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DE102018007650B4 - Intermittent combustion engine - Google Patents

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DE102018007650B4
DE102018007650B4 DE102018007650.5A DE102018007650A DE102018007650B4 DE 102018007650 B4 DE102018007650 B4 DE 102018007650B4 DE 102018007650 A DE102018007650 A DE 102018007650A DE 102018007650 B4 DE102018007650 B4 DE 102018007650B4
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit intermittierender Verbrennung eines Kraftstoff-Gas-Luftgemisches (Schema), mit einem Gehäusering (2), der mit zwei Seitenteilen (13g) und (13öl) das Exzentergehäuse (31) mit dem Durchmesser 2 × R bildet. In diesem Raum ist die drehbare Exzenterwelle (7), die eine exzentrische Erweiterung mit der Exzentrizität e besitzt, zentrisch gelagert.Im Seitenteil (13g) sind eine große Anzahl von Brennräumen (8) kreisförmig angeordnet, deren zugeordnete Arbeitskammern (3) durch einen kreisrunden Exzenterring (1) mit dem Aussendurchmesser = (2 × R) - (2 × e) im größeren Gehäusering (2) gebildet werden.Alle Massepunkte des Exzenterrings (1) bewegen sich, aufgrund seiner exzentrischen Lagerung auf der Exzenterwelle (7) und den zusätzlich führenden Trennschiebern (4) im Exzenterkammerraum (3a) auf der Kreisbahn mit dem Durchmesser 2 x e,Der Exzenterring (1) wird auf seiner Kreisbahn sicher gehalten durch gleichmäßig radial angeordnete, in beiden Ringen (1) u. (2) schwenkbare und in einem der beiden Ringe radial verschiebbar gelagerte große Anzahl von Trennschiebern (4), die den Exzenterkammerraum (3a) zu kleinen Arbeitskammern (3) mit ihren Brennräumen (8) aufteilen. Die Trennschieber (4) stellen mit den Kalotten (5) die Abdichtung der Arbeitskammern (3) voneinander her.Die Arbeitskammern (3) führen mit dem Brenngasdruck aus den Brennräumen (8) infolge der Exzentrizität e zur Rotation der Exzenterwelle (7).Im Gasgehäuse (16) treibt die Exzenterwelle (7) über Planetenradsätze (15) den regelkreisunterstützt angelegten Gaswechselring (9) für die Gas-Zu- und Abfuhr bzw. Abdichtung der Brennräume (8) an.Der Exzenterring (1) schließt, zum oberen Totpunkt hin, den jeweiligen Brennraum (8) mit extrem hoher Turbulenz ab, die für die Homogenität der Kraftstoff-Luftgemische verantwortlich ist.Mit der vom Motormanagement errechneten Aktivierungsfolge der lastbedingt nötigen Arbeitskammern (3) wird mit allen vorhandenen Brennräumen (8) der optimale Betriebspunkt der Verbrennungsbedingungen eingehalten.Durch ein Ausführungsbeispiel mit 0,9 L Arbeitsraum wird der Umfang der Erfindung mit ihren Möglichkeiten zu verschiedenen Verbrennungstrategien detailliert herausgestellt.The invention relates to an internal combustion engine with intermittent combustion of a fuel-gas-air mixture (diagram), with a housing ring (2) which forms the eccentric housing (31) with the diameter 2 × R with two side parts (13g) and (13öl). The rotatable eccentric shaft (7), which has an eccentric extension with eccentricity e, is centrally mounted in this space Eccentric ring (1) with the outer diameter = (2 × R) - (2 × e) are formed in the larger housing ring (2). All the mass points of the eccentric ring (1) move due to its eccentric bearing on the eccentric shaft (7) and the additionally leading slide valves (4) in the eccentric chamber space (3a) on the circular path with the diameter 2 xe, the eccentric ring (1) is held securely on its circular path by evenly radially arranged, in both rings (1) and. (2) pivotable and radially displaceably mounted in a large number of separating slides (4), which divide the eccentric chamber (3a) into small working chambers (3) with their combustion chambers (8). The separating slides (4) with the domes (5) seal the working chambers (3) from each other. The working chambers (3) lead with the fuel gas pressure from the combustion chambers (8) to the rotation of the eccentric shaft (7) due to the eccentricity e Gas housing (16) drives the eccentric shaft (7) via planetary gear sets (15) to the gas exchange ring (9) with the aid of the control loop for gas supply and discharge or sealing of the combustion chambers (8). The eccentric ring (1) closes at top dead center the respective combustion chamber (8) with extremely high turbulence, which is responsible for the homogeneity of the fuel-air mixtures Combustion conditions are maintained. An exemplary embodiment with a 0.9 L working space clearly explains the scope of the invention with its possibilities for various combustion strategies posed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird von dem Gedanken angetrieben, dass zu einer bemerkenswerten Verbesserung des Systems Brennkraftmaschine mit intermittierender Verbrennung nur ein Arbeiten am „effektiven Brennraum“ führen kann.The present invention is driven by the idea that only a work on the “effective combustion chamber” can lead to a remarkable improvement of the internal combustion engine system with intermittent combustion.

Da hierbei nur eine umfangreiche Berücksichtigung der über 100 Jahre langen intensiven Entwicklung auf diesem Gebiet Erfolg haben kann, wird dies, mein Vorgehen stellvertretend, mit einem interessanten Beispiel zusammengefasst:

  • Um einen „effektiven Brennraum“ zu schaffen hat schon Harry Ricardo vor 100 Jahren versucht, Brennraum vom Hubraum abzugrenzen. Es ist ihm aus verschiedenen Gründen nicht vollkommen gelungen. Hier sollen nur zwei Ursachen für das suboptimale Ergebnis von Ricardos Brennraum herausgestellt werden: (s. Nichtpatentliteratur)
Since only extensive consideration of the more than 100 years of intensive development in this area can be successful, this, representative of my approach, is summarized with an interesting example:
  • In order to create an "effective combustion chamber", Harry Ricardo tried 100 years ago to separate the combustion chamber from the displacement. For a number of reasons, he did not succeed. Only two causes for the suboptimal result of Ricardo's combustion chamber should be highlighted here: (see non-patent literature)

Die zur Homogenisierung erwünschte Turbulenz im Kompressionstakt war so groß, dass, bei der damit erreichten hohen Flammgeschwindigkeit, ein großer Anteil des Gemisches im weit und schnell öffnenden Hubraum zum Klopfen (Detonation) führte.The desired turbulence in the compression cycle for homogenization was so great that, with the high flame speed achieved with it, a large proportion of the mixture in the wide and fast-opening displacement led to knocking (detonation).

Dieser zum „rauen“ Lauf führende Prozess wurde noch durch das heiße Auslassventil im Brennraum verstärkt.This process, which leads to the “rough” run, was reinforced by the hot exhaust valve in the combustion chamber.

Die Folge war, dass Ricardo die effiziente höhere Verdichtung mindern musste, bevor die spätere Entwicklung von Kraftstoffen höherer Oktanzahl einsetzte und neuere intensivere Zündsysteme zur Verfügung standen, wie die Mehrkanal- Flammzündung, „jet ignition“ genannt, die offensichtlich durch eine Art Flammen-Strahl zu Flammgeschwindigkeiten (>20 m/s) führt, die in sehr kurzer Zeit (< 1 ms) den gesamten Brennraum reagieren lassen, bevor unvollständig verbrennendes Restgemisch im Randbereich überhaupt entstehen kann. Die Spannweite von Ricardo zum „jet ignition“ ist anspruchsvoll, zeigt aber, wie entscheidend die Entwicklung der Brennbedingungen für die vorliegende Erfindung ist:

  • Für die vorliegende Erfindung sind aber zur Gesamterfassung des akuten Standes auch Kurbeltrieb, Hochleistungswerkstoffe, Schmierungstechnik, Kraftstoffentwicklungen und Verfahrensstrategien zu betrachten:
The result was that Ricardo had to reduce the efficient higher compression before the later development of fuels with a higher octane number started and newer, more intensive ignition systems were available, such as multi-channel flame ignition, known as "jet ignition", which is evidently caused by a kind of flame jet leads to flame speeds (> 20 m / s) which cause the entire combustion chamber to react in a very short time (<1 ms) before incompletely burning residual mixture can even occur in the edge area. The range from Ricardo to the "jet ignition" is demanding, but shows how crucial the development of the combustion conditions is for the present invention:
  • For the present invention, however, crank drive, high-performance materials, lubrication technology, fuel developments and process strategies are also to be considered for the overall detection of the acute state:

Brennraum- und GaswechseltechnikCombustion chamber and gas exchange technology

Die Brennraumentwicklung zum heutigen Stand ist von den Fortschritten bei der Ladungssteuerung durch die Einführung der variablen Ventilsteuerung für die Beeinflussung der Brenngasströmungen, durch angepasste Formen der Zylinderkopf- sowie Kolbenseite und durch die intensive Entwicklung der Einspritztechnik geprägt.The combustion chamber development to the current state is characterized by the advances in charge control through the introduction of variable valve control for influencing the combustion gas flows, through adapted forms of the cylinder head and piston side and through the intensive development of injection technology.

Die Strömungen der Brenngase werden immer intensiver zur Homogenisierung der Kraftstoff-AGR-Luftgemische auch während des Ansaugtaktes bei den 4-Taktverfahren genutzt. Die Ventilhubverstellung z.B. des im Motormanagement integrierten Valvetronic-Systems bringt bei kleinem Ventilhub während der Drosselung der Einlassluft eine Verwirbelung, die eine merkbare Verbesserung der Kraftstoff-Luft-AGR-Vermischung erkennen lässt. Mit den internen, durch Ventilzeitenverstellung beeinflussbaren AGR-Anteilen und besonders mit externen AGR-Anteilen, teils gekühlt und auch vor Ladern dem Frischluftstrom beigemischt, werden zur Abgas- und Effizienzverbesserung Verbrennungstemperaturen und vor allem für Selbstzünder die Zündverzüge prozessbestimmend beeinflusst.The flows of the fuel gases are used more and more intensively for the homogenization of the fuel-EGR-air mixtures even during the intake stroke in the 4-stroke process. The valve stroke adjustment e.g. of the Valvetronic system integrated in the engine management brings about a swirl with a small valve lift while throttling the intake air, which shows a noticeable improvement in the fuel-air EGR mixture. With the internal EGR components, which can be influenced by adjusting the valve timing, and especially with external EGR components, partly cooled and also added to the fresh air flow before the turbochargers, combustion temperatures and above all, for self-igniters, ignition delays are influenced to determine the process.

Der Fortschritt wird durch die Anwendung der variablen Ventilsteuerung bei Mehrventilmotoren besonders deutlich, wo die verschiedenen Hubweiten und -zeiten nebeneinanderliegender Einlassventile zum Teilabschalten verwendet werden. Neben dem Optimieren der Ventilsteuerzeiten bestimmt die Verwendung verschiedener Brennraumformen den Grad der Gashomogenisierung, soweit es die Größe und Lage der Ventilteller zulässt. (s. Nichtpatentliteratur: Hack, Indra: Mehrventiler, FIAT-Schäffler: elektr.-hydr. Ventiltrieb) Insbesondere wurde am Benzin-Ottomotor von den meisten großen Konzernen die sog. „Hemi“- Form der Brennraumgestaltung verfolgt, um das Dreifachziel: Abgasqualität, Effizienz und Leistung zu erreichen. Dabei hat die Verwendung der Dachform im Zylinderkopf, um nur ein Beispiel zu nennen, als Annäherung eines möglichst kompakten Brennraums, vor allem wegen der günstigen V-Lage der Ventile, gerade auch beim Mehrventiler, große Verbreitung und eine gute Perfektion gefunden. Die aufwändige V-Anordnung der Ventile begünstigte die Einführung von Doppelnockenwellenmotoren, die wiederum eine günstige Ausgangsbasis für die vollvariable Ventilsteuerung sind. Die Kompaktheit des damit in OT vorhandenen Brennraums wurde durch dachförmige Kolbenoberflächen verbessert und die von den Kolbenrändern her entstehenden Quetschflächen wurden, soweit es die bei vorhandenem Überschneidungsbereich hervorstehenden Ventilteller zulassen, zur besseren Verwirbelung optimiert. Die dabei entstehenden Brenngasströme, die im dachförmigen Brennraum Walzenform annehmen, wirken noch zur Zündungszeit kurz vor ZOT und verbessern Homogenität und erhöhen die Brenngeschwindigkeit. (s. Nichtpatentliteratur) The progress is particularly evident through the use of variable valve control in multi-valve engines, where the different stroke widths and times of side-by-side intake valves are used for partial shutdown. In addition to optimizing the valve timing, the use of different combustion chamber shapes determines the degree of gas homogenization, insofar as the size and position of the valve disc permit. (see non-patent literature: Hack, Indra: multi-valve, FIAT-Schäffler: electro-hydraulic valve train) In particular, the gasoline petrol engine was followed by the so-called "Hemi" shape of the combustion chamber design to achieve the triple goal: exhaust gas quality To achieve efficiency and performance. The use of the roof shape in the cylinder head, to name just one example, has the effect of approximating a combustion chamber that is as compact as possible, above all because of the favorable V position of the valves, especially with the multi-valve. widespread and a good perfection found. The complex V-arrangement of the valves favored the introduction of double camshaft engines, which in turn are a favorable starting point for fully variable valve control. The compactness of the combustion chamber in TDC was improved by roof-shaped piston surfaces and the pinch surfaces from the piston edges were optimized for better swirling, as far as the valve discs protruding from the overlap area allow. The resulting fuel gas flows, which take the form of a roller in the roof-shaped combustion chamber, act at the ignition time shortly before ZOT and improve homogeneity and increase the burning rate. (see non-patent literature)

Die Quetschströmungen werden Squish genannt und werden in der Entwicklung sehr berücksichtigt. (s. Nichtpatentliteratur, ISAE Symposion Proceedings 1998)The squeezing currents are called squish and are very much considered in the development. (see non-patent literature, ISAE Symposion Proceedings 1998)

Die Alternativen zu den Tellerventilen als Gaswechselbauteile wie Walzendreh-, Flach- und Drehschiebersteuerungen im Zylinderkopf- und auch im Zylinderblockbereich von Hubkolbenmotoren sind bisher aus geringer Haltbarkeit und mangelten Dichtungseigenschaften nicht weiterverfolgt worden. Die Nachteile der schiebergesteuerten 2-Takt und Wankel-Triebwerke haben zu Entwicklungen mit tellerventilgesteuerten 2-Takt- Motoren vor allem beim Großmotorenbau mit außenliegender Verdichtung geführt.The alternatives to the poppet valves as gas exchange components such as roller turn, flat and rotary slide controls in the cylinder head and also in the cylinder block area of reciprocating engines have so far not been pursued due to their low durability and poor sealing properties. The disadvantages of the slide-controlled 2-stroke and Wankel engines have led to developments with poppet valve-controlled 2-stroke engines, especially in large engine construction with external compression.

Auch bei kleineren Motoren, wie bei dem Z-Motor aus Finnland wird auf die Tellerventilsteuerung zurückgegriffen. (s. Nichtpatentliteratur)The poppet valve control is also used for smaller engines, such as the Z engine from Finland. (see non-patent literature)

Patentierte Vorschläge der 70er Jahre, wie die in der genannten DD 59 645 A1 vorgeschlagenen Brennkraftmaschine mit kreiselnden Exzenterringen, brennkammerbildenden Pendelschiebern und Überleitungskanälen für 2-Taktgaswechsel, sollten die Nachteile der Wankelkreiskolbenmotore, wie Verschleiß, Schmierung und hohen Kraftstoffverbrauch vermeiden. Diese Vorschläge führten nicht zum Serieneinsatz, da die vorgestellten Entwicklungsmöglichkeiten, wie einfache Geometrie, kostengünstige Werkstoffe, Laufruhe, geringe Gleitgeschwindigkeiten und Prozessvielfalt unter anderem infolge der Konzentration auf den 2-Taktprozess nicht zielstrebig verfolgt wurden. Die vorliegende Erfindung greift auch diese Entwicklungsmöglichkeiten auf, indem insbesondere Brennraumgestaltung, Werkstoffwahl und Prozessvielfalt den Ausschlag für optimalen Wirkungsgrad, Aufwand und geringste Schadstoffbelastung erzielen werden.Patented proposals from the 1970s, such as those mentioned in the DD 59 645 A1 Proposed internal combustion engine with rotating eccentric rings, combustion chamber-forming pendulum slide valves and transfer channels for 2-cycle gas changes should avoid the disadvantages of the Wankel circle piston engines, such as wear, lubrication and high fuel consumption. These suggestions did not lead to series production, since the development possibilities presented, such as simple geometry, inexpensive materials, smooth running, low sliding speeds and a variety of processes, were not pursued with determination due to the concentration on the 2-stroke process. The present invention also takes up these development possibilities, in particular by designing the combustion chamber, the choice of materials and the variety of processes to achieve the decisive factor for optimum efficiency, effort and minimal pollution.

Nicht nur der Einsatz geeigneter Werkstoffe und Beschichtungen sondern auch die Nutzung hochdynamischer Regelsysteme zur Berücksichtigung der äußerst vielfältigen Lastanforderungen spielen hier die entscheidende Rolle.Not only the use of suitable materials and coatings, but also the use of highly dynamic control systems to take into account the extremely diverse load requirements play a decisive role here.

Die andere extreme Hauptform neben der Hemi-Form ist die sog. „Heron“- Bauweise des Brennraums, wobei bei planem Zylinderkopf der Brennraum als runde Mulde in der Kolbenfläche liegt.The other extreme main shape besides the Hemi shape is the so-called “Heron” design of the combustion chamber, whereby the combustion chamber lies as a round trough in the piston surface with a flat cylinder head.

Der für den Dieselbetrieb häufig als ringförmige Vertiefung ausgeführte Heron-Brennraum begünstigt mit einem relativ breiten Squish-Ring um die zentrische Brennraummulde die Gasströmungen massiv beim Verdichtungstakt auch noch während des Kraftstoffeinspritzens. Ohne Ventilzeitenüberschneidung ist eine besonders effektive ebene Squish-Fläche realisiert worden.The Heron combustion chamber, which is often designed as a ring-shaped depression for diesel operation, favors the gas flows with a relatively wide squish ring around the central combustion chamber bowl during the compression cycle even while fuel is being injected. A particularly effective flat squish surface has been realized without overlapping valve times.

Die Anwendung der Direkteinspritzung auch bei Otto-Motoren und deren Weiterentwicklung zu sehr präzise und dynamisch dosierenden Multitropfen-Einspritzventilen mit acht und mehr Einzel-jet-impulsen, die in Mehrfachdüsen mit angepassten Austrittswinkeln angewendet werden, ist alltägliche Praxis geworden. Hier spielt das „Common Rail“ genannte System eine dominierende Rolle aufgrund seiner Vorteile wie stabiler Eingangsdruck des Kraftstoffs und Feindosierung durch elektronischen Impulsantrieb mittels Piezo-Kristallen. Feindosierungen mit Kraftstoffraten < 5 mm3 pro 4-Taktcyclus/Brennraum sind geübte Praxis.The use of direct injection also in Otto engines and their further development to very precise and dynamically metering multi-drop injection valves with eight and more single jet pulses, which are used in multiple nozzles with adapted outlet angles, has become common practice. Here, the system called "Common Rail" plays a dominant role due to its advantages such as stable input pressure of the fuel and fine metering through electronic pulse drive using piezo crystals. Fine metering with fuel rates <5 mm 3 per 4-stroke cycle / combustion chamber are common practice.

Mit diesen Eigenschaften werden Diesel- und Ottoanwendungen mit mehreren Voreinspritzungen und folgender Haupteinspritzung zur effektiveren Nutzung des sehr kurzzeitigen (< 2 ms) Vermischungs- und Verdampfungszeitrahmens des Kraftstoffes ausgeführt. Die Anwendung ist sehr geeignet für zukünftige Erfolge mit homogener Aufbereitung der Brenngemische im Benzin- und HCCI-Betrieb.With these properties, diesel and petrol applications are carried out with several pre-injections and subsequent main injection for more effective use of the very short-term (<2 ms) mixing and evaporation time frame of the fuel. The application is very suitable for future success with homogeneous preparation of the fuel mixtures in gasoline and HCCI operation.

Kurbeltrieb, Schmierung, KühlungCrank drive, lubrication, cooling

Gleitlagergeführte Kurbelwellen und Pleuel sind in sehr bewährter Präzision mit guten Standzeiten eine alltägliche Selbstverständlichkeit geworden. Intensive Versuche, Fertigungsgenauigkeiten, sichere Schmierungsbedingungen incl. Temperaturgeregelter Ölkühler, druckgeregelte Pumpen, Feinfilter und weitentwickelte, anwendungsgerechte Ölqualitäten helfen, die Langlebigkeit sicher zu stellen.Crankshafts and conrods guided in plain bearings have become a matter of course in everyday use with very proven precision and good service life. Intensive tests, manufacturing accuracy, safe Lubrication conditions including temperature-controlled oil coolers, pressure-controlled pumps, fine filters and advanced, application-oriented oil qualities help to ensure longevity.

Ölpumpen genügen mit Arbeitsdrücken < 6 bar für die Druckölversorgung der Gleitlager durch hohlgebohrte Kurbelwellen.Oil pumps with working pressures <6 bar are sufficient for the supply of pressurized oil to the plain bearings through hollow-drilled crankshafts.

Zahnradpumpen werden von selbstregelnden Flügelrad- und Schwenkradpumpenabgelöst. Die beim 4-Zylinder-Otto- oder Dieselmotor ölgespeisten neun Gleitlager geben ihr Öl gut verwirbelt in den Kurbelgehäuseraum ab und schmieren sowie kühlen auch die Kolben- und Zylinderlaufflächen. Für höherbelastete Kolben werden gezielt Ölspritzdüsen zur Kühlung des Kolbenbodens eingesetzt. Auch die zusätzlich zur Wasserkühlung eingesetzte Kühlwirkung der umfangreichen Nockenwellenlagerungen und Verstelleinrichtungen der Zylinderköpfe durch das dort erforderliche Schmieröl wird durch die zentrale Ölpumpe erreicht. Die Wasserkühlung der Abgasbereiche in den Zylinderköpfen wird auch verstärkt zur Schnellerwärmung des Kühlwassers bei Kaltstart benutzt. Trockensumpfschmierungssysteme werden in Serie in dynamisch hochbelastbaren Sportwagen und SUV-Geländewagen verwendet.Gear pumps are being replaced by self-regulating impeller and swivel gear pumps. The nine plain bearings oil-fed in the 4-cylinder petrol or diesel engine release their oil into the crankcase well swirled and also lubricate and cool the piston and cylinder surfaces. For pistons with higher loads, oil spray nozzles are used to cool the piston crown. The central oil pump also achieves the cooling effect of the extensive camshaft bearings and adjustment devices of the cylinder heads that is used in addition to water cooling. The water cooling of the exhaust gas areas in the cylinder heads is also increasingly used for quick heating of the cooling water during a cold start. Dry sump lubrication systems are used in series in dynamically heavy-duty sports cars and SUVs.

Wälzlagerungen für die Haupt- und Pleuellager werden für Großserienmotore wegen der damit erforderlichen sehr aufwändigen zusammengesetzten Kurbelwellen nicht verwendet.Rolling bearings for the main and connecting rod bearings are not used for large series engines because of the very complex composite crankshafts required.

Die Entwicklung von Kugel- und Rollenlagern zu hochpräzisen, hochbelastbaren und langlebigen Maschinenelementen wird durch den Einfluss der IT-geregelten Fertigungstechnik deutlich voran getrieben.The development of ball and roller bearings to high-precision, heavy-duty and long-lasting machine elements is significantly promoted by the influence of IT-controlled manufacturing technology.

Bei verschiedenen Motorenherstellern sind seit längerer Zeit Entwicklungen in Arbeit, die mit Kurbelwellenverstellungen variables Verdichtungsverhältnis und/oder Hubvolumen oder auch alternierenden Verlauf der Kolbenbewegung gestalten wollen. Stufenlose, hydraulisch betätigte Variationen der Pleuellänge oder die Lagevariation der Kurbelwellenachse befinden sich in fortgeschrittenem Entwicklungsstadium.Various engine manufacturers have been working on developments for a long time that want to design variable compression ratios and / or stroke volumes or alternate movements of the piston movement with crankshaft adjustments. Infinitely variable, hydraulically operated conrod lengths or the positional variation of the crankshaft axis are in an advanced stage of development.

Hierbei wird die Variation des Verdichtungsverhältnisses während des Betriebs mit einem Potenzial von etwa 10% als die interessanteste Verbesserungsmöglichkeit der Effizienz von hochentwickelten, aufgeladenen Ottomotoren gesehen, aber noch nicht in Großserie angewendet.Here, the variation of the compression ratio during operation with a potential of about 10% is seen as the most interesting way of improving the efficiency of highly developed, supercharged gasoline engines, but has not yet been used in large series.

Auch die zur Verbesserung der Drehmomententfaltung untersuchte Verstellung der Kurbelwellenachse senkrecht zur Kolbenachse befindet sich in fortgeschrittenem Entwicklungsstadium.The adjustment of the crankshaft axis perpendicular to the piston axis investigated to improve the torque development is also at an advanced stage of development.

WerkstoffeMaterials

Leichtmetallwerkstoffe (Aluminium- und Magnesiumlegierungen) für Kurbelgehäuse, Zylinderkopf, Kolben, Öl- und Wasserpumpe sowie Ölwanne sind seit Jahrzehnten mit verschleißfesten Legierungen bei PKWs in Serie. Für hochbelastete Zylinderlaufbahnen in Aluminium-Zylinderblöcken werden Laufbuchsen aus Eisengusswerkstoffen oder hochlegierte Aluminiumlegierungen für den Zylinderblock aus Gewichtsgründen und bei Zylinderköpfen auch für die hohe Wärmeableitung eingesetzt.Light metal materials (aluminum and magnesium alloys) for crankcases, cylinder heads, pistons, oil and water pumps and oil sumps have been in series production with wear-resistant alloys for cars for decades. For heavily loaded cylinder liners in aluminum cylinder blocks, liners made of cast iron materials or high-alloy aluminum alloys are used for the cylinder block for reasons of weight and, for cylinder heads, also for high heat dissipation.

Eisengusswerkstoffe für die genannten Werkstücke zu verwenden, hat sich für verschiedene Anwendungen wie Dieselmotore, insbesondere wegen der teilweise überlegenen Haltbarkeit bewährt. Gefördert wird der Einsatz durch fortlaufende Verbesserungen im Bereich Gießen von filigranen Bauteilen und vor allem durch Verbesserungen der Werkstoffeigenschaften wie Duktilität und Verschleißfestigkeit. Der Eisengußwerkstoff GJV mit hoher Zugfestigkeit bei sehr guten Verschleißeigenschaften ist im Einsatz für Zylinderkurbelgehäuse mit vorteilhafter Kolbenlaufbahn. Die Anwendung wird auch für kleinere Dieselmotore durch die Lösung von Gewichtsproblemen infolge der fortschrittlichen Gießtechnik vorangetrieben.The use of cast iron materials for the workpieces mentioned has proven itself for various applications, such as diesel engines, particularly because of the sometimes superior durability. The application is promoted by continuous improvements in the casting of filigree components and above all by improvements in material properties such as ductility and wear resistance. The cast iron material GJV with high tensile strength and very good wear properties is used for cylinder crankcases with an advantageous piston track. The application is also promoted for smaller diesel engines by solving weight problems due to the advanced casting technology.

SchmierstoffeLubricants

Von verschiedenen Forschungsinstituten werden Trockenschmierstoffe untersucht, die in die poröse Oberfläche der reibungsbelasteten Werkstücke haltbar eingelagert werden. Various research institutes are investigating dry lubricants that are permanently stored in the porous surface of the workpieces subject to friction.

KraftstoffeFuels

Die für Diesel- und Ottomotore gleichsam interessanteste Entwicklung auf dem Gebiet der Kraftstoffe ist die Arbeit an Oximethylenether OME. Dieser Kraftstoff, der auch aus regenerativen Ressourcen gewonnen wird, hat durch seinen molekularen Anteil an Sauerstoff die Eigenschaft, sehr gründlich CO2 zu bilden und damit rußfrei und auch NOx - frei zu verbrennen. (s. Nichtpatentliteratur: TUM Verbrennungsmaschinen, 2016, et al.)The most interesting development in the field of fuels for diesel and gasoline engines is the work on oximeethylene ether OME. This fuel, which is also obtained from renewable resources Due to its molecular content of oxygen, it has the property of forming CO 2 very thoroughly and thus burning soot-free and also NOx-free. (see non-patent literature: TUM combustion machines, 2016, et al.)

VerbrennungsstrategienCombustion strategies

Die aktuelle Entwicklung eines neuen Verbrennungsmotors ist aus dem Hause Mazda in einem PKW für Start in 2019 vorgesehen.The current development of a new combustion engine from Mazda is planned in a car for start in 2019.

Dieser Motor wird nach der Strategie der Homogeneous Charge Compression Ignition „HCCl“ betrieben. Diese Betriebsart wird bei Mazda allerdings durch Fremdzündung mit Zündkerze unterstützt, um in Lastbereichen zu fahren, die die Selbstzündung nicht sicher und kontrollierbar erreichen. (Nichtpatentliteratur: Mazda, Firmenmeldungen und Timo Janhunen Aumet Oy: HCCI-Combustion in the Z Engine)This engine is operated according to the strategy of the Homogeneous Charge Compression Ignition "HCCl". At Mazda, this operating mode is supported by spark ignition with spark plugs, in order to drive in load areas that do not reach auto-ignition safely and controllably. (Non-patent literature: Mazda, company reports and Timo Janhunen Aumet Oy: HCCI-Combustion in the Z Engine)

FazitConclusion

Die Thematik für die vorliegende Erfindung ist Verbesserung der Homogenität von Brenngemischen, Nutzung kleiner Brennräume und der Squishing Turbulence, Einhalten von optimalen, punktförmigen Verbrennungsparametern ggf. durch Auswahl von Zündfolgen. Technologische Voraussetzungen wie hochwertige Werkstoffe und Beschichtungen sowie eine weitentwickelte Kraftstoffeinspritztechnik sind verfügbar.The subject matter for the present invention is improvement of the homogeneity of combustion mixtures, use of small combustion chambers and squishing turbulence, compliance with optimal, punctiform combustion parameters, possibly by selecting ignition sequences. Technological requirements such as high-quality materials and coatings as well as advanced fuel injection technology are available.

NichtpatentliteraturNon-patent literature

  • Harry Ricardo, 1885 -1974, Wikipedia,Harry Ricardo, 1885-1974, Wikipedia,
  • Mehrventilmotoren, G. Hack, F. Indra, ISBN 978-3-613-02260-7Multi-valve engines, G. Hack, F. Indra, ISBN 978-3-613-02260-7
  • Squish-Design, z.B. Takanori Ueda et.al. „Effects of Squish Area Shape on Knocking“, ISAE symposion proceedings, Vol. 982 p. 99,1998. --- Motor Verbrennungsverfahren, kfztech.de INGENIEUR.de, 2010/03, FIAT-Schäffter, Elektronisch-hydraulicher Ventiltrieb,Squish design, e.g. Takanori Ueda et.al. "Effects of Squish Area Shape on Knocking", ISAE symposion proceedings, Vol. 982 p. 99.1998. --- Engine combustion process, kfztech.de INGENIEUR.de, 2010/03, FIAT-Schäffter, electronic-hydraulic valve train,
  • SkyActiv-X Benzinmotor, Otto-Selbstzünder bei Mazda, Pressespiegel 03/2017, „Experimentelle und numerische Untersuchung der Selbstzündungsmechanismen für einen HCCl-Benzinbetrieb“, Sauter, Werner et. al. Universität Karlsruhe, Institut für Kolbenmaschinen ,SkyActiv-X petrol engine, gasoline self-igniter at Mazda, press review 03/2017, "Experimental and numerical investigation of the autoignition mechanisms for HCCl gasoline operation", Sauter, Werner et. al. University of Karlsruhe, Institute for Piston Machines ,
  • TUM, Verbrennungsmaschinen, 12.02.2016:“ Kraftstoffe, die keine schädlichen Abgase produzieren", Dr. Härtl, Martin; TUD,---- Münz, Markus, „OME-Entwicklung“TUM, combustion machines, 02/12/2016: "Fuels that do not produce harmful exhaust gases", Dr. Härtl, Martin; TUD, ---- Münz, Markus, "OME development"
  • The Z-Engine: Internal Combustion Engine Laboratory at the Helsinki University of Technology (HUT) and the Energy Technology Department at the Lappeenranta University of Technology (LUT).The Z-Engine: Internal Combustion Engine Laboratory at the Helsinki University of Technology (HUT) and the Energy Technology Department at the Lappeenranta University of Technology (LUT).
  • HCCI-Combustion in the Z Engine, Author: Timo Janhunen Aumet Oy, Leankuja 4, 07230, Finland,HCCI-Combustion in the Z Engine, Author: Timo Janhunen Aumet Oy, Leankuja 4, 07230, Finland,

AufgabenstellungTask

Mit der vorliegenden Erfindung zu Brennkraftmaschinen mit intermittierender Verbrennung sollen die Grenzen der gegenwärtigen Entwicklungsstufen durchlässig werden.The present invention on internal combustion engines with intermittent combustion is intended to make the limits of the current stages of development permeable.

Wie die Entwicklungsgeschichte zeigt, spielt die Gestaltung der Brennräume in ihrer Abhängigkeit vom Expansionsraum oder Arbeitsraum -Hubraum bei den Kolbentriebwerkeneine einengende Rolle. Vielfach können deshalb interessante Möglichkeiten, wie ein sicherer Selbstzündungsbetrieb bei der Verbrennung von abgasneutralen Kraftstoffen nur unter restriktiven Bedingungen genutzt werden. Mit der Folge, dass zu weiteren Entwicklungen nicht ermutigt wird.As the history of development shows, the design of the combustion chambers plays a restrictive role in the piston engines, depending on the expansion space or working space displacement. In many cases, therefore, interesting possibilities, such as safe auto-ignition operation when burning exhaust-gas-neutral fuels, can only be used under restrictive conditions. As a result, no further developments are encouraged.

So konzentriert sich die vorliegende Erfindung auf die Gestaltung von Brennräumen und deren Arbeitsumgebung, wie Gaswechsel-, Abdichtungs-, Schmierungs-, Kühlungs-, Regelungselemente und Verbrennungsstrategien. Die erfindungsgemäßen Möglichkeiten sollen sowohl die erforderliche intensive Homogenität der Brenngase als auch die Konzentration der Hauptverbrennungsreaktion auf den Brennraum fördern.Thus, the present invention focuses on the design of combustion chambers and their working environment, such as gas exchange, sealing, lubrication, cooling, control elements and combustion strategies. The possibilities according to the invention are intended to promote both the necessary intensive homogeneity of the fuel gases and the concentration of the main combustion reaction on the combustion chamber.

In diesem effektiven Brennraum, der sich infolge seiner geringen Größe bei kompakter Form durch kurze Brennzeiten auszeichnen muss, sind die Betriebswerte wie Kraftstoffrate, Luftverhältnis λ, AGR-Rate, Drehzahl, Ladungswechsel, Ladedruck, Verdichtungsverhältnis, Wandtemperaturen und Homogenität des zündfähigen Kraftstoff/Luft-Gemisches zum geforderten sicheren und optimalen Betriebspunkt bzgl. Verbrauch und Schadstoffanteil zu entwickeln.In this effective combustion chamber, which due to its small size and compact shape must be characterized by short burning times, the operating values such as fuel rate, air ratio λ, EGR rate, speed, charge change, boost pressure, compression ratio, wall temperatures and homogeneity of the ignitable fuel / air Develop mixtures to the required safe and optimal operating point with regard to consumption and pollutant content.

Damit erweitert sich die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass dieser optimale Betriebspunkt unter allen Lastanforderungen des Verwendungszweckes eingehalten werden soll. The object of the invention is thus expanded in that this optimum operating point is to be maintained under all load requirements of the intended use.

Lösungen der Erfindung und AusführungsbeispielSolutions of the invention and embodiment

  1. 1. Geometrisch-mechanische Grundlagen1. Geometric-mechanical basics
  2. 2. Lösungen zu den Dichtsystemen2. Solutions for the sealing systems
  3. 3. Schmierung, Kühlung3. Lubrication, cooling
  4. 4. Brennverfahrensstrategien4. Combustion process strategies

Geometrisch-mechanische GrundlagenGeometric-mechanical basics

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit intermittierender Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches, das z.B. nach dem bekannten 4-Taktverfahren in einem Mehrkammersystem, fremd- oder kompressionsgezündet seine thermo-mechanische Energie abgibt.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 with intermittent combustion of the fuel-air mixture, which e.g. emits its thermo-mechanical energy according to the well-known 4-stroke process in a multi-chamber system, externally or compression-ignited.

Dazu fungieren exzenterbetriebene Arbeitskammern (3), deren Gaswechsel von regelkreisunterstützten Gaswechselringen (9) durchgeführt wird.Eccentric-operated work chambers ( 3rd ), whose gas exchange from gas exchange rings supported by the control loop ( 9 ) is carried out.

Anhand der schematischen Skizze auf dem beiliegenden Schema werden die wesentlichen Bauelemente der Erfindung dargestellt. (Fig. Schema):

  • Der Aufbau der Maschine fundiert auf dem Gehäusering (2), der mit den Seitenteilen (13g) und (13öl) das Exzentergehäuse (31) bildet.
The essential components of the invention are shown on the basis of the schematic sketch on the enclosed diagram. (Fig. Scheme):
  • The structure of the machine is based on the housing ring ( 2nd ) with the side parts ( 13g ) and ( 13 oil ) the eccentric housing ( 31 ) forms.

Im Exzentergehäuse (31) ist die drehbare Exzenterwelle (7), die eine Erweiterung mit der Exzentrizität e besitzt, zentrisch gelagert.In the eccentric housing ( 31 ) is the rotatable eccentric shaft ( 7 ), which has an extension with the eccentricity e, mounted centrally.

In diesem Exzentergehäuse (31) zirkuliert der kleinere, kreisrunde Exzenterring (1), der kreisrunden Innenfläche des Gehäuseringes (2) auf geringstem Abstand folgend, indem er auf der exzentrischen Erweiterung der Exzenterwelle (7) gelagert ist.In this eccentric housing ( 31 ) the smaller, circular eccentric ring circulates ( 1 ), the circular inner surface of the housing ring ( 2nd ) following at the smallest distance by standing on the eccentric extension of the eccentric shaft ( 7 ) is stored.

Entsprechend der Aufgabenstellung wird die große Anzahl kleinerer Brennräume (8) bei begrenztem Bauraum mit kreisförmiger Anordnung im Seitenteil (13g) eingebracht.Depending on the task, the large number of smaller combustion chambers ( 8th ) with limited installation space with a circular arrangement in the side part ( 13g ) brought in.

Die zugehörigen Arbeitskammern (3) werden durch gleichmäßige Aufteilung des sichelförmigen Raumes (3a) um den im Gehäusering (2) zirkulierenden Exzenterring (1) durch Trennschieber (4) gebildet, die als Pendelschieber von Brennkraftmaschinen und Ölpumpen bekannt sind ( DD 59 645 A1 und DE 10 2010 024 222 A1 2011.10.13).The associated working chambers ( 3rd ) by evenly dividing the crescent-shaped space ( 3a ) around the in the housing ring ( 2nd ) circulating eccentric ring ( 1 ) by slide gate ( 4th ) formed, which are known as pendulum valves of internal combustion engines and oil pumps ( DD 59 645 A1 and DE 10 2010 024 222 A1 2011.10.13).

Die Trennschieber (4) übernehmen auch die Aufgabe, den Exzenterring (1) auf seiner Kreisbahn ohne Eigenrotation zu führen.The separating slide ( 4th ) also take on the task of 1 ) to run on its circular path without self-rotation.

Der im Gasgehäuse (16) zentrisch gelagerte, kreisrunde und drehbare Gaswechselring (9), der von der Exzenterwelle (7) angetrieben wird, bewirkt mit gleichmäßig angeordneten Kanälen den Gaswechsel aller Brennräume (8).The one in the gas housing ( 16 ) centric, circular and rotatable gas exchange ring ( 9 ) from the eccentric shaft ( 7 ) is driven, with evenly arranged channels causes the gas exchange of all combustion chambers ( 8th ).

Die Summe der einzelnen Gaskräfte der Arbeitskammern (3) treiben, auf den Exzenterring (1) wirkend, die Exzenterwelle (7) mit dem Hebel = e x cos α an. (5)The sum of the individual gas forces of the working chambers ( 3rd ) drive onto the eccentric ring ( 1 ) acting, the eccentric shaft ( 7 ) with the lever = ex cos α. ( 5 )

In einem teilweise schematischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ca. 0,9 Liter Arbeitsraum und 15 Brennkammern (8) werden im folgenden weitere Einzelheiten erläutert: In 1 wird im Längs- und Querschnitt durch das Exzentergehäuse (31) der Exzenterring (1) im Inneren des Gehäuseringes (2) gezeigt, wo er mittels der Verbindung durch die 15 Trennschieber (4) die 15 Arbeitskammern (3) erzeugt.In a partially schematic embodiment of the invention with about 0.9 liters of work space and 15 combustion chambers ( 8th ) are explained in more detail below: In 1 is in longitudinal and cross-section through the eccentric housing ( 31 ) the eccentric ring ( 1 ) inside the housing ring ( 2nd ) where it is connected by means of the 15 separating slides ( 4th ) the 15 working chambers ( 3rd ) generated.

Die nötige Volumenänderung der Arbeitskammern (3) wird durch die Zirkulation des auf der Exzenterwelle (7) gelagerten kreisrunden Exzenterringes (1) im kreisrunden um 2 × e im Durchmesser größeren Gehäusering (2) (mit + Toleranz für minimale Spalte im warmen Betriebszustand) ausgeführt.The necessary change in volume of the working chambers ( 3rd ) is due to the circulation of the eccentric shaft ( 7 ) mounted circular eccentric ring ( 1 ) in a circular housing ring that is 2 × e larger in diameter ( 2nd ) (with + tolerance for minimum gaps in the warm operating state).

D.h. , die Zirkulation des Exenterringes (1) ist eine Bewegung des Schwerpunktes von (1), hier aus Symmetriegründen der Mittelpunkt von (1), und aller seiner Massepunkte auf einer Kreisbahn mit dem Durchmesser 2 × e ohne Eigendrehung. Ie, the circulation of the eccentric ring ( 1 ) is a movement of the center of gravity of (1), here the center of (1) for reasons of symmetry, and all of its mass points on a circular path with a diameter of 2 × e without self-rotation.

Damit der Exzenterring (1) diese Zirkulation durchführen kann, muss er an der Eigendrehung durch die Trennschieber (4) gehindert werden, da er beim Bewegen der Exzenterwelle (7) durch die entstehende Lagerreibung in Eigendrehung mitgenommen würde. Durch die (bei 4-Takt) ungerade Zahl von 15 Trennschiebern (4) wird diese Aufgabe schwingungsarm erfüllt. Dazu sind die radial gleichmäßig verteilten Trennschieber (4) im Exzenterring (1) und im Gehäusering (2) um den Winkel δk (6) schwenkbar und verschiebbar in Kalotten (5) flächig abgedichtet gelagert. (13 und 14)So that the eccentric ring ( 1 ) can carry out this circulation, it must be self-rotating through the isolating slide ( 4th ) can be prevented because it moves when the eccentric shaft ( 7 ) would be taken along by the resulting bearing friction. Due to the (with 4-stroke) odd number of 15 Slide valves ( 4th ) this task is carried out with little vibration. To do this, the separating slides are evenly distributed radially ( 4th ) in the eccentric ring ( 1 ) and in the housing ring ( 2nd ) around the angle δk ( 6 ) swiveling and sliding in domes ( 5 ) sealed sealed. ( 13 and 14 )

Der Arbeitsraum der Brennkraftmaschine des ausgewählten Beispiels beträgt: Arbeitsraum [cm3] = (Innenumfang Gehäusering (2) - Anzahl der Arbeitskammern (3) × Trennschieberstärke) × Gehäusering-Breite × 2e = z.B. (16 × 2π - 15 × 0,6) × 8 × 1,2 = 879 cm3 The working space of the internal combustion engine of the selected example is: Working space [cm 3 ] = (inner circumference of the housing ring ( 2nd ) - number of working chambers ( 3rd ) × slide gate thickness) × housing ring width × 2e = e.g. (16 × 2π - 15 × 0.6) × 8 × 1.2 = 879 cm 3

(11, 12,13)
Mit den Trennschiebern (4) wird, entsprechend Hauptanspruch bzw. Anspruch 2, sowohl die Abdichtung der entstehenden Arbeitskammern (3) als auch die schwingungsarme Zirkulation des Exzenterringes (1) erreicht.
( 11 , 12th , 13 )
With the slide valves ( 4th ), according to the main claim or claim 2, both the sealing of the resulting working chambers ( 3rd ) as well as the low-vibration circulation of the eccentric ring ( 1 ) reached.

Durch die anschlaggebende Bemessung der Anlegewinkel δk (6) der Trennschieber (4) im Kalottenschlitz (4e) von Exzenterring (1) und Gehäusering (2) wird der Exzenterring (1) so geführt, dass alle Massepunkte des Exzenterringes (1) und dessen Einbauteile Kreise mit Ø = 2 × e beschreiben.Through the decisive dimensioning of the contact angle δk ( 6 ) the isolating slide ( 4th ) in the dome slot ( 4e ) from eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) the eccentric ring ( 1 ) so that all earth points of the eccentric ring ( 1 ) and its built-in parts describe circles with Ø = 2 × e.

Der Anlegewinkel δk (6) entspricht dem max. Schwenkwinkel δk aus der 0-Lage im Ausfühtungsbeispiel bei UT und ist von e und den Mittenabständen k1 und k2 der Kalotten (5) entsprechend der Formel tan  δ = sin  ° EW / { 1 + [ ( k 1 + k 2 ) / e ] cos  ° EW }  abhängig .

Figure DE102018007650B4_0001
{11) und (13)}The docking angle δk ( 6 ) corresponds to the max. Swivel angle δk from the 0 position in the exemplary embodiment at UT and is from e and the center distances k1 and k2 of the calottes ( 5 ) according to the formula tan δ = sin ° EW / { 1 + [ ( k 1 + k 2nd ) / e ] - cos ° EW } dependent .
Figure DE102018007650B4_0001
{ 11 ) and (13)}

Die Summe k1+k2 ist der kleinste Mittenabstand der Kalotten (5) beim Annähern des Exzenterringes (1) in der Position OT zum Gehäusering (2) mit der Exzenterposition °EW = 12°. °EW ist der Positions-Winkel am Gehäusering (2) bezogen auf OT = 0° im ausgeführten Beispiel, 1.The sum k1 + k2 is the smallest center-to-center distance of the calottes ( 5 ) as the eccentric ring approaches ( 1 ) in the position OT to the housing ring ( 2nd ) with the eccentric position ° EW = 12 °. ° EW is the position angle on the housing ring ( 2nd ) based on OT = 0 ° in the example, 1 .

16 zeigt den Verlauf der Schwenkwinkel δ (6) über dem Exzenterwickel °EW, wo die Positionen der Trennschieber (4) aus dem Schnittbild der 1 durch kleine Kreise hervorgehoben sind:

  • Wie der max. Schwenkwinkel= Anlegewinkel δk (6) des Ausführungsbeispiels mit e = 6 mm, k1 + k2 = 26 mm und die im Anlegebereich der Trennschieber bei 10,8 ° flach verlaufende Kurve über dem Exzenterwinkel °EW zeigt, werden z.B. mit der Brennraumzahl 15 sehr kleine Schwingungsweiten der Trennschieber (4) von < 0,1 mm innerhalb von zwei Anlegepositionen erreicht.
16 shows the course of the swivel angle δ ( 6 ) over the eccentric winding ° EW, where the positions of the separating slides ( 4th ) from the cross section of the 1 are highlighted by small circles:
  • As the max. Swivel angle = contact angle δk ( 6 ) of the exemplary embodiment with e = 6 mm, k1 + k2 = 26 mm and the curve in the contact area of the separating slide at 10.8 ° which shows a flat curve above the eccentric angle ° EW are, for example, with the number of combustion chambers 15 very small vibration ranges of the separating slide ( 4th ) of <0.1 mm within two positioning positions.

Anders ausgedrückt: innerhalb von 0,8° Differenz des Anlegewinkels liegen drei Trennschieber, die 48° EW abdecken.In other words: within a 0.8 ° difference of the contact angle there are three separating slides that cover 48 ° EW.

Die Vorstellung, dass sich der exzentrisch gelagerte und von einer Exzenterwelle (7) im Kreis geführte Exzenterring (1) im Dreieck von 2 anliegenden Trennschiebern, nämlich je einer im Bereich 80° vor und nach OT und der Exzentermitte wie in einem Prisma positioniert wird, beschreibt sehr eindringlich die geometrisch-stabile Situation und die Aufnahme der Tangentialkräfte, die in Drehrichtung von der Exzenterwelle (7) als Reibungskraft auf den Exzenterring (1) einwirken.The idea that the eccentrically mounted and from an eccentric shaft ( 7 ) circular eccentric ring ( 1 ) in the triangle of 2 adjacent slide valves, namely one positioned in the area 80 ° before and after TDC and the eccentric center as in a prism, describes very clearly the geometrically stable situation and the absorption of the tangential forces which are exerted in the direction of rotation by the eccentric shaft ( 7 ) as a frictional force on the eccentric ring ( 1 ) act.

Die drehschwingungsarme Zirkulation des Exzenterringes (1) wird noch verbessert durch Abstimmung der Weite der Kalottenschlitze (4e) in 13 mit dem radialen Flächenträgheitsmoment der Trennschieber (4). Kleine Federsteife der Trennschieber (4) erleichtert die angestrebte gleichzeitige Überdeckung und spannungsarme Anlegung mehrerer Trennschieber (4), (16) im Kalottenschlitz (4e). Die Berücksichtigung der temperaturbedingten Dehnungen zur stabilen Führung des Exzenterringes (1) werden durch diese Abstimmungen erleichtert.The low-vibration circulation of the eccentric ring ( 1 ) is further improved by coordinating the width of the dome slots ( 4e ) in 13 with the radial moment of inertia of the slide valve ( 4th ). Small spring stiffness of the separating slide ( 4th ) facilitates the desired simultaneous overlap and low-stress creation of several slide gates ( 4th ), ( 16 ) in the dome slot ( 4e ). The consideration of the temperature-related expansions for the stable guidance of the eccentric ring ( 1 ) are facilitated by these votes.

Die naheliegende Analogie zur Aufnahme der Tangentialkräfte, wie beim bekannten Sternmotor durch seinen tragenden Hauptpleuel, würde zu einer pendelnden Bewegung des Exzenterringes (1) und damit zu einer zusätzlichen Belastung der Exzenterwelle (7) führen. Diese Störung eines schwingungsarmen, ruhigen Laufes wird durch die symmetrische Anordnung und gleichmäßige Verteilung aller Trennschieber (4) vermieden. (1)The obvious analogy to absorbing the tangential forces, as in the known radial engine due to its main connecting rod, would result in an oscillating movement of the eccentric ring ( 1 ) and thus too an additional load on the eccentric shaft ( 7 ) to lead. This disturbance of a low-vibration, quiet run is caused by the symmetrical arrangement and even distribution of all separating slides ( 4th ) avoided. ( 1 )

Während des Betriebes dieses Exzenterkammerdrehschieber-Motors entsteht die auf den Exzenterring (1) wirkende Tangentialkraft durch die Gaskräfte in den Arbeitskammern (3) und durch die Reibung in der Lagerung des Exzenterringes (1).During the operation of this eccentric rotary valve motor, the eccentric ring ( 1 ) Tangential force due to the gas forces in the working chambers ( 3rd ) and due to the friction in the bearing of the eccentric ring ( 1 ).

Zur Minimierung dieses die Trennschieberführung belastenden Drehmomentes empfiehlt sich die Verwendung von Wälzlagern (29), (30), die bei Motoren mit nur einem Exzenterring (1) sehr unkompliziert einzubauen sind.In order to minimize this torque, which loads the isolating slide guide, the use of roller bearings is recommended ( 29 ), ( 30th ), which is used for motors with only one eccentric ring ( 1 ) are very easy to install.

Eine weitere, sehr präzise Zirkulations-Führung des Exzenterringes (1) mit mehrfachen rollierenden Aufnahmen in den Bohrungen (62) übernimmt die Trennschieberbelastung. (1 und 6)Another, very precise circulation guide of the eccentric ring ( 1 ) with multiple rolling receptacles in the holes ( 62 ) takes over the isolating slide load. ( 1 and 6 )

Die Führungsrollen (62a) übernehmen die Tangentialkräfte der Lagerreibung durch mindestens 3 gleichmäßig verteilte dauernde Kreiskontakte in den Erleichterungsbohrungen (62) entweder wie hier gezeigt im Exzenterring (1) oder auch in den Seitenteilen (13).The leadership roles ( 62a ) take over the tangential forces of the bearing friction through at least 3 evenly distributed permanent circular contacts in the relief bores ( 62 ) either in the eccentric ring as shown here ( 1 ) or in the side parts ( 13 ).

Die Erleichterungsbohrungen (62) wälzen sich auf den Führungsrollen (62a) ab, die bei stärkerer Beanspruchung in beiden Seitenteilen (13) gelagert sind und die ganze Dicke des Exzenterringes (1) zum Tragen benutzen. Die Erleichterungsbohrungen (62) wälzen sich mit ihrem Mittelpunkt auf einem Kreis des Durchmessers = 2 × e spielfrei auf den Führungsrollen (62a) ab.The relief drilling ( 62 ) roll on the guide rollers ( 62a ) which, in the event of heavy use, in both side parts ( 13 ) are stored and the entire thickness of the eccentric ring ( 1 ) to wear. The relief drilling ( 62 ) roll with their center on a circle of diameter = 2 × e without play on the guide rollers ( 62a ).

Die 6 zeigt das gewählte Ausführungsbeispiel des 0,9 L - Motors mit Bohrung (62) Ø 24 mm, die sich auf einer Führungsrolle (62a) mit 012 mm abwälzt und somit einen Mittelpunktskreis von 012 mm = 2 × e beschreibt.The 6 shows the selected embodiment of the 0.9 L engine with bore ( 62 ) Ø 24 mm, which is on a guide roller ( 62a ) rolls with 012 mm and thus describes a center circle of 012 mm = 2 × e.

Da die Trennschieber (4) im Gehäusering (2) radial gehalten werden und die Schwenkbewegung gegenüberliegender Trennschieber (4) jeweils gegenläufig ist, kann praktisch eine vollkommene Auswuchtung des Systems Exzenterring (1)-Exzenterwelle (7)-Trennschieber 84) durch die Gegengewichte der Exzenterwelle (7) vorgenommen werden. Mit einer großen Anzahl von z.B. 15 Kammerräumen (3) und damit 15 Trennschiebern (4) ist nicht nur ein sehr guter Gleichlauf gegeben, sondern eine Belastung durch Resonanz zwischen der den Exzenterring (1) anregenden Drehschwingung der leichten Trennschieber (4) und dem großen Massenträgheitsmoment des Exzenterrings (1) wird vermieden, eine bessere Flächen-Deckung in OT zwischen Exzenterring (1) und Gehäusering (2) wird im Kammerbereich erreicht, was schädlichen Kammerraum minimiert und die Trennung zwischen effektiven Brennräumen (8) und Arbeitskammern (3) verbessert.Since the isolating slide ( 4th ) in the housing ring ( 2nd ) are held radially and the pivotal movement of the opposite separating slide ( 4th ) in opposite directions, practically complete balancing of the eccentric ring system ( 1 ) Eccentric shaft ( 7 ) Isolating slide 84 ) by the counterweights of the eccentric shaft ( 7 ) can be made. With a large number of e.g. 15 Chamber spaces ( 3rd ) and thus 15 Slide valves ( 4th ) there is not only very good synchronism, but a load due to resonance between the eccentric ring ( 1 ) stimulating torsional vibration of the light separating slide ( 4th ) and the large moment of inertia of the eccentric ring ( 1 ) is avoided, better surface coverage in TDC between eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) is achieved in the chamber area, which minimizes harmful chamber space and the separation between effective combustion chambers ( 8th ) and working chambers ( 3rd ) improved.

Details der Trennschieber (4) werden im Abschnitt „Lösungen zu den Dichtsystemen [0010] und folgende, beschrieben.Details of the separating slide ( 4th ) are described in the section “Solutions for the sealing systems [0010] and the following.

Ein Hauptgrund für die Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist die Optimierung der Verbrennungsvorgänge bei intermittierender Verbrennung. Hier spielt die Gestaltbarkeit (Größe, Form, Werkstoff) des Brennraumes, der die Anordnung der Gaswechselelemente, Zünd- oder Glühanlage und ggfs. der Einspritzvorrichtung berücksichtigen muss, eine entscheidende Rolle. Hinzu kommt die Einbeziehung der Arbeitsvolumina der einzelnen Brennkammern, die häufig durch bauraumbedingte Grenzen nicht optimal ausgelegt werden können, obwohl gerade die Brennlängen im Reaktionsraum und damit die Nutzung der zur Verfügung stehenden Reaktionszeit entscheidend für die Qualität der Umsetzung ist.A main reason for the development of internal combustion engines is the optimization of the combustion processes with intermittent combustion. Here, the design (size, shape, material) of the combustion chamber, which must take into account the arrangement of the gas exchange elements, ignition or glow system and possibly the injection device, plays a decisive role. Added to this is the inclusion of the working volumes of the individual combustion chambers, which often cannot be optimally designed due to space constraints, even though the burning lengths in the reaction space and thus the use of the available reaction time is decisive for the quality of the implementation.

Da die mittleren Prozesszeiten der einzelnen Takte z.B. beim 4-takt-Verfahren bei den meisten Anwendungen in der Größenordnung von nur <10 Millisekunden (n = 3000U/min) bewegen, sind Reaktionsstrecken und -geschwindigkeiten für die Qualität und Präzision von Homogenisierungsvorgängen bei der Aufbereitung des zu verbrennenden Luft-Brennstoffgemisches entscheidend und auch verantwortlich für die Ergebnisse der Verbrennung hinsichtlich Vollständigkeit/Effizienz und Qualität der Abgase. Insbesondere, wenn flüssige Brennstoffe eingespritzt werden. Since the average process times of the individual cycles e.g. With the 4-stroke process in most applications in the order of magnitude of only <10 milliseconds (n = 3000rpm), reaction distances and speeds are crucial for the quality and precision of homogenization processes in the preparation of the air-fuel mixture to be burned also responsible for the results of the combustion with regard to completeness / efficiency and quality of the exhaust gases. Especially when liquid fuels are injected.

So ist für den hier anzumeldenden Brennraum (8) wichtig, dass die effektiven Verbrennungsvorgänge bereits bei 30°EW nach OT d.h. nach etwa 1,5 ms nach OT abgeschlossen sind, so dass wir hier von einem effektiven Brennraum sprechen können, da sich z.B. bei einem 0,9 L-Motor mit 15 Brennräumen und e = 6 mm der Spalt zwischen dem Gehäusering (2) und der Exzenterringfläche (1) zu diesem Zeitpunkt nur etwa 0,8 mm geöffnet hat. Die zu fordernden Bedingungen für den effektiven Brennraum (8) werden erfindungsgemäß durch die kreisförmige Anordnung einer großen Anzahl von kleinen Brennräumen (8) mit Arbeitskammern (3) als Arbeitsräume erfüllt:

  • - große Turbulenz mit asymmetrischem Squish (auch Squeezing genannt) während des Kompressionstakts mit einem Flächenverhältnis > 10 von der Kammerfläche in den Brennraumeinschnitt 10 hinein. (Vmittel > 20 m/s bei n = 3000U/min)
  • - Abtrennung der Brennräume (8) von den Arbeitskammern (3) durch engen Spalt während der Brennzeit.
For the combustion chamber to be registered here ( 8th ) It is important that the effective combustion processes are already completed at 30 ° EW after TDC, ie after about 1.5 ms after TDC, so that we can speak of an effective combustion chamber here, as with a 0.9 L engine, for example 15 Combustion chambers and e = 6 mm the gap between the housing ring ( 2nd ) and the eccentric ring surface ( 1 ) at this time only about 0.8 mm has opened. The requirements for the effective combustion chamber ( 8th ) according to the invention by the circular arrangement of a large number of small combustion chambers ( 8th ) with working chambers ( 3rd ) as work spaces:
  • - Great turbulence with asymmetrical squish (also called squeezing) during the compression stroke with an area ratio> 10 from the chamber surface into the incision in the combustion chamber 10th inside. (V average > 20 m / s at n = 3000rpm)
  • - separation of the combustion chambers ( 8th ) from the labor chambers ( 3rd ) due to narrow gap during the burning time.

In 7 mit den Vergrößerungen 8 u. 9 werden die Einzelheiten der Konstruktion verdeutlicht:

  • Der Brennraum (8) wird über einen Einschnitt (10) im Gehäusering (2) mit der Arbeitskammer (3) verbunden. Für ein starkes Kompressions-Squeezing mit 90% des Kammervolumens ist dieser Einschnitt (10) gegen die Exzenterbewegung geneigt. Der Einschnitt (10) trägt die Einspritz- und Zündeinrichtungen (11).
In 7 with the enlargements 8 u . 9 the details of the construction are clarified:
  • The combustion chamber ( 8th ) is made using an incision ( 10th ) in the housing ring ( 2nd ) with the Chamber of Labor ( 3rd ) connected. For a strong compression squeezing with 90% of the chamber volume, this incision ( 10th ) inclined against the eccentric movement. The incision ( 10th ) carries the injection and ignition devices ( 11 ).

Zusätzlich kann der Einschnitt (10) mit einem schraubenförmigen Zug zur Verstärkung des Dralles und/oder Einschnitte im Exzenterring (1) ausgeführt werden.In addition, the incision ( 10th ) with a helical tension to increase the twist and / or incisions in the eccentric ring ( 1 ) are carried out.

Die induzierte Swirl-Funktion beim Einlassvorgang wird über den kurzen aber schräg zur Brennkammeröffnung angestellten Einlasskanal (12) des in einem separaten Gasgehäuse (16) angeordneten Gaswechselrings (9) verstärkt.The induced swirl function during the intake process is activated via the short intake duct (which is positioned at an angle to the combustion chamber opening ( 12th ) in a separate gas housing ( 16 ) arranged gas exchange ring ( 9 ) reinforced.

Dieser Effekt des Einlass-Swirls wird insbesondere bei Verwendung eines Turboladers bzw. eines für die Leistungsansprechbarkeit günstigeren Elektro-Laders auch in Verbindung mit einer bis zu 50° EW Überschneidung des Gaswechsels die gewünschte Kraftstoff + AGR + Luft-Homogenisierung in der maximal turbulenten Strömung des ganzen Ansaugtaktes erreichen.This effect of the intake swirl becomes the desired fuel + EGR + air homogenization in the maximum turbulent flow of the gas exchange, especially when using a turbocharger or an electric charger that is more economical in terms of performance, in conjunction with an up to 50 ° EW overlap of the gas exchange entire intake stroke.

Der Einlass-Swirl erfasst in der frühen Phase des Einlasses die interne I-AGR und bereitet so z.B. bei Betrieb mit gesplittetem Brennstoffeinspritzen P1 und P2 die teilweise Einspritzung im späten Einlasstakt vor.The inlet swirl detects the internal I-EGR in the early phase of the inlet and prepares it, for example, when operating with split fuel injection P1 and P2 partial injection before the late intake stroke.

In der Ansicht der Gaswechselkanäle, Einlass (12) und Auslass (65), der 9 ist die Überschneidung von Aus- und Einlass = 0°, wie es an der Kammernummer II. deutlich dargestellt ist.In the view of the gas exchange channels, inlet ( 12th ) and outlet ( 65 ), of the 9 is the intersection of outlet and inlet = 0 °, as is clearly shown in chamber number II.

Die Position des Gaswechsel-Öffnens und -Schließens kann nur mit dem Überfahren der Brennkammeröffnungen präzisiert werden, da an dieser Stelle der Gasfluss beginnt und nicht beim Eintreten der Kanalöffnungen in die innere Fläche der Spiralbandfedern (14). Diese Federringe sorgen für Verminderung des Blowbys und stellen die Vorspannung für das Anlege-System des Gaswechselringes (9) dar, die für Erzeugung des Antriebsmomentes des Gaswechselringes (9) beim Start des Motors verantwortlich ist und damit für den Anlege-Regelkreis des Gaswechselringes eine der wichtigsten Rückmeldungen über den Zustand der Kontaktgleitfläche (9k) ist. Auch für die erforderliche Grundlast des Axialkugellagers (21) sorgt die Vorspannung (19a) der Spiralbandfedern (14).The position of the gas exchange opening and closing can only be specified by driving over the combustion chamber openings, since this is where the gas flow begins and not when the channel openings enter the inner surface of the spiral band springs ( 14 ). These spring rings reduce the blowby and provide the preload for the application system of the gas exchange ring ( 9 ) representing the generation of the drive torque of the gas exchange ring ( 9 ) is responsible at the start of the engine and thus one of the most important feedbacks about the condition of the contact sliding surface for the application control loop of the gas exchange ring ( 9k ) is. Also for the required basic load of the axial ball bearing ( 21 ) ensures the preload ( 19a ) of the coil tape springs ( 14 ).

Die beschriebene Brennkammeranordnung (8) außerhalb der Arbeitskammer (3), entspricht der von Ricardo angewendeten Verfahrensweise zur Trennung von Brenn- und Arbeitsraum und erfüllt die erfindungsgemäße Aufgabenstellung:

  • - vermeidet aber durch Entfall der heißen Ventilköpfe die Klopfanfälligkeit,
  • - in der gleichen Richtung wirken die sehr kurzen Brennstrecken (20...30 mm) der kleinvolumigen Kammereinheiten,
  • - zusätzlich wird bei den sehr kurzen Brennzeiten durch hohe Brenngeschwindigkeit infolge Turbulenz nicht nur der Kraftstoff optimal ausgebrannt, sondern es werden auch zur Klopfneigung führende Randverdichtungen von Gasresten minimiert,
  • - die große Querschnittsfläche des Einschnittes (10) zwischen effektivem Brennraum (8) und Arbeitsraum (3) sowie die geringe Radialgeschwindigkeit des Exzenterringes (1) (n=3000 → 0,7m/s) vermindern Strömungsverluste bei maximal 12 m/s bei n = 3000 U/min,
  • - die ebene Brennraum-Verschlussfläche des Gaswechselringes (9) bietet keine überhitzten Kanten und dreht sich mit geringer Geschwindigkeit permanent weiter, wodurch die Berührung mit dem wassergekühlten Seitenteil (13g) und die gleichzeitige Durchströmung des Gaswechselringes (9) mit Einlassluft für Kühlung sorgen.
The described combustion chamber arrangement ( 8th ) outside the Chamber of Labor ( 3rd ), corresponds to the procedure used by Ricardo to separate the combustion and working space and fulfills the task according to the invention:
  • - but avoids knocking by eliminating the hot valve heads,
  • - The very short burning distances (20 ... 30 mm) of the small-volume chamber units work in the same direction,
  • - in addition, with the very short burning times due to the high burning speed due to turbulence, not only is the fuel optimally burned out, but also edge compression of gas residues that leads to knocking is minimized,
  • - the large cross-sectional area of the incision ( 10th ) between effective combustion chamber ( 8th ) and work space ( 3rd ) and the low radial speed of the eccentric ring ( 1 ) (n = 3000 → 0.7m / s) reduce flow losses at a maximum of 12 m / s at n = 3000 rpm,
  • - the flat combustion chamber sealing surface of the gas exchange ring ( 9 ) does not offer any overheated edges and rotates continuously at low speed, making contact with the water-cooled side part ( 13g ) and the simultaneous flow through the gas exchange ring ( 9 ) provide cooling with intake air.

Mit den heißen Abgasen, die parallel zur Einlassluft strömen und dem wassergekühlten Gasgehäuse (16) z. B. aus Aluminiumlegierung, stellt sich im Ringvolumen des Gaswechselringes (9) eine niedere mittlere Temperatur von < 300°C ein.

  • - Effizienz verbessernd wirken auch die geringeren Wärmeverluste durch die in Vermicular-Guss (GJV) ausgeführten Seitenteile (13) und Exzenterring (1) aus Sphäroguss (GJS), die einen großen Teil des Brennraums (8) bilden,
  • - die gemeinsame Gestaltung des Brennraums (8) mit der Beteiligung von Seitenteil (13g), Gehäusering (2) und auch durch Aussparungen im Exzenterring (1), wie in 10 mit der unterbrochenen Kontur angedeutet, verbessert die Form des Brennraums (8) und (10). Bei Ausführung der anspruchsvollen Verbrennungsstrategie „HCCl“ mit erweitertem Leistungsbereich wird mit Sphäroguss 50 (GJS) oder ähnlichen eisenbasierten Werkstoffen für den Gehäusering (2) der gesamte Arbeitsraum hinsichtlich Wärmeverluste und Dehnungsverhalten verbessert. (Hinweispunkt [0028])
With the hot exhaust gases that flow parallel to the intake air and the water-cooled gas housing ( 16 ) z. B. made of aluminum alloy, arises in the ring volume of the gas exchange ring ( 9 ) a lower average temperature of <300 ° C.
  • - Efficiency is also improved by the lower heat losses due to the side parts made in vermicular cast iron (GJV) ( 13 ) and eccentric ring ( 1 ) made of ductile iron (GJS), which covers a large part of the combustion 8th ) form,
  • - the joint design of the combustion chamber ( 8th ) with the participation of side part ( 13g ), Housing ring ( 2nd ) and also through recesses in the eccentric ring ( 1 ), as in 10th indicated by the broken contour, improves the shape of the combustion chamber ( 8th ) and (10). When executing the demanding combustion strategy "HCCl" with an expanded performance range, ductile iron is used 50 (GJS) or similar iron-based materials for the housing ring ( 2nd ) the entire work area is improved in terms of heat loss and expansion behavior. (Note [0028])

In 7 wird die Lage des Gaswechselrings (9) mit seinem Planetenradantrieb im Beispiel des 0,9 L 4-takt-Motors gezeigt. Die Zusammenbauzeichnung 7 im Schnitt G - H gibt einen Überblick zur gleichmäßigen Aufteilung aller Ein- und Auslasskanäle (12) und (65) des Gaswechselringes (9) im oberen Drittel (9) sowie der Verschlussflächen für die Kompressions- und Expansionstakte, welche die 4-Taktprogramme nach Anzahl der zu beatmenden Anzahl von Brennräumen (8) und Arbeitsräumen (3) benötigen:

  • z.B. mit 15 Brennräumen (8) und gleichsinniger Drehrichtung von Exzenterwelle und Gaswechselring (9) = Anzahl-4-Taktprogramme auf dem Gaswechselring (9) = 15/2 + 0,5 = 8, Antriebsuntersetzung für Exzenterwelle (7) zum Gaswechselring (9) : (15+1) :1→ beträgt 16:1.
In 7 the position of the gas exchange ring ( 9 ) with its planetary gear drive shown in the example of the 0.9 L 4-stroke engine. The assembly drawing 7 in section G - H gives an overview of the even distribution of all inlet and outlet channels ( 12th ) and ( 65 ) of the gas exchange ring ( 9 ) In the top third ( 9 ) as well as the sealing surfaces for the compression and expansion cycles, which the 4-cycle programs according to the number of ventilation chambers to be ventilated ( 8th ) and work rooms ( 3rd ) need:
  • e.g. with 15 Combustion chambers ( 8th ) and the same direction of rotation of the eccentric shaft and gas exchange ring (9) = number of 4-stroke programs on the gas exchange ring (9) = 15/2 + 0.5 = 8, drive reduction for eccentric shaft ( 7 ) to the gas exchange ring (9): (15 + 1): 1 → is 16: 1.

Der Antrieb von Exzenterwelle (7) zum Gaswechselring (9) erfolgt über 3 feststehende Planetenrädersätze mit 3 Stufen zum innenverzahnten Gaswechselring (9), wie hier ausgeführt, mit den Stufen: 2:1 × 2:1 × 4:1 = 16:1.The eccentric shaft drive ( 7 ) to the gas exchange ring ( 9 ) takes place via 3 fixed planetary gear sets with 3 steps to the internally toothed gas exchange ring ( 9 ), as explained here, with the steps: 2: 1 × 2: 1 × 4: 1 = 16: 1.

Für die Realisierung von synchroner Gaswechselflexibilität zur Dosierung von internem I-AGR bzw. für die Optimierung verschiedener Verbrennungsstrategien und Drehzahlbereiche werden zur Positionsänderung des Gaswechselringes (9) die schrittmotorische Verstellung (35) des Planetensteges (34), der beide gestuften 3-fachen Planetensätze trägt oder digital gesteuerte Schrittmotore für den Antrieb des Gaswechselringes anstelle der Planetensätze eingesetzt. Am Schrittmotor (35) wird auch die Messung der Antriebs-Drehmomente (36) des Gaswechselringes (9) als Regelgröße für das Dichtsystem des Gaswechselringes (9) z.B. durch Messung der Tangentialkräfte am Planetensteg (34) durchgeführt. (s. Punkt [0017])For the implementation of synchronous gas exchange flexibility for the metering of internal I-EGR or for the optimization of different combustion strategies and speed ranges, the position change of the gas exchange ring ( 9 ) the stepper motor adjustment ( 35 ) of the planet footbridge ( 34 ), which carries both stepped triple planetary gear sets or uses digitally controlled stepper motors to drive the gas exchange ring instead of the planetary gear sets. On the stepper motor ( 35 ) also the measurement of the drive torques ( 36 ) of the gas exchange ring ( 9 ) as a control variable for the sealing system of the gas exchange ring ( 9 ) eg by measuring the tangential forces on the planetary web ( 34 ) carried out. (see point [0017])

Allerdings muss mit nur einem Gaswechselring (9) auf voneinander unabhängige Ein- und Auslassvariationen verzichtet werden. (Punkt [0024] e)However, with only one gas exchange ring ( 9 ) independent inlet and outlet variations are dispensed with. (Point [0024] e)

Die Drehmomentpulsation des Gaswechselringantriebs durch die pulsende Entlastung des Gaswechselringes (9) bei den Kompressions- und Expansionstakten ist durch die große Zahl von Arbeitskammern und der Massenträgheit des Gaswechselringes (9), verglichen mit den Pulsationen von Nockenwellen der Tellerventilantriebe, sehr gering. Damit vereinfacht sich die Auslegung des Antriebsstranges bzgl. Dimensionierung und Geräuschentwicklung und ermöglicht den Entfall von Wechselintervallen.The torque pulsation of the gas exchange ring drive due to the pulsating relief of the gas exchange ring ( 9 ) in the compression and expansion cycles is due to the large number of working chambers and the inertia of the gas exchange ring ( 9 ), compared to the pulsations of camshafts of the poppet valve drives, very low. This simplifies the dimensioning of the drive train with regard to dimensioning and noise development and makes it unnecessary to change intervals.

Lösungen zu den DichtsystemenSolutions for the sealing systems

Das Dichtsystem wird bei diesem Motor erleichtert, da es sich bei den abzudichtenden Übergängen fast nur um ebene Flächen mittlerer Temperatur handelt. Die einfache Geometrie erlaubt geringe Flächendrücke bei kleinen Gleitgeschwindigkeiten der Dichtelemente. Diese Erleichterungen wirken sich auch positiv auf die Wahl wirtschaftlich darsteltbarer Werkstoffe, Fertigungsverfahren und digitalem Motormanagement aus.The sealing system is made easier with this engine because the transitions to be sealed are almost only flat, medium-temperature surfaces. The simple geometry allows low surface pressures with low sliding speeds of the sealing elements. These facilities also have a positive impact on the choice of economically viable materials, manufacturing processes and digital engine management.

Z.B. bewegt sich bei unserem Motorbeispiel mit 0,9 L- Arbeitsraum die Gleitgeschwindigkeit zwischen Gaswechselring (9) und Spiralbandfedern (14) im Seitenteil (13g) (mit 15 Brennräumen) im Bereich von nur 2...5 m/s bei Flächendrücken um 1 MPa.For example, in our engine example with 0.9 L working space, the sliding speed between the gas exchange ring ( 9 ) and spiral band springs ( 14 ) in the side part ( 13g ) (With 15 Combustion chambers) in the range of only 2 ... 5 m / s at surface pressures of around 1 MPa.

In 2 und 3 sehen wir die ruhenden Dichtungen:

  • -Seitenteile (13)/Gehäusering (2) außerhalb der Kalotten und Brennräume mit Stahl-Federring (38) in „C“-Profil im Alu-Gehäusering (2) bzw. Eisenguss GJV.
  • - Kühlwasserübergänge Gasgehäuse (16)/Seitenteile (13)/Gehäusering (2) drei Sätze 0-Ringe aus Kunststoff.
  • - Öl-Gas-Gemischabsaugung (61)/(26) im Seitenteil (13öl) aus Gehäusering (2) ohne Dichtung, da innerhalb Stahlfederring (38).
In 2nd and 3rd we see the seals at rest:
  • - Side parts (13) / housing ring (2) outside the calottes and combustion chambers with steel spring washer ( 38 ) in "C" profile in the aluminum housing ring ( 2nd ) or cast iron GJV.
  • - Cooling water transitions gas housing ( 16 ) / Side panels ( 13 ) / Housing ring ( 2nd ) three sets of 0-rings made of plastic.
  • - Oil-gas mixture extraction ( 61 ) / ( 26 ) in the side part ( 13 oil ) from housing ring ( 2nd ) without seal, because inside steel spring washer ( 38 ).

Öl-Gas-Gemischabsaugung (61)/(26) aus dem Exzenterring (1) ohne Dichtung, da Absaugung aus geschmiertem Gleitraum (1)/(13).Oil-gas mixture extraction ( 61 ) / ( 26 ) from the eccentric ring ( 1 ) without seal, as extraction from lubricated sliding space ( 1 ) / ( 13 ).

gleitende Dichtungen

  • - Dichtsegmente (39) (11 bis 15) in den Einstichen auf den beiden Seiten des Exzenterringes (1) zwischen den Kalotten (5):
    • Diese Dichtsegmente haben die Aufgabe, nicht nur das Blowby zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13) zu vermindern bzw. völlig zu vermeiden, sondern sie müssen auch eine gasdichte Verbindung zu den Kalotten (5) herstellen.
sliding seals
  • - sealing segments ( 39 ) ( 11 to 15 ) in the recesses on both sides of the eccentric ring ( 1 ) between the domes ( 5 ):
    • These sealing segments have the task not only of the blowby between the eccentric ring ( 1 ) and side panels ( 13 ) to reduce or completely avoid, but they must also have a gas-tight connection to the calottes ( 5 ) produce.

Vergleichbar mit den Kolbenringen von Hubkolbenmotoren (Ringspalt!), kann der Brennkammerdruck die federnde Vorspannung (39d) der Segmente (39) zur axialen Dichtung gegen die Seitenteile (13) verstärken (14). Dies ist als quasi selbstregelnde, lastgesteuerte Anlegeverstärkung von Vorteil.Comparable to the piston rings of reciprocating engines (annular gap!), The combustion chamber pressure can increase the spring preload ( 39d ) of the segments ( 39 ) for axial sealing against the side parts ( 13 ) reinforce ( 14 ). This is advantageous as a quasi self-regulating, load-controlled application reinforcement.

Da aber gleichzeitig der Dichtkontakt möglichst flächig, formschlüssig zu den Kalotten erzeugt werden muss, werden pro Einstich zwischen den Kalotten (2) Dichtsegmente gleicher Dicke (39a+b) eingelegt. Deren geringes tangentiales Untermaß der Bogenlänge wird benutzt, um sie durch eine Zwischenfeder (39c) gegen einander tangential zu verschieben und damit einen definierten Anlegedruck in der formschlüssigen Dichtkontaktfläche zu den Kalotten (5) zu erreichen.However, since at the same time the sealing contact must be as flat as possible and form-fitting to the calottes, each recess between the calottes ( 2nd ) Inserted sealing segments of the same thickness (39a + b). The slight tangential undersize of the arc length is used to secure it by an intermediate spring ( 39c ) to move tangentially against each other and thus a defined contact pressure in the form-fitting sealing contact surface to the calottes ( 5 ) to reach.

Damit ist einerseits sichergestellt, dass sich die Dichtelemente (39a+b) auch im kalottenaufliegenden Zustand bei erhöhtem Brennraumdruck nicht in den Kalottenkontakt verkeilen können, sondern formschlüssig dichtend auf der inneren Flanke des Einstiches anliegen.This ensures, on the one hand, that the sealing elements (39a + b) cannot wedge into the spherical cap contact, even when they are resting on the spherical cap, when the combustion chamber pressure is increased, but that they form-fit against the inner flank of the recess.

Andererseits unterstützt der Brennraumdruck das brennraumseitige Segment (39a) durch Verstärkung der Dichtdrücke in der Kalottenkontaktfläche und erlaubt so die erforderliche Dichtigkeit trotz wärme- und toleranzbedingter Spalte zu erzeugen.On the other hand, the combustion chamber pressure supports the segment on the combustion chamber side ( 39a ) by increasing the sealing pressures in the spherical cap contact surface and thus allows the required tightness to be generated despite the heat and tolerance-related gaps.

Mit der Ausrichtung des definierten, tangentialen Anlegedruckes für das brennraumseitige Dichtsegment (39a) in Richtung der Exzenterwellendrehung (7) (9) wird infolge der Schwenkbewegung der Kalotten (5) eine gleichmäßigere Belastung der Dichtsegmente (39a+b) erreicht.With the alignment of the defined, tangential contact pressure for the combustion chamber-side sealing segment ( 39a ) in the direction of the eccentric shaft rotation ( 7 ) ( 9 ) is due to the swiveling movement of the calottes ( 5 ) a more even loading of the sealing segments (39a + b) is achieved.

Die axiale Vorspannung beider Dichtsegmente (39a+b) für den Dichtkontakt zu den Seitenteilen (13) wird durch eine einstichbreite, stählerne C-Profilfeder (39d) hergestellt. Diese Feder ist in Längsrichtung, also tangential im Exzenterring 1 zwischen den Kalotten (5), vorgespannt und mit geringem Spiel (z.B.: < 25 µm) zur Breite des Einstichs eingesetzt.The axial preload of both sealing segments (39a + b) for the sealing contact to the side parts ( 13 ) is made possible by a recess-wide, steel C-profile spring ( 39d ) manufactured. This spring is in the longitudinal direction, that is tangential in the eccentric ring 1 between the domes ( 5 ), prestressed and used with little play (eg: <25 µm) to the width of the recess.

Beide Endungen dieser Federn (39d) mit C-Profil sind zum Kalottenkontakt formschlüssig angepasst (13 und 14):

  • Infolge der federnden Verschiebung der Dichtsegmente (39a+b) entstehen definierte brennraumseitige und exzenterrinnenraumseitige Spalte zwischen Segment (39) und Kalotte (5). Beide Spalte werden durch das C-Profil der Feder (39d) zum gasdruckführenden Kanal unter der Feder (39d) abgedichtet.
Both endings of these feathers ( 39d ) with C-profile are form-fittingly adapted for contact with the calotte ( 13 and 14 ):
  • As a result of the resilient displacement of the sealing segments (39a + b), defined gaps between the combustion chamber and the eccentric interior are created between the segment ( 39 ) and calotte ( 5 ). Both gaps are identified by the C-profile of the spring ( 39d ) to the gas pressure channel under the spring ( 39d ) sealed.

Dazu liegen die Dichtsegmente (39a+b) flächig auf der ebenen Seite der C-Profilfeder (39d), die kreisbogenförmigen Federenden sind dem Kalottenkontakt formschlüssig angepasst und durch die Federkraft des eingeschnittenen mittleren Teils der C-Feder (39d) unter allen Betriebsbedingungen definiert angelegt.For this purpose, the sealing segments (39a + b) lie flat on the flat side of the C-profile spring ( 39d ), the circular arc-shaped spring ends are positively adapted to the calotte contact and by the spring force of the incised middle part of the C-spring ( 39d ) defined under all operating conditions.

Gleichzeitig wird über den toleranzbedingten Spalt zwischen dem brennraumseitigen Dichtsegment (39a) zur Einstichwand des Exzenterringes und die federbedingten Einstiche (39e) im mittleren Teil der C-Feder (39d) der pulsierende Brennraumgasdruck im Kanal unter der C-Feder anlegeverstärkend wirksam. Für den Dichtkontakt zwischen den Dichtsegmenten (39) und Seitenteilen (13) eine positive Druckerhöhung (14 und 15).At the same time, the tolerance-related gap between the sealing segment on the combustion chamber side ( 39a ) to the puncture wall of the eccentric ring and the spring-related punctures ( 39e ) in the middle part of the C-spring ( 39d ) the pulsating combustion chamber gas pressure in the duct under the C-spring has a reinforcing effect. For the sealing contact between the sealing segments ( 39 ) and side panels ( 13 ) a positive pressure increase ( 14 and 15 ).

Durch die hierbei erzeugte Druckdifferenz zwischen den beiden Flanken der C-Feder (39d) wird gleichzeitig voller Kontakt der inneren Flanke zur Einstichwand des Exzenterringes (1) hergestellt, der die federbedingten Einstiche (39e) gegen Gasaustritt in das Exzentergehäuse (31) abriegelt.

  • - Dachfasenring (37) als Ölabstreifring: ein Ring pro Seitenfläche des Exzenterringes (1).
The pressure difference between the two flanks of the C-spring ( 39d ) at the same time there is full contact of the inner flank with the puncture wall of the eccentric ring ( 1 ) which produces the spring-related punctures ( 39e ) against gas leakage into the eccentric housing ( 31 ) seals off.
  • - chamfer ring ( 37 ) as an oil scraper ring: one ring per side of the eccentric ring ( 1 ).

Trennschieber (4) mit Führung durch Zylinderkalotten (5): (3,11, 13,14) Trennschieber (4) ist eine zweigeteilte in Kalotten (5) radial zwischen Exzenterring (1) und Gehäusering (2) geführte Rechteckplatte, die, in ihrer schrägen Teilungsebene durch Federkraft (4d) auf den Hilfsschieber (4b) wirkend, axial dichtend gegen die Seitenteile (13g+öl) gedrückt wird.Isolating slide ( 4th ) with guidance through cylindrical domes ( 5 ): ( 3rd , 11 , 13 , 14 ) Slide valve ( 4th ) is a two-part in calottes ( 5 ) radial between eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) guided rectangular plate, which, in its inclined parting plane by spring force ( 4d ) on the auxiliary slide ( 4b ) acting, axially sealing against the side parts (13g + oil).

Auf dem Gehäuseringende der Trennschieber (4b) dient die Federführung (4c) zur Anlegung der Blattfeder (4d) und zur Ableitung des Öl-Gas-Gemisches zu den trennschiebergesteuerten Ölabflüssen (61).On the housing ring end of the isolating slide ( 4b ) is the lead ( 4c ) to apply the leaf spring ( 4d ) and for diverting the oil-gas mixture to the gate valve-controlled oil drains ( 61 ).

Durch die Dimensionierung des Federblattes (4d) wird die dichtende Pressung zwischen Trennschieber (4) und Seitenteilen (13) eingestellt: ca. 50 N/cm2 (0,5 MPa) Pressung werden durch eine Federkraft von 100 N erreicht. Sowohl die schräge Teilungsfläche als auch die Dichtungsflächen der Trennschieber (4) gegen die Seitenteile (13) sind genutet zur Schmierung und Durchleitung eines Teiles des abgesaugten Öl-Gas-Gemisches zum Trennschieberaussenbereich im Gehäusering (2) und zu den Ölabflüssen (61).By dimensioning the spring leaf ( 4d ) the sealing pressure between the separating slide ( 4th ) and side panels ( 13 ) set: approx. 50 N / cm 2 (0.5 MPa) pressure is achieved by a spring force of 100 N. Both the sloping dividing surface and the sealing surfaces of the separating slide ( 4th ) against the side parts ( 13 ) are grooved for the lubrication and passage of a part of the extracted oil-gas mixture to the outer slide gate area in the housing ring ( 2nd ) and to the oil drains ( 61 ).

Die Trennschieber (4a) werden durch kurze Bolzen (4f) in den Kalotten (5) der Gehäuseseite (2) gehalten.The separating slide ( 4a) are replaced by short bolts ( 4f ) in the calottes ( 5 ) the housing side ( 2nd ) held.

Das exzenterringseitige Ende der Trennschieber (4) läuft mit den beiden Führungsnasen (4g) zur Kalottenführung aus.The eccentric ring end of the separating slide ( 4th ) runs with the two guide lugs ( 4g ) for dome guidance.

Kalotten (5): In 12 wird an einem Querschnitt die Aufteilung und Anordnung der Kalotten (5a) u. (5b) gezeigt.Calottes ( 5 ): In 12th the division and arrangement of the domes ( 5a ) u. ( 5b ) shown.

Da diese Zylinderabschnitte (Kalotten) nicht nur die Trennschieber (4) führen, sondern auch mehrere Dichtfunktionen durch flächigen Kontakt mit der Umgebung der Trennschieber (4) erfüllen müssen, sind weitere Teilungen erforderlich.Since these cylinder sections (spherical caps) not only the separating slide ( 4th ), but also perform several sealing functions through extensive contact with the surroundings of the isolating slide ( 4th ) must be met, further divisions are required.

Die Viertelkalotten sind quer geteilt in (5a und 5b) zur Aufnahme der Anlegefeder (5c) für die Ausrichtung der Dichtungsflächen zu den Seitenteilen (13). (12)The quarter calottes are divided into ( 5a and 5b ) to accommodate the contact spring ( 5c ) for the alignment of the sealing surfaces to the side parts ( 13 ). ( 12th )

Die beim Ausgleich der Wärmeausdehnungsdifferenz z.B. der Aluminiumlegierung des Gehäuseringes (2) gegenüber dem Exzenterring (1) entstehenden Spalte zwischen den federbelasteten Kalottenvierteln (5a) und (5b) (Größenordnung 80 µm bei extremen Kaltstarts) werden von den jeweils versetzt angeordneten Gegenkalotten (5a) u.(5b) gasdicht abgeriegelt.When compensating the thermal expansion difference, e.g. the aluminum alloy of the housing ring ( 2nd ) opposite the eccentric ring ( 1 ) resulting gap between the spring-loaded calotte quarters ( 5a ) and ( 5b ) (Order of magnitude 80 µm for extreme cold starts) are offset by the counter-calottes ( 5a ) and ( 5b ) sealed gastight.

Die Gasbeaufschlagung der Kalottenviertel (5a) u. (5b) erfüllt neben der Führung der Trennschieber (4) die flächige Gasdichtung zwischen Trennschieber (4), Exzenterring (1) und Gehäusering (2) sowie zwischen den Arbeitskammern (3), zu den Unterdruckbereichen der Öl-Gas-Absaugung, zum Exzentergehäuse (31) und zu den tangential aufliegenden Dichtelementen (39). (s.a. 13,14,15)The gas pressurization of the Kalottenviertel ( 5a ) u. ( 5b ) in addition to guiding the isolating slide ( 4th ) the flat gas seal between the slide valve ( 4th ), Eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) and between the working chambers ( 3rd ), to the vacuum areas of the oil-gas extraction, to the eccentric housing ( 31 ) and to the tangential sealing elements ( 39 ). (see also 13 , 14 , 15 )

Die radialen Gasdrücke bewirken durch die konstruktionsbedingte Keilwirkung der Kalotten dichtende Pressungen um 50 N/cm2 zwischen allen Kalotten und Trennschieber (4). Für die gezielte Anlegung bei geringen Gasdrücken werden die Kalottenviertel (5a, 5b) durch die flachen Federn (5d) radial vorgespannt. (12,13 u.14)Due to the design-related wedge effect of the spherical caps, the radial gas pressures cause sealing pressures of 50 N / cm 2 between all spherical caps and separating slide ( 4th ). For the targeted application at low gas pressures, the calotte quarters ( 5a , 5b) through the flat feathers ( 5d) radially biased. ( 12th , 13 u .14)

In 12 ist die Anordnung mit asymmetrisch geteilten Kalotten (5) durch das Bezugszeichen (5c) verdeutlicht. Brennraumseitige und innere Gegenkalotten sind asymmetrisch geteilt (lang (5a), kurz (5b)) und liegen alle durch die Federkraft (5c) den Seitenteilen (13) an. Die Kalottenteilungen für die Federaufnahme (5c) liegen hierbei alle im Bereich der Führungsnasen (4g).In 12th is the arrangement with asymmetrically divided domes ( 5 ) by the reference symbol ( 5c ) clarifies. Combustion chamber-side and inner counter spheres are asymmetrically divided (long ( 5a ), short ( 5b )) and are all due to the spring force ( 5c ) the side parts ( 13 ) on. The calotte divisions for the spring mount ( 5c ) are all in the area of the guide lugs ( 4g ).

Durch die über den Führungsnasen (4g) wechselseitig angeordneten Teilungen wird einerseits der Gasfluss abgeriegelt und andererseits durch den längeren Kontakt der Teilungen mit den Führungsnasen die Erhöhung der Exzentergröße e erleichtert. Through the over the guide lugs ( 4g ) mutually arranged divisions, on the one hand the gas flow is sealed off and, on the other hand, the longer contact of the divisions with the guide lugs makes it easier to increase the eccentric size e.

Gaswechselring (9): (Fig. 7)Gas exchange ring ( 9 ): (Fig. 7)

7 zeigt neben dem Längsschnitt durch den Motor ein Schnittbild quer durch verschiedene Elemente der Gasseite (Gasgehäuse (16)):

  • - im oberen Drittel zeigt der vergrößerte Ausschnitt (9) die Gaskanalöffnungen Einlass (12) und Auslass (65) zu den Brennkammern (8). Hier ist auch die Anordnung der 8 kegeligen Segmente (18) für die Zentrierung des Gaswechselringes (9) dargestellt.
  • - das im Urzeigersinn folgende Drittel in 7 zeigt einen tiefer liegenden Schnitt durch die Leiterstruktur der Kühlwasserführung zu den Brennkammern (8) im Seitenteil (13g) mit den dazu gehörigen Einlassverschraubungen (24),
  • - das dritte Segment zeigt mit der Außenansicht des Gasgehäuses (16) die Zu- und Ableitungen für Einlassluft bzw. -gas (41), Kühlwasser ein (24), Abgas (33) und Austritt für das Öl/Gas-Gemisch (63),
  • - im Zentrum des Querschnittes sind dargestellt: der 3-fache Planetensatz (15) zum Antrieb des Gaswechselringes (9) mit dem drehbaren Planetensteg (34) zur Verstellung (35) der Gaswechselzeiten. Auch sind hier die Positionen der acht Aktuatoren (19) für die Anstellung des Gaswechselringes (9) und die Öleinlässe primär (27) für Gasgehäuse (16) und sekundär (28) für die Öl-Gasgemischversorgung der Exzenterseite (31) angegeben.
7 shows in addition to the longitudinal section through the engine a sectional view across various elements of the gas side (gas housing ( 16 )):
  • - the enlarged section shows in the upper third ( 9 ) the gas channel openings inlet ( 12th ) and outlet ( 65 ) to the combustion chambers ( 8th ). Here is also the arrangement of the 8 tapered segments ( 18th ) for centering the gas exchange ring ( 9 ).
  • - the third in clockwise direction in 7 shows a deeper section through the conductor structure of the cooling water supply to the combustion chambers ( 8th ) in the side part ( 13g ) with the associated inlet fittings ( 24th ),
  • - the third segment shows the external view of the gas housing ( 16 ) the supply and discharge lines for inlet air or gas (41), cooling water ( 24th ), Exhaust gas ( 33 ) and outlet for the oil / gas mixture ( 63 ),
  • - in the center of the cross section are shown: the triple planetary set ( 15 ) to drive the gas exchange ring ( 9 ) with the rotating planetary bridge ( 34 ) for adjustment ( 35 ) the gas change times. The positions of the eight actuators ( 19th ) for the adjustment of the gas exchange ring ( 9 ) and the oil inlets primary ( 27 ) for gas housing ( 16 ) and secondary ( 28 ) for the oil-gas mixture supply on the eccentric side ( 31 ) specified.

Zum oberen Drittel der 7: Die Anordnung der Einlasskanäle (12) und der Auslasskanäle (65) zeigt die Funktion des im Uhrzeigersinn mit der Exzenterwelle 7 drehenden Gaswechselringes (9):

  • der Ring hat den Einlasskanal (12) gerade mit der Brennkammer (8) der Arbeitskammer XV. in Deckung gefahren.
To the top third of the 7 : The arrangement of the inlet channels ( 12th ) and the outlet channels ( 65 ) shows the function of clockwise with the eccentric shaft 7 rotating gas exchange ring ( 9 ):
  • the ring has the inlet channel ( 12th ) straight with the combustion chamber ( 8th ) of the Chamber XV. took cover.

In dem Kreisausschnitt zwischen den Arbeitskammern I. und III. liegt ein komplettes 4-Takt-Programm vom Ende der Verdichtung in III., dem zur Hälfte mit dem Auslass durchgeführten Gaswechsel und dem eintretenden Einlasskanal (12) in II. und der anschließenden Verschlussfläche des Kompressionstaktes, der mit dem Beginn der Verbrennung in der Brennkammer I. endet.In the circle section between the working chambers I. and III. there is a complete 4-stroke program from the end of compression in III., half of the gas exchange carried out with the outlet and the inlet channel entering ( 12th ) in II. and the subsequent sealing surface of the compression stroke, which ends with the start of combustion in combustion chamber I.

Es wird deutlich, dass beim 4-Taktverfahren eine gezündete Brennkammer (8) in ihrer Nachbarschaft jeweils von gaswechselnden Kammern umgeben ist.It becomes clear that with the 4-stroke process an ignited combustion chamber ( 8th ) is surrounded in each case by gas-changing chambers.

Grundsätzlich sind durch die Anordnung der Gaswechselkanäle im Gaswechselring (9) auch vom „Otto-Prozess“ abweichende Verbrennungsverfahren wie der 2-taktähnliche „Z-Prozess“ möglich, natürlich mit anderer Programmanzahl und entsprechenden Antriebsuntersetzungen des Gaswechselringes. (Z-HCCI-Engine von Aumet Oy, Finnland). Hierbei können alle aufeinander folgenden Brennkammern bei Aktivierung gezündet und auch gerade Kammerzahlen verwendet werden.Basically, the arrangement of the gas exchange channels in the gas exchange ring ( 9 ) Combustion processes that deviate from the "Otto process", such as the 2-stroke-like "Z process", are also possible, of course with a different number of programs and corresponding drive ratios for the gas exchange ring. (Z-HCCI engine from Aumet Oy, Finland). All successive combustion chambers can be ignited when activated and even numbers of chambers can be used.

Der Bedeutung wegen wird in dieser Anmeldung der normale 4-Takt- Prozess dargestellt, der auch den „Diesel-Prozess“ abdeckt.Because of the importance, the normal 4-stroke process, which also covers the "diesel process", is shown in this application.

Hier sind die Ein- und Auslasskanäle in ihrer 4-Taktfolge auf dem Gaswechselring (9) im Kreis angeordnet und bilden mit den Kontaktgleitflächen (9k) des Gaswechselringes (9) die für die gewählte Zahl der Arbeitskammern erforderlichen 4-Taktprogramme ab. Nur bei ungerader Kammerzahl kann beim 4-Takt-Prozess eine gleichmäßige Arbeitstaktfolge gefahren werden.Here are the inlet and outlet channels in their 4-stroke sequence on the gas exchange ring ( 9 ) arranged in a circle and form with the contact sliding surfaces ( 9k ) of the gas exchange ring ( 9 ) the 4-stroke programs required for the selected number of work chambers. Only with an odd number of compartments can the 4-cycle process run evenly.

Mit der hier zugrunde gelegten Kammerzahl = 15 und Gleichlauf von Exzenterwelle (7) und Gaswechselring (9) sind 15/2 + 0,5 = 8 Viertaktprogramme (Einlass - Kompression - Expansion - Auslass) gleichmäßig im Gaswechsetring (9) angeordnet.With the number of chambers used here = 15 and synchronization of the eccentric shaft ( 7 ) and gas exchange ring ( 9 ) 15/2 + 0.5 = 8 four-stroke programs (inlet - compression - expansion - outlet) are even in the gas exchange ring ( 9 ) arranged.

Der Gaswechselring (9) stellt zusammen mit der Erzeugung und Abdichtung der Arbeitsräume durch die Trennschieber (4) die Grundlage für die Erfindung.The gas exchange ring ( 9 ) together with the creation and sealing of the work rooms by the separating slide ( 4th ) the basis for the invention.

Den Gaswechselring (9) zeigt die Vergrößerung des Längsschnittes in 8:

  • Die Lagerung des Gaswechselringes (9) (Basiswerkstoff GG oder Keramik) wird von mindestens einem axialen Kugellager (21) am innenverzahnten Antriebsrad des Planetenradsatzes (15) geführt.
The gas exchange ring ( 9 ) shows the enlargement of the longitudinal section in 8th :
  • The storage of the gas exchange ring ( 9 ) (Base material GG or ceramic) is supported by at least one axial ball bearing ( 21 ) on the internally toothed drive wheel of the planetary gear set ( 15 ) guided.

Auf der heißen Seite gleitet die Kontaktgleitfläche (9k) des Gaswechselrings (9) auf der Dichtfläche des Seitenteils (13g) und trägt auf der Einlassseite (41) zwei axiale Labyrinth-Dichtringe mit Druckluftanlegung (23), die im Gasgehäuse (16) Abgas- und Einlassraum voneinander trennen und sie gleichzeitig abdichten. Somit kann der Gaswechselring (9) die erforderliche Wärmedehnung (bei GG-Werkstoff) von etwa radial 0,40 mm ausführen, die ihn aufgrund seiner mittleren Temperatur durch die gleichzeitige Durchströmung von Abgasen und Frischluft belastet, ohne die axialen Labyrinth-Dichtungen in ihrer Funktion zu behindern oder sie drehend mitzunehmen. Dazu werden die axialen Labyrinth-Dichtringe (23) von Stiften im Einstichgrund des Gasgehäuses (16) gegen die Rotationsneigung festgehalten, wie es von Kolbenringen der 2-Takt-Hubkolbenmotore bekannt ist.The contact sliding surface slides on the hot side ( 9k ) of the gas exchange ring ( 9 ) on the sealing surface of the side part ( 13g ) and carries on the inlet side ( 41 ) two axial labyrinth sealing rings with compressed air application ( 23 ) in the gas housing ( 16 ) Separate the exhaust and inlet spaces from each other and seal them at the same time. The gas exchange ring ( 9 ) perform the required thermal expansion (for GG material) of approximately 0.40 mm radially, which due to its medium temperature places stress on it due to the simultaneous flow of exhaust gases and fresh air, without interfering with the function of the axial labyrinth seals or taking them rotating . For this purpose, the axial labyrinth sealing rings ( 23 ) of pins in the puncture base of the gas housing ( 16 ) held against the tendency to rotate, as is known from piston rings of 2-stroke reciprocating piston engines.

Zum Ausgleich dieser Wärmedehnung kann sich der Gaswechselring (9) gegenüber dem Antriebsrad (15) radial gegenüber seiner Montageposition gleitend ausdehnen. Dazu wird der Gaswechselring (9) am kugelgelagerten Antriebsrad (15) mit z.B. 8 federnden Schraubverbindungen (17) zentriert und jeweils durch die Kugeln (20) spielfrei mitgenommen. Die Zentrierung des Gaswechselrings (9) wird durch die gleichmäßig am Umfang des Antriebsrades (15) federnd eingesetzten kegligen Segmente (18) nachgeführt. Die Zentrierung stellt sich somit auch bei Abkühlung des Gaswechselringes (9) wieder zurück.To compensate for this thermal expansion, the gas exchange ring ( 9 ) opposite the drive wheel ( 15 ) slide radially in relation to its mounting position. For this, the gas exchange ring ( 9 ) on the ball-bearing drive wheel ( 15 ) with e.g. 8 resilient screw connections ( 17th ) centered and each by the balls ( 20 ) taken free of play. Centering the gas exchange ring ( 9 ) is due to the evenly around the circumference of the drive wheel ( 15 ) spring-loaded tapered segments ( 18th ) updated. The centering therefore also occurs when the gas exchange ring cools down ( 9 ) back again.

Drei Dichtsysteme sichern die Funktion des Gaswechselringes (9).Three sealing systems ensure the function of the gas exchange ring ( 9 ).

Hierzu eine Vergrößerung der Gaswechselringumgebung in 2a u. 2c:

  • 1. Trennung von Abgas- und Einlassraum: durch zwei Labyrinth-Dichtringe mit Druckluftanlegung (23) im Gasgehäuse (16).
  • 2. Abdichtung der Überführung von Einlassluft und Abgas zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil/Brennräume: um die Brennkammeröffnungen (22)angeordnete Spiralbandfedern (14), die unter Vorspannung die Brennkammeröffnungen (8) gegen die Kontaktgleitfläche (9k) abdichten. (10) Dazu liegen die Spiralbandfedern (14) mit mindestens zwei Federbandwindungen für die federnde Eigenschaft kegelig vorgeformt, kreisrund- und plangeschliffen in kreisrunden Einstichen um die Brennraumöffnungen (22) zentriert. Die innere Windung der Spiralbandfedern (14) gleitet dabei auf der Gaswechselring-Fläche und die äußere Windung der Spiralbandfedern (14) trägt auf der ganzen Stirnfläche im Einstichgrund.
For this purpose an enlargement of the gas exchange ring environment in 2a u . 2c :
  • 1.Separation of exhaust and inlet space: through two labyrinth sealing rings with compressed air ( 23 ) in the gas housing ( 16 ).
  • 2. Sealing the transfer of intake air and exhaust gas between the gas exchange ring ( 9 ) and side part / combustion chambers: around the combustion chamber openings ( 22 ) arranged spiral band springs ( 14 ) that pretension the combustion chamber openings ( 8th ) against the contact sliding surface ( 9k ) seal. ( 10th ) There are coil springs ( 14 ) with at least two spring band coils pre-shaped for the resilient property, circular and plane ground in circular recesses around the combustion chamber openings ( 22 ) centered. The inner turn of the coil tape springs ( 14 ) slides on the gas exchange ring surface and the outer winding of the spiral band springs ( 14 ) bears on the entire end face in the puncture base.

Bei Beaufschlagung durch die Brennkammerdrücke auf das Innere der Spiralbandfedern werden aufgrund der Flächenverhältnisse im dynamischen Druckaufbau an Federbandbreite und Bandstirnfläche zuerst die Windungen der Spiralbandfedern (14) zusammengepresst und somit die federnde Vorspannung, die durch die geregelte Anlegepressung des Gaswechselringes (9) beim Betrieb des Motors überlagert wird, fixiert. Damit ist gewährleistet, dass die Reibungseigenschaften der im Trockenlauf gleitenden Werkstoffe (z.B. Stahl gehärtet gegen GG) nicht durch die hohen Brennkammerdrücke überstrapaziert werden.When the combustion chamber pressures act on the inside of the spiral band springs, the windings of the spiral band springs (due to the surface conditions in the dynamic pressure build-up at the spring band width and band end face) 14 ) pressed together and thus the resilient pre-tension caused by the regulated application pressure of the gas exchange ring ( 9 ) is superimposed when operating the motor. This ensures that the friction properties of the materials sliding in dry running (eg steel hardened against GG) are not overused by the high combustion chamber pressures.

Da sich die Funktion der Spiralbandfedern (14) im pulsenden dynamischen Betrieb abspielt, ist durch den rhythmischen Lastwechsel an den Spiralbandfeder-Windungen die dichtende Anlegung auf der Gaswechselring-Fläche gewährleistet.Since the function of the spiral band springs ( 14 ) plays in pulsating dynamic operation, the rhythmic load change on the spiral coil spring windings ensures the sealing application on the gas exchange ring surface.

Damit diese rhythmisch-dichtende Anlegung der Spiralbandfedern auch auf der durch betriebsbedingte Wärmeverformungen von etwa 10 bis 20 µm in langwelliger Kontaktgleitfläche (9k) des Gaswechselringes (9) sicher dichtend folgen kann, werden zwei zusätzliche Maßnahmen durchgeführt:

  • - zum einem wird die Kontaktgleitfläche (9k) in einem der letzten Arbeitsgänge in einem mittleren betriebsnahen Warmzustand plangefinisht, um einen großen Anteil, der im variablen Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Wellen und Konizitäten der Kontaktgleitfläche (9k) zu vermeiden.(ggf. vor einer verschleißhemmenden keramischen Dünnbeschichtung)
  • - zum andern wird die Federsteifigkeit der kegeligen und mehrwindigen Spiralbandfeder (14) unter Berücksichtigung ihrer Eigenfrequenz so dimensioniert, dass ihre Kontaktflächen auch bei geringer Anpressung der Kontaktgleitfläche (9k) des Gaswechselringes (9) folgen. Die sehr verschiedenen Massen und Elastizitätsmoduln von Spiralbandfedern und Gaswechselring liefern nicht nur die erwünschten Differenzen in den Eigenfrequenzen, sondern mindern auch die Strukturanregung zu hohen Reibwerten und damit zu Verschleiß.
In order for this rhythmically sealing application of the spiral band springs also on the long-wave contact sliding surface due to operational heat deformations of about 10 to 20 µm ( 9k ) of the gas exchange ring ( 9 ) can follow safely, two additional measures are carried out:
  • - on the one hand, the contact sliding surface ( 9k ) in one of the last work steps in a medium-level warm state close to the plan, by a large proportion of the waves and conicity of the contact sliding surface that occur during variable operation of the internal combustion engine ( 9k ) to avoid (possibly before a wear-resistant ceramic thin coating)
  • - on the other hand, the spring stiffness of the conical and multi-wind spiral coil spring ( 14 ) dimensioned taking into account their natural frequency so that their contact surfaces even with little contact pressure on the contact sliding surface ( 9k ) of the gas exchange ring ( 9 ) consequences. The very different masses and moduli of elasticity of spiral band springs and gas exchange rings not only provide the desired differences in the natural frequencies, but also reduce the structural excitation of high friction values and thus wear.

Das 3. System stellt die Regelung der Anlegepressung des Gaswechselringes (9) gegenüber dem Seitenteil (13g) dar. Dieser Regelkreis hat neben der sicheren Abdichtung der Brennräume die Aufgabe, die Anlegepressung so zu bemessen, dass bei jeder Betriebssituation der vollflächige Kontakt Gaswechselring (9)--Seitenteil (13g) in der Kontaktgleitfläche (9k) bei einem Minimum der resultierenden Flächenpressung erreicht wird. Für diese Kontaktqualität werden folgende Forderungen, für welche die Führungsgröße des Regelkreises (17) sorgt, realisiert:

  • - die Vorspannung der Spiralbandfeder (14) (10) eingehalten,
  • - Gasdichtheit,
  • - die Reibverluste vermindert (bei Volllast ca. 500 W beim Ausführungsbeispiel 0,9 L)
  • - und der Verschleiß der trocken laufenden Bauteile minimiert.
The 3rd . System provides the regulation of the application pressure of the gas exchange ring ( 9 ) opposite the side part ( 13g ) In addition to the safe sealing of the combustion chambers, this control loop has the task of dimensioning the contact pressure in such a way that the full-surface contact of the gas exchange ring ( 9 ) - side part ( 13g ) in the contact sliding surface ( 9k ) is achieved with a minimum of the resulting surface pressure. For this contact quality, the following requirements for which the reference variable of the control loop ( 17th ) ensures, realizes:
  • - the pre-tension of the spiral band spring ( 14 ) ( 10th ) adhered to
  • - gas tightness,
  • - the friction losses are reduced (at full load approx. 500 W in the embodiment 0.9 L)
  • - and minimizes wear on dry-running components.

Der betriebspunkt-abhängige elektrische Strom als Stellgröße der 8 elektro-magnetischen Aktuatoren (19), die das Kugellager (21) beaufschlagen, hat die Aufgabe, an der Regelstrecke, nämlich in der Kontaktgleitfläche (9k) genau die Pressung zu erzeugen, welche bei gleitendem Anlegen der beiden Flächen nur das bündige, federnde Vorspannen der Spiralbandfedern SBF (14) + Reserve bewirkt.The operating point-dependent electrical current as the manipulated variable of the 8 electro-magnetic actuators ( 19th ) which the ball bearing ( 21 ) has the task, on the controlled system, namely in the contact sliding surface ( 9k ) to generate precisely the pressure which, when the two surfaces are applied smoothly, only the flush, resilient pre-tensioning of the coil band springs SBF ( 14 ) + Reserve causes.

Die logische Verbindung der Stellgröße „Aktuator-Impuls (19)“, die mit den Störgrößen wie Kraftstoffrate, Laderdruck auf der Einlassseite des Gaswechselringes (9) sowie Drehzahl und Anzahl der jeweils aktiven Arbeitskammern (3) (ZFW) dauernd abgeglichen wird und mit welcher der Gaswechselring (9) gegen die Seitenfläche (13g) gedrückt wird, führt zum Ergebnis der Regelstrecke (Kontaktgleitfläche (9k), nämlich der Regelgröße, die vom Verlauf des Drehmomentes für den Antrieb des Gaswechselringes (9) dargestellt wird. (17 und 18)The logical connection of the manipulated variable "actuator pulse (19)", which is linked to the disturbance variables such as fuel rate, supercharger pressure on the inlet side of the gas exchange ring ( 9 ) as well as speed and number of active working chambers ( 3rd ) (ZFW) is constantly adjusted and with which the gas exchange ring ( 9 ) against the side surface ( 13g ) is pressed, leads to the result of the controlled system (contact sliding surface ( 9k ), namely the controlled variable, which depends on the course of the torque for driving the gas exchange ring ( 9 ) is pictured. ( 17th and 18th )

Diese geregelte, verzögerungsarme Sicherstellung der Qualität des Gaswechselring-Seitenteil-Kontaktes (9k) ist hinsichtlich des reziproken Verhaltens des Gaswechselring-Antriebsdrehmomentes zur Kraftstoffrate bzw. Motorlast entscheidend für die Betriebssicherheit. Das schematische Beispiel eines Drehmomentverlaufes und der zugrunde liegenden Spalte und Kräfte zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil (13g) in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen zeigt 18. Auch die Auswirkung von beginnendem klopfendem Betrieb einzelner Brennkammern (8) ist zu erkennen.This regulated, low-delay assurance of the quality of the gas exchange ring side part contact ( 9k ) is decisive for operational safety with regard to the reciprocal behavior of the gas exchange ring drive torque at the fuel rate or engine load. The schematic example of a torque curve and the underlying column and forces between the gas exchange ring ( 9 ) and side part ( 13g ) depending on different operating conditions 18th . The impact of the knocking operation of individual combustion chambers ( 8th ) can be seen.

Eine der wichtigsten Störgrößen bzgl. der Anlegebedingungen in der Kontaktgleitfläche (9k) ist der Laderdruck auf der Einlassseite des Gaswechselringes (9). (17) Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel mit der Arbeitsraumgröße 0,9 L und einer Fläche der Einlassseite von 250 cm2, zwischen den Labyrinth-Dichtringen (23), wird bei Ladedrücken im Bereich 1 bis 3 bar => 0,1 bis 0,3 MPa die max. erforderliche Anlegekraft erreicht.One of the most important disturbance variables regarding the contact conditions in the contact sliding surface ( 9k ) is the supercharger pressure on the inlet side of the gas exchange ring ( 9 ). ( 17th ) In the selected embodiment with the working space size 0.9 L and an area of the inlet side of 250 cm 2 , between the labyrinth sealing rings ( 23 ), the charge pressure is in the range 1 to 3 bar => 0.1 to 0.3 MPa. required contact force reached.

Hier wird durch die Laderdrücke, die sehr deutlich mit den Verbrennungsdrücken korrelieren, ein Teil der im Regelkreis aufzuwendenden Anlegekräfte dynamisch, praktisch selbstregelnd, erbracht. Um aber die Regelfähigkeit der elektro-magnetischen Aktuatoren (19) nicht zu beeinträchtigen, wird die Einlassfläche des Gaswechselrings (9) begrenzt, damit mindestens 40% (z.B. ca. 2500N) der Anlegekraft den Aktuatoren (19) als Arbeitsbereich zur Verfügung stehen.Here, the supercharger pressures, which correlate very clearly with the combustion pressures, provide a dynamic, practically self-regulating part of the application forces to be used in the control loop. However, in order to regulate the electro-magnetic actuators ( 19th ) the inlet surface of the gas exchange ring ( 9 ) so that at least 40% (e.g. approx. 2500N) of the application force is applied to the actuators ( 19th ) are available as a work area.

Auf den Gaswechselring (9) wirkende Axialkräfte aus einer Schrägverzahnung des Planetenantriebs (15) sind eine selbstregelnde Komponente, deren dynamisches Verhalten bei verschiedenen Lastzuständen, wie abrupter Lastreduzierung, z.B. durch geringe Schrägstellung der Verzahnung bei der Regelfähigkeit und der Dominanz der elektro-magnetischen Aktuatoren (19) berücksichtigt werden muss.On the gas exchange ring ( 9 ) acting axial forces from a helical toothing of the planetary drive ( 15 ) are a self-regulating component, the dynamic behavior of which under various load conditions, such as abrupt load reduction, for example due to the slight inclination of the toothing in terms of the controllability and the dominance of the electromagnetic actuators ( 19th ) must be taken into account.

Die genannten Störgrößen, die auf die Stellgrößen einwirken und untereinander im Zusammenhang stehen, lassen für den Regel-Algorithmus ein permanentes Einlernen der vielen wechselnden Betriebszustände zu, sodass wir hier von der Anwendung künstlicher Intelligenz sprechen können.The disturbance variables mentioned, which act on the manipulated variables and are related to each other, allow the control algorithm to be permanently taught in the many changing operating states, so that we can speak here of the use of artificial intelligence.

Der Verlauf der Reibungsverhältnisse zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil (13b), der sehr sensibel durch das Antriebsdrehmoment des Gaswechselringes (9) wiedergegeben wird, zeigt nicht nur die erwünschten Kontaktbedingungen auf dem Seitenteil (13g) an und kontrolliert das korrekte Verhalten der Spiralbandfedern (14), sondern führt zu korrektem verzögerungsarmen Nachregeln der hohen Anlegedrücke der Aktuatoren (19) auf dem Umfang des Kugellagers (21) auch bei plötzlicher Leistungsrücknahme.The course of the friction relationships between the gas exchange ring ( 9 ) and side part ( 13b ), which is very sensitive due to the drive torque of the gas exchange ring ( 9 ) is shown, not only shows the desired contact conditions on the side part ( 13g ) and controls the correct behavior of the spiral band springs ( 14 ), but leads to correct, low-delay readjustment of the high contact pressures of the actuators ( 19th ) on the circumference of the ball bearing ( 21 ) even if there is a sudden decrease in performance.

Zusätzlicher Vorteil ist die laufende Kontrolle des Zustandes am Gaswechselring (9), was auch bei jedem Start die Anstellbedingungen für die Spiralbandfedern (14) selbsttätig ermitteln lässt, nämlich aus dem Antriebsmoment des Gaswechselringes (9) in der kurzen Zeitspanne des Anlassbetriebs mit: z.B. der Führungsgröße für den Regelkreis (17) dem „Sollmoment am Gaswechselring (9) = bei max. Spiralbandfederweg + 10% Reserve.“ D.h., dass bei jedem Start der Maschine das durch die Vorspannung (19a) erzeugte Antriebsdrehmoment des Gaswechselringes (9) als Anfangsmesswert für die Qualität in der Kontaktgleitfläche (9k) zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil (13g) gewonnen wird. Der geringe, kurzzeitige Abfall (max. 30 ms beim Start) des Gaswechselring-Antriebsmomentes beim Start der Maschine ist für Motormanagement und Steuergerät die Bestätigung für eine guteingestellten Dynamik des Regel-Algorithmus. An additional advantage is the ongoing control of the condition on the gas exchange ring ( 9 ), which also means the starting conditions for the spiral coil springs at every start ( 14 ) can be determined automatically, namely from the drive torque of the gas exchange ring ( 9 ) in the short period of the start-up with: e.g. the reference variable for the control loop ( 17th ) the "target torque on the gas exchange ring ( 9 ) = at max. Spiral band spring travel + 10% reserve. “That means that each time the machine is started, this is due to the pretension ( 19a ) generated drive torque of the gas exchange ring ( 9 ) as an initial measurement for the quality in the contact sliding surface ( 9k ) between gas exchange ring ( 9 ) and side part ( 13g ) is won. The slight, brief drop (max. 30 ms at start) of the gas exchange ring drive torque when the machine starts is confirmation for the engine management and control unit that the dynamics of the control algorithm are well set.

Auch der Übergang des Kontaktes von reiner Berührung der Spiralbandfedern (14) in der Kontaktgleitfläche (9k) zum Gleiten auf der gesamten Kontaktgleitfläche von z.B. 350 cm2 wird registriert durch eine Veränderung der Momentensteigung = f(Anlegekraft).The transition from contact to pure contact of the coil springs ( 14 ) in the contact sliding surface ( 9k ) for sliding on the entire contact sliding surface of, for example, 350 cm 2 is registered by a change in the torque gradient = f (contact force).

Kühl- und SchmierungssystemCooling and lubrication system

Der Wasserkreislauf des Kühlsystems ist durch die axiale Durchströmung aller vier ring- bzw. scheibenförmigen Gehäuseteile gekennzeichnet. (7 und 8)The water circuit of the cooling system is characterized by the axial flow through all four ring or disk-shaped housing parts. ( 7 and 8th )

Zur Verminderung von Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Teilen tritt das Kühlwasser aus der Ringleitung (24) in das Gasgehäuse ein, wo es auch die Ansaugluft und gegebenenfalls das extern rückgeführte Abgas AGR kühlt, umfließt im gasseitigen Seitenteil (13g) über Ringverteiler (24a) u. (24b) die Brennräume (8), durchfließt die gleichmäßig im Gehäusering GR (2) verteilten Kühlwasserräume und wird nach dem Durchfluss des Seitenteils (13öl) über die Ringleitung (25) zum Wärmetauscher zurückgeführt.In order to reduce temperature differences between the individual parts, the cooling water comes out of the ring line ( 24th ) into the gas housing, where it also cools the intake air and possibly the externally recirculated exhaust gas EGR, flows around in the gas-side part ( 13g ) via ring distributor ( 24a ) u. ( 24b ) the combustion chambers ( 8th ), flows through evenly in the housing ring GR ( 2nd ) distributed cooling water rooms and is after the flow of the side part ( 13 oil ) via the ring line ( 25th ) returned to the heat exchanger.

Die drei Übergänge zwischen den 4 Teilen werden mittels elastischer O-Ringe abgedichtet.The three transitions between the 4 parts are sealed with elastic O-rings.

Der Ölkreislauf des Schmier- und Kühlsystems ist entsprechend seiner Aufgaben in zwei Teilkreisläufe, nämlich in Gaswechselseite (16) mit dem Antrieb (15) + Lagerung (21) des Gaswechselringes (9) und in der Exzenterseite (31) mit dem Exzenterantrieb incl. Trennschieber (4) mit den Kalotten (5), aufgeteilt. (1, 2 und 3)The oil circuit of the lubrication and cooling system is divided into two sub-circuits, namely the gas exchange side ( 16 ) with the drive (15) + bearing ( 21 ) of the gas exchange ring ( 9 ) and in the eccentric side ( 31 ) with the eccentric drive including isolating slide ( 4th ) with the calottes ( 5 ), divided up. ( 1 , 2nd and 3rd )

Die Parallelschaltung der Ölteilkreisläufe wird für die Druckölversorgung von Gleitlagern als Haupt- und Exzenterringlager (29) und (30) eingesetzt, die über eine Zentralbohrung der Exzenterwelle (7) mit Drucköl (42) versorgt werden müssen.The parallel connection of the partial oil circuits is used for the supply of pressure oil to slide bearings as the main and eccentric ring bearings ( 29 ) and ( 30th ) used, which have a central bore in the eccentric shaft ( 7 ) with pressure oil ( 42 ) must be supplied.

Bei Einsatz von Gleitlager (mit Sommerfeldzahl nahe 10!) für Haupt- und Exzenterlager, die anstelle der Wälzlager größere Reibverluste, größere Trennschieber-Kalotten-Belastung sowie Grenzbelastungen der Lagerbeschichtung bei Volllast und höheren Drehzahlen (Umfangsgeschwindigkeiten > 50 m/s) verursachen, versorgt eine Zahnradpumpe (42) mit höheren Öldrücken aus dem Absetztank die Lagerstellen durch die für diese Variante hohlgebohrte Exzenterwelle (7).When using plain bearings (with a summer field number close to 10!) For main and eccentric bearings, which instead of the roller bearings cause greater friction losses, larger sliding gate and caliper loads as well as limit loads on the bearing coating at full load and higher speeds (peripheral speeds> 50 m / s) a gear pump ( 42 ) with higher oil pressures from the settling tank, the bearing points due to the eccentric shaft drilled for this variant ( 7 ).

Bei Wälzlagerung (z.B. Zylinderrollenlager) für die Lager (29) u. (30) entfällt mit der Serienschaltung der Ölkreisläufe die Druckölpumpe (42), da ein nebelartiges Gemisch durch Verwirbelung der zufließenden bzw. angesaugten Öl- und Gasanteile mit guten Schmierungs- und Kühleigenschaften erzeugt wird. Für die Schmierung und Kühlung der durchströmten Wälzlager (29) u. (30) ist dieses Öl-Gas-Gemisch von optimaler Wirkung bei großer Last und hohen Drehzahlen.In the case of roller bearings (e.g. cylindrical roller bearings) for the bearings ( 29 ) u. ( 30th ) With the series connection of the oil circuits, the pressure oil pump ( 42 ), since a mist-like mixture is created by swirling the inflowing or sucked-in oil and gas components with good lubrication and cooling properties. For the lubrication and cooling of the flowed roller bearings ( 29 ) u. ( 30th ) this oil-gas mixture is optimally effective at high loads and high speeds.

Ölkreisläufe in paralleler Schaltung für Trockensumpfsysteme, schematisch in 19 Bei der Parallelschaltung der Ölkreisläufe von Gaswechselseite (16) und Exzenterseite (31) wird der Planetenradsatz (15) (7 und 11) des Gaswechselring-Antriebs mit Öl vom steuerbaren Ölverteiler (43) über den Ölverteilerring (27) geflutet. Im Gasgehäuse (16) versorgt das Öl unter Bildung von Öl-Gasgemisch sowohl die 3 gestuften Planetenradsätze (15) mit dem innenverzahnten Antriebsrad, als auch das Axialkugellager (21). Gleichzeitig kühlt dieses Öl-Gasgemisch auch die Innenfläche des langsam laufenden Gaswechselringes (9), von wo es, durch die kegelige Form dieser Fläche gesammelt, durch die Aussparungen des Gaswechselring-Flansches sowie durch das Axialkugellager (21) zur Abflussöffnung (63) im unteren Teil des Gasgehäuses (16) fließt. Die Rückführung zum Absetztank (44), der auch den Ölkühler (49) enthält, erfolgt durch den Überdruck im Gasgehäuse (16). (s.a. 3)Oil circuits in parallel for dry sump systems, schematically in 19th When connecting the oil circuits in parallel from the gas exchange side ( 16 ) and eccentric side ( 31 ) the planetary gear set ( 15 ) ( 7 and 11 ) of the gas exchange ring drive with oil from the controllable oil distributor ( 43 ) via the oil distributor ring ( 27 ) flooded. In the gas housing ( 16 ) supplies the oil with the formation of an oil-gas mixture both the 3 stepped planetary gear sets ( 15 ) with the internally toothed drive wheel, as well as the axial ball bearing ( 21 ). At the same time, this oil-gas mixture also cools the inner surface of the slow-moving gas exchange ring ( 9 ), from where it is collected through the conical shape of this surface, through the recesses in the gas exchange ring flange and through the thrust ball bearing ( 21 ) to the drain opening ( 63 ) in the lower part of the gas housing ( 16 ) flows. The return to the settling tank ( 44 ), which is also the oil cooler ( 49 ), occurs due to the excess pressure in the gas housing ( 16 ). (see also 3rd )

In der parallel zum Gasgehäuse (16) angeschlossenen Exzenterseite (31) trifft das in die Ölverteilerringe (28) der Seitenteile (13) zugeführte Öl nach der Durchströmung der beiden Hauptlager (29) auf die Außenflanken mit den Gegengewichten der Exzenterwelle (7). Von den Gegengewichten der Exzenterwelle (7) verwirbelt, strömt das Öl-Gasgemisch in den Exzenter-Innenraum (31) und das Exzenterlager (30), woraus das Öl-Gasgemisch über die gleichmäßig im Exzenterring (1) angeordneten Rückschlagventile (32) von der Pumpwirkung des Trennschieber-Kalotten-Systems (4)/(5) und der Ölabsaugpumpe (45) über die Ölringleitung (26) in den Absetztank (44) rückgefördert wird. Die einzelnen Rückschlagventile sind als Flatterventile im 3-geteilten Ringsegment (32) angeordnet (3 und 8). Die Flatterventile sind geeignet für die Absaugung des Exzentergehäuses (31) bei Pulsfrequenzen um 100 Hz. In parallel to the gas housing ( 16 ) connected eccentric side ( 31 ) hits the oil distributor rings ( 28 ) of the side parts ( 13 ) supplied oil after flowing through the two main bearings ( 29 ) on the outer flanks with the counterweights of the eccentric shaft ( 7 ). From the counterweights of the eccentric shaft ( 7 ) swirled, the oil-gas mixture flows into the eccentric interior ( 31 ) and the eccentric bearing ( 30th ), from which the oil-gas mixture is uniformly distributed in the eccentric ring ( 1 ) arranged check valves ( 32 ) of the pumping action of the separating slide-calotte system ( 4th ) / ( 5 ) and the oil suction pump ( 45 ) via the oil ring line ( 26 ) in the settling tank ( 44 ) is returned. The individual check valves are flutter valves in the 3-part ring segment ( 32 ) arranged ( 3rd and 8th ). The flutter valves are suitable for extracting the eccentric housing ( 31 ) at pulse frequencies around 100 Hz.

Der Abzug des Öl-Gas-Gemisches erfolgt über die radialen Bohrungen im Exzenterring (1), die gleichzeitig als Auslaufraum der Trennschiebernasen (4g) fungieren.The oil-gas mixture is extracted via the radial bores in the eccentric ring ( 1 ), which also serves as the outlet space for the separating slide lugs ( 4g ) act.

Das Exzenterlager (30) als Zylinderrollenlager wird intensiv vom Öl-Gas-Gemisch durchströmt, da sich durch die einseitige Lage der Ölabflüsse (61) im Seitenteil (13öl) ein Teilstrom durch das Rollenlager (30) einstellt. Die Absaugung des Öl-Gas-Gemisches über die Ölabflüsse (61) durch den Unterdruck in der Ringleitung (26) (Absaugpumpe (45)) wird durch die Pumpwirkung der Trennschieb (4) unterstützt, deren Förderwirkung sich je nach Anzahl der Arbeitskammern, Motorvolumen und -drehzahl in der Größenordnung von 100 L/min bewegt.The eccentric bearing ( 30th ) as a cylindrical roller bearing, the oil-gas mixture flows intensely, as the one-sided position of the oil drains ( 61 ) in the side part ( 13 oil ) a partial flow through the roller bearing ( 30th ) sets. The extraction of the oil-gas mixture via the oil drains ( 61 ) due to the negative pressure in the ring line ( 26 ) (Suction pump ( 45 )) the separating slide ( 4th ) whose pumping effect is in the order of 100 L / min depending on the number of working chambers, engine volume and speed.

Der Pulsationseinfluß auf die Durchströmung der zu kühlenden und zu schmierenden Trennschieber (4) fördert auch die Schmierung und Kühlung aller Kalotten (5) und Dichtelemente wie die Schräganstellung der Trennschieber (4b).The influence of pulsation on the flow through the separating slides to be cooled and lubricated ( 4th ) also promotes the lubrication and cooling of all domes ( 5 ) and sealing elements such as the inclination of the separating slide ( 4b ).

Der Unterdruck in der Ringleitung (26) besteht durch die trennschiebergesteuerten Ölabflüsse (61) permanent in Höhe der vom Steuergerät (54) verlangten Werte. Durch den Unterdruck in der Ringleitung (26) ist neben der sicheren Absaugung des Öl-Gas-Gemisches aus dem Exzentergehäuse (31) die Einflussnahme auf die Schmierungs-, Gas - und Druckverhältnisse in den beidseitigen Gleit- und Führungsflächen zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13) durch die trennschiebergesteuerten Ölabflüsse (61) und die Einbeziehung der Erleichterungsbohrungen (62) des Exzenterringes (1) erreicht.The negative pressure in the ring line ( 26 ) exists due to the gate valve-controlled oil drains ( 61 ) permanently at the level of the control unit ( 54 ) required values. Due to the negative pressure in the ring line ( 26 ) in addition to the safe extraction of the oil-gas mixture from the eccentric housing ( 31 ) the influence on the lubrication, gas and pressure conditions in the sliding and guiding surfaces on both sides between the eccentric ring ( 1 ) and side panels ( 13 ) by the gate valve-controlled oil drains ( 61 ) and the inclusion of the relief drilling ( 62 ) of the eccentric ring ( 1 ) reached.

Ölkreisläufe in serieller Schaltung Fig. 20Oil circuits in serial connection Fig. 20

Alternativ wird das große Förderpotenzial des Trennschieber-Kalotten-Systems (TS-KL-System) genutzt, um mit den beiden in Serie geschalteten Ölkreisläufen der Gas- und Exzenterseite, sowohl die erforderlichen Ölversorgungen, als auch die Absaugung der Gasanteile des Blowby und der Labyrinthluft durchzuführen.Alternatively, the large delivery potential of the separating slide calotte system (TS-KL system) is used to provide both the necessary oil supplies and the suction of the gas components of the blow-by and the labyrinth air with the two oil circuits connected in series on the gas and eccentric sides perform.

Unter Berücksichtigung der Blowby-Anteile aus Gaswechsel- sowie Exzenterbetrieb und der Labyrinthluft (23) des Gasgehäuses (16) mit 0,3 bis 1,5 Liter Gas-Öl-Gemisch pro Sekunde, abhängig von Drehzahl und Last für unser Motorenbeispiel von 0,9 L Arbeitsraum, wird die Pumpleistung des Trennschieber-Kalotten-Systems mit 1,5 bis 4 L/s (Mittelwerte bei Normaldruck) für zusätzliche Aufgaben wie für die Kühlung des hochbelasteten Exzenterringes (1) eingesetzt [0021].Taking into account the blowby proportions from gas exchange and eccentric operation and the labyrinth air ( 23 ) of the gas housing ( 16 ) with 0.3 to 1.5 liters of gas-oil mixture per second, depending on the speed and load for our engine example of 0.9 L working space, the pumping capacity of the isolating slide calotte system is 1.5 to 4 L / s (mean values at normal pressure) for additional tasks such as for cooling the highly loaded eccentric ring ( 1 ) used [0021].

Die Absaugpumpe (45) sorgt im Absetztank (44) für Überdruck, der mittels des vom Steuergerät geschalteten Ventils (56) auf den erforderlichen Werten gehalten wird.The suction pump ( 45 ) in the settling tank ( 44 ) for excess pressure which is generated by the valve switched by the control unit ( 56 ) is kept at the required values.

Aus dem Absetztank (44) wird damit der benötigte Ölstrom über Ölventil (47), Filter (48) und Ölverteiler (27) dem Planetenradsatz (15) des Gasgehäuses (16), Gaswechselring (9) und Axialkugellager (21) mit dem gefilterten und gekühlten Öl aus dem Absetztank zentralaxial zugeführt (27) in 7.From the settling tank ( 44 ) the required oil flow via oil valve ( 47 ), Filter ( 48 ) and oil distributor ( 27 ) the planetary gear set ( 15 ) of the gas housing ( 16 ), Gas exchange ring ( 9 ) and thrust ball bearings ( 21 ) supplied with the filtered and cooled oil from the settling tank centrally axially ( 27 ) in 7 .

Der Unterdruck durch die intensiv schon beim Starteranlauf einsetzende Saugwirkung der Trennschieberrelativbewegung samt Ölabsaugpumpe (45) saugt den Ölsumpf des Gasgehäuses (16) samt Gasanteilen ab und versorgt über den Ölkühler (49), den Temperaturfühler (51) und den Drucksensor (50) über die beiden Ölverteilerringe (28) die beiden Hauptlager (29) der Exzenterwelle (7) und das Wälzlager (30) des Exzenterringes (1).The negative pressure due to the intensive suction effect of the separating slide relative movement including the oil suction pump ( 45 ) sucks the oil sump of the gas housing ( 16 ) together with gas components and supplies via the oil cooler ( 49 ), the temperature sensor ( 51 ) and the pressure sensor ( 50 ) via the two oil distributor rings ( 28 ) the two main camps ( 29 ) of the eccentric shaft ( 7 ) and the rolling bearing ( 30th ) of the eccentric ring ( 1 ).

Vom Exzentergehäuse (31) zu den radialen Durchlässen des Exzenterringes (1) über die Rückschlagventile (32) zu dem saugenden Trennschieber-Kalotten-System geführt, schließt sich der Ölkreislauf über die trennschiebergesteuerten Ölöffnungen (61) zum Ölsammelring (26) und über Temperatursensor (52), Durchflussmeter (53), Drucksensor (60) und Absaugpumpe (45) zum Absetztank (44).From the eccentric housing ( 31 ) to the radial passages of the eccentric ring ( 1 ) via the check valves ( 32 ) to the sucking gate valve system, the oil circuit closes via the gate valves controlled by the gate valve ( 61 ) to the oil collection ring ( 26 ) and via temperature sensor ( 52 ), Flow meter ( 53 ), Pressure sensor ( 60 ) and suction pump ( 45 ) to the settling tank ( 44 ).

Neben der Gasanteile Blowby und Labyrinthluft dient das vom Regelgerät (54) geschaltete Belüftungsventil (55) am Gasgehäuse (16) zur Sicherung und Begrenzung des erforderlichen Unterdruckes in den Innenräumen des Gasgehäuses (16) und des Exzentergehäuses (31). In addition to the gas components blowby and labyrinth air, this is used by the control unit ( 54 ) switched ventilation valve ( 55 ) on the gas housing ( 16 ) to secure and limit the required negative pressure in the interior of the gas housing ( 16 ) and the eccentric housing ( 31 ).

Wie schon in [0021] beschrieben, ist durch den Unterdruck in der Ringleitung (26) neben der sicheren Absaugung des Öl-Gas-Gemisches aus dem Exzentergehäuse (31) die Einflussnahme auf die Schmierungs-, Gas -, Temperatur- und Druckverhältnisse in den beidseitigen Gleit- und Führungsflächen zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13) durch die trennschiebergesteuerten Ölöffnungen (61) und die Einbeziehung der Erleichterungsbohrungen (62) des Exzenterringes (1) erreicht.As already described in [0021], the negative pressure in the ring line ( 26 ) in addition to the safe extraction of the oil-gas mixture from the eccentric housing ( 31 ) the influence on the lubrication, gas, temperature and pressure conditions in the sliding and guiding surfaces on both sides between the eccentric ring ( 1 ) and side panels ( 13 ) through the slide valve-controlled oil openings ( 61 ) and the inclusion of the relief drilling ( 62 ) of the eccentric ring ( 1 ) reached.

Der Betrieb der Öl-Gas-Gemischförderung auf der Grundlage des betriebssicheren Trennschieberunterdruckes für den gesamten Ölkreislauf ermöglicht nicht nur den Entfall von Ölpumpen, sondern erlaubt, wie auch beim Betrieb mit Ölpumpen [0019 u. 0021], die dauernde Verwendung der Öl- und Gasanteile aus der Analyse der beiden Teilkreisläufe für die Regelung und Kontrolle der wichtigen Daten wie Ölverbrauch und Blowby-Entwicklung der Teilkreisläufe der Brennkraftmaschine.The operation of the oil-gas mixture conveyance on the basis of the reliable isolating slide vacuum for the entire oil circuit not only makes it possible to dispense with oil pumps, but also, as when operating with oil pumps [0019 u. 0021], the continuous use of the oil and gas components from the analysis of the two sub-circuits for regulating and monitoring the important data such as oil consumption and blowby development of the sub-circuits of the internal combustion engine.

Die Analyse der Teilkreisläufe Gaswechselseite und Exzenterseite beider Ölkreis-Schaltungen verarbeitet dazu im Regelgerät (54) die jeweiligen Drücke (50), (57), (60), Durchflussmengen (50), (53), ein- und ausgehende Temperaturen (44), (51), (52) der Teilkreise sowie Ölstand und Blowbymengen aus dem Absetztank (44).The analysis of the partial circuits on the gas exchange side and eccentric side of both oil circuit circuits processes in the control unit ( 54 ) the respective pressures ( 50 ), ( 57 ), ( 60 ), Flow rates ( 50 ), ( 53 ), incoming and outgoing temperatures ( 44 ), ( 51 ), ( 52 ) of the sub-circles as well as oil level and blowby quantities from the settling tank ( 44 ).

Von Vorteil für die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine ist die Anwendung einer über die Wirkung einer einfachen Regelung des Ölumlaufes mit der Führungsgröße Temperatur (Temperaturregelung) hinausgehenden Regelung mit den zusätzlichen Führungsgrößen Ölmengendifferenz und Gasanteil sowie den Stellgrößen Öldurchlauf und Ölnebelabsaugvakuum in den Räumen (16), (31) u. (26).An advantage for the operational safety of the internal combustion engine is the use of a control system that goes beyond the effect of a simple control of the oil circulation with the command variable temperature (temperature control) with the additional command variables oil quantity difference and gas proportion as well as the control variables oil flow and oil mist vacuum in the rooms ( 16 ), ( 31 ) u. ( 26 ).

Gleichfalls ist die in [0022] geschilderte Einflussnahme auf die Schmierungs-, Gas-, Temperatur- und Druckverhältnisse in den beidseitigen Gleit- und Führungsflächen zwischen Exzenterring 1 und Seitenteilen (13), d.h. Einflussnahme auf die Gleitspalte zwischen den Dichtsegmenten (39) und den Dachfasenringen (37), durch die trennschiebergesteuerten Ölabflüsse (61) und die Einbeziehung der Erleichterungsbohrungen (62) des Exzenterringes (1) erreicht.Likewise is the influence described in [0022] on the lubrication, gas, temperature and pressure conditions in the sliding and guiding surfaces on both sides between the eccentric ring 1 and side panels ( 13 ), ie influencing the sliding gap between the sealing segments ( 39 ) and the roof chamfer rings ( 37 ), due to the gate valve-controlled oil drains ( 61 ) and the inclusion of the relief drilling ( 62 ) of the eccentric ring ( 1 ) reached.

Zusätzlich führt uns die getrennte Erfassung des jeweiligen Gasanteils zur präziseren Regelung der Dichtheitsverhältnisse und Materialabnutzungen am Gaswechselring (9) und an den Trennschiebern (4).In addition, the separate recording of the respective gas portion leads us to more precise control of the tightness and material wear on the gas exchange ring ( 9 ) and on the separating slides ( 4th ).

Die Abgasrückführung (56) nach der Ölabscheidung bildet, neben der Druckregelung des Absetztankes (44), zusammen mit den erforderlichen Mengen der externen AGR den teilweise großen E-AGR-Anteil, besonders bei Betrieb mit niederen ZFW-Zahlen. ([0024] d)The exhaust gas recirculation ( 56 ) after the oil separation forms, in addition to the pressure control of the settling tank ( 44 ), together with the required amounts of external EGR, the sometimes large proportion of E-EGR, especially when operating with low ZFW numbers. ([0024] d)

BrennverfahrensstrategienCombustion process strategies

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wie wirksame Trennung des effektiven, kompakten Brennraums (8) vom Expansionsraum (3) (Punkt [0004] sowie kleine, kostengünstig herstellbare Arbeitsräume (3) großer Zahl aus Eisenguss GJS und GJV, ermöglichen verschiedene Brennverfahrensstrategien. Da die Verbrennungswärme nur im Gasgehäuse (16) intensiver abgeführt werden muss, kommen für die Brenn- und Arbeitskammern (8) und (3) effektiverweise Eisengusswerkstoffe wie GJS und GJV zum Einsatz, die gegenüber Alu-Legierungen 6-fach geringere Wärmeverluste ermöglichen. Der Einsatz von elektrisch betriebenen Ladern (Gasgebläse) beeinflusst die Strategie der Brennverfahren.The properties of the internal combustion engine according to the invention, such as effective separation of the effective, compact combustion chamber ( 8th ) from the expansion space ( 3rd ) (Point [0004] as well as small, inexpensive work spaces ( 3rd ) large number of cast iron GJS and GJV, enable different combustion process strategies. Since the heat of combustion is only in the gas housing ( 16 ) must be removed more intensively, come for the combustion and working chambers ( 8th ) and (3) effectively use cast iron materials such as GJS and GJV, which allow 6 times lower heat losses than aluminum alloys. The use of electrically operated chargers (gas blowers) influences the strategy of the combustion process.

Zur Sinnhaftigkeit des elektrisch betriebenen Laders ist zu bemerken, dass die Unabhängigkeit des Ladedruckes vom Zustand, Energie und Verfügungszeit der Abgase zur Beeinflussung des Füllungszustandes der Brennkammern (8) hinsichtlich des Druckes und der chemischen Zusammensetzung gegenüber den Möglichkeiten komplizierter Variationen von Gaswechselzeiten sehr vorteilhaft ist. Dies ist insbesondere bei Aufgaben des Laders auch außerhalb der reinen spezifischen Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine der Fall, wie bei der Abgasoptimierung und kontinuierlicher Überbrückung von Leistungsstufen während des ZFW-Betriebs ohne Drosselung.Regarding the sensibility of the electrically operated charger, it should be noted that the independence of the boost pressure from the condition, energy and availability of the exhaust gases to influence the filling status of the combustion chambers ( 8th ) is very advantageous in terms of pressure and chemical composition compared to the possibilities of complicated variations in gas exchange times. This is particularly the case with loader tasks outside of the pure specific increase in performance of the internal combustion engine, such as with exhaust gas optimization and continuous bridging of power levels during ZFW operation without throttling.

Auf diesen Grundlagen bauen folgende Eigenschaften der Brennkraftmaschine auf:

  1. a) Überwiegende Verbrennung vorgemischten Brenngases infolge der intensiven Verwirbelung der beim Einlass- und Kompressionsanströmen der kleinräumigen Brennräume eingespritzten Kraftstoffe bei in Einlass- und/oder Kompressionstakt unterteilte Einspritzimpulsbreite.
  2. b) Entfall der Drosselung zur Leistungssteuerung durch Kraftstoff-Einspritzung nur in der benötigten Anzahl von im optimalen Betriebspunkt betriebenen Brennkammern (8) - Arbeitskammern (3).
The following properties of the internal combustion engine are based on these principles:
  1. a) Predominant combustion of premixed fuel gas as a result of the intensive swirling of the fuels injected when the intake and compression flow into the small-scale combustion chambers with an injection pulse width divided into the intake and / or compression stroke.
  2. b) Elimination of throttling for power control by fuel injection only in the required number of combustion chambers operated at the optimal operating point ( 8th ) - working chambers ( 3rd ).

Dabei wird die Reihenfolge der Arbeitskammern (3) so gewählt, dass alle vorhandenen Kammern (3) in gleichmäßiger Zündfolge arbeiten, Zünd-Folge-Wahl „ZFW“.The order of the working chambers ( 3rd ) selected so that all existing chambers ( 3rd ) work in an even firing order, "ZFW" firing order selection.

im gewählten Beispiel [0001] mit 15 Kammern ist die Zündfolge: 1-9-2-10-3-11-4-12-5-13-6-14-7-15-8-1 für die 25%- Leistung. Es werden hier jeweils 3 aktivierbare Kammern ohne Kraftstoffzufuhr ausgelassen: jede 4. entsprechend 25% der möglichen Kammern werden mit Kraftstoff versorgt. Steuerungsaufwand: Software im Motormanagement, Umschaltung von einer Zündfolgen-Stufe zur nächsten ist von einer Arbeitskammer zur nächsten möglich.in the selected example with [0001] 15 Chambers is the firing order: 1-9-2-10-3-11-4-12-5-13-6-14-7-15-8-1 for the 25% power. It will be here 3rd Activatable chambers without fuel supply omitted: each 4th . 25% of the possible chambers are supplied with fuel. Control effort: software in engine management, switching from one firing order stage to the next is possible from one working chamber to the next.

Die periodisch kraftstofffreien Arbeitskammern (3) verlieren als Gaspumpen im wesentlichen nur Reibungsverluste, wie die bekannten teil-abschaltenden Hubkolbenmotore, aber gewinnen Kompressionsenergie zurück durch die Wärmeübertragung von den bespülten Brenn- und Arbeitskammerwänden. Diese periodisch luftpumpenden Arbeitskammern (3) tragen zum gedämpften vibrationsarmen Lauf des Motors bei und sind alle permanent im betriebsnahen Zustand.The periodically fuel-free working chambers ( 3rd ) essentially only lose friction losses as gas pumps, like the well-known partially-switching reciprocating piston engines, but they recover compression energy through the heat transfer from the flushed combustion and working chamber walls. These periodically air-pumping working chambers ( 3rd ) contribute to the damped, low-vibration running of the engine and are all permanently in operational condition.

Der wechselnd aktive Betrieb der Arbeitskammern (3) bei Teillast erweitert durch die Beeinflussung der Abgaszusammensetzung und -temperaturen die Einstellung der Gaswechselzeiten und insbesondre der E-AGR-Anteile für den Selbstzündungsbetrieb. Ergänzend zur Erlangung praktisch kontinuierlicher Leistungsregelung kommen: Einsatz des elektrischen Laders, Variation des AGR-Anteils und früheres ES < 60° n. UT bei niederen Drehzahlen.The alternately active operation of the working chambers ( 3rd ) at partial load, by influencing the exhaust gas composition and temperatures, the setting of the gas change times and in particular the E-EGR shares for auto-ignition operation are expanded. In addition to the achievement of practically continuous power control, there are: use of the electric charger, variation of the EGR portion and earlier ES <60 ° NDC at low engine speeds.

Der zugehörige Regelkreis (closed loop) im Motormanagement verwendet diese Stellgrößen gleichzeitig zum Einhalten des optimalen Betriebspunktes ([0024]).The associated control loop (closed loop) in engine management simultaneously uses these manipulated variables to maintain the optimal operating point ([0024]).

Zur Wahl des elektrisch betriebenen Laders ist auch noch zu bemerken, dass die Unabhängigkeit des Ladedruckes vom Zustand, Energie und Zeitspanne der Abgase nicht nur die Beeinflussung von Füllzustand der Brennkammern über die Möglichkeiten von komplizierten Variationen von Gaswechselzeiten bringt, sondern auch sogenannte „Turbolöcher“ sowie Probleme beim Starten unter HCCI-Bedingungen vermeidet.Regarding the choice of the electrically operated charger, it should also be noted that the independence of the boost pressure from the condition, energy and time span of the exhaust gases not only affects the filling level of the combustion chambers through the possibilities of complicated variations in gas exchange times, but also so-called "turbo holes" as well Avoiding problems when starting under HCCI conditions.

c) Die Arbeitskammern sind bzgl. ihres CO2 - NOx - Feinstaub - Verbrauchs- und Drehzahlkennfeldes immer auf den optimalen Betriebspunkt regelbar.c) With regard to their CO 2 - NOx - fine dust - consumption and speed characteristics, the working chambers can always be regulated to the optimum operating point.

Die Vermischungs-, Diffusionsgeschwindigkeit und -qualität von Kraftstoff mit Luft und interner sowie externer AGR für optimale Homogenität des Brenngases ist nicht nur abhängig von der Gasturbulenz im Einspritzbereich der Brennkammer (8), sondern auch von der Gastemperatur und dem Strahlvolumen, welches die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge pro Brennkammer (8) und Takt benötigt. Die Gastemperatur ist vor allem im Einlasstakt neben den Wandtemperaturen vom geom. Verdichtungsverhältnis und der ungedrosselten Luft-Gaszufuhr abhängig. Beides ist bei der erfindungsgemäßen Brennkammer (8) positiv zu bewerten: die Kammerwände sind günstig durch die verwendeten Eisenwerkstoffe und große Liefergrade führen bei den gewählten geom. Verdichtungsverhältnissen neben den hervorragenden Turbulenzeigenschaften zu hohen Gastemperaturen. Beim Einspritzen im Kompressionstakt gibt es hinsichtlich der Temperatur keinen Verdampfungsmangel und bei Brennkammervolumina von 5 cm3 mit Kraftstoffraten im Bereich von < 5 mm3 pro Arbeitstakt und Brennkammer (8) folgen kürzeste Strahl-Diffusionszeiten von < 1ms bei geeigneten Kraftstoffen.The mixing, diffusion speed and quality of fuel with air and internal and external EGR for optimal homogeneity of the fuel gas is not only dependent on the gas turbulence in the injection area of the combustion chamber ( 8th ), but also from the gas temperature and the jet volume, which is the required fuel injection quantity per combustion chamber ( 8th ) and clock required. The gas temperature is mainly in the intake cycle in addition to the wall temperatures of the geom. Compression ratio and the unthrottled air-gas supply dependent. Both are in the combustion chamber according to the invention ( 8th ) to be assessed positively: the chamber walls are inexpensive due to the iron materials used and large delivery rates lead to the selected geom. Compression ratios in addition to the excellent turbulence properties at high gas temperatures. When injecting in the compression cycle there is no lack of evaporation with regard to the temperature and with combustion chamber volumes of 5 cm 3 with fuel rates in the range of <5 mm 3 per work cycle and combustion chamber ( 8th ) follow the shortest beam diffusion times of <1ms with suitable fuels.

Alle Voraussetzungen für den Einsatz vollkommener Verbrennung mit hervorragenden CO2-, NOx -, Feinstaub- und Verbrauchswerten sind gegeben.All prerequisites for the use of perfect combustion with excellent CO 2 , NOx, particulate matter and consumption values are given.

Kann die Anwendung aller dieser guten Voraussetzungen einer intensiven, homogenen Gemischbildung für den Dieselprozess ein Gewinn sein?Can the use of all of these good conditions for intensive, homogeneous mixture formation for the diesel process be a gain?

Für den Dieselbetrieb des erfindungsgemäßen Motors ist von großem Vorteil das optimierte Einspritzen am Ende des Kompressionstaktes zur konzentrierten, squish-unterstützten, selbstgezündeten Flammfront. Die Rate einer homogen verwirbelten Voreinspritzung während den niederen Temperaturen des Einlasstaktes und/oder während des Kompressionsbeginns ist nur zu steigern bis zur Grenze von Schichtbildung (Rußgrenze) oder Frühzündung des Brenngases.The optimized injection at the end of the compression cycle to the concentrated, squish-assisted, self-igniting flame front is of great advantage for the diesel operation of the engine according to the invention. The rate of a homogeneously swirled pilot injection during the low temperatures of the intake stroke and / or during the start of compression only increase to the limit of stratification (soot limit) or early ignition of the fuel gas.

Die erfolgreiche Verbrennung dieser kombinierten Kraftstoffverteilungen ermöglichen, mit für Dieseleinsatz relativ geringere λ-Werte < 1,3 und große Werte der AGR-Anteile > 30% eine umfassendere Bindung des Sauerstoffes durch die intensivere Zuordnung der Sauerstoff- zu den Dieselölmolekülen und damit die Reduzierung der NOx-Anteile im Abgas. Auch die gleichmäßige Absenkung der Verbrennungstemperatur bei ZFW-Betrieb bringt Vorteile für die NOx-Verminderung.The successful combustion of these combined fuel distributions, with relatively low λ values <1.3 and large values of the EGR proportions> 30% for diesel use, enables a more extensive binding of oxygen through the more intensive assignment of the oxygen to the diesel oil molecules and thus the reduction of NOx levels in the exhaust gas. Evenly lowering the combustion temperature during ZFW operation brings advantages for NOx reduction.

Hier ist die effektive Regelung des Zündzeitpunktes mittels Variation der AGR als Stellgröße und mit dem Selbstzündungszeitpunkt aus der Analyse des seismischen Signals (46) (s.a. [0029]) als Regelgröße erforderlich.Here is the effective control of the ignition timing by varying the EGR as a manipulated variable and with the auto-ignition timing from the analysis of the seismic signal ( 46 ) (sa [0029]) is required as a controlled variable.

d) Erweiterter HCCI-Betrieb durch Kombination der Betriebsarten a, b und c :

  • → vorgemischtes homogenes Brenngas
  • → Arbeitskammer-Zündfolgenwahl, ZFW
  • → hocheffiziente Verbrennung in kleinen kompakten Brennräumen
führt mit AGR >20% + elektrischen Lader + geom. Verdichtung 12...16 + Regelkreis zur sicheren Kompressionszündung mit den Stellgrößen: Laderdruck, E-AGR + I- AGR-Rate (Variation der synchronen Gaswechselzeiten) + Einspritz-Timing mittels Auswertung des Klopfsignals aus der Analyse des seismischen Gebersignals (46) oder anderer Signale. (s.a. [0029])d) Extended HCCI operation by combining operating modes a, b and c:
  • → premixed homogeneous fuel gas
  • → Working chamber ignition sequence selection, ZFW
  • → highly efficient combustion in small, compact combustion chambers
leads with EGR> 20% + electric charger + geom. compression 12th ... 16 + control circuit for safe compression ignition with the manipulated variables: supercharger pressure, E-EGR + I-EGR rate (variation of the synchronous gas exchange times) + injection timing by evaluating the knock signal from the analysis of the seismic transmitter signal ( 46 ) or other signals. (see also [0029])

Gestartet mit elektrischem Zündfunken und drosselfrei mit kleiner Kammerzahl z.B. bei der 0,9 L- Maschine, mit Arbeitskammerzahl 15 wird in jede 8. Kammer Kraftstoff sehr spät 45°n. LOT - im Einlasstrakt - für sehr großes λ eingespritzt, bei elektrischem Lader mit 0,15 MPa.Started with electrical ignition sparks and throttle-free with a small number of chambers, for example on the 0.9 L machine, with a number of working chambers 15 in every 8th chamber fuel is very late 45 ° n. LOT - in the intake tract - injected for very large λ, with electric charger with 0.15 MPa.

Sobald mit AGR, Brenngas-Temperatur und Zündverzug die Kompressionszündung erreicht ist, wird nur mit dem nun im Motormanagement angelernten optimalen Betriebskennpunkt in den lastabhängig benötigten Arbeitskammern unter weiterhin aktivem elektrischen Zündfunken gefahren.As soon as the compression ignition is reached with EGR, fuel gas temperature and ignition delay, the optimal operating characteristic, which has now been learned in engine management, is used in the load-dependent working chambers with the electrical ignition spark still active.

Im Leerlauf z.B. nur mit jeder 11. Kammer, d.h. bei 15 Kammern, mit weniger als einer Kammer pro Umdrehung mit der Zünd-Einspritzfolge: 1-8-15-7-14-6-13-5-12-4-11-3-10-2-9-1. Die Lastanforderungen in einem betriebenen Fahrzeug werden hiermit nicht nur durch die Wahl eines geeigneten Ganges z.B. automatisch berücksichtigt, sondern es kommt das automatische Einschalten einer geeigneten Zahl von Brennräumen (8) hinzu. Auswirkungen beim Betreiben geringer Arbeitskammerzahlen pro Umdrehung mit der oben beschriebenen Arbeitskammer-Zündfolgenwahl ZFW wie die starke Anreicherung des Luftanteils im Abgastrakt werden durch Früher-Stellung der Gaswechselzeiten ausgeglichen. Um die erforderliche hohe interne AGR-Rate beim HCCI-Betrieb einzuhalten, schließt der Auslass früher und der Einlass öffnet früher, womit Sauerstoffeinfluss und Lieferverluste des elektrischen Laders infolge des höheren Abgasdruckes während der Überschneidungsphase vermindert werden. (21)At idle, for example, only with every 11th chamber, ie at 15 Chambers, with less than one chamber per revolution with the ignition injection sequence: 1-8-15-7-14-6-13-5-12-4-11-3-10-2-9-1. The load requirements in an operated vehicle are not only taken into account automatically by the choice of a suitable gear, for example, but the appropriate number of combustion chambers is automatically switched on ( 8th ) added. Effects of operating small numbers of working chambers per revolution with the ZFW working chamber ignition sequence described above, such as the strong enrichment of the air content in the exhaust tract, are compensated for by setting the gas exchange times earlier. In order to maintain the required high internal EGR rate during HCCI operation, the outlet closes earlier and the inlet opens earlier, thereby reducing the influence of oxygen and the delivery losses of the electric charger due to the higher exhaust gas pressure during the overlap phase. ( 21 )

e) Die Gaswechseleinrichtung Gaswechselring (9) der bisher beschriebenen Brennkraftmaschine ist durch die voneinander abhängigen fest eingearbeiteten Gaswechselkanäle (12) und (65) für Ein- und Auslass auf einem Ring beschränkt auf synchrones Variieren von Aus- und Einlasszeiten durch Variieren der Stegposition.e) The gas exchange device gas exchange ring ( 9 ) of the internal combustion engine described so far is due to the interdependent, firmly integrated gas exchange channels ( 12th ) and ( 65 ) for inlet and outlet on a ring limited to synchronous variation of outlet and inlet times by varying the web position.

Abgesehen von der Einfachheit des dazu gehörigen Planetenantriebs (15) und der gemeinsamen Regelungsmöglichkeit der Anlegepressung und Lagerung, ist der Aufwand einer variablen Gaswechseleinrichtung mit 2 Gaswechselringen, die zudem nicht gelöste Dichtigkeitsprobleme infolge der unterschiedlichen Temperaturen der beiden separaten Gaswechselringe mit sich bringt so groß und unsicher, dass von der Verfolgung dieser Möglichkeit Abstand genommen wurde.Apart from the simplicity of the associated planetary drive ( 15 ) and the common control option for contact pressure and storage, the effort of a variable gas exchange device is included 2nd Gas exchange rings, which in addition do not solve tightness problems due to the different temperatures of the two separate gas exchange rings, are so large and unsafe that the pursuit of this possibility has been refrained from.

Mit dem Einsatz des elektrischen Laders, Nutzung der synchronen Variation der Gaswechselzeiten, mit anwendungsgerechten Programmen auf dem Gaswechselring sowie der konsequenten Lastregelung mit der Arbeitskammer - Zündfolgenwahl ZFW können die geforderten Ziele erreicht werden.By using the electric charger, using the synchronous variation of the gas exchange times, application-specific programs on the gas exchange ring and the consistent load control with the working chamber - ignition sequence selection ZFW, the required goals can be achieved.

Unter diesen Voraussetzungen [0024] a...e sind verschiedene Brennverfahrensstrategien zu verfolgen:

  1. A) Der Einsatz als Range-Extender ist aufgrund der punktgenauen Betriebsweise als Akkulader vorteilhaft für Effizienz, Aufwand und Schadstoffe zu konzipieren: Keine ZFW, die Regelung für Gaswechselringanlegung entfällt, da bei dieser Betriebsart mit konstantem Brennkammerdruck gearbeitet wird. Auch die Regelung zur Ölnebelabsaugung kann vereinfacht auf die Führungsgrößen Temperatur und Menge beschränkt werden, da auch hier die gleichförmige Betriebsweise verwertbare Messdaten aus dem Verhalten von Temperatur und Absaugmengen generiert. Kraftstoff: Benzin 90 Oktan, Arbeitsraum: ca.600 cm3, n=3000U/min, Kammerzahl 9, e= 6 mm, Verdichtung: 10, ohne Drosselung, ohne Lader, P =25 kW, Außen-Durchmesser ca. 350 mm, Kammerlänge= 80 mm, Gesamtlänge ca. 200 mm. Gewicht: ca.50 kg, Zündung mit Zündkerze, λ=1. Einspritzen im Einlass-Takt: 45° n. LOT, interne AGR durch AS: 15°n.LOT, EÖ: 15° v. LOT, übrige Ventilsteuerzeiten: AÖ: 10° v. UT, ES: 30° n. UT, keine Steuerzeitenverstellung.
  2. B) Drosselloser Komfort-Motor aufgeladen, mit Arbeitskammer-Zündfolgenwahl und großer Arbeitskammerzahl, der sich aufgrund seiner geringen Baugröße und kleinem Gewicht, hoher Laufruhe und Effizienz hervorragend auch als Hybrid-Komponente eignet:
    • Diese Strategie verwendet die in [0024]a, b und c beschriebenen Betriebsmöglichkeiten mit elektronischer Zündung.
Under these conditions [...] a ... e different combustion process strategies have to be followed:
  1. A) The use as a range extender is due to the precise operation as a battery charger to be designed advantageously for efficiency, effort and pollutants: No ZFW, the regulation for gas exchange ring application is omitted, since this operating mode works with constant combustion chamber pressure. The regulation for oil mist extraction can also be simplified to the reference variables of temperature and quantity, since here too the uniform mode of operation generates usable measurement data from the behavior of temperature and extraction quantities. fuel: Gas 90 Octane, working space: approx. 600 cm 3 , n = 3000rpm, number of chambers 9 , e = 6 mm, compression: 10, without throttling, without charger, P = 25 kW, outer diameter approx. 350 mm, chamber length = 80 mm, total length approx. 200 mm. Weight: approx. 50 kg, ignition with spark plug, λ = 1. Injection in the intake cycle: 45 ° after LOT, internal EGR through AS: 15 ° after LOT, EÖ: 15 ° from LOT, other valve timing: AÖ: 10 ° v. UT, ES: 30 ° UT, no timing adjustment.
  2. B) Throttleless comfort engine, charged, with a choice of working chamber firing order and a large number of working chambers, which is also ideal as a hybrid component due to its small size and light weight, smooth running and efficiency:
    • This strategy uses the electronic ignition operating options described in [0024] a, b and c.

Infolge der Arbeitskammer-Zündfolge-Wahl, ZFW, wird mit den optimierten Werten der Arbeitskammern vom Motormanagement die Anzahl der einzusetzenden Arbeitskammern pro Umdrehung (bei 4-Taktbetrieb pro 2 Umdrehungen) entsprechen der Lastforderung vorgegeben. Die vorgegebene Drehzahl, AGR-Anteil, Gaswechseleinstellungen {(früh oder spät mit der synchronen Stegverstellung (35)} und Luftverhältnis λ richten sich nach den durch autonomes Lernen im Motormanagement vorhandenen Optimalwerten.As a result of the choice of working chamber firing sequence, ZFW, the number of working chambers to be used per revolution (with 4-stroke operation per 2nd Revolutions) correspond to the load requirement specified. The specified speed, EGR percentage, gas exchange settings {(early or late with the synchronous web adjustment ( 35 )} and air ratio λ depend on the optimum values available through autonomous learning in engine management.

Bei Volllast werden pro Umdrehung alle vorhandenen Arbeitskammern mit den optimalen Werten mit Kraftstoffeinspritzung aktiviert.At full load, all existing working chambers are activated with the optimum values with fuel injection per revolution.

Die erforderliche Drehzahl wird bei Teillast und auch bei Volllast durch das Motormanagement nach autonom gelernten Daten vorgegeben. Auch bei Volllast werden hierbei die Qualitätsforderungen nach Abgas und Effizienz eingehalten.The required speed is specified by the engine management based on autonomously learned data at partial load and also at full load. Even at full load, the quality requirements for exhaust gas and efficiency are met.

Die in 21 genannten Gaswechselzeiten beziehen sich auf mittlere Drehzahlen bei Fremdzündung. Der gleichbleibende Überschneidungswinkel kann mit 20° sehr klein bleiben, da für den ZFW-Betrieb, infolge der fehlenden Restgase für die Abgasoptimierung E-AGR benötigt wird. Bei Volllast und hoher Drehzahl bringt uns die Spätstellung der Lastwechselzeiten den Vorteil der besseren Füllung beim verzögerten Einlassschließen AS. Für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist allerdings die durchgreifend vorgemischte Verbrennung, auch Verbrennung von homogenem Gas-Luft -Gemisch genannt, von größtem Vorteil. Sie verlangt die volle Nutzung der intensiven Turbulenzen im „effektiven Brennraum“ (Punkt [0024a]) sowohl während des Einlass- als auch während des Kompressionstaktes. Die gesamte Einspritzimpulsbreite wird dazu in mindestens zwei Teile aufgeteilt.In the 21 The gas change times mentioned refer to average speeds in the case of spark ignition. The constant overlap angle can remain very small at 20 °, since E-EGR is required for ZFW operation due to the lack of residual gases for exhaust gas optimization. At full load and high speed, the late setting of the load change times gives us the advantage of better filling with delayed intake closing AS. For the internal combustion engine according to the invention, however, the thoroughly premixed combustion, also called the combustion of homogeneous gas-air mixture, is of the greatest advantage. It requires the full use of the intense turbulence in the "effective combustion chamber" (point [0024a]) both during the intake and during the compression stroke. For this purpose, the entire width of the injection pulse is divided into at least two parts.

Hierbei ist es wichtig, den ersten Einspritzteil P1 deutlich nach LOT bei ca. 45°EW zu beginnen, um die brennraumfernen Randvolumen des flachen Arbeitsraumes (3) überwiegend mit Restverbrennungsgas aus I- und E-AGR zu besetzen. So wird sichergestellt, dass sich das homogene Gemisch im abgegrenzten Brennraum (8) konzentriert und sich bis zum Zeitpunkt der Zündung keine klopffähigen Nester im schädlichen Raum der Trennschieberumgebung nämlich in den brennraumfernen Randvolumen bilden.Here it is important to use the first injection part P1 to start clearly after LOT at approx. 45 ° EW in order to determine the edge volume of the flat work area 3rd ) to be occupied predominantly with residual combustion gas from I and E EGR. This ensures that the homogeneous mixture in the defined combustion chamber ( 8th ) is concentrated and no knockable nests form in the harmful area of the sliding gate environment, namely in the peripheral volume away from the combustion chamber, until the time of ignition.

Die moderate Anhebung der geom. Verdichtung auf den Bereich um 12:1 {mit E-Lader, λ = 1,0 ... 1,2 und Einlass-Öffnen bei 10°v. LOT, Auslass-Schließen um 10°n. LOT, ES bei 20°n.UT, AÖ bei 30°v.UT, (alle Zeiten bei mittleren Drehzahlen)} wird durch die intensive Turbulenz im Hinblick auf die Klopfgefahr erleichtert. (21)The moderate increase in geom. Compression to the area around 12: 1 {with e-charger, λ = 1.0 ... 1.2 and inlet opening at 10 ° v. LOT, outlet closing by 10 ° n. LOT, ES at 20 ° a.UT, AÖ at 30 ° a.UT, (all times at medium speeds)} is facilitated by the intense turbulence with regard to the risk of knocking. ( 21 )

Die Leistungs-Steuerung bzw. -Regelung ohne Einlassdrosselung verwendet hierbei die flexible Arbeitskammer-Zündfolgenwahl ZFW entsprechend [0024] b).The power control or regulation without inlet throttling uses the flexible working chamber ignition sequence selection ZFW in accordance with [0024] b).

Damit wird einerseits der optimale Betriebspunkt unabhängig von der Leistungsforderung eingehalten und doch alle vorhandenen Arbeitskammern gleichmäßig beansprucht. Da die Wahl der Arbeitskammern durch das Ein- und Ausschalten der Kraftstoffeinspritzung erfolgt, könnten grundsätzlich auch alle Zwischenstufen dieser Mehrkammer-Motoren betrieben werden. D.h.: gestartet wird mit einer bzw. zwei aktiven Brennkammern pro Umdrehung. Das Motormanagement wählt sich entsprechend der Änderungen der Gaspedalstellung des Fahrzeugs die Anzahl der lastbedingt erforderlichen Brennkammerzahlen und deren gleichmäßige Zündfolge-Verteilung aus.On the one hand, this ensures that the optimum operating point is maintained regardless of the power requirement, and that all the existing working chambers are equally loaded. Since the selection of the working chambers is done by switching the fuel injection on and off, all intermediate stages of these multi-chamber engines could in principle also be operated. That means: one or two active combustion chambers are started per revolution. The engine management system selects itself according to the changes in the accelerator pedal position of the Vehicle the number of combustion chamber numbers required due to the load and their even firing order distribution.

D.h. bei größeren Stufungen zwischen den auf optimalem Betriebspunkt gehaltenen aktiven Kammerzahlen pro Zyklus müssen durch selbsttätige Gangwahl oder Einspritzmengen- und Ladedruckvariation bei optimalem λ und/oder variierten Gaswechselzeiten innerhalb jeweils günstigster Zielwerte gefahren werden.I.e. in the case of larger increments between the active number of chambers per cycle kept at the optimum operating point, automatic gear selection or injection quantity and boost pressure variation with optimum λ and / or varied gas exchange times must be used within the most favorable target values.

Um die in [0024]c) geforderten Schadstoffanteile und Verbrauchswerte zu erreichen, ist durch die Verbrennung des homogenisierten Kraftstoff-Luft-AGR - Gemisches das CO2-, NOx- und partikelarme Ergebnis bei verbrennungsgünstigen Verdichtungsdrücken sichergestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Gasturbulenz während des Kompressionstaktes auf einer Geschwindigkeit von 20 m/s schon bei n = 3000 U/min beim Einströmen in die effektive Brennkammer (8) beruht.In order to achieve the pollutant proportions and consumption values required in [0024] c), the combustion of the homogenized fuel-air EGR mixture ensures that the result is low in CO 2 , NOx and particles at compression-favorable compression pressures. It should be taken into account that the gas turbulence during the compression stroke at a speed of 20 m / s already at n = 3000 rpm when flowing into the effective combustion chamber ( 8th ) is based.

Auch die Vermeidung von Rußpartikeln ist unter diesen Bedingungen mit gleichmäßig verteilter Wärmeentwicklung bei großem Brennzeitangebot von z.B. 3 ms im Mittel und Brenngeschwindigkeiten von 20 m/s in sehr kleinen Brennräumen sichergestellt.Avoiding soot particles is also an issue under these conditions, with evenly distributed heat generation and a wide range of burning times, e.g. 3 ms on average and burning speeds of 20 m / s ensured in very small combustion chambers.

Dies trifft auch auf sehr gute Verbrauchswerte zu, die durch die hohe Verdichtung, mittleres Luftverhältnis, relativ hohen den AGR-Anteil und die intensive vorgemischte Verbrennung begünstigt werden.This also applies to very good consumption values, which are favored by the high compression, medium air ratio, relatively high EGR and intensive premixed combustion.

C) Lastunabhängig im Homogeneous Charge Combustion Ignition-Modus (HCCI) betriebener Effizienz-Motor.C) Efficiency motor operated independently of the load in the Homogeneous Charge Combustion Ignition mode (HCCI).

Zu dieser Verbrennungsstrategie ist die Summe aller beschriebenen Entwicklungspotenziale des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors erforderlich.The sum of all described development potentials of the internal combustion engine according to the invention is necessary for this combustion strategy.

Sehr wichtig gegenüber der intensiv- vormischenden Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-AGR-Gemisches {a) + b) in Punkt [0024]} ist die Grundlage für den sicheren HCCI-Modus des erfindungsgemäßen Motors die Spreizung der Betriebssicherheit auf das gesamte Leistungsspektrum durch die Auflösung des geforderten Leistungsspektrums in Leistungsstufen aus verschiedenen Zündfolgen aktivierter Arbeitskammern (3) [0027]. Der erfindungsgemäße Motor wird zur exakten, schnellen Verwirklichung des 3-fach-Ziels Leistung + Abgasqualität + Verbrauch dauernd in den optimalen punktgenauen Kennfeldbereich der jeweils aktiven Brennkammern durch Regelung gebracht.Very important compared to the intensive premixing homogenization of the fuel-air EGR mixture {a) + b) in point [0024]} is the basis for the safe HCCI mode of the engine according to the invention, the spreading of the operational safety to the entire performance spectrum by Dissolution of the required performance spectrum in performance levels from different firing sequences of activated working chambers ( 3rd ) [0027]. The engine according to the invention is continuously brought into the optimal, precise map area of the respectively active combustion chambers by control for the exact, quick achievement of the 3-fold goal of performance + exhaust gas quality + consumption.

Die Verwendung von Eisenwerkstoffen wie Vermicularguss (GJV) für den Gehäusering (2) bringt die Betriebssicherheit und Effizienz durch Verbesserung von Dichtheit, Warmverhalten und Wärmeverlusten voran. Das ungünstige Verhältnis Wandflächen/Arbeitsvolumen der Arbeitskammern (3) wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit der Eisenwerkstoffe ausgeglichen.The use of ferrous materials such as vermicular casting (GJV) for the housing ring ( 2nd ) advances operational safety and efficiency by improving tightness, warm behavior and heat loss. The unfavorable ratio of wall area / working volume of the working chambers ( 3rd ) is compensated for by the low thermal conductivity of the iron materials.

Die völlige homogen vorgemischte Verbrennung, verlangt, wie in [0024] c) angedeutet, die volle Nutzung der intensiven Turbulenzen im effektiven Brennraum (8) [Punkt 0024] auch schon während des Einlass-Taktes. Die gesamte Einspritzimpulsbreite erhält damit die bestmögliche Vormischlänge. Hierbei ist es wichtig, die Kraftstoffeinspritzung deutlich nach OT bei ca. 45°KW zu beginnen, um die brennraumfernen Randvolumen des flachen Arbeitsraumes überwiegend mit Restverbrennungsgas zu besetzen. So wird sichergestellt, dass sich das homogene Gemisch im abgegrenzten Brennraum konzentriert und sich bis zum Zeitpunkt der Zündung keine klopffähigen Nester im schädlichen Raum der Trennschieberumgebung, nämlich in den brennraumfernen Randvolumen, bilden.The complete, homogeneously premixed combustion requires, as indicated in [0024] c), the full use of the intensive turbulence in the effective combustion chamber ( 8th ) [Point 0024] even during the intake cycle. The entire injection pulse width thus receives the best possible premix length. It is important to start the fuel injection clearly after TDC at approx. 45 ° KW in order to fill the peripheral volume of the flat work area far from the combustion chamber with residual combustion gas. This ensures that the homogeneous mixture concentrates in the defined combustion chamber and that no knockable nests form in the harmful area of the sliding gate environment, namely in the peripheral volume away from the combustion chamber, until the time of ignition.

Die größte Förderung einer gleichmäßig sicheren Beherrschung der Selbstzündung (natürlich nicht nur beim HCCI-Verfahren) bewirkt die Abwesenheit von überhitzten Kanten und Flächen von Tellerventilen. die auch nicht im Bereich der gleichmäßigen, großen Wandflächen von Exzenterring (1) und Gehäusering (2) zu finden sind.The greatest promotion of evenly mastery of self-ignition (of course not only in the HCCI process) causes the absence of overheated edges and surfaces of poppet valves. which are not in the area of the even, large wall surfaces of the eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) can be found.

Die kräftige Anhebung der Verdichtung auf den Bereich um 16:1, E-Booster bis 2 bar, λ = 1,2 ... 1,4 und Auslass-Öffnen 30°v.UT, AS bei 20°n. LOT, EÖ bei LOT, ES bei 40°n.UT (alle Zeiten bei mittleren Drehzahlen (22), erleichtert die sichere Kompressionszündung noch durch die prinzipiell gemeinsame Frühverstellung und durch den größeren Zündverzug, den der größere I-AGR +E-AGR- Anteil bewirkt. (21)The strong increase in compression to the area around 16: 1, e-booster up 2nd bar, λ = 1.2 ... 1.4 and outlet opening 30 ° v.UT, AS at 20 ° n. LOT, EÖ at LOT, ES at 40 ° a.UT (all times at medium speeds ( 22 ), the safe compression ignition is facilitated by the principle of common advance adjustment and the greater ignition delay caused by the larger I-EGR + E-EGR portion. ( 21 )

Durch die I-AGR-Anteile, die durch synchrones Gaswechselvariieren dosiert werden, ist die Regelung für die Einhaltung der Selbstzündungszeit von 0°... 15°n. ZOT mit dem zugehörigen Heizmaximum möglich, damit die Verbrennung in ca. 1,5 ms bis ca. 30° n. ZOT abläuft. Der hier entscheidende Selbstzündungszeitpunkt als Regelgröße wird durch Analyse des Drehmomentverlaufes vom Antrieb des Gaswechselrings (9) (18) bzw. durch Analyse des seismischen Signals des Sensors (46) am Aktuator (19) der Anlegekraft des Gaswechselringes (9) gewonnen, wo sich die Spitze des Heizmaximums deutlich über dem Exzenterwellenwinkel °EW der jeweiligen Arbeitskammer (8) abzeichnet. Das Drehmoment (Drehmomentgeber (36)) für die Anlegeregelung des Gaswechselringes (9) steht am Schrittmotor der Planeten-Stegverstellung (35) zur Verfügung. Für die erforderliche Dynamik der hier stattfindenden Datenverarbeitung ist das Zusammenführen der genannten Signale von entscheidender Bedeutung.Due to the I-EGR components, which are dosed by synchronous gas exchange variation, the regulation for compliance with the auto-ignition time is from 0 ° ... 15 ° n. ZOT possible with the associated heating maximum, so that the combustion takes place in approx. 1.5 ms to approx. 30 ° according to ZOT. The decisive auto-ignition timing as a controlled variable is determined by analyzing the torque curve from the drive of the gas exchange ring ( 9 ) ( 18th ) or by analyzing the seismic signal from the sensor ( 46 ) on the actuator ( 19th ) the application force of the gas exchange ring ( 9 ) where the peak of the heating maximum is clearly above the eccentric shaft angle ° EW of the respective working chamber ( 8th ) is emerging. The torque (torque sensor ( 36 )) for the regulation of the gas exchange ring ( 9 ) is on the stepper motor of the planetary bridge adjustment ( 35 ) to disposal. For the required dynamics of the data processing taking place here, the merging of the signals mentioned is of crucial importance.

Die Verarbeitung der Signale auch beim ZFW-Betrieb ist für die Motorelektronik kein Problem, da hier auch die einzelnen Brennräume (8) aktiviert und überwacht werden.The processing of the signals even during ZFW operation is no problem for the engine electronics, since the individual combustion chambers ( 8th ) are activated and monitored.

Das in Punkt [0014] genannte Z-Verfahren des Finnen Aumet Oy wird beispielhaft für die Möglichkeiten der Strategieentwicklung mit dem Gaswechselring (9) angeführt. Auch die räumlichen und werkstofflichen Verhältnisse des mit der vorliegenden Erfindung zur Verfügung stehenden Brennraums (8) bieten z.B. mit dem Z-Prozess vorteilhafte Anwendungen.The Z method of the Finn Aumet Oy mentioned in point [0014] is used as an example for the possibilities of strategy development with the gas exchange ring ( 9 ). The spatial and material conditions of the combustion chamber available with the present invention ( 8th ) offer advantageous applications, for example with the Z process.

Mit den 2-Takt-Kanäten im Gaswechselring (9), großer Überschneidung EÖ-AS im Ausschiebetakt, synchroner Gaswechselverstellung, drosselfrei, elektrischem Hochdrucklader, HCCI-Analyse wie in [0029] beschrieben, wird mit der ZFW nicht nur das ganze Leistungsspektrum des Motors in HCCI betreibbar, sondern auch die Temperaturverhältnisse durch die abwechselnden Aktiv-Kammern besser beherrschbar. Diesen sehr kurzen und späten Einspritzzeiten kommen die kurzen Wege, die hohen I-AGR-Temperaturen und der intensive Squish [0005] entgegen.With the 2-stroke channels in the gas exchange ring ( 9 ), large overlap EÖ-AS in the push-out cycle, synchronous gas exchange adjustment, throttle-free, electric high-pressure charger, HCCI analysis as described in [0029], the ZFW can not only operate the entire performance spectrum of the engine in HCCI, but also the temperature conditions due to the alternating Active chambers easier to control. These very short and late injection times are matched by the short distances, the high I-EGR temperatures and the intensive squish [0005].

23 zeigt ein Beispiel für die Gaswechselzeiten des Z-Verfahrens mit Einspritzbereich P2 während der Kompression. P1 entfällt. 23 shows an example of the gas change times of the Z-process with injection area P2 during compression. P1 is omitted.

Die Einspritzung von CNG-Erdgas im Zeitpunkt P2 erleichtert auch hier die Durchmischung des Kraftstoff-Luftgemisches.The injection of CNG natural gas at the time P2 It also makes it easier to mix the fuel and air mixture.

Der Gaswechselring (9) trägt beim Z-Prozess mit 15 Arbeitskammern bei Gleichlauf mit der Exzenterwelle 15+1 = 16 Programme, die Untersetzung gegenüber der Exzenterwelle (7) beträgt 15+1=> 16:1, weil infolge des pro Umdrehung Exzenterwelle (7) um 1 Programmsatz mitfahrenden Gaswechselrings (9) nur 15 Brennkammern während einer Exzenterumdrehung völlig bedient werden..The gas exchange ring ( 9 ) contributes to the Z process 15 Working chambers in synchronism with the eccentric shaft 15 +1 = 16 programs, the reduction compared to the eccentric shaft ( 7 ) is 15 + 1 => 16: 1 because, due to the eccentric shaft per revolution ( 7 ) Gas exchange ring traveling with 1 program block ( 9 ) just 15 Combustion chambers are fully operated during an eccentric revolution.

Die Leistungssteuerung bzw. -Regelung ohne Einlassdrosselung verwendet bei der HCCI-Strategie die flexible Arbeitskammer-Zündfolgenwahl ZFW entsprechend [0024] b). Damit wird einerseits der optimale Betriebspunkt unabhängig von der Leistungsforderung eingehalten und doch alle vorhandenen Arbeitskammern (3) gleichmäßig beansprucht. Da die Wahl der Arbeitskammern (3) durch das Ein- und Ausschalten der Kraftstoffeinspritzung erfolgt, könnten grundsätzlich auch alle Zwischenstufen dieser Mehrkammer-Motoren im Abschaltmodus betrieben werden. Aus Gründen des geräusch- und vibrationsarmen Rundlaufs werden hier nur z.B. 6 Stufen betrachtet.The power control or regulation without inlet throttling uses the flexible working chamber ignition sequence selection ZFW in accordance with [0024] b) in the HCCI strategy. On the one hand, this ensures that the optimum operating point is maintained regardless of the power requirement, and yet all existing working 3rd ) evenly stressed. Since the choice of chambers of labor ( 3rd ) by switching the fuel injection on and off, all intermediate stages of these multi-chamber engines could in principle also be operated in the shutdown mode. For reasons of low-noise and low-vibration concentricity, only here, for example 6 Considered levels.

Die 25 %-Übergänge z. B. zwischen den durch Regelung auf optimalem Betriebspunkt gehaltenen Stufen müssen durch Getriebegangwahl oder Einspritzmengen- und Ladedruckvariation bei optimalem Luftverhältnis λ oder variierten Gaswechselzeiten innerhalb jeweils günstigster Zielwerte gefahren werden.The 25% transitions z. B. between the levels held by control at the optimum operating point must be driven by gearbox selection or injection quantity and boost pressure variation with optimal air ratio λ or varied gas exchange times within the most favorable target values.

Bei diesen Optimierungsaufgaben mit den Zielwerten CO2, NOx, Partikel, Leistung und den Stellgrößen Einspritzmengen, Ladedruck, AGR-Anteil, Luftverhältnis λ und ZFW ist der Einsatz der Regelungstechnik mit geschlossenen Regelkreisen zielführend.For these optimization tasks with the target values CO 2 , NOx, particles, power and the manipulated variables injection quantities, boost pressure, EGR percentage, air ratio λ and ZFW, the use of control technology with closed control loops is expedient.

Darstellungen zum AusführungsbeispielIllustrations of the exemplary embodiment

In 23 Zeichnungen, Datenfluss- und Funktionsdiagrammen wird die Beschreibung des Ausführungsbeispiels unterstützt: (Daten zum Ausführungsbeispiel in [0001], [0005] und [0009])In 23 Drawings, data flow and functional diagrams support the description of the exemplary embodiment: (Data on the exemplary embodiment in [0001], [0005] and [0009])

1 zeigt in einem Längsschnitt durch den mechanischen Teil des Beispielmotors (Bild links) die Unterteilung in das Exzentergehäuse (31), gebildet aus dem Gehäusering (2) und den beiden Seitenteilen (13g+13öl). Die Hauptlager (29) als Zylinderrollenlager tragen die Exzenterwelle (7) mit einem montierten Gegengewicht zur Aufnahme des großen Exzenterlagers (30), auch ein Zylinderrollenlager. 1 shows in a longitudinal section through the mechanical part of the example motor (picture left) the subdivision into the eccentric housing ( 31 ), formed from the housing ring ( 2nd ) and the two side parts (13g + 13öl). The main camp ( 29 ) as a cylindrical roller bearing carry the eccentric shaft ( 7 ) with a mounted counterweight to accommodate the large eccentric bearing ( 30th ), also a cylindrical roller bearing.

Die Gegengewichte benötigten zum Ausgleich der Exzentrizität des Exzenterrings (1) nicht das gesamte Volumen des Exzentergehäuses (31). The counterweights needed to compensate for the eccentricity of the eccentric ring ( 1 ) not the entire volume of the eccentric housing ( 31 ).

Über dem Exzenterring (1) liegt in der Stellung OT der Brennraum (8) mit der Zünd- und Einspritzanlage (11) im Gehäusering (2) und einem Teilvolumen im Seitenteil (13g).Over the eccentric ring ( 1 ) the combustion chamber is in the TDC position ( 8th ) with the ignition and injection system ( 11 ) in the housing ring ( 2nd ) and a partial volume in the side part ( 13g ).

In der Stellung OT zeigt sich die deutliche Trennung des Brennraums (8) von dem Arbeitsvolumen der Arbeitskammern (3) in beiden Schnitten. Unter Berücksichtigung der Wärmedehnung geht der Restspalt zwischen Exzenterring (1) und Gehäusering (2) gegen 0,1 mm. Hier entstehen die hohen Squish-Geschwindigkeiten von den Arbeitskammern (3) in die Brennräume (8) hinein: > 20m/s im Ausführungsbeispiel.In the OT position, the combustion chamber is clearly separated ( 8th ) of the working volume of the working chambers ( 3rd ) in both cuts. Taking into account the thermal expansion, the remaining gap between the eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) against 0.1 mm. This is where the high squish speeds from the working chambers ( 3rd ) into the combustion chambers ( 8th ) in:> 20m / s in the embodiment.

Die linke Seite des Längsschnittes enthält im Gasgehäuse (16) die Lagerung und den Antrieb des Gaswechselringes (9), der mit seinen Kanälen die 4-Takt-Programme für die Brennkammern (8) ausführt. Diese Funktion wird mit dem größeren Maßstab in 2 beschrieben.The left side of the longitudinal section contains in the gas housing ( 16 ) the storage and the drive of the gas exchange ring ( 9 ), with its channels, the 4-stroke programs for the combustion chambers ( 8th ) executes. This feature comes in with the larger scale 2nd described.

Im Querschnitt in 1 rechts wird der Ablauf der Exzenterbewegung zur Bildung der Arbeitsbewegung in den Arbeitskammern (3) anschaulich: der Exzenterring (1) bildet mit dem um 2 × e größeren Gehäusering (2) den sichelförmigen Raum der Arbeitskammern 3 mit der Breite des Exzenterrings (1) und wird durch die 15 Trennschieber (4) nicht nur in die Anzahl der Arbeitskammern (3) geteilt, sondern auch gegen die geringen Drehmomente der Rollenlagerreibung (30) gegen die Drehrichtung (z.B. rechtsdrehend) gehalten. Aus diesem Querschnitt geht der Schwenkwinkel δ der Trennschieber (4) gegenüber ihrer Mittenlage im oberen Totpunkt OT oder unteren Totpunkt UT hervor, den die Trennschieber (4) maximal mit ihrer Lagerung, den Kalotten (5) in Exzenterring (1) und Gehäusering (2), bis zu ihrem Anschlag im Kalottenschlitz (4e) (12 und 13) ausführen dürfen, dass die Bewegung des Exzenterringes (1) in einer Kreisbahn mit dem Radius „e“ ohne störende Schwingungen abläuft. Die Anzahl der Arbeitskammern (3) ist nicht nur abhängig von verbrennungstechnisch günstiger Ausdehnung und der optimalen Anpassung Exzenterring (1) zu Gehäusering (2), sondern auch von der Vermeidung störender Schwingungen im Exzenterring-Ablauf.In cross section in 1 on the right is the sequence of the eccentric movement to form the work movement in the working chambers ( 3rd ) vivid: the eccentric ring ( 1 ) forms with the 2 × e larger housing ring ( 2nd ) the crescent-shaped space of the working chambers 3rd with the width of the eccentric ring ( 1 ) and is supported by the 15 Isolating slide ( 4th ) not only in the number of working chambers ( 3rd ) divided, but also against the low torques of the roller bearing friction ( 30th ) against the direction of rotation (eg clockwise). The swivel angle goes from this cross section δ the separating slide ( 4th ) compared to their center position at top dead center OT or bottom dead center UT, which the isolating slide ( 4th ) maximum with their storage, the calottes ( 5 ) in eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) until it stops in the spherical cap slot ( 4e ) ( 12th and 13 ) that the movement of the eccentric ring ( 1 ) runs in a circular path with the radius "e" without disturbing vibrations. The number of working chambers ( 3rd ) is not only dependent on the expansion in terms of combustion technology and the optimal adjustment of the eccentric ring ( 1 ) to housing ring ( 2nd ), but also by avoiding disturbing vibrations in the eccentric ring drain.

In den 11 bis 16 werden Einzelheiten zum Schwenkwinkel δ und den Funktionen von Trennschiebern (4) und Kalotten (5) beleuchtet.In the 11 to 16 are details of the swivel angle δ and the functions of gate valves ( 4th ) and domes ( 5 ) illuminated.

Im Überblick der 1 mit 3 wird die Funktion der Öl-Gas-Absaugung durch die Pumpwirkung der Trennschieber (4) deutlich. Die Stellung der Trennschieber (4) bei der Überdeckung der Ölabflüsse (61) erklärt die Wirkung der Trennschieber (4) als Ölförderventil: Druckbewegung öffnen, Saugbewegung schließen in Zusammenarbeit mit den Flatterventilen (32).At a glance the 1 With 3rd is the function of the oil-gas extraction through the pumping action of the isolating slide ( 4th ) clear. The position of the isolating slide ( 4th ) when covering the oil drains ( 61 ) explains the effect of the separating slide ( 4th ) as an oil delivery valve: open the pressure movement, close the suction movement in cooperation with the flutter valves ( 32 ).

Dieser Überblick in 1, 2 und 7 zeigt auch die verschiedenen Anschlüsse: Luft-Einlässe (41) in den Ringraum des Gaswechselringes (9), Abgasanschlüsse (33) aus dem Ringraum des Gaswechselringes (9), Labyrinth-Luft (23), Ölzulauf im Gasgehäuse (27), Ölabsaugung (63) aus Gasgehäuse (16), Ölzulauf in den Ölverteilerringen (28) des Exzentergehäuses (31), Ölabsaugung (64) aus den Ölringräumen (26) der Exzenterseite, Kühlwasserzulauf in Ringleitung (24) im Gasgehäuse (16), Kühlwasserrücklauf (25) aus der Ringleitung im Seitenteil (13öl).This overview in 1 , 2nd and 7 also shows the different connections: air inlets ( 41 ) in the annulus of the gas exchange ring ( 9 ), Exhaust connections ( 33 ) from the annulus of the gas exchange ring ( 9 ), Labyrinth air ( 23 ), Oil inlet in the gas housing ( 27 ), Oil suction ( 63 ) from gas housing ( 16 ), Oil supply in the oil distributor rings ( 28 ) of the eccentric housing ( 31 ), Oil suction ( 64 ) from the oil annulus ( 26 ) the eccentric side, cooling water inlet in the ring line ( 24th ) in the gas housing ( 16 ), Cooling water return ( 25th ) from the ring line in the side part ( 13 oil ).

2 hebt die Einzelheiten um die Funktion des Gaswechselringes (9) hervor: Die Vergrößerung der Gasgehäusehälfte (16) zeigt, wie der zwischen Axialkugellager (21) und der Gleitfläche um die Brennraumöffnung (22) geführte, 400 mm im Durchmesser betragende Gaswechselring (9), angelegt wird: vom Planetensatz (15) angetrieben, von elektromagnetischen Aktuatoren (19) über das Axialkugellager (21) und gefederte Schraubverbindungen (17) mit dem kugelgeführten (20) Flansch verbunden. 2nd highlights the details of the function of the gas exchange ring ( 9 ): The enlargement of the gas housing half ( 16 ) shows how the between the axial ball bearing ( 21 ) and the sliding surface around the combustion chamber opening ( 22 ) guided gas exchange ring with a diameter of 400 mm ( 9 ), is created: from the planetary set ( 15 ) driven by electromagnetic actuators ( 19th ) via the axial ball bearing ( 21 ) and spring-loaded screw connections ( 17th ) connected to the ball-guided (20) flange.

Durch die federbelasteten kegeligen Segmente (18) wird der Gaswechselring (9) auch bei Wärmedehnungen zentriert.Due to the spring-loaded tapered segments ( 18th ) the gas exchange ring ( 9 ) also centered on thermal expansion.

Auf der der Brennraumöffnung (22) gegenüberliegenden Fläche des Gaswechselringes (9) werden die Labyrinth-Dichtringe (23) mit ihrer Druckluftbeaufschlagung für die Trennung der Einlassluft (41) vom Abgasbereich (33) sichtbar, die mit Kontakt zur Gaswechselring-Fläche den Einlassringraum (41) umschließen, der über den geraden, zur Drehrichtung geneigten Einlasskanal (12) den Brennraum (8) beatmet..On the opening of the combustion chamber ( 22 ) opposite surface of the gas exchange ring ( 9 ) the labyrinth sealing rings ( 23 ) with their compressed air supply for the separation of the inlet air ( 41 ) from the exhaust area ( 33 ) visible, which in contact with the gas exchange ring surface the inlet annulus ( 41 ) which surrounds the straight inlet duct inclined to the direction of rotation ( 12th ) the combustion chamber ( 8th ) ventilated ..

Der Abgasaustritt (33) aus dem Ringraum des Gaswechselringes ist hier stellvertretend für die erforderlichen Anschlüsse eines nicht eingezeichneten Abgassammlers.The exhaust gas outlet ( 33 ) from the annulus of the gas exchange ring is representative of the required connections of an exhaust manifold, not shown.

Der Kühlwasseranschluss für den Ringverteiler (24) mit der Wasserführung über Ringverteiler (24a) und (24b) im Seitenteil (13g) über die O-Ringdichtungen durch den Gehäusering (2) zur Ringleitung Kühlwasseraustritt (25) wird hier deutlich. The cooling water connection for the ring distributor ( 24th ) with water supply via ring distributors ( 24a ) and ( 24b ) in the side part ( 13g ) via the O-ring seals through the housing ring ( 2nd ) to the cooling water outlet loop ( 25th ) becomes clear here.

Auf der linken Abschlußplatte des Gasgehäuses (16) ist der schematische Zahnradantrieb (35) für die Verstellung des Gaswechselringes (9) über den drehbaren Planetensteg (34) zu erkennen.On the left end plate of the gas housing ( 16 ) is the schematic gear drive ( 35 ) for the adjustment of the gas exchange ring ( 9 ) via the rotating planetary web ( 34 ) to recognize.

Abschließend werden die Dichtelemente und Öl-Gas-Führungen am Exzenterring (1) mit der Lage der Dichtsegmente (39) und dem Ölabstreifring (37) genannt, der unter der Forderung nach stärkerer Ölförderung infolge der engen Fertigungstoleranzen auch entfallen kann. Gleichfalls sind hier die Öl-Gas-Förderelemente (32) und (61) mit dem Ölnebelsammelring (26) zu nennen, auf die, wie auch auf die Dichtelemente, bei den 8, 12, 13, 14 und 15 näher eingegangen wird.Finally, the sealing elements and oil-gas guides on the eccentric ring ( 1 ) with the position of the sealing segments ( 39 ) and the oil control ring ( 37 ) called, which can also be omitted under the demand for stronger oil production due to the narrow manufacturing tolerances. Likewise here are the oil-gas production elements ( 32 ) and ( 61 ) with the oil mist collecting ring ( 26 ) on which, as well as on the sealing elements, in the 8th , 12th , 13 , 14 and 15 is discussed in more detail.

3 beschäftigt sich mit den Funktionen der Trennschiebergruppe (4). 3rd deals with the functions of the isolating slide group ( 4th ).

Der Längsschnitt durch den unteren Totpunkt UT zeigt auf der rechten Seite zwischen den beiden Seitenteilen (13g) u.(13öl) einen Schnitt längs durch einen Trennschieber (4). Die Lage der verschiedenen Kalottenteile unter dem Trennschieber (4) ist mit unterbrochener Linie angezeigt.The longitudinal section through the bottom dead center UT shows on the right side between the two side parts ( 13g ) and ( 13 oil ) a longitudinal cut through a separating slide ( 4th ). The position of the different parts of the calotte under the separating slide ( 4th ) is shown with a broken line.

Deutlich wird die Funktion der 30° schrägen Teilung des Trennschiebers (4), die infolge der Federkraft (4d) die beiden Teile (4a) und (4b) dichtend gegen die Seitenteilflächen drückt. Dazu ist das Trennschieberteil (4a) durch Haltebolzen (4f) radial fixiert.The function of the 30 ° inclined division of the isolating slide becomes clear ( 4th ) due to the spring force ( 4d ) the two parts ( 4a) and ( 4b ) presses sealingly against the side surfaces. For this purpose, the isolating slide part ( 4a) with retaining bolts ( 4f ) fixed radially.

Die beiden Kalottenführungsnasen (4g) werden durch Bohrungen im Exzenterring (1) 1 aufgenommen, die zum Exzentergehäuse (31) durch die jeweiligen Flatterventile (32) für die Öl-Gas-Ströme geschlossen bzw. geöffnet werden.The two dome guide lugs ( 4g ) are drilled in the eccentric ring ( 1 ) 1 added to the eccentric housing ( 31 ) through the respective flutter valves ( 32 ) can be closed or opened for the oil-gas flows.

Zur Öl-Gas-Förderung durch die Relativbewegung Trennschieber (4) → Exzenterring (1) wird das in der gezeichneten Position UT angesaugte Gemisch bei schließendem Ventil (32), welches durch die Bewegung des Exzenterringes (1) positiv beschleunigt wird, durch die sich öffnenden Ölabflüsse (61) über die Ringleitung (26) in die Ölabsaugung (64) strömen.For oil-gas production through the relative movement of the separating slide ( 4th ) → eccentric ring ( 1 ) the mixture drawn in in the drawn position UT when the valve closes ( 32 ), which is caused by the movement of the eccentric ring ( 1 ) is accelerated positively by the opening oil drains ( 61 ) via the ring line ( 26 ) in the oil suction ( 64 ) stream.

In 11 bis 15 werden Einzelheiten der Trennschiebergruppe vertieft.In 11 to 15 details of the isolating slide group are deepened.

Die Anordnung der Öl-Gas-Absaugung (63) aus dem Gasgehäuse (16) über dem Gaswechselring (9) entspricht der optimalen Lage zur Durchspülung und Kühlung des Gasgehäuses (16). Auch die zwangsläufige Führung des Ölnebels durch das Axiallager (21) und über die Durchbrüche (gestrichelt) des Gaswechselring-Flansches ist für die Kühlung des Gaswechselringes (9) optimal. Die gründliche Absaugung am tiefsten Punkt des absaugbaren Gasgehäuseraums (16) ist für die Kontrolle der Gleitbedingungen des Gaswechselringes (9) von großer Bedeutung.The arrangement of the oil-gas extraction ( 63 ) from the gas housing ( 16 ) over the gas exchange ring ( 9 ) corresponds to the optimal position for flushing and cooling the gas housing ( 16 ). The inevitable guidance of the oil mist through the axial bearing ( 21 ) and through the openings (dashed) of the gas exchange ring flange is for cooling the gas exchange ring ( 9 ) optimal. Thorough extraction at the lowest point of the extractable gas housing space ( 16 ) is for checking the sliding conditions of the gas exchange ring ( 9 ) of great importance.

7 verdeutlich auf der rechten Seite mit einem Querschnitt des Gasgehäuses (16) sowohl die Anordnung des Planeten-Antriebes (15) für den Gaswechselring (9) und der Elemente für die Führung des Gaswechselringes (9) als auch den Verlauf der Kühlwasserkanäle für die thermisch wichtige Brennkammerkühlung (24), (24a) u. (24b) und verschiedene weitere Anschlussverteilungen auf der Gasgehäuseseite (16). 7 illustrated on the right-hand side with a cross section of the gas housing ( 16 ) both the arrangement of the planetary drive ( 15 ) for the gas exchange ring ( 9 ) and the elements for guiding the gas exchange ring ( 9 ) as well as the course of the cooling water channels for the thermally important combustion chamber cooling ( 24th ), ( 24a ) u. ( 24b ) and various other connection distributions on the gas housing side ( 16 ).

Der Planeten-Antrieb (15) bildet mit der Lagerung der Reduktionsräder im Steg (34), der über den Schrittmotor-Antrieb (35) die Gaswechselzeiten mit der eingezeichneten Verzahnungslänge um zwei Takte, d.h. 360° EW, verstellen kann. Der 3-fach-Satz des Planetengetriebes (15) verteilt die Antriebskräfte auf das innenverzahnte große Hohlrad des Gaswechselring (9) gleichmäßig, bewirkt eine vorbildliche Ölverteilung und Ölnebelbildung mit der Ölzufuhr (27) zentral in den Innenraum des Planetensteges (34) bei einer Untersetzungszahl von 1 :16. Die fallweise zugeführte Luft über das Belüftungsventil (55) bringt zusätzliche Verwirbelung und Kühlung in das hochbelastete Gasgehäuse (16).The planetary drive ( 15 ) forms with the storage of the reduction wheels in the web ( 34 ) via the stepper motor drive ( 35 ) the gas change times can be adjusted by the stroke length shown by two cycles, ie 360 ° EW. The triple set of the planetary gear ( 15 ) distributes the driving forces to the large internal ring gear of the gas exchange ring ( 9 ) even, causes exemplary oil distribution and oil mist formation with the oil supply ( 27 ) centrally in the interior of the planet web ( 34 ) with a reduction ratio of 1:16. The air supplied occasionally via the ventilation valve ( 55 ) brings additional swirling and cooling into the highly stressed gas housing ( 16 ).

Die Elemente der Gaswechselring-Führung mit acht gleichmäßig verteilten elektromagnetischen Aktuatoren (19) und die entsprechende Anzahl kegelige Segmente (18) zum Ausgleich der radialen Wärmebewegungen des Gaswechselringes (9) sind im oberen 120°-Teil des Querschnitts zwischen dem Bogen der Brennkammern (8) - Gaskanälen 12 - Anordnung und dem Planeten-Antrieb (15) hervorgehoben.The elements of the gas exchange ring guide with eight evenly distributed electromagnetic actuators ( 19th ) and the corresponding number of tapered segments ( 18th ) to compensate for the radial thermal movements of the gas exchange ring ( 9 ) are in the upper 120 ° part of the cross-section between the arc of the combustion chambers ( 8th ) - gas channels 12th - arrangement and the planetary drive ( 15 ) highlighted.

Das rechte untere Drittel des Querschnitts zeigt die Leiterstruktur (unterbrochene Linie) des Kühlwasserlaufes mit den Ringleitungen (24a,b) und den umflossenen Brennkammern (8) im Seitenteil (13g). The lower right third of the cross-section shows the conductor structure (broken line) of the cooling water flow with the ring lines ( 24a , b) and the surrounding combustion chambers ( 8th ) in the side part ( 13g ).

Mehrere Kühlwasseranschlüsse zu dem Ringleiter (24) für Wasserzulauf, tendenziell unten, und die Rückflüsse aus der Ringleitung (25), tendenziell oben, haben durch die diagonale Lage Einfluss auf die Querströmung um die Brennräume (8) innerhalb der Leiterstruktur im Seitenteil (13g).Several cooling water connections to the ring conductor ( 24th ) for water inlet, tends to be below, and the return flows from the ring main ( 25th ), tending to be at the top, have an influence on the cross flow around the combustion chambers due to the diagonal position ( 8th ) within the ladder structure in the side part ( 13g ).

In 5 sind mit einer schematischen Darstellung die Kräfte am Exzenterring (1) als KraftVektor der Summe der angreifenden Gaskräfte der einzelnen expandierenden Arbeitskammern (3) zusammengefasst, der mit seiner Stärke in Richtung durch den Mittelpunkt des Exzenterringes (1) und dem Hebel = e × cos α das Antriebsdrehmoment der Maschine ergibt.In 5 are the forces on the eccentric ring with a schematic representation ( 1 ) as a force vector of the sum of the attacking gas forces of the individual expanding working chambers ( 3rd ) summarized, which with its strength in the direction through the center of the eccentric ring ( 1 ) and the lever = e × cos α gives the drive torque of the machine.

6 stellt die schematisierte Rollenführung des Exzenterringes (1) dar: insbesondere am Schnittbild B - B wird deutlich, wie sich der Exzenterring (1) bei der gewählten Dimensionierung auf der Führungsrolle (62a) mit allen Massenpunkten auf dem Kreis mit dem Durchmesser 2 × e bewegt. 6 represents the schematic roller guide of the eccentric ring ( 1 ): especially in the sectional view B - B it becomes clear how the eccentric ring ( 1 ) with the selected dimensioning on the leading role ( 62a ) with all mass points on the circle with the diameter 2 × e.

8 weist mit vergrößerter Zeichnung (etwa 1:2 zur Realität) auf die Bedeutung des Kühlwasserlaufs von Ringleitung (24) über die Leiterstruktur (24a-24b) hin. 8th shows with an enlarged drawing (about 1: 2 to reality) the importance of the cooling water flow of the ring line ( 24th ) about the ladder structure ( 24a-24b ) there.

Auch die Lage des seismischen Sensors (46) auf der Kapselung des magnetischen Aktuators (19) ist hier zu erkennen.The location of the seismic sensor ( 46 ) on the encapsulation of the magnetic actuator ( 19th ) can be seen here.

Die Führung des drehbaren Planetensteges (34) in Gasgehäuse (16) und Seitenteil (13g) und die günstige Position der Ölzufuhr (27) sind deutlich sichtbar.The guidance of the rotating planetary web ( 34 ) in gas housing ( 16 ) and side part ( 13g ) and the convenient position of the oil supply ( 27 ) are clearly visible.

Die Ölnebel-Führung im Exzentergehäuse (31) mit den Eingängen über die Ölverteilerringe (28) in den Seitenteilen (13g) u, (13öl) und den Weitertransport über die Hauptlager (29), radial verwirbelt durch die Exzenterwelle (7) teilweise quer durch das Exzenterlager (30) infolge asymmetrischer Absaugung zum Ölnebelsammler (26), beschleunigt durch die Pumpwirkung der Trennschieber (4) über die Flatterventile (32), wird hier veranschaulicht. Einzelheiten zu den Spiralbandfedern (14), welche die Brennraumöffnungen (22) gegen den Gaswechselring (9) abdichten, werden in 10 behandelt.The oil mist guide in the eccentric housing ( 31 ) with the inputs via the oil distributor rings ( 28 ) in the side parts ( 13g ) u, ( 13 oil ) and onward transport via the main warehouse ( 29 ), swirled radially by the eccentric shaft ( 7 ) partially across the eccentric bearing ( 30th ) due to asymmetrical suction to the oil mist collector ( 26 ), accelerated by the pumping action of the isolating slide ( 4th ) via the flutter valves ( 32 ) is illustrated here. Details of the coil tape springs ( 14 ), which the combustion chamber openings ( 22 ) against the gas exchange ring ( 9 ) seal, are in 10th treated.

9 zeigt einen Querschnitt durch das Gasgehäuse (16) in Höhe der Planetenräder, im Hintergrund mit teils unterbrochener Linie einen Teil des Gaswechselringes (9) und gibt Auskunft über die Abläufe am Gaswechselring (9) mit seinen Kanälen für die Beatmung der im Beispiel gewählten 15 Brennräume (8). 9 shows a cross section through the gas housing ( 16 ) at the level of the planet gears, in the background with a partly broken line a part of the gas exchange ring ( 9 ) and provides information about the processes on the gas exchange ring ( 9 ) with its channels for ventilation of the selected in the example 15 Combustion chambers ( 8th ).

Für den Gaswechselring (9) ist die Anzahl darin einzubringender 4-Taktprogramme und für den Antrieb das Untersetzungsverhältnis zu ermitteln.For the gas exchange ring ( 9 ) the number of 4-stroke programs to be included and the reduction ratio for the drive must be determined.

Da beim 4-Taktablauf nach 2 Exzenterumdrehungen, unabhängig vom Startpunkt, der exakt gleiche Zustand für die Stellung vom Gaswechselring (9) zu den Brennräumen wieder hergestellt sein muss und dabei jede Brennkammer (8) einmal vom kompletten 4-Taktprogramm bedient sein muss, ergibt sich z.B. bei Gleichlauf von Exzenterwelle (7) und Gaswechselring (9) die Forderung:

  • Die Exzenterwelle (7) muss bei 2 Umläufen, relativ zum sich mitdrehenden Gaswechselring (9) 15 mal 4-Taktprogramme durchlaufen. Bei 2 Umläufen ist der Gaswechselring aber relativ zur Exzenterwelle (7) und den Brennräumen (8) um ein 4-Taktprogramm weitergelaufen. D.h. durch den Gleichlauf werden nur (2 × Anzahl der Programme auf dem Gaswechselring) - 1 = 15 Programme durchlaufen, daraus folgt für die Anzahl der 4-Taktprogramme = (15+1)/2 = 8 Programmsätze auf dem Gaswechselring (9).
As with the 4-stroke sequence 2nd Eccentric revolutions, regardless of the starting point, the exact same state for the position of the gas exchange ring ( 9 ) must be restored to the combustion chambers and each combustion chamber ( 8th ) must be operated once by the complete 4-stroke program, results, for example, when the eccentric shaft is synchronized ( 7 ) and gas exchange ring ( 9 ) the requirement:
  • The eccentric shaft ( 7 ) must be 2nd Revolutions, relative to the rotating gas exchange ring ( 9 ) 15 run through 4-stroke programs. At 2nd The gas exchange ring is circulating relative to the eccentric shaft ( 7 ) and the combustion chambers ( 8th ) continued with a 4-stroke program. This means that the synchronization runs only (2 × number of programs on the gas exchange ring) - 1 = 15 programs, which means for the number of 4-cycle programs = (15 + 1) / 2 = 8 program blocks on the gas exchange ring ( 9 ).

Für das Untersetzungsverhältnis gilt im Ausführungsbeispiel: 2 × Umdrehung d. Exzenterwelle pro 1/8 Umdrehung des Gaswechselringes oder 16 Umdrehungen d. Exzenterwelle für 1 Umdrehung des Gaswechselringes = 16 : 1 Untersetzungsverhältnis Exzenterwelle (7) zu Gaswechselring (9).The following applies to the reduction ratio in the exemplary embodiment: 2 × rotation d. Eccentric shaft per 1/8 turn of the gas exchange ring or 16 turns d. Eccentric shaft for 1 revolution of the gas exchange ring = 16: 1 reduction ratio of the eccentric shaft ( 7 ) to gas exchange ring ( 9 ).

Die gegensinnige Laufrichtung ergibt unter den gleichen Bedingungen (nun infolge der Gegensinnigkeit mit einem zusätzlichen Programm- Durchlauf): Anzahl Programme = (15-1)/2 = 7, und Drehzahl Exzenterwelle/Gaswechselring = (15-1)/1 = 14 : 1.The opposite direction of rotation results under the same conditions (now due to the opposite direction with an additional program run): Number of programs = (15-1) / 2 = 7, and speed eccentric shaft / gas exchange ring = (15-1) / 1 = 14: 1.

Etwa ¼ des Gaswechselringes, entsprechend 2 × 4-Taktprogramme, sind in 9 hervorgehoben:

  • Im OT beim I. Brennraum (8) beginnt der Expansionstakt, der vorhergehende Brennraum XV. steht voll im Ladungswechsel beim Einlasstakt (12), der Brennraum II. befindet sich nach Auslass (65) nun im beginnenden Einlass (12), ohne Überschneidung und Brennraum III. steht in der Endphase der Kompression.
About ¼ of the gas exchange ring, corresponding to 2 × 4 cycle programs, are in 9 highlighted:
  • In the OT at the 1st combustion chamber ( 8th ) the expansion stroke begins, the previous combustion chamber XV. is fully in charge change during the intake stroke ( 12th ), the combustion chamber II is after the outlet ( 65 ) now in the beginning entrance ( 12th ), without overlap and combustion chamber III. is in the final phase of compression.

Die Positionen der Aktuatoren(19) für die Gaswechselring-Anlegung sind eingezeichnet und in gleicher Anzahl befinden sich die kegeligen Segmente (18) zur Zentrierung des Gaswechselringes (9) unter ihrem Spannring (66).The positions of the actuators ( 19th ) are drawn in for the gas exchange ring and there are the same number of tapered segments ( 18th ) for centering the gas exchange ring ( 9 ) under their tension ring ( 66 ).

Für die Zuführung des Öl-Gas-Gemisches in den Ölverteilerring (28) des Seitenteils (13g) wie auch für den Verstellantrieb des Planetensteges (35) wird der Zwischenraum der Planetensätze außerhalb des Planetensteges (34) genutzt.For feeding the oil-gas mixture into the oil distributor ring ( 28 ) of the side part ( 13g ) as well as for the adjustment drive of the planetary web ( 35 ) the space between the planetary gear sets outside the planetary web ( 34 ) utilized.

10 stellt starkvergrößert (Dickenangabe des Seitenteils (13g)) den Längsschnitt der Brennraumkonstruktion mit den Einzelheiten: Gleitfläche des Gaswechselrings (9), Brennraumöffnung (22), Brennraum (8) im Seitenteil (13g), Einschnitt (10) im Gehäusering (2) und die Oberseite in OT des Exzenterringes (1) dar. 10th represents greatly enlarged (thickness of the side part ( 13g )) the longitudinal section of the combustion chamber construction with the details: sliding surface of the gas exchange ring ( 9 ), Combustion chamber opening ( 22 ), Combustion chamber ( 8th ) in the side part ( 13g ), Incision ( 10th ) in the housing ring ( 2nd ) and the top in TDC of the eccentric ring ( 1 ).

Die Darstellung der Spiralbandfeder (14) zeigt im Einstich vorgespannt die Anstellung der einzelnen Windungen, wobei die mittleren Bänder, wie die Seitenansicht zeigt, die federnde Funktion und im Kröpfungsbereich die Dichtigkeit durch überlappende Übergänge herstellen. Die Funktion kann durch die Anzahl der Windungen insbesondere zur Dichtigkeit und Dimensionierung der Federsteifigkeit bzw. der Eigenfrequenz und entsprechend der Belastungen angepasst werden.The representation of the spiral ribbon spring ( 14 ) shows the setting of the individual windings in a pretensioned manner, whereby the middle bands, as the side view shows, produce the resilient function and the tightness in the offset area by overlapping transitions. The function can be adjusted by the number of turns, in particular for the tightness and dimensioning of the spring stiffness or the natural frequency and in accordance with the loads.

Die Konstruktion der Spiralbandfeder (14) ist allerdings durch die starke Reibungsdämpfung zwischen den unter Last zusammenliegenden Windungen sehr intensiv gegen Schwingungen und Resonanzneigung, beim anregenden Gleitkontakt mit dem Gaswechselring (9), ausgerüstet.The construction of the spiral band spring ( 14 ), however, is very intensive against vibrations and tendency to resonate due to the strong friction damping between the windings lying together under load, with stimulating sliding contact with the gas exchange ring ( 9 ), equipped.

Die Kühlwasserverteilringe (24a) u.(24b) ergänzen die Abbildung und das komplexe Dichtsegment (39), das zur Gasdichtheit im Exzenterring (1) zwischen den Kalotten (5) der Trennschieber (4) federnd anliegt, wird in den 13, 14 und 15 ausführlich behandelt.The cooling water distribution rings ( 24a ) and ( 24b ) complete the illustration and the complex sealing segment ( 39 ), the gas tightness in the eccentric ring ( 1 ) between the domes ( 5 ) the isolating slide ( 4th ) resilient, is in the 13 , 14 and 15 treated in detail.

Die Form des Brennraums zeigt eine ungestörte Einfachheit, die auch durch die nur angedeuteten Zünd- und Einspritzaggregate nicht in ihrer Wirkung als effektiver Brennraum beeinträchtigt wird.The shape of the combustion chamber shows an undisturbed simplicity, which is not impaired in its effect as an effective combustion chamber, even by the ignition and injection units that are only indicated.

Zur überlegenen Effektivität der Squish-Funktion mit 95% des Arbeitkammervolumens, welches schon bei mittleren Drehzahlen mit über 20 m/s in den Brennraum (8) gedrückt wird, sollte beim Anblick dieser Konstruktion nicht geschwiegen werden.For superior effectiveness of the squish function with 95% of the working chamber volume, which is already in the combustion chamber at medium speeds of over 20 m / s ( 8th ) should not be kept silent when looking at this construction.

11 zeigt vergrößert die Zusammensetzung des Trennschieber-Kalotten-Systems im Querschnitt am OT. 11 shows enlarged the composition of the separating slide calotte system in cross section at the OT.

Die Federführung (4c) leitet mit ihrer Längsnut das Öl-Gas-Gemisch aus den Trennschieber-Dichtflächen zu den Absaugöffnungen (61).The lead ( 4c ) guides the oil-gas mixture with its longitudinal groove from the sliding gate sealing surfaces to the suction openings ( 61 ).

Die Dichtsegmente (39) bilden mit den Kalotten (5) des Exzenterringes (1) eine federnd zusammenhängende Kette.The sealing segments ( 39 ) form with the calottes ( 5 ) of the eccentric ring ( 1 ) a springy chain.

Die Aufteilung der Kalotten (5) mit ihren Bohrungen für die Anlegefedern (5c) führt zur Dichtigkeit des gesamten Systems. (12)The division of the domes ( 5 ) with their holes for the contact springs ( 5c ) leads to the tightness of the entire system. ( 12th )

Der Mittenabstand der Kalotten (5) in OT, k1+k2, bestimmt mit der Exzentrizität e den halben Schwenkwinkel δ der Trennschieber (4).The center distance of the calottes ( 5 ) in TDC, k1 + k2, determines half the swivel angle with the eccentricity e δ the separating slide ( 4th ).

Die kurzen Haltebolzen (4f) in ihrer Aussparung in Trennschieber (4a) und Kalottenkante auf der Gasgehäuseseite (2) werden deutlich.The short retaining bolts ( 4f ) in its recess in a slide valve ( 4a ) and dome edge on the gas housing side ( 2nd ) become clear.

Die Ventilfunktion der durch Exzenterring (1)- bzw. den Trennschieber (4)- Bewegungen zugeschalteten Öl-Gas-Öffnungen (61) in Exzenterring (1) und Gehäusering (2) wird erklärt. In der linken unteren Ecke ist zu erkennen, dass sich die Ölöffnungen (61) durch die Exzenterring-Bewegung auch den Erleichterungsbohrungen (62) nähern. (11)The valve function of the by eccentric ring ( 1 ) - or the separating slide ( 4th ) - Movements connected oil-gas openings ( 61 ) in eccentric ring ( 1 ) and housing ring ( 2nd ) is explained. In the lower left corner you can see that the oil openings ( 61 ) through the eccentric ring movement also the relief holes ( 62 ) approach. ( 11 )

In 12 ist zu erkennen, wie Trennschieber (4) und Kalotten (5) zusammenarbeiten. Im Längsschnitt auf der rechten Hälfte ist die Lage der Kalottenteile (5a, 5b) unter dem Trennschieber (4) mit unterbrochenen Linien angegeben:

  • Gegenseitige Führungen durch die Scharnierwirkung der Kalottensätze (5a - 5b), durch die Führungsnasen (4g) des Trennschieberteils (4a) und durch die Haltebolzen (4f) auf der Gehäuseringseite (2).
In 12th you can see how sliding gate valves ( 4th ) and domes ( 5 ) work together. The longitudinal section on the right half shows the position of the dome parts ( 5a , 5b ) under the slide valve ( 4th ) indicated by broken lines:
  • Mutual guides through the hinge effect of the calotte sets ( 5a - 5b ), through the guide lugs ( 4g ) of the separating slide part ( 4a ) and through the retaining bolts ( 4f ) on the housing ring side ( 2nd ).

Gegenseitige Abdichtungen gegenüber Exzenterring (1), Gehäusering (2), Seitenteilen (13g+13öL) sowie Dichtsegmentensätzen (39). Die gegenseitige Abdichtung ist gekennzeichnet durch die Schrägteilung der Trennschieber (4a) und (4b), die mittels Federdruck (4d) die Seitenteile (13) kontaktiert. Den Kontakt mit den Seitenteilen 13 bewirken auch die Kalottenviertel, die durch federnde Teilung (5c) in lange und kurze Kalotten (5a) u. (5b) anliegen. Die in den Teilungen (5c) entstehenden Spalte werden durch die wechselseitige Ausrichtung nach der Lage der Führungsnasen (4g) gegenseitig abgedeckt. (s. 12 rechte Hälfte, Längsschnitt)Mutual seals against eccentric ring ( 1 ), Housing ring ( 2nd ), Side parts (13g + 13öL) and sealing segment sets ( 39 ). The mutual sealing is characterized by the inclined division of the separating slide ( 4a ) and ( 4b ), which by means of spring pressure ( 4d ) the side parts ( 13 ) contacted. The contact with the side parts 13 also effect the calotte quarters, which are divided by resilient 5c ) in long and short domes ( 5a ) u. ( 5b ) issue. The in the divisions ( 5c ) resulting gaps are due to the mutual alignment according to the position of the guide lugs ( 4g ) covered each other. (see 12th right half, longitudinal section)

Die radiale Vorspannung mit den Federn (5d) dient der sicheren Anlage der Kalottenviertel (5a) und (5b) in den Bohrungen des Exzenterringes (1). (12, 13 u. 14)The radial preload with the springs ( 5d) serves the safe layout of the Kalottenviertel ( 5a ) and ( 5b ) in the holes of the eccentric ring ( 1 ). ( 12th , 13 u . 14 )

Die Dichtsegmentensätze (39) liegen den Kalotten (5) federnd mit ihrem angepassten Profil an.The sealing segment sets ( 39 ) lie in the calottes ( 5 ) with their customized profile.

An der Pumpwirkung für die Öl-Gas-Förderung der Exzenterring-Bewegung (1) gegen die Trennschieber (4) sind neben den Öl-Gas-Öffnungen (61) die Flatterventile (32) in den Bohrungen vom Exzenterring (1) beteiligt.At the pumping action for the oil-gas production of the eccentric ring movement ( 1 ) against the isolating slide ( 4th ) are next to the oil-gas openings ( 61 ) the flutter valves ( 32 ) in the holes of the eccentric ring ( 1 ) involved.

Zur Schmierung der Gleitflächen auf den Seitenteilen (13) und der Kalotten (5)auf der Gehäuseringseite (2) fördern die Nuten in den Stirnflächen der Trennschieber (4a) u.(4b) und in der Schrägteilung der Trennschieber (4) einen Teilstrom des Öl-Gas-Gemisches über die Federführung (4c) zu den Öffnungen (61). Die radiale Vorspannung mit den Federn (5d) dient der sicheren Anlage der Kalottenvierteln (5a) und (5b) in den Bohrungen des Exzenterringes (1).For lubricating the sliding surfaces on the side parts ( 13 ) and the calottes ( 5 ) on the housing ring side ( 2nd ) promote the grooves in the end faces of the separating slide ( 4a ) and ( 4b ) and in the diagonal division of the separating slide ( 4th ) a partial flow of the oil-gas mixture via the lead ( 4c ) to the openings ( 61 ). The radial preload with the springs ( 5d) serves the safe layout of the calotte quarters ( 5a ) and ( 5b ) in the holes of the eccentric ring ( 1 ).

In 13 wird mit einem Blick auf die Seitenfläche des Exzenterringes 1 die Anordnung und Wirkung der Dichtsegmente (39) deutlich.In 13 with a look at the side surface of the eccentric ring 1 the arrangement and effect of the sealing segments ( 39 ) clear.

Die Trennschieber (4) haben in der gezeichneten Position von °EW = 290° +/- 10°, entsprechend dem Expansionstakt oder mit der umgekehrten Schwenkung der Trennschieber (4) im Einlasstakt bei °EW = 80° die maximale Auslenkung δk und liegen im Kalottenschlitz (4e) an.The separating slide ( 4th ) have in the drawn position of ° EW = 290 ° +/- 10 °, according to the expansion cycle or with the reverse pivoting of the separating slide ( 4th ) the maximum deflection in the intake cycle at ° EW = 80 ° δ k and lie in the dome slot ( 4e ) on.

Bei dem 2-geteilten Dichtungssegment (39) liegt der arbeitskammernseitige (39a), entsprechend der Zwischenfeder (39c), in Richtung der Exzenterwellen-Drehung bei der Kalotte (5a) auf, welches wegen der Linksdrehung der Trennschieber (4) hier unter Verbrennungsdruck stehenden Dichtungssegmente (39a) günstiger läuft.With the 2-part sealing segment ( 39 ) lies on the working chamber side (39a), corresponding to the intermediate spring ( 39c ), in the direction of the eccentric shaft rotation at the calotte ( 5a ) which, due to the anti-clockwise rotation of the isolating slide ( 4th ) here sealing segments under combustion pressure ( 39a ) runs cheaper.

Die offenen Spalte zwischen den entlasteten Segmentenden und den Kalotten (5a), (5b) leiten den Gasdruck nicht nur unterstützend auf die Segmentenden, sondern müssen zum Nutboden hin abgeriegelt werden: 14.The open gaps between the relieved segment ends and the calottes ( 5a ), ( 5b ) not only guide the gas pressure to the segment ends, but also have to be sealed off at the bottom of the groove: 14 .

14 zeigt mit den Schnitten A -B und C-D die federnde C-Profilfeder (39d), die die Aufgabe der federnden Abriegelung (39e) der Spaltgase übernimmt und gleichzeitig die federnde, axiale Anlegung der Dichtungssegmente (39a), (39b) gegen die Seitenteile (13) bewirkt. 14 shows the resilient C-profile spring with cuts A -B and CD ( 39d ), the task of resilient locking ( 39e ) the fission gases takes over and at the same time the resilient, axial application of the sealing segments ( 39a ), (39b) against the side parts ( 13 ) causes.

15 bringt in aller Deutlichkeit mit dem Schnitt A -A die Feinheiten der Dichtungssegmente (39) mit ihren Bestandteilen wie den federbedingten Einstichen (39e). 15 clearly shows with the section A -A the subtleties of the sealing segments ( 39 ) with their components such as the spring-related punctures ( 39e ).

Der Trennschieberabschnitt (4) ist in Anliegeposition zum Exzenterring (1) abgebildet.The isolating slide section ( 4th ) is in the contact position to the eccentric ring ( 1 ) mapped.

In 16 verläuft die δ-Funktion (6) über der Drehung der Exzenterwelle (7) in °EW = 0° bei OT gerechnet.In 16 runs the δ function ( 6 ) over the rotation of the eccentric shaft ( 7 ) calculated in ° EW = 0 ° at OT.

Die Funktion hat ihr Maximum im Beispiel bei °EW = 79,2°mit δk = 10,8° nach der 1. Ableitung von tanδ: tan'δ = 0 → cos °EW = 1/[1 + (k1 + k2/e)].The function has its maximum in the example at ° EW = 79.2 ° with δ k = 10.8 ° after the 1st derivative of tanδ: tan'δ = 0 → cos ° EW = 1 / [1 + (k1 + k2 / e)].

D.h. je größer der Mittenabstand der Kalotten (5) bei gleichem e gewählt wird, umso näher rückt das Maximum des Schwenkwinkels nach °EW = 90° und umso kleiner wird der Schwenkwinkel δk . Der 2. Halbkreis verläuft symmetrisch zum 1. Ie the larger the center distance of the calottes ( 5 ) is selected with the same e, the closer the maximum of the swivel angle moves to ° EW = 90 ° and the smaller the swivel angle δ k . Of the 2nd . Semicircle runs symmetrically to the 1st

17 stellt den geschlossenen Regelkreis für die dynamisch wirkende Optimierung des Dichtungskontaktes zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil (13g) mit den Spiralbandfedern (14) schematisch dar. 17th provides the closed control loop for the dynamic optimization of the sealing contact between the gas exchange ring ( 9 ) and side part ( 13g ) with the spiral band springs ( 14 ) schematically.

Die Software des Motormanagements (54) und der elektromagnetische Aktuator (19) sind die entscheidenden Elemente in diesem wichtigen Regelkreis, dessen Betriebsdaten sehr präzise Informationen über den qualitativen Status des Gaswechselringkontaktes (9k) wie Verschleiß, Wärmeverzug und Energieaufwand liefern, die für die Lerneffekte der Software verwendet werden.The engine management software ( 54 ) and the electromagnetic actuator ( 19th ) are the crucial elements in this important control loop, whose operating data provide very precise information about the qualitative status of the gas exchange ring contact ( 9k ) such as wear, heat distortion and energy consumption, which are used for the learning effects of the software.

18 zeigt das schematische Beispiel eines Drehmomentverlaufes und der zugrunde liegenden Spalte und Kräfte zwischen Gaswechselring (9) und Seitenteil (13g) in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen. (Details in [0017]) 18th shows the schematic example of a torque curve and the underlying column and forces between the gas exchange ring ( 9 ) and side part ( 13g ) depending on different operating conditions. (Details in [0017])

19: Die symmetrische, kreisförmige Anordnung aller wesentlicher Elemente der erfindungsmäßigen Brennkraftmaschine ermöglicht keine sinnvolle innerhalb des Motorengehäuses oder auch des Gasgehäuses liegende Ölwanne. 19th : The symmetrical, circular arrangement of all essential elements of the internal combustion engine according to the invention does not allow a sensible oil pan located inside the engine housing or the gas housing.

Für die beiden Schmierbereiche Gasgehäuse (16) und Exzentergehäuse (31) wird im Trockensumpfverfahren die Parallelschaltung der beiden Ölkreise nur mit einer Absaugpumpe (45), der Öldruckpumpe (42) (die mit dem Einsatz der Trennschieber-Pumpwirkung entfällt) und dem variablen Ölverteiler (43) versorgt. Um die Absaugung der Exzenterseite (31) unabhängig durchzuführen, wird das Gasgehäuse (16) durch den Gasinnendruck entleert.For the two lubrication areas gas housing ( 16 ) and eccentric housing ( 31 ) in the dry sump process, the parallel connection of the two oil circuits is only possible with a suction pump ( 45 ), the oil pressure pump ( 42 ) (which is eliminated with the use of the separating slide pump effect) and the variable oil distributor ( 43 ) provided. To extract the eccentric side ( 31 ) independently, the gas housing ( 16 ) emptied by the internal gas pressure.

Mit den Signalen wie Temperaturen, Fördermengen und Drücken aus den beiden Bereichen und dem Absetztank (44) wird in Zusammenarbeit mit dem Steuergerät (54) die geschlossene Regelung sichergestellt.With the signals such as temperatures, flow rates and pressures from the two areas and the settling tank ( 44 ) is carried out in cooperation with the control unit ( 54 ) the closed regulation ensured.

20 zeigt mit der Serienschaltung der beiden Schmierungs-Bereiche den wirkungsvollen Einsatz der Trennschieberpumpe zur Absaugung der Exzenterseite (31), sehr wirkungsvoll unterstützt durch die Absaugpumpe (45), die den Überdruck im Absetztank herstellt und die Unterdrücke in den beiden Gehäusen (16) und (31) verbunden mit dem Belüftungsventil (55) regelt. 20 shows with the series connection of the two lubrication areas the effective use of the isolating slide pump for suctioning the eccentric side ( 31 ), very effectively supported by the suction pump ( 45 ), which creates the overpressure in the settling tank and the underpressures in the two housings ( 16 ) and ( 31 ) connected to the ventilation valve ( 55 ) regulates.

Der Überdruck im Absetztank dosiert die Ölzufuhr (27) zum Gasgehäuse (16).The excess pressure in the settling tank doses the oil supply ( 27 ) to the gas housing ( 16 ).

Mit den Signalen wie Temperaturen, Fördermengen und Drücken aus den beiden Bereichen und dem Absetztank (44) wird in Zusammenarbeit mit dem Steuergerät (54) die geschlossene Regelung sichergestellt.With the signals such as temperatures, flow rates and pressures from the two areas and the settling tank ( 44 ) is carried out in cooperation with the control unit ( 54 ) the closed regulation ensured.

21 stellt die Gaswechselzeiten der drei beschriebenen Verbrennungs-Strategien, aufgeteilt in Arbeits- und Ladungskreise, dar. 21 shows the gas exchange times of the three described combustion strategies, divided into work and charge groups.

Die Einstellungen sind nicht extrem ausgelegt, um den Anpassungen durch synchrone Zeitverschiebungen, die mit der Stegverstellung (34) sehr dynamisch ausgeführt werden, genügend Raum zu geben. Extreme Verstellungen werden mit dem ventillosen Brennraum (8) problemlos bei jeder Überschneidung ausgeführt. Sehr frühes Einlass-Schließen wird nach Bedarf durch den elektrischen Lader ausgeglichen.The settings are not extremely designed to accommodate the adjustments due to synchronous time shifts that occur with the web adjustment ( 34 ) run very dynamically to give enough space. Extreme adjustments are made with the valveless combustion chamber ( 8th ) executed without any problems with each overlap. Very early inlet closing is compensated for by the electric charger as needed.

Ein Vergleich zur Wirksamkeit von Hubkolbenmotoren mit Ventilteller und zerklüfteten Kolbenböden gestalteten Brennräumen führt trotz höchst komplizierter Ventilsteuerungen zum Schluss, dass ohne effektiven Brennraum mit optimaler Größe und Gestalt kein harmonisches Ergebnis bzgl. der Herausforderungen Effizienz und Abgas-Qualität, entstehen kann.A comparison of the effectiveness of reciprocating piston engines with valve disks and jagged piston heads designed combustion chambers leads, despite extremely complicated valve controls, to the conclusion that without an effective combustion chamber with an optimal size and shape, there can be no harmonious result regarding the challenges of efficiency and exhaust gas quality.

22 listet die Steuerwerte der Strategien A, B u. C incl. Einspritzzeiten und Fremdzündung auf. 22 lists the control values of strategies A, B u. C including injection times and spark ignition.

Zu Wirkungen und Kompensationsmöglichkeiten wurden Bemerkungen hinzugefügt.Comments have been added on effects and compensation options.

Bei der Verfahrensweise C konzentriert sich die Einspritzung auf P1 während des Einlasstaktes, um mit deutlich reduziertem P2 eine möglichst lange stabilisierende Zeitspanne mit etwa 300° Exzenterwinkel → 17 ms bei n = 3000 U/min für die Homogenisierung zur Verfügung zu stellen.In procedure C, the injection concentrates on P1 during the intake cycle in order to provide a period of stabilization as long as possible with significantly reduced P2 with approximately 300 ° eccentric angle → 17 ms at n = 3000 rpm for the homogenization.

Nach dieser Zeit steht die Gasladung mit hoher Real-Verdichtung (geometrisch + Ladedruck) noch im vollen Rest-Squish von etwa 1 mm Exzenterring-Weg mit Gasgeschwindigkeiten > 20 m/s und etwa 1 ms Dauer bei n = 3000 U/min. Falls während dieser Zeitspanne, bei 5° v. ZOT die Selbstzündung noch nicht eintritt, wird mit Zündkerze fremdgezündet. Der Betrieb mit CNG-Erdgas sichert durch seine Gaseigenschaft die Homogenisierung des Kraftstoff-Gas-Luftgemisches und verbessert die Zündstabilität. After this time, the gas charge with high real compression (geometric + boost pressure) is still in full residual squish of about 1 mm eccentric ring travel with gas speeds> 20 m / s and about 1 ms duration at n = 3000 rpm. If during this period, at 5 ° v. ZOT the self-ignition does not occur yet, is spark-ignited with spark plug. Operation with CNG natural gas ensures the homogenization of the fuel-gas-air mixture and improves ignition stability thanks to its gas properties.

Für dieses HCCI-Verfahren besitzt das Motormanagement einen Sektor „Selbstzündungs-Suchprogramm“, das aus der „Druck-Lambda-Temperatur- seismischer Sensor-Impuls (46)“ - Datenlage z.B. mit der Druckänderung des elektrischen Laders nachjustiert.For this HCCI process, the engine management has a sector "auto-ignition search program", which consists of the "pressure-lambda-temperature-seismic sensor pulse ( 46 ) “- Data situation readjusted, for example, with the change in pressure of the electric charger.

Die SI-Fremdzündung hilft dabei, die Maschine ohne Störung zu betreiben. Die genannte Datenentwicklung versetzt die elektronische Steuerung in die Lage, das eigene Programm selbsttätig zu verbessern.SI spark ignition helps to operate the machine without malfunction. The aforementioned data development enables the electronic control system to automatically improve its own program.

23 beschreibt den 2- Takt-Gaswechsel des sog. Z - Prozesses, umgesetzt nach der vorliegenden Erfindung. 23 describes the 2-stroke gas exchange of the so-called Z process, implemented according to the present invention.

Es handelt sich ursprünglich praktisch um einen 2- Takt -Motor mit Tellerventilen im Brennraum, dessen Druck-Niveau für den Gaswechsel außerhalb des Kurbelgehäuses erzeugt wird. Auch hierbei hat der erfindungsgemäße Motor den Vorteil des ventiltellerlosen Brennraums.It was originally practically a 2-stroke engine with poppet valves in the combustion chamber, the pressure level of which is generated outside the crankcase for the gas exchange. Here, too, the engine according to the invention has the advantage of a combustion chamber without a valve disk.

Trotz des sehr späten Einlassschlusses bei 90°EW n. UT bestehen noch 90° EW Kompressionswinkel: bei der möglichen Aufladung auf mindestens 0,2 MPa entspricht dies etwa einer Saugmotoren- Füllung.Despite the very late inlet closing at 90 ° EW UT, there is still a 90 ° EW compression angle: with the possible charging to at least 0.2 MPa, this corresponds approximately to a naturally aspirated engine filling.

Eine HCCI-Möglichkeit ist gegeben. Liste der Bezugszeichen Brennkraftmaschine AZ 10 2018 007 650.5 1 Bezug Bedeutung Bemerkungen (1) Exzenterring treibt Exzenterwelle (7) über Lager (30) an (2) Gehäusering. Innenradius = R bildet mit den Seitenteilen (13g), (13öl) das Exzentergehäuse (31) für (1) und (7) (3) Arbeitskammern Expansionsraum im Innenraum zwischen (2) und (1). Exzenterkammerraum (3a) (4) Trennschieber Haupt-(4a). Nebenschieber(4b). Federführung(4c) Blattfeder(4d). Kalottenschlitz(4e), Haltebolzen (4f), Führungsnasen(4g) (5) Zylinderkalotten geviertelt Viertelkalotten lang (5a) u. kurz (5b) quergeteilt für Federaufnahme (5c). Vorspannung(5d), Aufgaben: Führung und Abdichtung von Trennschieber (4) zu Exzenterring (1), Seitenteilen (13g). (13öl) und Dichtungssegmenten (39) (6) Anlegewinkel δk δk = halber max. Schwenkwinkel der Trennschieber (4) (7) Exzenterwelle (8) Brennraum Raum außerhalb der Exzenterkammern (3) bei OT (9) Gaswechselring Kontaktgleitfläche (9k) (10) Einschnitt Teil der Brennkammer (11) Einspritzventil, Zündkerze (12) Einlasskanal bildet mit Auslasskanal (65) das Gaswechselprogramm im Gaswechselring (9) (13) Seitenteile Gasseite (13g). Kupplungsseite (13öl) (14) Spiralbandfeder Abdichtelement zwischen Brennraum (8). Brennraumöffnung (22) und Gaswechselring (9) (15) Planetenradantrieb 3 Planetenradsätze zum Antrieb des Gaswechselringes (9) (16) Gasgehäuse Gehäuse der Gaswechselseite (17) Innenverzahntes Hohlrad des Planetengetriebes trägt die Mitnehmerzungen (18) zum Antrieb des Gaswechselringes (9) (18) Mitnehmerzungen am Hohlrad (17) Zentrierung und Antrieb des Gaswechselringes (9) mit 12 achsparallelen Mitnehmerzungen(18) (19) Aktuator, Vorspannung (19a) Elektro-magnetische Gaswechselring- Anlegung auf Lager (21) wirkend (20) entfallen (21) Axiales Kugellager (22) Brennraumöffnung zwischen Gaswechselring (9) und Brennräumen (8) (23) Labyrinth-Dichtringe mit Druckluftzufuhr zwischen Gasgehäuse (16) und Gaswechselring (9) (24) Ringleitung Kühlwasser ein im Gasgehäuse (16) Ringverteiler(24a) u. (24b) im Seitenteil (13g) als Ringleiter zur Kühlung der Brennkammern (8) (25) Ringleitung Kühlwasser aus integriert im Seitenteil (13öl) (26) Ringleitung Ölnebelsammler integriert im Seitenteil (13öl) (27) Ölzufuhr Gasseite (28) Ölverteilerring Exzenterseite im Seitenteil (13g) + (13öl) (29) Hauptlager Exzenterwelle (7) Zylinderrollenlager (30) Exzenterlager Zylinderrollenlager (31) Exzentergehäuse (32) Rückschlagventile im (1) 3 Ringsegmente (32a)/Seite mit je 5 Flatterventilen (33) Abgasführung im Gasgehäuse (16) aus Ringraum des Gaswechselringes (9) (34) Planetensteg Verstellung Gaswechselzeiten (35) Steg-Steuerzeitenverstellg. Schrittmotorantrieb (36) Drehmomentsensor für Antriebsmoment des Gaswechselringes (9) (37) Dachfasenring im Exzenterring (1) ölraumseitig (38) Stahlfederring C- Querschnitt im Gehäusering (2) (39) Dichtungssegment. zweiteilig im Exzenterring (1) mit Einzelteilen . zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13). brennraumseitig: (39a). innenseitig: (39b). Zwischenfeder: (39c). C-Profilfeder: (39d), federbedingte Einstiche: (39e) für dauernde Dicht-Spannung zwischen den Kalotten (5) (40) Ölnut in den Trennschieberschrägen und -dichtflächen (41) Einlassringraum Einlassverteiler integriert i. Gaswechselring (9) (42) Öldruckpumpe Trockensumpfverfahren in Parallelschaltung (43) Ölverteiler Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (44) Absetztank Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (45) Absaugpumpe Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (46) Seismischer Signalgeber am elektro-magnetischen Aktuator (19) (47) Ölventil Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (48) Ölfilter Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (49) Ölkühler Trockensumpfverfahren parallel u. seriell (50) Druck- und Durchflusssensor Unterdruck im Gasgehäuse und Exzentergehäuse (51) Temperatursensor Gasgehäuseseite, Gaswechselseite (52) Temperatursensor Exzenterseite (53) Durchflussmeter Öl-Gas-Menge aus Exzenterraum (31) (54) Regelgerät im Motormanagement (55) Belüftungsventil für Gasgehäuse (16) (56) Gasventil am Absetztank Blowby- u. Steuerluftrückführung zum Gas-Einlass (57) Drucksensor Druck im Absetztank (44) für Öldosierung (58) Durchfluss-Meter zur Analyse der Gasverhältnisse (59) Temperatursensor (60) Drucksensor Unterdruck Exzenterseite (61) Ölabflüsse durch Trennschieber (4) gesteuert (62) Erleichterungs- und Führungsbohrungen Über Ölabflüsse (61) abgesaugt. 62a Führungsrolle (63) Öl-Gas-Absaugung Absaugen aus Gasgehäuse (16) (64) Öl-Gas-Absaugung Absaugen aus Ringleitung (26) (Exzenterseite) (65) Auslasskanal (66) Spannring, entfallen entfallen ZFW Arbeitskammer-Zündfolgenwahl Lastbedingte Auswahl der Arbeitskammern durch Zündfolgenvariation mit Beteiligung aller Arbeitskammern, flexible Arbeitskammerab- und Zuschaltung AGR Abgas-Rückführung I-AGR: intern. E-AGR: extern HCCI Homogeneous Charge Combustion Ignition Kompressionszündung homogener Gasgemische °EW Exzenterwinkel in °EW Entspricht °KW Kurbelwinkel b. Hubkolbenmotor R Innenradius vom Gehäusering (2) e Exzentrizität Radius der Zirkulationsbewegung des Exzenterringes (1) k1+k2 Mittenabstände Kalotten kleinster Abstand der Kalottenmitten in OT, 3a δ Delta in ° halber Schwenkwinkel der Trennschieber (4) λ Lambda Luft/Kraftstoffverhältnis ms Millisekunden MPa Druck 1 Megapascal = 1 N/mm2 → 10 bar L/s Liter pro Sekunde Öl-Gas-Gemischmengen pro Zeit P1 Part-Inject 1 Kraftstoff-Einspritzung im Einlass-Takt P2 Part-Inject 2 Kraftstoff-Einspritzung im Kompressions-Takt SI Spark Ignition elektronische Funken- Zündung OT Oberer Totpunkt Gaswechsel od. Kompressionsmaximum bei 4Takt LOT Ladungswechsel-OT ZOT Zünd-OT UT UntererTotpunkt Expansionsende od. Ansaugende bei 4-Takt Einlassbeginn in °EW ES Einlassschluss in °EW Auslassöffnung in °EW AS Auslassschluss in °EW There is an HCCI option. List of reference numbers Internal combustion engine AZ 10 2018 007 650.5 1 reference meaning Remarks (1) Eccentric ring drives the eccentric shaft (7) via bearings (30) (2) Housing ring. Inner radius = R forms with the side parts (13g), (13öl) the eccentric housing (31) for (1) and (7) (3) Working chambers Expansion space in the interior between (2) and (1). Eccentric chamber (3a) (4) Isolating slide Main (4a). Secondary slide (4b). Lead (4c) Leaf spring (4d). Calotte slot (4e), retaining bolts (4f), guide lugs (4g) (5) Quartered domes Quarter calottes long (5a) u. short (5b) cross-divided for spring mounting (5c). Preload (5d), tasks: guiding and sealing the separating slide (4) to the eccentric ring (1), side parts (13g). (13 oil) and sealing segments (39) (6) Contact angle δk δk = half max. Swing angle of the separating slide (4) (7) Eccentric shaft (8th) Combustion chamber Space outside the eccentric chambers (3) at OT (9) Gas exchange ring Contact sliding surface (9k) (10) incision Part of the combustion chamber (11) Injector, spark plug (12) Inlet duct forms the gas exchange program in the gas exchange ring (9) with the outlet duct (65) (13) Side panels Gas side (13g). Clutch side (13oil) (14) Coil spring Sealing element between the combustion chamber (8). Combustion chamber opening (22) and gas exchange ring (9) (15) Planetary gear drive 3 planetary gear sets for driving the gas exchange ring (9) (16) Gas housing Housing of the gas exchange side (17) Internally toothed ring gear of the planetary gear carries the driver tongues (18) for driving the gas exchange ring (9) (18) Driver tongues on the ring gear (17) Centering and driving the gas exchange ring (9) with 12 axially parallel driver tongues (18) (19) Actuator, preload (19a) Electro-magnetic gas exchange ring application on bearing (21) (20) omitted (21) Axial ball bearing (22) Combustion chamber opening between gas exchange ring (9) and combustion chambers (8) (23) Labyrinth sealing rings with compressed air supply between gas housing (16) and gas exchange ring (9) (24) Ring line cooling water on in gas housing (16) Ring distributor (24a) u. (24b) in the side part (13g) as a ring conductor for cooling the combustion chambers (8) (25) Ring line cooling water off integrated in the side part (13 oil) (26) Ring line oil mist collector integrated in the side part (13 oil) (27) Oil supply gas side (28) Oil distributor ring eccentric side in the side part (13g) + (13öl) (29) Eccentric shaft main bearing (7) Cylindrical roller bearings (30) Eccentric bearing Cylindrical roller bearings (31) Eccentric housing (32) Check valves in (1) 3 ring segments (32a) / side with 5 flap valves each (33) Exhaust gas routing in the gas housing (16) from the annulus of the gas exchange ring (9) (34) Planet footbridge Adjustment of gas change times (35) Bridge control time adjustment Stepper motor drive (36) Torque sensor for driving torque of the gas exchange ring (9) (37) Roof chamfer ring in the eccentric ring (1) on the oil chamber side (38) Steel spring washer C- cross section in the housing ring (2) (39) Sealing segment. two parts in the eccentric ring (1) with individual parts. between eccentric ring (1) and side parts (13). Combustion chamber side: (39a). inside: (39b). Intermediate spring: (39c). C-profile spring: (39d), spring-related recesses: (39e) for permanent sealing tension between the calottes (5) (40) Oil groove in the separating slide bevels and sealing surfaces (41) Inlet annulus Inlet distributor integrated i. Gas exchange ring (9) (42) Oil pressure pump Dry sump process in parallel (43) Oil distributor Dry sump process parallel u. serial (44) Settling tank Dry sump process parallel u. serial (45) Suction pump Dry sump process parallel u. serial (46) Seismic signal transmitter on the electro-magnetic actuator (19) (47) Oil valve Dry sump process parallel u. serial (48) Oil filter Dry sump process parallel u. serial (49) oil cooler Dry sump process parallel u. serial (50) Pressure and flow sensor Negative pressure in the gas housing and eccentric housing (51) Temperature sensor Gas housing side, gas exchange side (52) Temperature sensor Eccentric side (53) Flow meter Quantity of oil-gas from eccentric space (31) (54) Control device in engine management (55) Ventilation valve for gas housings (16) (56) Gas valve on the settling tank Blowby u. Control air return to gas inlet (57) Pressure sensor Pressure in the settling tank (44) for oil metering (58) Flow meter for analyzing the gas ratios (59) Temperature sensor (60) Pressure sensor Vacuum eccentric side (61) Oil drains controlled by a slide valve (4) (62) Relief and guide holes Aspirated via oil drains (61). 62a leadership role (63) Oil-gas extraction Suction from gas housing (16) (64) Oil-gas extraction Suction from ring line (26) (eccentric side) (65) Exhaust duct (66) Clamping ring, not applicable omitted ZFW Working chamber firing order selection Load-dependent selection of the working chambers through ignition sequence variation with the participation of all working chambers, flexible switching off and switching on of the working chamber EGR Exhaust gas recirculation I-EGR: internal. E-EGR: external HCCI Homogeneous Charge Combustion Ignition Compression ignition of homogeneous gas mixtures ° EW Eccentric angle in ° EW Corresponds to ° KW crank angle b. Reciprocating engine R Inner radius from the housing ring (2) e eccentricity Radius of the circular movement of the eccentric ring (1) k1 + k2 Center-to-center spacing smallest distance between the calotte centers in OT, 3a δ Delta in ° half swivel angle of the separating slide (4) λ Lambda Air / fuel ratio ms Milliseconds MPa pressure 1 megapascal = 1 N / mm 2 → 10 bar L / s Liters per second Oil-gas mixture quantities per time P1 Part-Inject 1 Fuel injection in the intake cycle P2 Part-Inject 2 Fuel injection in compression cycle SI Spark Ignition electronic spark ignition OT Top Dead Center Gas change or compression maximum at 4 stroke LOT Charge change OT ZOT Ignition OT Subtitles Bottom dead center End of expansion or suction at 4-stroke Entry in ° EW IT Entry deadline in ° EW Outlet opening in ° EW AS Outlet cut off in ° EW

Claims (47)

Die Brennkraftmaschine mit intermittierender Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches enthält einen Gehäusering (2), der mit zwei Seitenteilen (13g) und (13öl) das Exzentergehäuse (31) mit einem Innendurchmesser von 2 x R bildet. In diesem Gehäuse ist die drehbare Exzenterwelle (7) mit der Exzentrizität e zentrisch gelagert, dadurch gekennzeichnet, dass - in dessen Seitenteil (13g) eine große Anzahl von Brennräumen (8) kreisförmig angeordnet sind, dass - deren zugeordnete Anzahl von Arbeitskammern (3) durch einen kreisrunden Exzenterring (1) mit dem Außendurchmesser (2 x R) - (2 x e) im größeren Gehäusering (2) aus dem Exzenterkammerraum (3a) gebildet wird, dass - sich alle Massepunkte des Exzenterrings (1), aufgrund seiner exzentrischen Lagerung auf der Exzenterwelle (7) und der zusätzlich führenden Trennschieber (4), im Exzenterkammerraum (3a) auf der Kreisbahn mit dem Durchmesser 2 x e bewegen, dass - der Exzenterkammerraum (3a) durch die gleichmäßig zwischen Gehäusering (2) und Exzentering (1) radial angeordneten, schwenk- und verschiebbaren Trennschieber (4) in Arbeitskammern (3) unterteilt wird, dass - der Gasdruck der Brennkammern (8) über die Arbeitskammern (3) und den Exzenterring (1) auf die Exzentrizität e wirkend, das Antriebsmoment der Exzenterwelle (7), erzeugt, dass - die schwenk- und verschiebbare Führung der Trennschieber (4) im Gehäusering (2) und im Exzenterring (1) in mehrfach geteilten Zylinderkalotten (5) erfolgt, dass - die Trennschieber (4) nur im Exzenterring (1) verschiebbar geführt werden, dass - die Trennschieber (4) gegenüber beiden Seitenteilen (13g) und (13öl) gasdicht anliegen, dass - die Kalottensätze (5a) und (5b) gegenüber Trennschieber (4), Exzenterring (1), Seitenteil (13g) und Seitenteil (13öl) gasdicht arbeiten und dass - für den Gaswechsel einer beliebigen Anzahl von Brennräumen (8) mindestens ein drehbar gelagerter, abgedichteter und mit den verbrennungsprogrammgerechten Kanälen und Dichtflächen ausgerüsteter Gaswechselring (9) vom Gasgehäuse (16) aus die Brennräume (8) beatmet. (Schema und 1, 2, 3, 4, 5)The internal combustion engine with intermittent combustion of the fuel-air mixture contains a housing ring (2) which forms the eccentric housing (31) with an inner diameter of 2 x R with two side parts (13g) and (13öl). The rotatable eccentric shaft (7) with the eccentricity e is mounted centrally in this housing, characterized in that - a large number of combustion chambers (8) are arranged in a circle in its side part (13g), that - their assigned number of working chambers (3) a circular eccentric ring (1) with the outer diameter (2 x R) - (2 xe) in the larger housing ring (2) forms from the eccentric chamber space (3a) that - all the mass points of the eccentric ring (1) are due to its eccentric bearing on the eccentric shaft (7) and the additional separating slide (4) in the eccentric chamber space (3a) on the circular path with the diameter 2 xe that - the eccentric chamber space (3a) through the evenly between the housing ring (2) and eccentric ring (1) radially arranged, pivotable and displaceable separating slide (4) is divided into working chambers (3) that - the gas pressure of the combustion chambers (8) via the working chambers (3) and the eccentric ring (1) on the eccentric Acting, the drive torque of the eccentric shaft (7) produces that - the pivoting and displaceable guidance of the isolating slide (4) in the housing ring (2) and in the eccentric ring (1) takes place in multiply divided cylindrical caps (5) that - the The separating slide (4) can only be moved in the eccentric ring (1) so that - the separating slides (4) lie gas-tight against both side parts (13g) and (13öl), that - the calotte sets (5a) and (5b) opposite the separating slide (4) , Eccentric ring (1), side part (13g) and side part (13öl) work gas-tight and that - for the gas exchange of any number of combustion chambers (8) at least one rotatably mounted, sealed gas exchange ring (9) equipped with the combustion program channels and sealing surfaces from Gas housing (16) ventilated from the combustion chambers (8). (Scheme and 1 , 2nd , 3rd , 4th , 5 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die schwingungsarme Führung des Exzenterrings (1) in einer Kreiselbewegung um den Mittelpunkt des Gehäuseringes (2) mit der Exzentrizität e der Exzenterwelle (7) durch die Begrenzung des Schwenkwinkels δ (6) der Trennschieber (4) auf den anschlaggebenden maximalen Winkel δk hergestellt wird, dass - die Aufteilung des Exzenterkammerraum (3a) mit mindestens 7 gleichmäßig zwischen Gehäusering (2) und Exzenterring (1) verteilten Trennschiebern (4) hergestellt wird und dass - der aus der Exzentrizität e und den Mittenabständen der Kalotten k1 und k2 berechnete Wert für δk der Trennschieber (4) verwendet wird. (11 u. 13)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the low-vibration guidance of the eccentric ring (1) in a gyroscopic movement around the center of the housing ring (2) with the eccentricity e of the eccentric shaft (7) by limiting the pivoting angle δ (6) of the isolating slide (4) to the decisive maximum angle δk is established that - the division of the eccentric chamber space (3a) is made with at least 7 separating slides (4) evenly distributed between the housing ring (2) and eccentric ring (1) and that - the eccentricity e and the center-to-center distances of the spherical caps k1 and k2 calculated value for δk of the separating slide (4) is used. ( 11 u . 13 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsarme Führung des Exzenterringes (1) mit mindestens 7 Trennschiebern (4) hergestellt wird, indem ein Haupttrennschieber im Exzenterring (1) nicht schwenkbar also nur verschiebbar ohne Kalotten (5) gelagert ist.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the low-vibration guidance of the eccentric ring (1) is produced with at least 7 separating slides (4) in that a main separating slider in the eccentric ring (1) is not pivoted, that is only slidably mounted without spherical caps (5). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwingungsfreie Führung des Exzenterringes (1) mit mindestens 3 gleichmäßig entweder im Exzenterring (1) oder in den Seitenteilen (13) angeordneten Führungsrollen (62a) hergestellt wird, indem sich auf den Führungsrollen (62a) mindestens 3 gleichmäßig verteilte Führungsbohrungen (62) des Exzenterringes (1) mit ihrem Mittelpunkt auf einem Kreis des Durchmessers = 2 x e spielfrei abwälzen. (6), (1)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that a vibration-free guidance of the eccentric ring (1) with at least 3 guide rollers (62a) arranged evenly either in the eccentric ring (1) or in the side parts (13) is produced by distributing at least 3 evenly on the guide rollers (62a) Roll the guide holes (62) of the eccentric ring (1) with their center on a circle with a diameter = 2 xe without play. ( 6 ), ( 1 ) Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kombination der beiden Führungssysteme eine schwingungsfreie, kreiselnde und verschleißarme Führung des Exzenterringes (1) durch die anschlaggebende Verwendung des Anlegewinkels δk (6) der Trennschieber (4) im Kalottenschlitz (4e) und dem spielfreien Abwälzen der Führungsbohrungen (62) auf den Führungsrollen (62a) herstellt, dass - mit kleiner Biegesteifigkeit von federnden Trennschiebern (4) und bis 10% -iger Verkleinerung des nach e und k1 + k2 errechneten Kalottenschlitzes (4e) betrieben wird und dass - mit mindestens 5 Trennschiebern (4) gearbeitet wird. Fig. (6), Fig. (11), Fig. (13)Internal combustion engine according to the Claims 2 and 4th , characterized in that - the combination of the two guide systems ensures vibration-free, gyroscopic and low-wear guidance of the eccentric ring (1) by the use of the contact angle δk (6) of the separating slide (4) in the spherical cap slot (4e) and the play-free rolling of the guide bores ( 62) on the guide rollers (62a) that - with low bending stiffness of resilient slide valves (4) and up to 10% reduction in the calotte slot (4e) calculated according to e and k1 + k2 and that - working with at least 5 slide valves (4). (6), (11), (13) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - die schwenk- und radial verschiebbare Lagerung der Trennschieber (4) im Gehäusering (2) und im Exzenterring (1) mittels je vier asymmetrisch quergeteilten Kalottensätzen (5a) und (5b) mit kreisbogenförmigem Querschnitt erfolgt, dass - die Kalottensätze (5a) und (5b) in ihren Querteilungen jeweils eine Druckfeder (5c) besitzen. (12) und dass - die Kalottenviertel (5a) und (5b) in ihren Längsteilungen jeweils mit mindestens einer Feder (5d) radial vorgespannt werden. (12, 13 und 14)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the pivotable and radially displaceable mounting of the separating slide (4) in the housing ring (2) and in the eccentric ring (1) by means of four asymmetrically cross-divided calotte sets (5a) and (5b) circular cross-section that - the calotte sets (5a) and (5b) each have a compression spring (5c) in their transverse divisions. ( 12th ) and that - the calotte quarters (5a) and (5b) are each radially preloaded in their longitudinal divisions with at least one spring (5d). ( 12th , 13 and 14 ) Kalottensätze (5a) und (5b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Spalte der Querteilung jeweils abwechselnd mit den Führungsnasen (4g) der Trennschieber (4a) fluchten und dass - die Kalottensätze (5a) der äußeren Trennschieberführung im Gehäusering (2) an den inneren Kanten der Katottenviertel eine Aussparung für die Aufnahme der Haltebolzen (4f) besitzen. (12)Calotte sets (5a) and (5b) after Claim 6 , characterized in that - the gaps of the transverse division are alternately aligned with the guide lugs (4g) of the separating slides (4a) and that - the calotte sets (5a) of the outer separating slide guide in the housing ring (2) have a cutout on the inner edges of the catotte quarters Have the holding bolts (4f). ( 12th ) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - der effektive Brennraum (8) in OT durch Minimierung des Abstandes zwischen Exzenterring (1) und Gehäusering (2) vom übrigen Exzenterkammerraum (3) getrennt wird und dass - während des Verbrennungsvorganges des vorgemischten Kraftstoff-AGR-Luft-Gemisches der Abstand zwischen Exzenterring (1) und Gehäusering (2) maximal 8% von (2 x e) öffnet. (10)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the effective combustion chamber (8) is separated from the rest of the eccentric chamber space (3) by minimizing the distance between the eccentric ring (1) and the housing ring (2) and that - during the combustion process of the premixed fuel-EGR-air mixture the distance between eccentric ring (1) and housing ring (2) opens a maximum of 8% of (2 xe). ( 10th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch (8), dadurch gekennzeichnet, dass - der Übergang vom Brennraum (8) zum Exzenterkammerraum (3) über mindestens einen Einschnitt (10) im Gehäusering (2) und/oder im Exzenterring (1) erfolgt, dass - die Einspritz- und Zündeinrichtungen (11) im Einschnitt (10) angewendet werden und dass - die Querschnittsfläche des Einschnitts (10) im Verhältnis zur Querschnittsfläche des Brennraums (8) etwa 1:1 beträgt. (2, 10)Internal combustion engine according to claim (8), characterized in that - the transition from the combustion chamber (8) to the eccentric chamber space (3) takes place via at least one incision (10) in the housing ring (2) and / or in the eccentric ring (1), that - the injection - and ignition devices (11) are used in the incision (10) and that - the cross-sectional area of the incision (10) in relation to the cross-sectional area of the combustion chamber (8) is approximately 1: 1. ( 2nd , 10th ) Brennraum (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - der Einschnitt (10) zur Drehrichtung der Exzenterwelle (7) geneigt ist und/oder dass - der Einschnitt (10) mit einem schraubenförmigen Zug versehen ist und dass - der Einlasskanal (12) im Gaswechselring (9) eine Neigung gegen die Drehrichtung der Exzenterwelle (7) besitzt. (9)Combustion chamber (8) after Claim 9 , characterized in that - the notch (10) is inclined to the direction of rotation of the eccentric shaft (7) and / or that - the notch (10) is provided with a helical pull and that - the inlet channel (12) in the gas exchange ring (9) is one Tilt against the direction of rotation of the eccentric shaft (7). ( 9 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der drehbar gelagerte und abgedichtete Gaswechselring (9) in einem separaten Gasgehäuse (16) auf dem Seitenteil (13g),Kontaktgleitfläεhe (9a), gasdicht gleitet und dass - die Brennräume (8) durch die programmgerechten Kanal- und Flächenelemente des rotierenden Gaswechselringes (9) mittels mindestens einer Brennraumöffnung (22) beatmet werden. (4)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the rotatably mounted and sealed gas exchange ring (9) in a separate gas housing (16) on the side part (13g), contact sliding surface (9a), glides gas-tight and that - the combustion chambers (8) through the channel and Surface elements of the rotating gas exchange ring (9) are ventilated by means of at least one combustion chamber opening (22). ( 4th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antrieb des Gaswechselringes (9) mindestens ein Planeten-Zahnradsatz (15) verwendet wird.Internal combustion engine after Claim 11 , characterized in that at least one planetary gear set (15) is used to drive the gas exchange ring (9). Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gaswechselelemente auf dem Gaswechselring (9) angeordnet sind, dessen Planetenradsätze (15) zur Verstellung (35) der Gaswechselzeiten auf einem um das Motorzentrum drehbaren Planetensteg (34) gelagert sind. (9)Internal combustion engine according to the Claims 11 and 12th , characterized in that all the gas exchange elements are arranged on the gas exchange ring (9), the planetary gear sets (15) of which for the adjustment (35) of the gas exchange times are mounted on a planetary web (34) which can be rotated about the engine center. ( 9 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Gaswechselringes (9) durch mindestens einen digital angesteuerten Schrittmotor mit flexiblem Programm, welches auch die Variationen der Gaswechselzeiten übernimmt, erfolgt.Internal combustion engine after Claim 11 , characterized in that the gas exchange ring (9) is driven by at least one digitally controlled stepper motor with a flexible program, which also takes over the variations in the gas exchange times. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - zum Antrieb des Planetensteges (34) ein Schrittmotor (35) verwendet wird und dass - der Schrittmotor (35) auf seiner Antriebswelle den Sensor (36) für das Antriebsdrehmoment des Gaswechselringes (9) trägt. (8)Internal combustion engine after Claim 12 , characterized in that - a stepping motor (35) is used to drive the planetary web (34) and - the stepper motor (35) carries the sensor (36) for the drive torque of the gas exchange ring (9) on its drive shaft. ( 8th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusering (2) gegen beide Seitenteile (13g+öl) hin durch Stahlfederringe (38) mit C-Querschnitt in Nuten der Gehäuseringflächen, außerhalb der Brennräume (8) und der Kalotten (5) liegend, abgedichtet wird. (12)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the housing ring (2) is sealed against both side parts (13g + oil) by steel spring washers (38) with a C cross-section in grooves in the housing ring surfaces, lying outside the combustion chambers (8) and the calottes (5). ( 12th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - Dichtsätze (39) zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13g+13öl) aus je 2 Dichtungssegmenten (39a) und (39b) bestehen, die im Exzenterring (1) pro Einstich parallel zwischen den Kalotten (5) eingelegt sind, dass - Dichtungssegmente (39a) und (39b) durch eine Zwischenfeder (39c) gegen einander tangential verspannt werden, dass - in der formschlüssigen Dichtkontaktfläche der Dichtungssegmente (39a) und (39b) mit den Kalotten (5) ein definierter Anlegedruck erreicht wird, dass - das brennraumseitige Dichtsegment (39a) in Richtung der Exzenterwellendrehung (13) anliegt, dass - eine einstichbreite, stählerne C-Profilfeder (39d) die axiale Vorspannung beider Dichtungssegmente (39a) und (39b) für den Dichtungskontakt zu den Seitenteilen (13g+öl) herstellt, dass - die C-Profilfeder (39d) im Exzenterring (1) zwischen den Kalotten (5), tangential vorgespannt im Nutgrund unter den Dichtungssegmenten eingesetzt wird, dass - beide Endungen dieser C-Profilfedern (39d) im Kalottenkontakt formschlüssig angepasst sind, dass - durch die Federkraft des eingeschnittenen mittleren Teils der C-Profilfeder (39d) die kreisbogenförmigen Federenden dem Kalottenkontakt formschlüssig unter allen Betriebsbedingungen definiert anliegen, dass - die Dichtungssegmente (39a+39b) flächig auf der ebenen Seite der C-Profilfeder (39d) aufliegen, dass - durch den toleranzbedingten Spalt zwischen dem brennraumseitigen Dichtungssegment (39a) und der Einstichwand des Exzenterringes (1) und über die federbedingten Einstiche (39e) im mittleren Teil der C-Feder (39d) der pulsierende Brennraumgasdruck im Kanal unter der C-Feder antegeverstärkend für den Dichtungskontakt zwischen den Dichtungssegmenten (39) und den Seitenteilen (13) wirksam wird, dass - durch die hierbei erzeugte Druckdifferenz zwischen den beiden äußeren Flanken der C-Profilfeder (39d) voller Kontakt der Flanke zur exzentergehäuseseitigen Einstichwand des Exzenterringes (1) hergestellt wird, der die federbedingten Einstiche (39e) gegen Gasaustritt in das Exzentergehäuse (31) abriegelt. (11 bis 15)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - sealing sets (39) between the eccentric ring (1) and side parts (13g + 13oil) each consist of 2 sealing segments (39a) and (39b), which in the eccentric ring (1) per recess parallel between the calottes (5) are inserted that - sealing segments (39a) and (39b) are tangentially braced against each other by an intermediate spring (39c) that - in the form-fitting sealing contact surface of the sealing segments (39a) and (39b) with the domes (5) a defined contact pressure is achieved is that - the combustion chamber-side sealing segment (39a) in the direction of the eccentric shaft rotation ( 13 ) is present that - a recess-wide, steel C-profile spring (39d) creates the axial preload of both sealing segments (39a) and (39b) for the sealing contact to the side parts (13g + oil) that - the C-profile spring (39d) in Eccentric ring (1) between the spherical caps (5), inserted tangentially in the groove base under the sealing segments, that - both ends of these C-profile springs (39d) are positively adjusted in the spherical cap contact - that - due to the spring force of the incised middle part of the C- Profile spring (39d) the circular arc-shaped spring ends form-fit the spherical contact under all operating conditions in a defined manner that - the sealing segments (39a + 39b) lie flat on the flat side of the C-profile spring (39d) that - due to the tolerance-related gap between the combustion chamber-side sealing segment ( 39a) and the puncture wall of the eccentric ring (1) and the pulsing punctures (39e) in the middle part of the C-spring (39d) de Combustion chamber gas pressure in the duct under the C-spring acts to reinforce the sealing contact between the sealing segments (39) and the side parts (13) so that - due to the pressure difference generated between the two outer flanks of the C-profile spring (39d), full contact of the Flank to the eccentric housing-side puncture wall of the eccentric ring (1) is produced, which seals the spring-related punctures (39e) against gas leakage into the eccentric housing (31). ( 11 to 15 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 17 mit Dichtungssegmenten (39a) u. (39b), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontaktflächen zu den Seitenteilen (13g) + (13öl) durch Einstiche profiliert sind. (14, 15)Internal combustion engine after Claim 17 with sealing segments (39a) u. (39b), characterized in that the sealing contact surfaces to the side parts (13g) + (13öl) are profiled by punctures. ( 14 , 15 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Trennschieber (4) schräg in Hauptschieber (4a) und Nebenschieber (4b) geteilt sind, dass - beide Trennschieber (4a und 4b) durch axiales Verschieben des Nebenschiebers (4b) den erforderlichen Dichtdruck auf den Gleitflächen der Seitenteile (13g) und (13öl) erzeugen und dass - durch Federkraft (4d) der Dichtdruck im Betrieb beibehalten wird sowie die nötige Rückbewegung bei Entlastung zugelassen wird.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the separating slides (4) are divided diagonally into the main slider (4a) and secondary slider (4b), that - both separating slides (4a and 4b) by axially moving the secondary slider (4b) the required sealing pressure on the sliding surfaces of the side parts Generate (13g) and (13öl) and that - the spring pressure (4d) maintains the sealing pressure during operation and allows the necessary return movement when the load is released. Brennkraftmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass - die schräge Teilungsfläche und/oder die seitenteildichtenden Anlegeflächen der Trennschieber (4a und 4b) genutet sind, dass - am gehäuseringseitigen äußeren Ende der Hauptschieber (4a) die genutete Federführung (4c) eingelegt ist zur Aufnahme der Blattfeder (4d) und zur Ableitung der Öl-Gas-Strömung zu den Ölabflüssen (61). (12)Internal combustion engine after Claim 19 , characterized in that - the inclined dividing surface and / or the side part sealing contact surfaces of the separating slides (4a and 4b) are grooved, - that the grooved spring guide (4c) is inserted at the outer end of the main slider (4a) on the housing ring to receive the leaf spring (4d ) and to divert the oil-gas flow to the oil drains (61). ( 12th ) Brennkraftmaschine nach Ansprüchen 1, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass - der Gaswechselring (9) mindestens durch ein Axialkugellager (21) auf der Außenseite des innenverzahnten Rades des Planetenradantriebs (15) geführt wird und dass - die erforderliche Grundbelastung des Axiallagers (21) durch die Vorspannung (19a) sichergestellt wird, dass - durch die Vorspannung (19a) die Spiralbandfedern (14) maximal gespannt werden und dass - durch die Vorspannung (19a) schon beim Start des Motors das Gleiten der Kontaktgleitfläche (9k), welche die Elemente der Gaswechselprogramme enthält, auf dem Seitenteil (13g) bei flächigem Kontaktdruck erzeugt wird.Internal combustion engine after Claims 1 , 11 and 12th , characterized in that - the gas exchange ring (9) is guided at least by an axial ball bearing (21) on the outside of the internally toothed wheel of the planetary gear drive (15) and that - the required basic loading of the axial bearing (21) is ensured by the preload (19a) that - the pre-tensioning (19a) causes the coil springs (14) to be maximally tensioned and - the pre-tensioning (19a) causes the contact sliding surface (9k), which contains the elements of the gas exchange programs, to slide on the side part (starting with the engine) 13g) is generated at flat contact pressure. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - am Gaswechselring GWR (9) mit zwei axialen Labyrinth-Dichtringen mit Druckluftanlegung (23) im Gasgehäuse (16) Abgas-(33) und Einlassraum (12) voneinander getrennt werden und dass - die beiden Labyrinth-Dichtringe (23) einen Ringraum für die Einlassgase (12) im Gaswechsetring (9) begrenzen, welcher der Kontaktgleitfläche (9k) axial gegenüberliegt.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - on the gas exchange ring GWR (9) with two axial labyrinth sealing rings with compressed air supply (23) in the gas housing (16) the exhaust gas (33) and inlet space (12) are separated from each other and that - the two labyrinth sealing rings (23) form an annular space for the Limit inlet gases (12) in the gas exchange ring (9), which is axially opposite the contact sliding surface (9k). Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - der Gaswechselring (9) am kugelgelagerten Antriebsrad (15) mit mehreren gefederten, am Umfang gleichmäßig verteilten Schraubverbindungen (17) zentriert ist und dort jeweils durch entsprechend radial geführte Kugeln (20) mitgenommen wird und dass - die Zentrierung des Gaswechselringes (9) durch gleichmäßig am Umfang des Antriebsrades (15) federnd eingesetzte kegelige Segmente (18) der Wärmedehnung des Gaswechselringes (9) nach- bzw. zurückgeführt wird. (4, 9)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the gas exchange ring (9) on the ball-bearing drive wheel (15) is centered with a plurality of spring-loaded screw connections (17) which are uniformly distributed over the circumference and are each carried there by correspondingly radially guided balls (20) is and that - the centering of the gas exchange ring (9) by means of conical segments (18), which are resiliently inserted on the circumference of the drive wheel (15), tracks the thermal expansion of the gas exchange ring (9). ( 4th , 9 ) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Abdichtung der Gasüberleitung zwischen den Kanälen des Gaswechselringes (9) und den Öffnungen (22) der Brennräume (8) der systemgeregelte Anlegedruck des Motormanagements (54) dient, dass - die Dimension und Dynamik der elektro-magnetischen Aktuatoren (19) die Regelung des Anlegedruckes in jeder Betriebssituation sichert, dass - zusätzlich federnde Spiralbandfedern (14), die Brennräumöffnungen (22) umschließend, in Einstichen unter Vorspannung (19a) arbeiten, dass - der Laderdruck im Ringraum (41) des Einlasses (12) beim Aufbau der Anlegekräfte des Gaswechselringes (9) berücksichtigt wird und dass - axiale Kräfte vom Planeten-Antrieb (15) des Gaswechselringes (9) als selbstregelnde Komponente der Anlegekräfte des Gaswechselringes (9) in die Stellgrößenberechnung der Systemregelung einbezogen werden. (4, 17, 18)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - for sealing the gas transfer between the channels of the gas exchange ring (9) and the openings (22) of the combustion chambers (8), the system-controlled contact pressure of the engine management system (54) serves that - the dimension and dynamics of the electro-magnetic actuators (19), the regulation of the contact pressure in every operating situation ensures that - additionally resilient spiral band springs (14), surrounding the combustion chamber openings (22), work under pretension (19a) so that - the supercharger pressure in the annulus (41) of the inlet (12) when building up the application forces of the gas exchange ring (9) is taken into account and that - axial forces from the planetary drive (15) of the gas exchange ring (9) as a self-regulating component of the application forces of the gas exchange ring (9) in the manipulated variable calculation System regulation to be included. ( 4th , 17th , 18th ) Brennkraftmaschine nach Ansprüchen 21 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass - Spiralbandfedern (14) als Dichtungsringe eingesetzt werden, welche aus mindestens zwei Federbandwindungen bestehen, die zur federnden Eigenschaft kegelig aufgewickelt, vorgeformt, kreisrund- und plangeschliffen sind, dass - die innere Windung der Spiralbandfedern (14) voll umfänglich auf der Kontaktgleitfläche (9k) gleitet, die mit ihrem Kontaktdruck auf die Seitenteilfläche die Vorspannung der Spiralbandfedern (14) bewirkt, dass - die äußere Windung der Spiralbandfedern (14) auf der ganzen Stirnfläche umfänglich im Einstichgrund des Seitenteils (13g) trägt, dass - die Bemessung und Werkstoffwahl der Spiralbandfedern (14), bei Beaufschlagung durch die dynamischen Brennkammerdrücke auf das innere Band der Feder, aufgrund der Flächenverhältnisse zuerst die Windungen der Spiralbandfedern (14) radial dichtend zusammenpressen und die Vorspannung der Spiralbandfeder (14) axial stabilisiert und dass - die Kontaktgleitfläche (9k) des Gaswechselringes (9) in einem mittleren betriebsnahen Warmzustand plangefinisht wird. (4, 10)Internal combustion engine after Claims 21 and 24th , characterized in that - spiral band springs (14) are used as sealing rings, which consist of at least two spring band windings which are conically wound, preformed, circular and face-ground for the resilient property, that - the inner winding of the spiral band springs (14) is completely circumferential the contact sliding surface (9k) slides, which, with its contact pressure on the side part surface, causes the tension of the spiral band springs (14) such that - the outer winding of the spiral band springs (14) on the entire end face carries circumferentially in the puncture base of the side part (13g) that - the Dimensioning and choice of materials for the spiral band springs (14), when subjected to the dynamic combustion chamber pressures on the inner band of the spring, first compress the windings of the spiral band springs (14) in a radially sealing manner due to the surface conditions and the pretension of the spiral band springs (14) is axially stabilized and that - that Contact sliding surface (9k) of the gas exchange ring (9) in egg a mid-level, warm, operational condition is planned. ( 4th , 10th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlegekraft des Gaswechselringes (9) gegenüber dem Seitenteil ST (13g) durch einen geschlossenen Regelkreis (17) bestimmt wird, dem eine Kontaktqualität als Führungsgröße und zu berücksichtigende Störgrößen vorgegeben werden. (17)Internal combustion engine after Claim 24 , characterized in that the application force of the gas exchange ring (9) relative to the side part ST (13g) by a closed control loop ( 17th ) is determined to which a contact quality as a reference variable and disturbance variables to be taken into account are specified. ( 17th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass - als Kontaktqualität das Antriebsdrehmoment (36) des Gaswechselringes (9) vorgegeben wird, welches aus der maximalen Vorspannung der Spiralbandfedern (14) entsteht und dass - sich die erwünschte Kontaktreibung einstellt durch einen Sicherheitszuschlag in der Vorspannung (19a) bei vollflächiger Berührung des Gaswechselringes (9) mit dem Seitenteil (13g) in der Kontaktgleitfläche (9k). (17,18)Internal combustion engine after Claim 26 , characterized in that - the drive torque (36) of the gas exchange ring (9), which results from the maximum preload of the spiral band springs (14), and - the desired contact friction is established by a safety margin in the preload (19a) full contact of the gas exchange ring (9) with the side part (13g) in the contact sliding surface (9k). ( 17th , 18th ) Brennkraftmaschine nach Ansprüchen 1, 11 und 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus des Regelkreises für die Anlegekräfte des Gaswechselringes (9) die Störgrößen wie Kraftstoffraten, Drehzahl, Laderdrücke im Einlasskanal (12) und Anzahl der aktiven Brennräume auch im Zusammenhang untereinander berücksichtigt und sich aus den betriebsbedingten Ergebnissen selbsttätig vor allem im Sinne der verzögerungsfreien Reaktion optimiert.Internal combustion engine after Claims 1 , 11 and 24th to 27 , characterized in that the algorithm of the control circuit for the application forces of the gas exchange ring (9) also takes the disturbance variables such as fuel rates, speed, supercharger pressures in the inlet duct (12) and number of active combustion chambers into account in relation to one another and is based on the operational results, especially in the Optimized in terms of the delay-free reaction. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1, 11 und 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Analyse des Antriebsdrehmomentes des Gaswechselringes (9) und der seismischen Signale (46) die für die Regelgröße maßgebende Bewertung der Kontaktqualität incl. aller wichtigen Betriebsereignisse zu entnehmen ist. (17) Internal combustion engine according to the Claims 1 , 11 and 24th to 27 , characterized in that from the analysis of the drive torque of the gas exchange ring (9) and the seismic signals (46) the evaluation of the contact quality including all important operating events, which is decisive for the controlled variable, can be seen. ( 17th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wasserkreislauf des Kühlsystems die 4 Hauptbauteile Gasgehäuse (16), Seitenteil ST (13g) mit den umflossenen Brennräumen (8), den Gehäusering (2) und das Seitenteil (13öl) in dieser Reihenfolge rundum durch Ringleitungen (24), (24a), (24b) und (25) gleichmäßig verteilt, axial durchströmt und dass - die Kühlung der Ansaugluft und der E-AGR-Anteile im Gasgehäuse (16) integriert ist. (2, 3, 4, 7, 8)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the water circuit of the cooling system comprises the 4 main components gas housing (16), side part ST (13g) with the flow around the combustion chambers (8), the housing ring (2) and the side part (13öl) in this order all around by ring lines (24 ), (24a), (24b) and (25) evenly distributed, axially flowed through and that - the cooling of the intake air and the E-EGR components is integrated in the gas housing (16). ( 2nd , 3rd , 4th , 7 , 8th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Motorgehäuse (16) und (31) nach Trockensumpfverfahren geschmiert und gekühlt werden, einerseits für die Gaswechselseite (16) mit dem Antrieb (15) und der Lagerung (21) des Gaswechselringes (9) und zum andern für die Exzenterseite (31 mit den Hauptlagern (29) der Exzenterwelle (7), mit Lager (30) für den Exzenterring (1), mit der Gleitlagerung der Kalotten (5) im Exzenterring (1) und über die Trennschieber (4) auch die Versorgung der Kalotten (5) im Gehäusering (2). (19, 20)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that both motor housings (16) and (31) are lubricated and cooled by the dry sump method, on the one hand for the gas exchange side (16) with the drive (15) and the bearing (21) of the gas exchange ring (9) and on the other hand for the Eccentric side (31 with the main bearings (29) of the eccentric shaft (7), with bearings (30) for the eccentric ring (1), with the plain bearing of the calottes (5) in the eccentric ring (1) and also the supply via the slide valve (4) the calottes (5) in the housing ring (2). ( 19th , 20 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass - beide parallelgeschalteten Ölteilkreisläufe im Temperaturverhalten unabhängig voneinander geregelt werden, dass - die Lagerungen bei Verwendung von Gleitlagern für die Exzenterseite (31) durch eine gemeinsame Druckpumpe (42) mit variabler Verteilung (43) der Ölmengen gespeist werden, dass - die Ölrückführung aus der Gaswechselseite (16) direkt in den Absetztank (44) durch den Gasüberdruck aus diesem abgedichteten Teil der Brennkraftmaschine erfolgt und dass - die Absaugpumpe (45) das Öl-Gas-Gemisch aus der Exzenterseite (31) in den Absetztank (44) zurückführt. (19)Internal combustion engine after Claim 31 , characterized in that - the two partial oil circuits connected in parallel are controlled independently of one another in terms of temperature, that - the bearings are fed by a common pressure pump (42) with variable distribution (43) of the oil quantities when using plain bearings for the eccentric side, - the oil return from the gas exchange side (16) takes place directly into the settling tank (44) due to the gas pressure from this sealed part of the internal combustion engine and that - the suction pump (45) the oil-gas mixture from the eccentric side (31) into the settling tank (44 ) leads back. ( 19th ) Brennkraftmaschine nach Ansprüchen 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, dass - neben der Regelung der Öltemperatur (51) und (52) auch die Ölmengendifferenz sowie der Gasanteil (53) und (58)zur Verbesserung der Betriebssicherheit geregelt werden und dass - die erforderlichen Regelungsvorgänge wie die Steuerung des Ölverteilers (43) und des Absaugvakuums an der Absaugpumpe (45) durch digitale Datenverarbeitung im einheitlichen elektronischen Motormanagement (54) vorgenommen werden. (19)Internal combustion engine after Claims 31 and 32 , characterized in that - in addition to the control of the oil temperature (51) and (52) also the oil quantity difference and the gas content (53) and (58) are controlled to improve operational safety and - the necessary control processes such as the control of the oil distributor (43 ) and the suction vacuum on the suction pump (45) by digital data processing in the uniform electronic motor management (54). ( 19th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 31 und 32 dadurch gekennzeichnet, dass - die Relativbewegung des Exzenterringes (1) gegenüber dem Trennschieber (4) eine intensive Pulsation in dem Öl-Gasgemisch des Trennschieber(4)- Kalotten(5)-Systems bewirkt, dass - die Absaugwirkung der Trennschieber (4) mit den Rückschlagventilen (32) und den trennschiebergesteuerten Ölabflüssen (61) die Öl-Gasgemisch-Rückführung von der Exzenterseite (31) in den Absetztank (44) verstärkt und dass - die Ölabflüsse (61) durch die Bewegung der Trennschieber (4) und der Kalotten (5) während der Kompressionsbewegung der Trennschieber (4) die Öl-Gas-Strömung von inneren und äußeren Kalotten (5) freigeben und während des Saugtaktes schließen. ( 11 u. 12)Internal combustion engine after Claim 31 and 32 characterized in that - the relative movement of the eccentric ring (1) relative to the separating slide (4) causes an intensive pulsation in the oil-gas mixture of the separating slide (4) - calotte (5) system in that - the suction effect of the separating slide (4) also the check valves (32) and the gate valve-controlled oil drains (61) the oil-gas mixture return from the eccentric side (31) into the settling tank (44) and that - the oil drains (61) by the movement of the gate valve (4) and the calottes (5) release the oil-gas flow from the inner and outer spherical caps (5) during the compression movement of the separating slide (4) and close it during the suction cycle. ( 11 u . 12th ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 31, 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass - mit der Förderleistung der Trennschieberrelativbewegung die in Serie geschalteten Öl-Gas-Ströme beider Ölkreisläufe der Gaswechselseite (16) und der Exzenterseite (31) abgesaugt und dem Absetztank (44) zugeführt werden, dass - die Ölzufuhr der Gaswechselseite (16) auch beim Start der Brennkraftmaschine aus dem Absetztank (44) durch den geregelten Tanküberdruck (57) erfolgt, dass - das Regelgerät (54) die Regelung des Unterdruckes und der Gasmengen im Gasgehäuse (16) und Exzentergehäuse (31) durch die Stellgrößen Ölmenge, Labyrinthluft (23) und Luftzufuhr durch das Belüftungsventil (55) ins Gasgehäuse (16) und/oder Exzentergehäuse (31) durchführt, dass - die Pumpleistung der Trennschieberrelativbewegung die Kühlwirkung der Trockensumpfkreisläufe für Gas- und Exzenterseite erhöht, dass - durch die gesteuerte Absaugpumpe (45) die Pumpleistung des Trennschieber-Kalotten-Systems unterstützt wird, dass - sowohl die Gasdrücke zwischen den Gleitflächen im Trennschieber-Kalotten-System (4) - (5) als auch die Gasdrücke zwischen Exzenterring (1) und Seitenteilen (13) über die trennschiebergesteuerten Ölabflüsse (61) und die Erleichterungsbohrungen (62) des Exzenterringes (1) beeinflusst werden und dass - die Laderarbeit über Ventil (56) unterstützt wird. (20)Internal combustion engine after Claim 31 , 33 and 34 , characterized in that - with the delivery rate of the separating slide relative movement, the series-connected oil-gas flows of both oil circuits of the gas exchange side (16) and the eccentric side (31) are sucked off and fed to the settling tank (44) in that - the oil supply to the gas exchange side ( 16) even when the internal combustion engine is started from the settling tank (44) by the controlled tank pressure (57), that - the control device (54) regulates the vacuum and the gas quantities in the gas housing (16) and eccentric housing (31) by means of the manipulated variables oil quantity , Labyrinth air (23) and air supply through the ventilation valve (55) into the gas housing (16) and / or eccentric housing (31) that - the pumping power of the sliding gate relative movement increases the cooling effect of the dry sump circuits for the gas and eccentric side, - through the controlled suction pump (45) the pumping capacity of the separating slide calotte system is supported that - Both the gas pressures between the sliding surfaces in the separating slide-calotte system (4) - (5) as well as the gas pressures between the eccentric ring (1) and side parts (13) via the slide valve-controlled oil drains (61) and the relief holes (62) of the eccentric ring (1 ) are influenced and that - the loader work is supported via valve (56). ( 20 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelgerät (54) den Ölverbrauch und die Blowby-Mengen aus der Analyse der Daten beider Teilkreisläufe wie Drücke (50), (57), (60), Durchflussmengen (50), (53), Temperaturen (44), (51), (52) sowie des Ölstandes und der Blowby-Mengen (56) aus dem Absetztank (44) für die automatische Verbesserung des Betriebszustandes verwendet.Internal combustion engine after Claim 35 , characterized in that the control device (54) the oil consumption and the blowby amounts from the analysis of the data of both sub-circuits such as pressures (50), (57), (60), flow rates (50), (53), temperatures (44 ), (51), (52) and the oil level and the blowby quantities (56) from the settling tank (44) are used for the automatic improvement of the operating state. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die gesamte Kraftstoffeinspritzdauer oder Einspritzimpulsbreite in mindestens zwei Impulse aufgeteilt wird und dass - für diese Einspritz- Zeiträume die Haupt-Einlass- und Kompressionsturbulenzen um 90° vor bzw. 90° nach UT und/oder die die Squish-Turbulenzen 45° vor ZOT verwendet werden. (21 und 22)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the total fuel injection duration or injection pulse width is divided into at least two pulses and - for these injection periods, the main intake and compression turbulences by 90 ° before and 90 ° after UT and / or the squish turbulence 45 ° before ZOT. ( 21 and 22 ) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Leistungsregelung hauptsächlich durch den Betrieb der nötigen und im optimalen Kennfeldpunkt nach Verbrauch und Schadstoffen arbeitenden Brennkammern (8) durchgeführt wird, dass - die benötigte Anzahl Brennkammern (8) durch das Einspritzen der vom Regelkreis des elektronischen Motormanagements ermittelten, optimalen Kraftstoffmengen zu- oder abgeschaltet werden, dass - die benötigte Anzahl Brennkammern (8) nur in Zündfolgen betrieben werden, die alle vorhandenen Brennkammern (8) in gleichmäßiger Zündfolge benutzen und dass - kontinuierliche Übergänge zwischen den Brennkammerstufen der ZFW durch Variation von Ladedruck, AGR-Anteil, Einspritzmengen und Steuerzeitenverstellung (35) gefahren werden, und dass - der elektrische Lader bei unteren ZFW-Stufen durch das gekühlte, sauerstoffreiche E-AGR entlastet wird.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the power control is mainly carried out by operating the necessary combustion chambers (8), which work in the optimum map point according to consumption and pollutants, - the required number of combustion chambers (8) is determined by injecting the fuel from the control circuit of the electronic engine management system, optimal fuel quantities are switched on or off that - the required number of combustion chambers (8) are only operated in firing sequences that use all existing combustion chambers (8) in an even firing sequence and that - continuous transitions between the combustion chamber stages of the ZFW by varying boost pressure, EGR -Proportion, injection quantities and timing adjustment (35) are driven, and that - the electric charger is relieved at lower ZFW levels by the cooled, oxygen-rich E-EGR. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Brennkraftmaschine für gleichförmigen Betrieb ohne Kammerabschaltung, ohne Drosselung, ohne elektrischen Lader, ohne Turbolader, ohne Regelung für Gaswechselring-Anlegung, ohne Steuerzeitenverstellung (35), ohne Ölpumpen (42), (45) und nur mit Öltemperaturregelung gefahren wird und dass - mit Belüftungsventil (55), Ölabsaugung, Unterdruckregelung für Gas- und Exzenterseite sowie Öldosierung durch Druck im Absetztank (44) durch die Pumpwirkung der Relativbewegung der Trennschieber (4) gearbeitet wird. (21)Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that - the internal combustion engine for uniform operation without chamber shutdown, without throttling, without electric charger, without turbocharger, without control for gas exchange ring application, without timing adjustment (35), without oil pumps (42), (45) and only with oil temperature control is operated and that - with ventilation valve (55), oil suction, vacuum control for gas and eccentric side and oil metering by pressure in the settling tank (44) by the pumping action of the relative movement of the isolating slide (4). ( 21 ) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass - für Komfort-Anwendungen mit hoher Effizienz die erweiterte vorgemischte Verbrennung durch: Einspritzen im Einlass- und Kompressionstakt, P1 und P2, Verbrennung im vom Arbeitsraum (3) getrennten, effektiven Brennraum (8), Verbrennung in Brennräumen (8) < 20 cm3, mit elektrischem Lader, geometrischer Kompression größer oder gleich 12:1, Luftverhältnis λ größer oder gleich 1,0 gefahren wird, dass - mit Leistungsregelung durch flexible Arbeitskammerab- und Zuschaltung ZFW sowie synchroner Gaswechselzeitenverstellung (35) gearbeitet wird und dass - serielle Ölabsaugung im Trockensumpfverfahren eingesetzt wird. (20), (21)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - for comfort applications with high efficiency, the extended premixed combustion by: injection in the intake and compression stroke, P1 and P2, combustion in the effective combustion chamber separated from the work space (3) ( 8), Combustion in combustion chambers (8) <20 cm 3 , with an electric charger, geometric compression greater than or equal to 12: 1, air ratio λ greater than or equal to 1.0, that - with power control through flexible switching off and on of the ZFW as well as synchronous gas change time adjustment (35) and that - serial oil extraction is used in the dry sump process. ( 20 ), ( 21 ) ßrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verbrennungsart HCCI für das gesamte Leistungsspektrum bei geometrischer Verdichtung um 16:1, λ > 1,2, AGR > 20% angewendet wird, dass - durch Einspritzen während des Einlasstaktes gefahren wird, dass - der elektrische Lader angewendet wird, dass - beim Start der Brennkraftmaschine im geschlossenen Regelkreis des zentralen Motorenmanagements mit elektrischem Zündfunken gefahren wird, dass - mit Arbeitskammer-Zündfolge-Wahl ZFW mit kontinuierlich, minimaler Kammerzahl pro Umdrehung, drosselfrei und mit steigendem Laderdruck gefahren wird bis das seismische Signal (46) vom Aktuator (19) oder eines anderen seismischen Signals verwert- und belastbare Selbstzündungsereignisse incl. Zündverzug für die weitere Regelung des Motorenbetriebs zur Verfügung stellt und dass - mit diesen gesicherten Einstellungen die kontinuierlich optimierende Fahrweise mit den neuen gespeicherten Werten für die lastabhängig geforderte Anzahl von aktiven Arbeitskammern (3) fortgesetzt wird und dass - die Selbstzündungsdaten ins Regelprogramm des Motormanagements (54) zur selbsttätigen Programmoptimierung einbezogen werden.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the combustion type HCCI is used for the entire performance spectrum with geometric compression by 16: 1, λ> 1.2, EGR> 20%, that - driven by injection during the intake cycle is that - the electric charger is used, - that when the internal combustion engine is started in the closed control loop of the central engine management with electrical ignition sparks, that - with the choice of working chamber ignition sequence ZFW with continuous, minimum number of chambers per revolution, throttle-free and with increasing charger pressure is driven until the seismic signal (46) from the actuator (19) or another seismic signal provides usable and resilient auto-ignition events including ignition delay for the further control of engine operation and that - with these secured settings the continuously optimizing driving style with the new ones stored values for the number of active working chambers (3) required depending on the load is continued and that - the auto-ignition data is included in the control program of the engine management (54) for automatic program optimization. Brennkraftmaschine nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass - beim Erreichen der Selbstzündung ein Teil der gesamten Kraftstoffeinspritzrate von weniger als 10%, aus dem Einspritzvolumen P1 oder P2 abgezweigt, für das Einspritzen 10°EW v. ZOT dient und dass - die zeitlichen und mengenmäßigen Werte der Einspritzfolge nach Erreichen des seismischen Selbstzündungssignals (46) oder eines anderen Signals selbsttätig zur Verschiebung des Heizmaximums in den Bereich 10°....20°EW n. ZOT verwendet werden. (s. 21 und 22)Internal combustion engine after Claim 41 , characterized in that - when auto-ignition is reached, part of the total fuel injection rate of less than 10%, branched off from the injection volume P1 or P2, for the injection 10 ° EW v. ZOT serves and that - the temporal and quantitative values of the injection sequence after reaching the seismic auto-ignition signal (46) or another signal are used automatically to shift the heating maximum into the range 10 ° ... 20 ° EW according to ZOT. (see 21 and 22 ) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das bekannte Dieselbrennverfahren mit Glühkerze anstelle der Zündkerze (11) angewendet wird und dass - die Analyse des seismischen Signals (46) oder eines anderen Signals zur Regelung des jeweils optimalen Dieseleinspritzzeitpunktes zum Heizmaximum im Bereich 10° bis 25°EW n. ZOT führt.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - the known diesel combustion method with a glow plug is used instead of the spark plug (11) and - the analysis of the seismic signal (46) or another signal for regulating the optimum diesel injection time at the heating maximum in the range 10 ° to 25 ° EW according to ZOT. Brennkraftmaschine nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass Leistungsregelung durch flexible Arbeitskammerab- und Zuschaltung ZFW verwendet wird.Internal combustion engine after Claim 43 , characterized in that power control is used by flexible working chamber switching off and on ZFW. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 43 und 44, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Teilmenge des zugemessenen Kraftstoffes schon im Ansaugtakt und/oder im Bereich 160°EW v. ZOT eingespritzt wird, dass - diese Teilmenge in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur bis zur Ruß- und/oder Klopfgrenze gesteigert wird und dass - mit dem Rest dieser Teilmenge der Einspritzzeitpunkt der Hauptkraftstoffmenge vor ZOT für das Heizmaximum im Bereich 10° bis 25°EW nach ZOT geregelt wird.Internal combustion engine according to the Claims 43 and 44 , characterized in that - a subset of the metered fuel already in the intake stroke and / or in the range 160 ° EW v. ZOT is injected that - this partial quantity is increased depending on the operating temperature up to the soot and / or knock limit and - with the rest of this partial quantity the injection time of the main fuel quantity before ZOT for the heating maximum in the range 10 ° to 25 ° EW according to ZOT is regulated. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass neben den verbreiteten Kraftstoffen auch gasförmige Kraftstoffe, CNG oder CO2-neutrale Neuentwicklungen z.B. aus dem Bereich OME (Oximethyenether) verwendet werden.Internal combustion engine according to one or more of the Claims 39 to 45 , characterized in that, in addition to the common fuels, gaseous fuels, CNG or CO2-neutral new developments, for example from the field of OME (oxymethylene ether), are used. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein 2-takt-Prozess durch die Programmierung des Gaswechselringes (9) durch Gaswechselzeitenüberschneidung im Bereich von UT mit AÖ 45°EW vor UT, EÖ 15°vor UT, AS 30°EW nach UT, ES 60°EW nach UT ermöglicht wird, dass -.durch Hochdruckaufladung mittels elektrischem Lader die Kompressionswirkung wesentlich verbessert wird, dass - durch ZFW - Arbeitskammerwahl die Leistungsregelung unterstützt wird, dass - die Verbrennungsart HCCI und/oder Zündkerzen-Fremdzündung für das gesamte Leistungsspektrum angewendet wird, dass - bei geometrischer Verdichtung um 16:1, mit λ > 1,2, AGR > 20% gefahren wird und dass - mit der Verwendung des Selbstzündungszeitpunkts durch Analyse des seismischen Signals (46) vom Aktuator (19) oder eines anderen Signals der jeweils optimale Zündzeitpunkt incl. Zündverzug ermittelt und ins Regelprogramm des Motormanagements (54) zur Programmoptimierung einbezogen wird. (23)Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that - a 2-cycle process by programming the gas exchange ring (9) by overlapping gas exchange times in the region of UT with AÖ 45 ° EW before UT, EÖ 15 ° before UT, AS 30 ° EW to UT, ES 60 ° EW to UT enables the compression effect to be significantly improved by high-pressure charging using an electric charger, that the power control is supported by ZFW working chamber selection, that the type of combustion HCCI and / or spark plug spark ignition is used for the entire power spectrum that - with geometric compression around 16: 1, with λ> 1.2, EGR> 20% and - with the use of the auto-ignition timing by analyzing the seismic signal (46) from the actuator (19 ) or another signal, the optimal ignition timing including ignition delay is determined and included in the control program of the engine management (54) for program optimization. ( 23 )
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