DE2337509A1 - Four stroke I.C. engine - has double piston and cylinder transfer channel - Google Patents

Abstract

The engine consists of a first and second piston on a common forked connecting rod working in almost parallel cylinders. A single cylinder head covers both pistons and contains inlet and exhaust ports and valve gear. A transfer channel regulated by a transfer valve connects both cylinders. The second piston strokes are retarded with respect to the first piston with the transfer channel closed during the compression stroke and a part of the air or weak mixture is compressed into a storage chamber joined to the transfer channel. Jut before T.

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9662/4 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9662/4

Stuttgart-Untertürkheim 20.JuIi 1973Stuttgart-Untertürkheim June 20, 1973

PatentanmeldungPatent application

"Verbrennungsverfahren für eine Viertakt-Drennkraftmaschine mit Fremdzündung¹¹ "Combustion method for a four-stroke internal combustion engine with positive ignition ¹¹

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbrennungsverfahren für eine Viertaktbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei dem im Ansaugtakt über verschiedene mit Einlaßventilen versehene Kanäle sowohl ein kraftstoffreiches Luftkraftstoffgemisch als auch Luft oder ein kraftstoffarmes Gemisch angesaugt wird, wobei gegen Ende des Verdichtungstaktes die Ladung im Dereich des Einlasses für das kraftstoffreiche Gemisch gezündet wird.The invention relates to a combustion method for a four-stroke internal combustion engine with spark ignition, in which a fuel-rich air-fuel mixture as well as a fuel-rich air-fuel mixture in the intake stroke via various channels provided with intake valves air or a fuel-poor mixture is also sucked in, towards the end of the compression stroke, the charge is ignited in the region of the inlet for the fuel-rich mixture will.

Durch dieses bei einer bekannten Brennlcraftmaschine (DT-OS 2 039 462) angewandte Verfahren soll durch die damit erzielte Ladungsschichtung eine möglichst vollkommene Verbrennung bei guter Zündfähigkeit des Gemisches verwirklicht werden.With a known burning machine (DT-OS 2 039 462) should be replaced by the Charge stratification achieves as perfect a combustion as possible with good ignitability of the mixture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren durch eine weitergehende Beeinflussung des Verbrennungsablaufes zu verbessern und dabei den in den Abgasen enthaltenen Anteil an Schadstoffen wie Kohlenmonoxyd, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxyde auf minimale Werte herabzusetzen, ohne daß dabei der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß da-The invention is based on the object of providing this method by further influencing the combustion process to improve and thereby the proportion of pollutants such as carbon monoxide and unburned hydrocarbons contained in the exhaust gases and reduce nitrogen oxides to minimum values without reducing the efficiency of the internal combustion engine is affected. According to the invention, this object is

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durch gelöst, daß bei Verwendung eines Doppelkolbenmotors mit mindestens einem in einer Maschinenquerebene auf einen Kurbelzapfen arbeitenden Kolbenpaar im Ansaugtakt der erste, voreilende Kolben das kraftstoffreiche Gemisch in den ersten Zylinder und der zweite, nacheilende Kolben die Luft oder das kraftstoff arme Gemisch in den xv/eiten Zylinder saugt, im Verdichtungstakt ein die beiden Zylinder miteinander verbindender Überströmkanal geschlossen wird und ein Teil der Luft oder des kraftstoffarmen Gemisches des zweiten Zylinders in einen an den Überströmkanal angeschlossenen Speicher gedruckt wird, während kurz vor dem oberen Totpunkt das kraftstoffreiche Gemisch bei geschlossenem Überströmkanal gezündet wird, im Arbeitstakt in einer ersten Stufe ein Teil des unter Zünddruck stehenden und bei Luftmangel verbrennenden kraftreichen Gemisches durch den sich öffnenden Überströmkanal in den Speicher und den zweiten Zylinder strömt und dort bei Luftüberschuß weiterverbrennt und in einer zweiten Stufe ein Teil der einen Luftüberschuß aufweisenden Gase des Speichers und des zweiten Zylinders bei voreilendem ersten Kolben in den ersten Zylinder strömt und dort mit den mit unverbranntem Kraftstoff angereicherten Gasen vermischt wird und dabei dessen vollständige Verbrennung ermöglicht und im Auspufftakt die Abgase aus beiden Zylindern ausgeschoben werden. Auf diese Weise wird durch die Verwendung eines Doppelkolbenmotors mit einem absperrbaren Überströmkanal zwischen den beiden Zylindern jedes Kolbenpaares eine zeitweilige Trennung verschiedener Laduii^santeile ermöglicht und im Zusammenwirken mit einem Speicher durch einen genau festgelegten stufenweisen Verfahrensablauf eine nahezu vollkommene und schadstoff freie Verbrennung erzielt.solved by that when using a double piston engine with at least one in a machine transverse plane on a crank pin working piston pair in the intake stroke of the first, leading piston the fuel-rich mixture in the first cylinder and the second, trailing piston sucks the air or the fuel-poor mixture into the third cylinder, in the compression stroke an overflow channel connecting the two cylinders is closed and part of the air or the fuel lean mixture of the second cylinder in a memory connected to the overflow channel is printed, while shortly before top dead center the fuel-rich one Mixture is ignited with the overflow channel closed, a part of the lower in the work cycle in a first stage Ignition pressure and a powerful mixture that burns when there is a lack of air through the opening overflow channel in flows through the memory and the second cylinder and continues to burn there in the event of excess air and in a second stage some of the gases of the accumulator and of the second cylinder which have an excess of air when the first piston is advancing flows into the first cylinder and there with the unburned Fuel-enriched gases is mixed and thereby enables its complete combustion and in the exhaust stroke the exhaust gases are pushed out of both cylinders. This is done by using a double piston engine with a lockable overflow channel between the two cylinders of each pair of pistons, a temporary separation different Laduii ^ s shares made possible and in cooperation with a memory through a precisely defined step-by-step process sequence an almost perfect and pollutant free combustion achieved.

Nach der Erfindung werden die Luft oder das kraftstoffarme Gemisch höher verdichtet als das kraftstoffreiche Gemisch.According to the invention, the air or the fuel-poor mixture are compressed more highly than the fuel-rich mixture.

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Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung eines Kraftstoffes niedriger Oktanzahl und erhöht gleichzeitig den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Außerdem erleichtern die unterschiedlichen Verdichtungsverhältnisse bei geöffnetem Überströmkanal die Vermischung der verschiedenen Ladungsanteile und fördern dadurch eine gute Verbrennung des Kraftstoffes. This measure enables a fuel to be used low octane number and at the same time increases the overall efficiency of the internal combustion engine. In addition, the different compression ratios when the overflow channel is open, the mixing of the different parts of the charge and thereby promote good fuel combustion.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are given in the description.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch den Zylinderkopf und den Zylinderblock einer als Doppelkolbenmotor ausgebildeten Viertakt-Brennkraftmaschine nach der Linie I-I der Fig. 3,1 shows a section through the cylinder head and the cylinder block of a double-piston engine Four-stroke internal combustion engine along the line I-I of FIG. 3,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf und einen Teil des Zylinderblockes dieser Maschine nach der Linie II-II der Fig. 3 bei einer anderen Kolbenstellung,Fig. 2 shows a section through the cylinder head and part of the cylinder block of this machine the line II-II of Fig. 3 with a different piston position,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Zylinder-Kopfes dieser Maschine nach der Linie IH-III der Fig. 1 undFig. 3 is a section through part of the cylinder head of this machine along the line IH-III of Figs. 1 and

Fig. k das Steuerdiagramm dieser Maschine.Fig. K shows the control diagram of this machine.

Bei der als Doppelkolben ausgebildeten Viertaktbrennkraftmaschine arbeiten in mehreren Maschinenquerebenen jeweils ein Kolbenpaar aus einem ersten Kolben 11 und einem zweiten Kolben 12 über ein gemeinsames Gabelpleuel I3 auf einen Kur-In the four-stroke internal combustion engine designed as a double piston a pair of pistons consisting of a first piston 11 and a second work in several transverse machine planes Piston 12 via a common fork connecting rod I3 on a crankshaft

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beizapfen l4 einer nicht weiter dargestellten Kurbelwelle· Der erste Kolben 11 und der zweite Kolben 12 sind in einem ersten Zylinder 15 bzw. einem dazu parallelen zweiten Zylinder 16 des Zylinderkurbelgehäuses 17 geführt. Ein Zylinderkopf l8 deckt beide Zylinder 15 und l6 nach oben ab. Im Zylinderkopf l8 sind für den Zylinder 15 ein Einlaßkanal 19 und ein Auslaßkanal 20 sowie für den Zylinder 16 ein Einlaßkanal 21 und ein Auslaßkanal 22 angeordnet. Der Auslaßkanal 20 des Zylinders 15 und der Auslaßkanal 22 des Zylinders 16 münden innerhalb des Zylinderkopfes 18 in einen gemeinsamen Mischkanal 23. In die Einlaßkanäle 19 und 21 sowie die Auslaßkanäle und 22 ragen übliche, durch Federn 24 in die Schließstellung gedrückte Einlaßventile 25 und 26 bzw. Auslaßventile 27 und 28. Die beiden Einlaßventile 25 und 26 sowie die beiden Auslaßventile 27 und 28 sind durch in Führungshülsen 29 axial schiebbar gelagerte Drücken 30 bzw. 3I verbunden. Dadurch können die Einlaßventile 25 und 26 sowie die Auslaßventile 27 und 28 jeweils zusammen durch entsprechende Nocken 32 einer Nockenwelle 33 betätigt werden. In den Einlaßkanal 19 des Zylinders 15 mündet eine Kraftstoffeinspritzdüse 34 eines Niederdruck-Einspritzsystems. In den Verdichtungsraum des Zylinders 15 ragt eine Zündkerze 35·zapfen l4 of a crankshaft not shown further · The first piston 11 and the second piston 12 are in one first cylinder 15 or a parallel second cylinder 16 of the cylinder crankcase 17 out. A cylinder head l8 covers both cylinders 15 and l6 at the top. In the cylinder head 18 are an inlet channel 19 and an outlet channel 20 for the cylinder 15 and an inlet channel for the cylinder 16 21 and an outlet channel 22 are arranged. The outlet channel 20 of the cylinder 15 and the outlet channel 22 of the cylinder 16 open within the cylinder head 18 in a common mixing channel 23. In the inlet channels 19 and 21 and the outlet channels 22 and 22 protrude customary, pressed by springs 24 into the closed position Inlet valves 25 and 26 and outlet valves 27 and 28. The two inlet valves 25 and 26 and the two outlet valves 27 and 28 can be pushed axially through guide sleeves 29 stored pressures 30 or 3I connected. This allows the Inlet valves 25 and 26 and the outlet valves 27 and 28 each together by corresponding cams 32 of a camshaft 33 are operated. A fuel injection nozzle 34 of a low-pressure injection system opens into the inlet channel 19 of the cylinder 15. A spark plug 35 protrudes into the compression chamber of cylinder 15

Der Zylinder 15 und der Zylinder l6 sind durch einen Überströmkanal 36 miteinander verbunden, der durch ein zentral angeordnetes Überströmventil 37 geschlossen oder geöffnet werden kann. Das Überströmventil 37 besteht im wesentlichen aus einem in einer Bohrung 38 geführten Ventilkolben 39 und aus einem Ventilsitz 40 im Überströmkanal 36. Der Ventilkolben 39 wird durch eine Druckfeder 4l in die den Überströmkanal 36 öffnende Stellung gedrückt. Die Druckfeder 4l ist in einer am Zylinderkopf 18 angeordneten Hülse 42 untergebracht und stützt sich mit ihren beiden Enden am Boden 43 der HülseThe cylinder 15 and the cylinder 16 are through an overflow passage 36 connected to one another, which is closed or opened by a centrally arranged overflow valve 37 can be. The overflow valve 37 consists essentially of a valve piston 39 and guided in a bore 38 from a valve seat 40 in the overflow channel 36. The valve piston 39 is pushed into the overflow channel by a compression spring 4l 36 opening position pressed. The compression spring 4l is in a sleeve 42 arranged on the cylinder head 18 and is supported with its two ends on the bottom 43 of the sleeve

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42 bzw. an einem mit dem Ventilkolben 39 durch eine Stange verbundenen Federteller 45 ab. Ein Nocken 46 kann über einen in der Hülse 42 geführten Stößel 47, den Federteller 45 und die Stange 44 den Ventilkolben 39 in die den Überströmkanal 36 schließende Stellung drücken, in der der Ventilkolben am Ventilsitz 40 anliegt. Der Nocken 46 ist auf der Nockenwelle 33 für die Einlaß- und die Auslaßventile 25 bis 28 angeordnet, so daß eine zusätzliche Nockenwelle nicht nötig ist. Bohrungen 48 im Ventilkolben 39 entlüften den hinter diesem liegenden Raum der Bohrung 38.42 or on a spring plate 45 connected to the valve piston 39 by a rod. A cam 46 can have a guided in the sleeve 42 plunger 47, the spring plate 45 and the rod 44 the valve piston 39 into the overflow channel Press 36 in the closed position in which the valve piston rests against the valve seat 40. The cam 46 is on the camshaft 33 arranged for the inlet and outlet valves 25 to 28, so that an additional camshaft is not necessary is. Bores 48 in the valve piston 39 vent the space of the bore 38 located behind this.

An den Überströmkanal 36 ist im Bereich des Zylinders l6 ein Luftspeicher 49 so angeschlossen, daß dieser stets mit dem Zylinder l6 in Verbindung steht. Der bei geschlossenem Überströmventil 37 von dem Zylinder l6, dem Luftspeicher und dem diese verbindenden Abschnitt des Überströmkanales gebildete Verdichtungsraum ist so ausgelegt, daß im Zylinder l6 ein höheres Verdichtungsverhältnis als im Zylinder I5 erreicht wird. Der Luftspeicher 49 mündet in den Überströmkanal 36 in Richtung auf den Zylinder 15 ein, so daß Gase aus dem Luftspeicher 49 bei geöffnetem Überströmventil 37 leicht über einen Abschnitt des Überströmkanales 36 in den Zylinder I5 einströmen können.An air reservoir 49 is connected to the overflow duct 36 in the region of the cylinder 16 in such a way that it is always in communication with the cylinder 16. When the overflow valve 37 is closed, the compression chamber formed by cylinder 16, the air reservoir and the section of the overflow duct connecting them is designed so that a higher compression ratio is achieved in cylinder 16 than in cylinder 15. The air reservoir 49 opens into the overflow channel 36 in the direction of the cylinder 15, so that gases from the air reservoir 49 can easily flow into the cylinder I5 via a section of the overflow channel 36 when the overflow valve 37 is open.

Die als Doppelkolbenmotor ausgebildete Brennkraftmaschine arbeitet nach dem Viertakt-Verfahren, dessen Steuerzeiten im Verhältnis zum Umdrehungswinkel der Kurbelwelle in dem in Fig. 4 dargestellten Steuerdiagramm angegeben sind. Das Steuerdiagramm gilt gleichzeitig für beide Zylinder 15 und l6 eines Kolbenpaares 11/12, da sowohl die Einlaßventile 25 und 26 als auch die Auslaßventile 27 und 28 durch die Verwendung der Brücken 30 bzw. 3* jeweils gemeinsam betätigt werden undThe internal combustion engine, designed as a double piston engine, works according to the four-stroke process, the timing of which in relation to the rotation angle of the crankshaft in the in Fig. 4 are given the control diagram shown. The tax chart applies simultaneously to both cylinders 15 and 16 of a pair of pistons 11/12, since both inlet valves 25 and 26 as well as the exhaust valves 27 and 28 through use the bridges 30 and 3 * are each operated together and

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damit gleiche Steuerzeiten haben. Die einzelnen Takte, die ebenfalls bei beiden Zylindern 15 und l6 übereinstimmen, sind im Steuerdiagram¹»! durch Halbkreise dargestellt und mit römischen Ziffern bezeichnet und zwar I Ansaugtakt, II Verdichtungstakt, III Arbeitstakt und IV Auspufftakt. Mit OT ist der obere Totpunkt und mit UT der untere Totpunkt angegeben, in der der Kurbelzapfen Ik seine höchste bzw· tiefste Stelle einnimmt, in der jeweils beide Kolben 11 und 12 auf gleicher Höhe stehen. In den übrigen Stellungen des Kurbelzapfens l4 ergeben sich durch die davon abhängige Schrägstellung des Gabelpleuels 13 axiale Verschiebungen der Kolben und 12 gegeneinander. Dei der im Steuerdiagramm und in Fig.1 durch einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung der Kurbelwelle eilt der Kolben 11 sowohl bei der Abwärtsbewegung als auch bei der Aufwärtsbewegung, also in sämtlichen Takten, dem Kolben 12 voraus. Die Steuerzeiten für die Einlaßventile- 25 und 26, die Auslaßventile 27 und 28 sowie für das Lberströnrventil 37 sind mit Großbuchstaben bezeichnet.so that they have the same control times. The individual cycles, which also coincide with both cylinders 15 and 16, are shown in the control diagram ¹ »! represented by semicircles and designated with Roman numerals, namely I intake stroke, II compression stroke, III work stroke and IV exhaust stroke. Upper dead center is indicated with TDC and lower dead center with BDC, in which the crank pin Ik occupies its highest or lowest point, in which both pistons 11 and 12 are at the same height. In the other positions of the crank pin l4, the dependent inclination of the fork connecting rod 13 results in axial displacements of the pistons 12 and 12 relative to one another. In the direction of rotation of the crankshaft indicated by an arrow in the control diagram and in FIG. The control times for the inlet valves 25 and 26, the outlet valves 27 and 28 and for the Lberströnrventil 37 are designated with capital letters.

Zu Deginn des Ansaugtaktes I nehmen die beiden Kolben 11 und 12 bei geöffneten Einlaßventilen 25 und 26 die in Fig.1 gezeigte Stellung im oberen Totpunkt ein. Im weiteren Verlauf des Ansaugtaktes bewegt sich zunächst der Kolben 11 abwärts und saugt dabei durch den Einlaßkanal 19 kraftstoffrexches Luftkraftstoffgemisch an, während der Kolben 12 noch im Dereich des oberen Totpunktes verweilt und dabei eine geringfügige Aufwärts- und Abwärtsbewegung ausführt. Mit einer zeitlichen Verschiebung, die etwa einem Kurbelwinkel von fünfzig bis sechzig. Grad entspricht, bewegt sich der Kolben 12 ebenfalls abwärts und saugt durch den Einlaßkanal 21 Luft an, bis er im unteren Totpunkt den Kolben 11 eingeholt hat. DieTo begin the intake stroke I take the two pistons 11 and 12 with the inlet valves 25 and 26 open, the one shown in FIG Position in top dead center. In the further course of the intake stroke, the piston 11 initially moves downwards and thereby sucks in fuel-rich air-fuel mixture through the inlet channel 19, while the piston 12 is still in the area the top dead center while executing a slight upward and downward movement. With a temporal Displacement that is roughly a crank angle of fifty to sixty. Corresponds to degrees, the piston 12 also moves downwards and sucks in air through the inlet channel 21 until it has overtaken the piston 11 at bottom dead center. the

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zunächst zum Ausspülen der Abgasreste noch geöffneten Auslaßventile 27 und 28 werden nach einem Kurbelwinkel, dessen Endpunkt im Steuerdiagramm dem Punkt A entspricht, geschlossen. Der Überströmkanal 36 ist während des ganzen Ansaugtaktes geöffnet.exhaust valves that are still open to flush out the residual exhaust gas 27 and 28 are closed after a crank angle whose end point corresponds to point A in the control diagram. The overflow channel 36 is during the entire intake stroke opened.

Im Verdichtungstakt II, der in Fig.2 dargestellt ist, verdichtet der voreilende Kolben 11 das kraftstoffreiche Gemisch im Zylinder 15 und der nacheilende Kolben 12 die Luft im Zylinder l6 unter stetigem Ansteigen des Druckes und der Temperatur des Gemisches bzw. der Luft. Sobald die Einlaßventile 25 und 26 bei Punkt D des Steuerdiagrammes nach einem Kurbelwinkel von etwa fünfzig Grad nach dem unteren Totpunkt geschlossen haben, beginnt auch das Überströmventil 37 zu schliessen. Bei Punkt C des Steuerdiagrammes, der einem Kurbelwinkel von zwanzig bis dreißig Grad vor dem oberen Totpunkt entspricht, ist das Überströmventil 37 vollständig geschlossen, so daß die Verdichtungsräume des Zylinders 15 und des Zylinders l6 voneinander getrennt sind. Ein Teil der sich im Zylinder l6 befindenden Luft wird durch einen Abschnitt des Überströmkanales 36 in den Luftspeicher 4 9 gedrückt. Das gegen das Ende des Verdichtungshubes erreichte Verdichtungsverhältnis der Luft im Zylinder l6 ist wesentlich höher als dasjenige des kraftstoffreichen Gemisches im Zylinder 15, das nur mäßig verdichtet wird, so daß sich für dieses Verfahren auch bleifreie oder bleiarme Kraftstoffe eignen. Im Punkt C des Steuerdiagrammes wird, wie durch einen abgewinkelten Pfeil angedeutet ist, das zündfreudige kraftstoffreiche Gemisch im Zylinder 15 durch die Zündkerze 35 gezündet. Gleichzeitig beginnt das Überströmventil 37 den Überströmkanal 36 wieder zu Öffnen.In compression stroke II, which is shown in Figure 2, compressed the leading piston 11 the fuel-rich mixture in the cylinder 15 and the trailing piston 12 the air in the cylinder 16 with a steady increase in the pressure and the temperature of the mixture or the air. Once the intake valves 25 and 26 closed at point D of the control diagram after a crank angle of approximately fifty degrees after bottom dead center the overflow valve 37 also begins to close. At point C of the control diagram, which corresponds to a crank angle of twenty to thirty degrees before top dead center, the overflow valve 37 is completely closed, so that the compression chambers of the cylinder 15 and the cylinder l6 from each other are separated. Part of the air in the cylinder 16 is passed through a section of the overflow duct 36 pressed into the air reservoir 4 9. That towards the end The compression ratio of the air in the cylinder 16 reached during the compression stroke is significantly higher than that of the fuel-rich mixture in the cylinder 15, which is only moderately compressed, so that lead-free for this process or low-lead fuels are suitable. At point C of the control diagram, as indicated by an angled arrow is indicated, the ignitable fuel-rich mixture in the cylinder 15 is ignited by the spark plug 35. Simultaneously the overflow valve 37 begins the overflow channel 36 again to open.

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Während des Arbeitstaktes III eilt zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt der Kolben 11 dem Kolben 12 in der gleichen Weise wie beim Ansaugtakt voraus. Die Verbrennung des Kraftstoffes erfolgt im wesentlichen in zwei Stufen. Zu Beginn des Arbeitstaktes verbrennt im Zylinder 15 kraftstoffreiches Gemisch, dessen Verbrennungsgase den Kolben 11 abwärts treiben, während der Kolben 12 noch im Bereich des oberen Totpunktes verweilt. Da die Verbrennung im Zylinder 15 bei Luftmangel erfolgt, bleibt die Temperatur verhältnismäßig niedrig, so daß sich keine oder nur sehr wenig der unerwünschten Stick-Pxyde bilden können. Ein Teil der unvollständig verbrannten Gase strömt unter der Einwirkung des Verbrennungedruckes durch das sich öffnende Überströmventil 37 des Überströmkanales 36 in den mit hochverdichteter Luft gefüllten Luftspeicher 49 und den Verdichtungsraum des Zylinders 16 und verbrennt dort unter sehr großem Luftüberschuß· Dabei bleibt die Temperatur verhältnismäßig gering, so daß auch weiterhin die Bildung von Stickoxyden vermieden wird. Bei Punkt D des Steuerdiagrammes hat das Überströmventil 37 seine obere Endstellung erreicht, in der der Überströmkanal 36 vollständig geöffnet ist. Nachdem sich zwischen dem Zylinder 15 und dem Zylinder l6 kurzzeitig ein-Druckausgleich eingestellt hat, strömen im weiteren Verlauf des Arbeitstaktes stark mit Sauerstoff angereicherte Gase aus dem Luftspeicher 49 durch den Überströmkanal 36 in den Zylinder 15« dessen voreilender Kolben 11 in der ersten Hälfte des Arbeitstaktes je Zeiteinheit einen größeren Raum im Zylinder 15 freigibt als der Kolben 12 des Zylinders l6. Durch die damit bewirkte Luftbeimischung zu den Gasen im Zylinder 15» die bei starker Verwirbelung und verhältnismäßig niedriger Temperatur erfolgt, wird die zweite Stufe der Verbrennung eingeleitet, in der nicht oder nur unvollständig oxydierte Kohlenwasserstoffe sowie Kohlen-During the working stroke III, the piston 11 leads the piston 12 between the upper and lower dead center in the same way as during the intake stroke. The fuel is burned essentially in two stages. At the beginning of the working cycle, a fuel-rich mixture burns in the cylinder 15, the combustion gases of which drive the piston 11 downwards, while the piston 12 still lingers in the area of top dead center. Since the combustion in the cylinder 15 takes place when there is a lack of air, the temperature remains relatively low, so that no or only very little of the undesired stick oxides can form. A part of the incompletely burned gases flows under the effect of the combustion pressure through the opening overflow valve 37 of the overflow channel 36 into the air reservoir 49 filled with highly compressed air and the compression chamber of the cylinder 16 and burns there with a very large excess of air. so that the formation of nitrogen oxides continues to be avoided. At point D of the control diagram, the overflow valve 37 has reached its upper end position, in which the overflow channel 36 is completely open. After a pressure equalization has set in between the cylinder 15 and the cylinder 16 for a short time, gases heavily enriched with oxygen flow from the air reservoir 49 through the overflow channel 36 into the cylinder 15 «whose leading piston 11 in the first half of the Each work cycle releases a larger space in the cylinder 15 than the piston 12 of the cylinder l6. The resultant admixture of air to the gases in cylinder 15 », which takes place with strong turbulence and a relatively low temperature, initiates the second stage of combustion, in which hydrocarbons and carbons that are not or only incompletely oxidized.

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monoxyd vollständig verbrannt werden. Bei Punkt E im Steuerdiagramtn beginnen die Auslaßventile 27 und 23 zu öffnen, so daß Teilmengen der sich in den Zylindern 15 und 16 ausdehnenden Gase schon in die Auslaßkanäle 20 bzw. 22 einströmen können.monoxide can be completely burned. At point E in the tax chart the exhaust valves 27 and 23 begin to open, so that subsets of the cylinders 15 and 16 expand Gases can already flow into the outlet channels 20 and 22, respectively.

Im Auspufftakt IV werden die schon weitgehend entspannten Verbrennungsgase von den Kolben 11 und 12 aus den Zylindern 15 und l6 ausgeschoben.Da die Auslaßkanäle 20 und 22 in einen gemeinsamen Mischkanal 23 einmünden, werden die Abgase des ersten Zylinders 15 mit den noch sauerstoffhaltigen Abgasen des Zylinders 16 eingehend vermischt, wobei unvollständig verbrannte Kraftstoffteilchen, die gegebenenfalls noch vorhanden sind,ohne weiteren baulichen Aufwand verbrannt werden. Kurz vor dem oberen Totpunkt öffnen die Einlaßventile 25 und 26 bei Punkt F des Steuerdiagramms.In exhaust stroke IV, the already largely relaxed combustion gases from pistons 11 and 12 are released from the cylinders 15 and 16 pushed out. Since the outlet channels 20 and 22 open into a common mixing channel 23, the exhaust gases of the first cylinder 15 with the still oxygen-containing exhaust gases of the cylinder 16 thoroughly mixed, with incompletely burned fuel particles, possibly still are present, can be burned without any further structural effort. The inlet valves open shortly before top dead center 25 and 26 at point F of the control diagram.

Das Luftverhältnis, d.h. das Verhältnis der angesaugten Luftmenge zur theoretisch für die vollständige Verbrennung notwendigenMindestluftmenge des in den Zylinder 15 angesaugten kraftstoffreichen Gemisches ist im allgemeinen nicht größer als 0,8, Beim Einströmen von Luft aus dem Luftspeicher ^9 und dem Zylinder l6 erhöht sich das Luftverhältnis beispielsweise auf Werte über 1,6. Die Verdichtungsräume der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind so ausgelegt, daß sich im Zylinder 15 ein niederes, im Zylinder 16 ein hohes Verdichtungsverhältnis ergibt. Beispielsweise kann das Verdichtungsverhältnis des Zylinders 15 eii*i zu sieben, das des Zylinders 16 eins zu vierzehn betragen. Dadurch ist es möglich, zur Erzeugung des kraftstoff reichen Gemisches auch Kraftstoffe mit niedrigen Oktanzahlen,The air ratio, i.e. the ratio of the amount of air drawn in for the minimum amount of air that is theoretically necessary for complete combustion of the fuel-rich amount of air drawn into the cylinder 15 The mixture is generally not greater than 0.8, when air flows in from the air reservoir ^ 9 and the cylinder 16 the air ratio increases, for example, to values above 1.6. The compression chambers of the internal combustion engine according to the invention are designed so that there is a low compression ratio in cylinder 15 and a high compression ratio in cylinder 16. For example, the compression ratio of cylinder 15 can be eii * i to seven, that of cylinder 16 can be one to fourteen be. This makes it possible to use fuels with low octane numbers to produce the fuel-rich mixture,

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also auch bleifreie oder bleiarme Kraftstoffe zu verwenden, wodurch der Anteil an Schadstoffen in den Abgasen noch weiter herabgesetzt werden kann. Der durch das hohe Verdichtungsverhältnis im Zylinder 16 herrschende hohe Druck beschleunigt das Überströmen von Luft in den Zylinder 15 und fördert dadurch die Verbrennung des Kraftstoffes. Außerdem verbessert das hohe Verdichtungsverhältnis wesentlich den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine.So also to use unleaded or low-lead fuels, which further increases the proportion of pollutants in the exhaust gases can be reduced. The high pressure prevailing in cylinder 16 due to the high compression ratio accelerates this Overflow of air into the cylinder 15 and promotes thereby the combustion of the fuel. In addition, the high compression ratio significantly improves the overall efficiency of the Internal combustion engine.

Das Luftkraftstoffgemisch kann statt durch die im Deispiel verwendete Kraftstoffeinspritzdüse auch durch einen Vergaser erzeugt werden. Statt in den zweiten Zylinder nur reine Luft anzusaugen, kann auch ein kraftstoffarmes Gemisch angesaugt werden. Der Luftüberschuß soll dabei aber in jedem Fall so groß sein, daß das Gemisch auch bei der im zweiten Zylinder auftretenden hohen Verdichtung für sich allein nicht zündfähig ist. Die einzelnen Stufen des Verbrennungsverfahrens spielen sich dabei in der gleichen Reihenfolge wie in dem oben beschriebenen Deispiel ab, so daß auch hier die Bildung von Schadstoffen wie Kohlenmonoxyd, unverbranntenKohlenwasserstoffenund Stickoxyden unterdrückt wird. Die den beiden Zylindern eines Doppelkolbens zugeordneten zwei Einlaßventile können statt gleichzeitig durch eine gemeinsame Brücke auch zeitlich unabhängig voneinander durch verschiedene Nocken betätigt werden. Das gleiche gilt auch für die beiden Auslaßventile eines Kolbenpaares. Zur Kraftübertragung zwischen einem Kolbenpaar und dem zugehörigen Kurbelzapfen der Kurbelwelle können statt eines Gabelpleuels auch zwei einzelne Pleuel benutzt werden.The air-fuel mixture can also be fed through a carburetor instead of through the fuel injection nozzle used in the example be generated. Instead of just drawing in pure air into the second cylinder, a fuel-poor mixture can also be drawn in will. The excess air should in any case be so great that the mixture also in the second cylinder occurring high compression is not ignitable on its own. The individual stages of the combustion process play out in the same order as in the example described above, so that here too the formation of pollutants such as carbon monoxide, unburned hydrocarbons and Nitrogen oxides is suppressed. The two cylinders two inlet valves associated with a double piston can also be timed instead of simultaneously by a common bridge operated independently of one another by different cams. The same also applies to the two exhaust valves of a pair of pistons. To transmit power between a pair of pistons and the associated crank pin of the crankshaft Instead of one fork connecting rod, two single connecting rods can also be used.

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Claims (1)

- 11 - Palm 9662Λ - 11 - Palm 9662Λ PatentansprücheClaims Verbrennungeverfahren für eine Viertaktbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei dem im Ansaugtakt über verschiedene mit Einlaßventilen versehene Kanäle sowohl ein kraftstoffreiches Luftkraftstoffgemisch als auch Luft angesaugt wird, wobei gegen Ende des Verdichtungstaktes die Ladung im Bereich des Einlasses für das kraftstoffreiche Gemisch gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Doppelkolbenmotors mit mindestens einem in einer Maschinenquerebene auf einen Kurbelzapfen (l4) arbeitenden Kolbenpaar (11/12) im Ansaugtakt der erste, voreilende Kolben (ll) das kraftstoffreiche Gemisch in den ersten Zylinder (15) und der zweite nacheilende Kolben (12) die Luft oder das kraftstoffarme Gemisch in den zweiten Zylinder (l6) saugt, im Verdichtungstakt ein die beiden Zylinder (I5 und 16) miteinander verbindender überströmkanal (36) geschlossen wird und ein Teil der Luft oder des kraftstoffarmen Gemisches des zweiten Zylinders (l6) in einen an den Überströmkanal (36) angeschlossenen Speicher (49) gedrückt wird, während kurz vor dem oberen Totpunkt das kraftstoffreiche Gemisch bei geschlossenem Überströmkanal (36) gezündet wird, im Arbeitstakt in einer ersten Stufe ein Teil des unter Zünddruck stehenden und bei Luftmangel verbrennenden kraftstoffreichen Gemisches durch den sich öffnenden Überströmkanal (36) in den Speicher (49) und den zweiten Zylinder (l6) strömt und dort bei Luftüberschuß weiterverbrennt und in einer zweiten Stufe ein Teil der einen Luftüberschuß aufweisenden Gase des Speichers (49) und des zweiten Zylinders (l6) bei voreilendem ersten Kolben (11) in den ersten Zylinder (15) strömt und dort mit den mit unverbranntemCombustion process for a four-stroke internal combustion engine with spark ignition, in which in the intake stroke via various ducts provided with inlet valves a fuel-rich air-fuel mixture as well Air is sucked in, with the charge in the area of the inlet for the fuel-rich towards the end of the compression stroke Mixture is ignited, characterized in that when using a double piston engine with at least one in a machine transverse plane on a crank pin (l4) working piston pair (11/12) in the intake stroke of the first, leading piston (ll) the fuel-rich mixture in the first cylinder (15) and the second trailing Piston (12) sucks air or the fuel-poor mixture into the second cylinder (l6) in the compression stroke one connecting the two cylinders (I5 and 16) to one another Overflow channel (36) is closed and part of the air or the fuel-poor mixture of the second Cylinder (l6) is pressed into a memory (49) connected to the overflow channel (36), while briefly before top dead center the fuel-rich mixture is ignited with the overflow channel (36) closed, in the work cycle in a first stage part of the fuel-rich fuel that is under ignition pressure and burns when there is insufficient air Mixture through the opening overflow channel (36) into the accumulator (49) and the second cylinder (l6) flows and continues to burn there with excess air and in a second stage a part of the excess air Gases of the accumulator (49) and the second cylinder (l6) with the leading first piston (11) in the first cylinder (15) flows and there with the unburned 509807/0460509807/0460 - 12 - Daim 9662A - 12 - Daim 9662A Kraftstoff angereicherten Gasen vermischt wird und dabei dessen vollständige Verbrennung ermöglicht und im Auspufftakt die Abgase aus beiden Zylindern (15 und l6) ausgeschoben werden.Fuel-enriched gases is mixed and thereby enables its complete combustion and in the exhaust stroke the exhaust gases are pushed out of both cylinders (15 and l6). Verbrennungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft oder das kraftstoffarme Gemisch höher verdichtet werden als das kraftstoffreiche Gemisch.Combustion method according to claim 1, characterized in that the air or the fuel-poor mixture is higher are compressed as the fuel-rich mixture. Doppelkolben-Drennkraftmaschine für ein Verbrennungsverfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Überströmkanal (36) zwischen dem ersten Zylinder (15//dem zweiten Zylinder (l6) eines jeden Kolbenpaares (11/12) ein Absperrorgan (37) so angeordnet ist, daß der an den Überströmkanal (36) angeschlossene Speicher (49) auch bei geschlossenem Absperrorgan (37) stets mit dem zweiten Zylinder (l6) in Verbindung steht.Double-piston internal combustion engine for a combustion process according to claims 1 or 2, characterized in that in the overflow duct (36) between the first cylinder (15 // the second cylinder (16) of each pair of pistons (11/12) there is a shut-off element (37) so it is arranged that the accumulator (49) connected to the overflow channel (36) is always in communication with the second cylinder (l6) even when the shut-off element (37) is closed. Doppelkolben-Drennlcraftmaschine nach Anspruch 3i dadurch' gekennzeichnet, daß das jedem Kolbenpaar (11/12) zugeordnete Absperrorgan (37) als ein federbelastetes Ventil ausgebildet ist, das von einer einzigen, die Einlaß- und Auslaßventile (25 bis 28) der Brennkraftmaschine steuernden Nockenwelle (33) betätigt wird.Double piston drumming machine according to claim 3i characterized in that each piston pair (11/12) assigned Shut-off element (37) designed as a spring-loaded valve is that of a single one that controls the intake and exhaust valves (25 to 28) of the internal combustion engine Camshaft (33) is actuated. Doppelkolben-Drennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (20) des ersten Zylinders (15) und der Auslaßkanal (22) des zweiten Zylinders (l6) in einen gemeinsamen Mischkanal (23) einmünden. Double piston internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that the outlet duct (20) of the first cylinder (15) and the outlet duct (22) of the second Cylinder (l6) open into a common mixing channel (23). 509807/0A60509807 / 0A60