die Speicherkammer als Ringraum in der Zylinderwandung ausgebiIdet ist.
    [0011] Eine alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Speicherkammer als umlaufende Kolbennut und die Überströmkanäle durch senkrechte Ausnehmungen in der Zylinderwandung ausgebildet sind, über die die Kolbennut bei entsprechender Kolbenstellung Verbindung mit dem über dem Kolben befindlichen Zylinderraum hat.
    [0012] Der nach überfahren des Überströmkanals sich im Zylinder durch den Resthub des Kolbens noch aufbauende zusätzliche Verdichtungsdruck kann auch zur Erhöhung des Druckes in der Speieherkammer benutzt werden, so daß der in ihr eingespritzte Kraftstoff leichter zündet, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Speicherkammer über einen Verbindungskanal mit dem obersten Bereich des Zylinderraumes Verbindung hat. und in diesen Verbindungskanal ein von der Speicherkammer in Richtung des Zylinderraumes schließendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Zur weiteren Optimierung des Verbrennungsvorganges bei unterschiedlichen Kraftstoffen trägt es bei, wenn die Speicherkammer mit einer Zusatzeinspritzdüse versehen ist.
    [0013] Statt einer umlaufenden Ringnut kann man auch zwei einander gegenüberliegende Speicherkammern vorsehen.
    [0014] Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt den oberen Bereich eines Zylinders mit Kolben einer erfindungsgemäß gestalteten Brennkraftmaschine.
    [0015] In der Zeichnung ist teilweise ein Zylinder 1 dargestellt, der nach oben hin durch einen Zylinderkopf 2 verschlössen und in dem ein Kolben 3 angeordnet ist. Dieser Kolben 3 ist auf übliche Weise mittels eines Pleuels 4 mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle verbunden.
    [0016] Der Zylinderkopf 2 hat einen Lufteinlaß 5, über den durch ein Einlaßventil 6 gesteuert Luft in einen Zylinderraum 7 oberhalb des Kolbens 3 zu gelangen vermag, wenn der Kolben 3 seinen Ansaughub ausführt. Weiterhin ist im Zylinderkopf 2 ein Abgasauslaß 8 mit einem Auslaß- ventil 9 vorgesehen, über den beim Ausstoßhub das verbrannte Gas ausgestoßen wird.
    [0017] Der Zylinder 1 hat weiterhin eine durch einen umlaufenden Ringraum gebildete Speicherkammer 10, welche über mehrere Überströmkanäle 11, 12 Verbindung mit dem Zylinderraum 7 hat, sobald der Kolben 3 sich so weit nach unten bewegt hat, daß sein oberster Kolbenring 13 sich unterhalb der Oberkante der Überströmkanäle 11, 12 befindet. In der dargestellten Position ist die Speicherkammer 10 durch diesen Kolbenring 13 urd weitere Kolbenringe 14, 15, 16 gegenüber dem Zylinderraum 7 und nach unten hin dem nicht gezeigten Kurbelgehäuse abgedichtet.
    [0018] In die Spei eher kammer 10 münden zwei Einspritzdüsen 17,
    [0019] 18, durch die Kraftstoff in die Speicherkammer 10 eingespritzt werden kann. Weiterhin sind zwei Zusatzdüsen
    [0020] 19, 20 in der Speicherkammer 10 vorgesehen, die zum Einspritzen von Wasser oder Kraft Stoff Zusätzen wie beispielsweise Methanol dienen. Verbindungskanäle 21, 22 verbinden die Speicherkammer 10 mit dem obersten Bereich des Zylinderraumes 7. In diesen Verbindungskanälen 21, 22 ist jeweils ein Rückschlagventil 23, 24 angeordnet, welches jeweils vom Zylinderraum 7 in Richtung der Speicherkammer 10 öffnet.
    [0021] Die Funktionsweise der beschriebenen Brennkraftmaschine ist wie folgt: Hat der Kolben 3 seinen oberen Totpunkt überwunden, so wird in die Speicherkammer 10 Kraftstoff eingespritzt. Es kommt in der Speicherkammer 10 zu einer Verbrennung, was sich auf den Kolben 3 jedoch zunächst nicht auswirkt, da dieser die Speicherkammer 10 abschließt. Hat der Kolben 3 sich so weit abwärts bewegt, daß er die Überströmkanäle 11, 12 freigibt, so kann das brennende Gas aus der Speicherkammer 10 in den Zylinderraum 7 gelangen und der Druck auf den Kolben 3 wirken. Luft, welche oberhalb des Kolbens 3 im Zylinder 1 eingeschlossen ist, vermischt sich mit dem aus der Speicherkammer 10 strömenden Gemisch und fördert die Verbrennung dieses Gemisches im Zylinderraum.
    [0022] Wie bei einem üblichen Verbrennungsmotor schließen sich einem Arbeitshub jeweils ein Ausstoßhub, ein Ansaughub, ein Verdichtungshub und ein neuer Arbeitshub an. Die Figur 2 zeigt schematisch, daß die Speicherkammer 10 auch statt im Zylinder 1 im Kolben 3 in Form einer umlaufenden Ringnut vorgesehen sein kann. In dem Zylinder 1 sind dann als Überströmkanäle senkrechte Ausnehmungen 25, 26 vorgesehen, in die die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt und über die die Speicherkammer 10 Verbindung mit dem Zylinderraum 7 erhält, wenn der Kolben 3 sich entsprechend weit abgesenkt hat.
    [0023] Auflistung der verwendeten Bezugszeichen
    [0024] 1 Zylinder
    [0025] 2 Zylinderkopf
    [0026] 3 Kolben
    [0027] 4 Pleuel 5 Lufteinlaß
    [0028] 6 Einlaßventil
    [0029] 7 Zylinderraum
    [0030] 8 Abgasauslaß
    [0031] 9 Auslaßventil
    [0032] 10 Speicherkammer
    [0033] 11 überströmkanal
    [0034] 12 überströmkanal
    [0035] 13 KoIbenring
    [0036] 14 Kolbenring
    [0037] 15 KoIbenring
    [0038] 16 Kolbenring
    [0039] 17 Einspritzdüse
    [0040] 18 Einspritzdüse
    [0041] 19 Zusatzdüse
    [0042] 20 Zusatzdüse
    [0043] 21 Verbindungskanal
    [0044] 22 Ve rbindungskanal
    [0045] 23 Rückschlagventil
    [0046] 24 Rückschlagventil
    [0047] 25 Ausnehmung
    [0048] 26 Ausnehmung
    权利要求:
    Claims An s p r ü c h e
    1. Brennkraftmaschine mit einem in einem Zylinder angeordneten, eine Kurbelwelle antreibenden Kolben, einem Zylinderkopf mit einem ventilgesteuerten Lufteinlaß und einem ventilgesteuerten Abgasauslaß, bei der zusätzlich zumindest eine Speicherkammer vorgesehen ist, welche über einen vom Kolben gesteuerten Überströmkanal unterhalb des oberen Totpunktes des Kolbens Verbindung mit dem Zylinderraum oberhalb des Kolbens hat, dadurch gekennzei chnet, daß ausschließlich die Speicherkammer (10) mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (17, 18) versehen ist.
    2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (10) als Ringraum in der Zylinderwandung ausgebildet ist.
    3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (10) als umlaufende Kolbennut und die Überströmkanäle durch senkrechte Ausnehmungen (25, 26) in der Zylinderwandung ausgebildet sind, über die die Kolbennut bei entsprechender Kolbenstellung Verbindung mit dem über den Kolben (3) befindlichen Zylinderraum (7) hat.
    4. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (10) über einen Verbindungskanal (21, 22) mit dem obersten Bereich des Zylinderraumes (7) Verbindung hat und daß in diesem Verbindungskanal (21, 22) ein von der Speicherkammer (10) in Richtung des Zylinderraumes (7) schließendes Rückschlagventil (23, 24) vorgesehen ist.
    5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (10) mit einer Zusatzeinspritzdüse (19, 20) versehen ist.
    6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegend zwei Speicherkammern vorgesehen sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0257069A1|1988-03-02|
    DE3641457A1|1987-09-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-09-11| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1987-09-11| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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