Die Erfindung betrifft ferner einen Verbrennungsmotor mit zumin- dest einem über eine Kurbelwelle angetriebenen Kolben, der in einem Zylinder geführt ist, dessen oberhalb des Kolbens befind- licher Zylinderraum über eine Ventilsteuerung abwechselnd mit einer Ansaugleitung für Frischgas und mit einer Auspuffleitung für die Abgase verbindbar ist und mit einem Verbrennungsraum in Verbindung steht, in dem eine Verdampfung des in dem verdichte- ten Frischgas enthaltenen oder in dieses eingeführten Brennstof- fes und seine anschließende Verbrennung erfolgen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Bei bekannten Verbrennungsmotoren mit Innenverbrennung sind die Verbrennungskammern (z. B. vom Typ Ricardo, Perkins, Hercules, Deutz, ACO u. a.) stationär im Zylinderkopf, Motorblock und/oder im Motorkolben angeordnet. In der EP-A-1-0 074 174 ist ein theo- retisch gebliebener Vorschlag offenbart, der eine rotierende Vorverbrennungskammer vorsieht, in der eine Teilmenge eines fet- ten Gemisches verbrannt werden soll, die dann als Anzünder eines magereren Gemisches in der üblichen Verbrennungskammer dienen soll.

Allen Ausführungsformen gemeinsam ist der konstruktions-und verfahrensbedingte enge Zeitraum für die Verdampfung des Brenn-

stoffs und für seine Verbrennung. Nachteilig ist ferner, daß die Verbrennung nicht unter konstant gehaltenem Volumen durchgeführt werden kann sondern in einem Hubvolumen zwischen ca.-15° vor bis + 35° nach dem oberen Totpunkt erfolgt. Hieraus resultieren unvollständige Kraftstoffverbrennung und schädliche Abgase. Bei Kraftstoffen, die für ihre Gemischvorbereitung (Diesel) oder fur ihre Verbrennung (Alkohol) mehr Zeit erfordern, ergibt sich zu- sätzlich eine Begrenzung der maximal möglichen Drehzahl. Die verfügbare Verbrennungszeit liegt in einer Größenordnung von etwa 0,001 s. Erzwungene Kompromisse wie z. B. eine Vergrößerung des Luftüberschuß oder aber die Inkaufnahme einer unvollständi- gen Verbrennung führen zur Senkung des Wirkungsgrades sowie zu einer Erhöhung der Schadstoffemission. Bei den bekannten Ar- beitsverfahren würde eine Senkung des Luftüberschuß zu einer unvollständigen Verbrennung, zu weiteren Energieverlusten sowie zu einem erhöhten Schadstoffausstoß führen. Eine Vergrößerung des theoretischen Wirkungsgrades durch Senkung der Abgastempera- tur ist nur mit erhöhtem apparativen Aufwand möglich.

Zur Verlängerung der Gemischvorbereitungs-und Verbrennungszeit wird der Kraftstoff bereits im Vergaser oder-bei indirekter Kraftstoffinjektion-im Ansaugkanal mit Luft gemischt, wodurch die Probleme jedoch nur begrenzt verringert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschrie- bene Arbeitsverfahren insbesondere hinsichtlich seines Wirkungs- grades zu verbessern und zur Durchführung dieses Arbeitsverfah- rens einen geeigneten Verbrennungsmotor zu entwickeln.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Verdich- tungstakt das hierbei verdichtete Frischgas in eine erste Ver- brennungskammer gedrückt wird, in der nach ihrem Verschließen gegenüber dem Zylinderraum die genannte Verdampfung durchgeführt und die genannte Verbrennung eingeleitet wird, während gleich- zeitig eine zweite, zuvor allseitig geschlossene Verbrennungs-

kammer zum Zylinderraum hin geöffnet und der Kolben zur Durch- führung eines Arbeitstaktes mit aus dieser zweiten Verbrennungs- kammer expandierenden, zuvor in gleicher Weise erzeugten Ver- brennungsgasen beaufschlagt wird, so daß bei jedem Verdich- tungstakt abwechselnd eine der beiden Verbrennungskammern be- füllt und für jeden nachfolgenden Arbeitstakt der Kolben aus der anderen der beiden Verbrennungskammern beaufschlagt wird.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn während des Ansaugtaktes beide Verbrennungskammern geschlossen gehalten werden, wobei in der einen Verbrennungskammer die genannte Verdampfung erfolgt, wäh- rend sich in der anderen Verbrennungskammer Abgasreste befinden, daß während des Verdichtungstaktes nur die genannte andere Ver- brennungskammer gegenüber dem Zylinderraum geöffnet und in der genannten einen Verbrennungskammer die Verbrennung eingeleitet wird, daß nach dem oberen Totpunkt die genannte andere Verbren- nungskammer gegenüber dem Zylinderraum geschlossen, die genannte eine Verbrennungskammer hingegen geöffnet wird, daß beim Ar- beitstakt während zumindest des größten Hubanteils die eine Ver- brennungskammer geöffnet bleibt, während in der anderen Verbren- nungskammer die Verdampfung eingeleitet wird, und daß kurz vor oder kurz nach dem unteren Totpunkt zur Einleitung des Ausschub- taktes die eine Verbrennungskammer geschlossen wird und während des Ausschubtaktes geschlossen bleibt, während in der anderen Verbrennungskammer die Verdampfung während des Ausschubtaktes fortgeführt wird.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verbrennungsmotor wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbrennungsraum durch zwei separate, gleich große Ver- brennungskammern gebildet ist, die jeweils eine Ein-bzw. Aus- strömöffnung aufweisen, die durch eine entsprechende Steuerung in Anpassung an die Takte des zugeordneten Kolbens abwechselnd nacheinander zur Aufnahme des verdichteten Frischgases bzw. zum Expandieren der Verbrennungsgase an den Zylinderraum anschließ- bar sind.

Erfindungsgemäß werden die gesamte Gemischvorbereitung und der Verbrennungsvorgang zeitlich und räumlich von dem bisher bekann- ten Vier-oder Zweitaktvorgang getrennt. Parallel zu diesen be- kannten Taktverfahren läuft erfindungsgemäß ein fünfter oder dritter"Verbrennungstakt"ab. Man erhält dadurch für die Ge- mischvorbereitung und den Verbrennungsvorgang ausreichend Zeit und erzielt dadurch eine bessere Energieausbeutung und eine Re- duzierung des Schadstoffausstoßes. Die Optimierung des Ablaufes erfolgt durch eine optimale Auswahl der Stellung sowie des Zeit- punktes für die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung, durch die Verwendung von beliebigen, gegebenenfalls langsam brennenden Kraftstoffen und Kraftstoffgemischen (z. B. Naphtha mit Wasser), durch die Verbrennung von Verbrennungsmoderatoren oder Katalysa- toren (z. B. Wasser, Nickeleinsatz für Gemisch von Naphtha mit Wasser, Keramikeinsätze für flammenlose Verbrennung usw.), durch Optimierung des Verdichtungsgrades, oder durch eine zusätzliche Wassereinspritzung, um die Abgastemperaturen ohne erheblichen Druckverlust senken zu können.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform können die beiden Verbren- nungskammern in einem im Zylinderkopf drehbar gelagerten, an- treibbaren Rotationskörper angeordnet sein, der vorzugsweise ein achsparallel zur Kurbelwelle angeordneter Drehschieber ist, der von einem stationären Drehschiebergehäuse abdichtend umschlossen ist, das eine Anschlußöffnung an den Zylinderraum aufweist.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die beiden Verbrennungskammern auf zwei parallelen, spiegelbildlich zur Drehachse des kreisför- migen Drehschiebers angeordneten Sehnen liegen und jeweils sich gegenüberliegende Ein-bzw. Ausströmöffnungen aufweisen, die bei der Rotation des Drehschiebers zeitweise mit der Anschlußöffnung des Drehschiebergehäuses zur Deckung gebracht werden.

Eine abgewandelte Ausführungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber axial versetzt zu den bei- den Verbrennungskammern zwei Durchgangskanäle aufweist, die in

einer bestimmten Verdrehstellung des Drehschiebers eine im Dreh- schiebergehäuse gegenüber dem Zylinderraum vorgesehene Ansaug- bzw. Ausschuböffnung mit der Ansaug-bzw. der Auspuffleitung verbinden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Durchgangskanäle auf zwei parallelen, spiegelbildlich zur Drehachse des Drehschiebers angeordneten Sehnen liegen, die gegenüber den ebenfalls auf Seh- nen liegenden Verbrennungskammern um 90 Umfangsgrad versetzt angeordnet sind.

Bei dieser abgewandelten Ausführungsform kann auf herkömmliche Ventile sowie die diese steuernde Nockenwelle verzichtet werden, wodurch sich die Herstellungskosten senken lassen. Diese Ausfüh- rungsform ist überdies weniger pannenanfällig und ermöglicht höhere Drehzahlen. Dabei ist es grundsätzlich möglich, einen Verbrennungsmotor ohne separaten Zylinderkopf zu bauen. Vielmehr läßt sich der Zylinderkopf in den Motorkorpus integrieren.

In einer weiterhin abgewandelten Ausführungsform kann erfin- dungsgemäß vorgesehen werden, daß der Drehschieber axial ver- schiebbar ist, um die Verbrennungskammern abwechselnd an den Zylinderraum eines benachbarten Zylinders anzuschließen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü- che und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfin- dung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren erlaubt den Bau von bei gleicher Leistung kleineren, weniger komplizierten und dadurch billigeren Motoren. Da erfindungsgemäß eine isochorische Ver- brennung möglich ist, wird der bisher übliche Druckabfall wäh- rend der Verbrennung im Arbeitshub vermieden ; zugleich aber wird die Schadstoffemission erheblich verringert.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs- formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen : Figur 1 einen lotrechten Schnitt durch einen Zylinder und den ihm zugeordneten Zylinderkopf mit einem sich in seiner oberen Totpunktlage befindlichen Kol- ben ; Figur la die Darstellung gemäß Figur 1 im Ansaughub des ersten Zyklus ; Figur lb die Darstellung gemäß Figur la im Verdichtungshub des ersten Zyklus ; Figur lc die Darstellung gemäß Figur lb im Arbeitshub des ersten Zyklus ; Figur ld die Darstellung gemäß Figur lc im Auspuffhub des ersten Zyklus ; Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform in einem gegen- über Figur 1 um 90° gedrehten Axialschnitt mit einer axial neben den Verbrennungskammern ange- ordneten Drehschieber-Ventilsteuerung ; Figur 3 einen lotrechten Schnitt durch die Ventilsteue- rung gemäß der Linie A in Figur 2 ; Figur 3a die Darstellung gemäß Figur 3 im Ansaughub des ersten Zyklus ; Figur 3b die Darstellung gemäß Figur 3a im Verdichtungshub des ersten Zyklus ; Figur 3c die Darstellung gemäß Figur 3b im Arbeitshub des ersten Zyklus ;

Figur 3d die Darstellung gemäß Figur 3c im Auspuffhub des ersten Zyklus ; Figur 4 einen lotrechten Schnitt durch die Verbrennungs- kammern gemäß der Linie B in Figur 2 ; Figur 4a die Darstellung gemäß Figur 4 im Ansaughub des ersten Zyklus ; Figur 4b die Darstellung gemäß Figur 4a im Verdichtungshub des ersten Zyklus ; Figur 4c die Darstellung gemäß Figur 4b im Arbeitshub des ersten Zyklus und Figur 4d die Darstellung gemäß Figur 4c im Auspuffhub des ersten Zyklus.

Figur 1 zeigt einen Zylinder 1 eines Viertaktmotors mit einem über eine Kurbelwelle 2 angetriebenen Kolben 3 und einem aufge- setzten Zylinderkopf 4. Letzterer umschließt eine Ansaugleitung 5 mit einem über eine Nockenwelle 6 gesteuerten Einlaßventil 7 und einer gestrichelt angedeuteten Auspuffleitung 8 mit einem ebenfalls über die Nockenwelle 6 gesteuerten, in der Zeichnung jedoch nicht näher dargestellten Auslaßventil.

Im Zylinderkopf 4 ist achsparallel zur Kurbelwelle 2 ein Dreh- schieber 9 drehbar gelagert, der vorzugsweise durch die Kurbel- welle 2 über eine Untersetzung so angetrieben wird, daß der Drehschieber 9 mit einem Viertel der Drehzahl der Kurbelwelle 2 rotiert. Der Drehschieber 9 ist von einem stationären Drehschie- bergehäuse 10 abdichtend umschlossen, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil des Zylinderkopfes 4 ist und eine An- schlußöffnung 11 an den Zylinderraum 12 (siehe Figur la) auf- weist.

Der Drehschieber 9 umfaßt zwei separate, gleich große Verbren- nungskammern 13,14, die in dem dargestellten Ausführungsbei- spiel als geradlinige Kanäle ausgebildet sind, die auf zwei par- allelen, spiegelbildlich zur Drehachse 9a des kreisförmigen Drehschiebers 9 angeordneten Sehnen liegen und jeweils sich ge- genüberliegende, in der Mantelfläche des Drehschiebers 9 ausmün- dende Ein-bzw. Ausströmöffnungen 15,16 bzw. 17,18 aufweisen, die bei der Rotation des Drehschiebers 9 zeitweise mit der An- schlußöffnung 11 des Drehschiebergehäuses 10 zur Deckung ge- bracht werden.

Figur 1 läßt ferner erkennen, daß in den Umlaufweg der Ein-bzw.

Ausströmöffnungen 15,16,17,18 (siehe Figur 4a) eine im Zylin- derkopf 4 bzw. im Drehschiebergehäuse 10 angeordnete Brennstoff- Einspritzdüse 19 sowie eine Zündkerze 20 ragen.

Figur la zeigt das System im Ansaughub des ersten Zyklus. Der Kolben 3 befindet sich-wie der eingezeichnete Pfeil andeutet- in seiner Abwärtsbewegung ; das Einlaßventil 7 ist geöffnet ; es wird Frischgas in den Zylinderraum 12 gesaugt. Beide Verbren- nungskammern 13,14 sind geschlossen, wobei die Verbrennungskam- mer 13 mit einem Abgasrest gefüllt ist, während in der Verbren- nungskammer 14 die Verdampfung des eingeschlossenen Brennstoffs erfolgt.

Figur lb zeigt das System im Verdichtungshub des ersten Zyklus.

Das Einlaßventil 7 ist geschlossen ; der Kolben 3 bewegt sich nach oben und komprimiert das zuvor angesaugte Frischgas im Zy- linderraum 12 ; die Verbrennungskammer 13 steht über ihre Ein- strömöffnung 15 mit der Anschlußöffnung 11 und somit mit dem Zylinderraum 12 in Verbindung, so daß der Kolben 3 das verdich- tete Frischgas in die Verbrennungskammer 13 hineindrückt. Die Einspritzdüse 19 spritzt Brennstoff über die Einströmöffnung 18 in die Verbrennungskammer 14, die mit ihrer anderen Einströmöff- nung 17 gerade an der Zündkerze 20 vorbeigeführt wurde, durch deren Zündung die Verbrennung in der Verbrennungskammer 14 ein-

geleitet wird.

Figur lc zeigt das System im Arbeitshub des ersten Zyklus. Durch die weitere Verdrehung des Drehschiebers 9 ist nun die Verbren- nungskammer 13 über ihre Einströmöffnung 18 mit der Brennstoff- Einspritzdüse 19 verbunden, die den Brennstoff in die mit dem verdichteten Frischgas befüllte Verbrennungskammer 13 ein- spritzt. Die Verbrennungskammer 14 steht über ihre Ausströmöff- nung 17 und die Anschlußöffnung 11 mit dem Zylinderraum 12 in Verbindung, so daß die in der Verbrennungskammer 14 unter hohem Druck stehenden Verbrennungsgase in den Zylinderraum 12 expan- dieren und hier den Kolben 3 beaufschlagen.

Figur ld zeigt das System im Auspuffhub. Das Auslaßventil 21 ist geöffnet ; der Kolben 3 bewegt sich nach oben und schiebt das Abgas in die Auspuffleitung 8. Beide Verbrennungskammern 13,14 sind geschlossen ; in der Verbrennungskammer 13 findet die Ver- dampfung des Brennstoffs statt, während die Verbrennungskammer 14 nur noch Abgasreste enthält.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform, bei der der Drehschieber 9 axial versetzt zu den beiden Verbren- nungskammern 13,14 zwei Durchgangskanäle 22,23 aufweist, die ebenfalls auf zwei parallelen, spiegelbildlich zur Drehachse 9a des Drehschiebers 9 angeordneten Sehnen liegen, die gegenüber den Sehnen der Verbrennungskammern 13,14 um 90 Umfangsgrad ver- setzt angeordnet sind. Die beiden Durchgangskanäle 22,23 ver- binden in einer bestimmten Verdrehstellung des Drehschiebers 9 eine im Drehschiebergehäuse 10 gegenüber dem Zylinderraum 12 vorgesehene Ansaug-bzw. Ausschuböffnung 24 mit der Ansauglei- tung 5 bzw. der Auspuffleitung 8.

Die Figuren 3a bis 3d zeigen analog zu den Figuren la bis ld für einen Zyklus eine jeweilige Stellung der Durchgangskanäle 22,23 im Ansaughub, im Verdichtungshub, im Arbeitshub und im Auspuff- hub. Diesen Figuren 3a bis 3d zugeordnet sind die Figuren 4a bis

4d, die zu dem jeweiligen, in den Figuren 3a bis 3d dargestell- ten Takt die Position der Verbrennungskammern 13,14 zeigen, die im wesentlichen übereinstimmen mit den in den Figuren la bis ld dargestellten Positionen.