DE19544989A1

DE19544989A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19544989A1
Application number: DE19544989A
Authority: DE
Original assignee: WRONNA WERNER
Current assignee: WRONNA WERNER
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-05
Also published as: DE19502820A1; DE19606622A1; DE4444555A1

Description

Zu 1. (Fig. 1)

Der im Patentanspruch 1 (Fig. 1) angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß beim Heben bzw. Senken der Achse (3, Fig. 1, P 44 44 555.5) und dem Verändern der Hebellänge (a, Fig. 2, P 195 02 820.1) die Mittellinie der Pendelbewegung des Hebels (4, Fig. 2, P 195 02 820.1) aus der senkrechten Lage nach rechts oder nach links gedreht wird.

Dies hat eine Differenz des Verdichtungsverhältnisses zwischen den linken und rechten Zylindern der Zylinderpaare zur Folge.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch angegebene Konstruktion gelöst.

Die Achse (3, Fig. 1), an der die zweiseitigen Hebel (2, Fig. 1) befestigt sind, wird im Drehpunkt (4) der Zahnradsegmente (5 und 9) abgestützt. Die Zahnstangen (6) werden von der mittleren Lage aus oben und unten in Richtung Schwungscheibe so gekrümmt, wie es zur Korrektur der Abweichung der Mittellinie der Pendelbewegung des Hebels (4, Fig. 2) von der Senkrechten infolge des Hebens bzw. Senkens der Achse (3) und Verändern der Hebellänge (a, Fig. 2) erforderlich ist.

Darüber hinaus wird durch den Hebel (1, Fig. 1) und die Schraubenfeder (7, Fig. 1) die Hubvorrichtung (das Schneckengetriebe mit der Gewindespindel (8)) erheblich entlastet.

Eine Abstützung der Achse (3) neben dem Drehpunkt (4, Fig. 1) der Zahnradsegmente ist auch möglich, wenn die Maße der Zahnradsegmente (r) und der Abstand der Achse (b) vom Drehpunkt (4) der Zahnradsegmente (5 und 9) untereinander abgestimmt werden.

Zur Messung und Verstellung der Höhe der Achse (3) und Längenveränderung (a) des Hebels (4, Fig. 2) kann die im Maschinenbau übliche Regelungstechnik angewandt werden.

Zu 2. (Fig. 2)

Beim Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 1 (P 44 44 555.5) und Patentanspruch der Zusatzanmeldung P 195 02 820.1 wird die Kraft von sämtlichen Kolben zur Schwungscheibe über die zweiseitigen Hebel (2, Fig. 2), die gemeinsame Achse (3), einen Hebel (4) und eine Kurbelstange übertragen.

Das hat infolge der synchronen Wirkung der Massenkräfte aller bewegten Teile einen schlechten Rundlauf des Motors zur Folge.

Dieses Problem wird durch die Anordnung der Kolbenpaare (1, Fig. 2) über je einen verstellbaren Hebel (4) und je einer Kurbelstange an eine Kurbelwelle mit am Rotationskreis zueinander versetzten Hubzapfen gelöst. Jedes Kolbenpaar hat dann eine eigene Achse mit verstellbarem Hebel (4), der am Zapfen (12) über eine Kurbelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist.

Damit die Hebellänge (a) bei mehreren Hebeln (4) zur gleichen Zeit verändert werden kann, wird die Schneckenwelle (5) durch eine Bohrung der Achsen (3) geführt, so daß mit einem Antrieb (7) über eine Schneckenwelle alle Spindeln (6) zur Veränderung der Hebellänge (a) synchron angetrieben werden. Auf der Schneckenwelle vor der nächsten Schnecke eine Klauenkupplung angeordnet, deren Spiel die unterschiedlichen Bewegungsabläufe der Kolbenpaare kompensiert. Die Bewegungsabläufe werden durch die versetzte Anordnung der Hubzapfen der Kurbelwelle bestimmt. Eine Hälfte der Klauenkupplung ist als Elektromagnet ausgebildet, der die andere gegen den Widerstand einer Rückzugfeder in sich verengende Schlitze zieht. So wird das Spiel der Kupplung während des Antriebes der Schnecke beseitigt. Das Übersetzungsverhältnis und die Steigung des Gewindes der Spindel verringern außerdem die Abweichung der Hubverstellung zwischen den Kolbenpaaren.

Zu 3. (Fig. 2 und 3)

Solange das Schneckengetriebe (8, Fig. 3) nicht angetrieben wird, führt die Schneckenwelle (5) gemeinsam mit der Achse (3), die mit dem zweiseitigen Hebel (2, Fig. 2) fest verbunden ist, und dem Hebel (4) die hin- und hergehende Bewegung aus.

Der Antriebsmotor (7, Fig. 2) (Elektro-, oder Hydromotor) ist direkt oder über eine Kupplung (9) (z. B., Klauenkupplung mit einem Spiel, das die hin- und hergehende Bewegung kompensiert) mit der Schneckenwelle (5) verbunden.

Die Halterung (10) des Motors (7, Fig. 2) ist auf dem beweglichen Gestell (11), auf dem auch die Achse (3) gelagert ist, befestigt.

Zum Antrieb des Schneckengetriebes (8) kann auch die hin- und hergehende Bewegung der Achse (3) und des Schneckengetriebes (8) in Verbindung mit zwei Freilaufgetrieben (1 und 2, Fig. 3) ausgenutzt werden. In Fig. 3 ist der Antrieb der Schnecke (8) mittels Freilaufgetriebe (1 und 2) dargestellt.

Jeder Freilauf sperrt in entgegengesetzter Richtung. Je nach Antriebsrichtung des Schneckengetriebes (8) (Verlängern oder Kürzen der Hebellänge a, Fig. 2) wird mittels Kipphebel (10) der eine oder der andere Freilauf (1 oder 2) festgehalten, so daß die Schneckenwelle (5) sich nur in einer gewünschten Richtung drehen kann.

Zur Herabsetzung der Geschwindigkeit der hin- und hergehenden Bewegung der Schneckenwelle kann zwischen ihr und dem Freilaufgetriebe ein Zahnradgetriebe eingesetzt werden.

Die Betätigung der Kipphebel (10) kann mit elektromagnetischem, hydraulischem oder mechanischem Antrieb (7) erfolgen.

Die Halterung (6) des Kipphebels (10) samt Antrieb (7) ist ebenfalls auf dem beweglichen Gestell (11), auf dem auch die Achse (3) in den Lagern (9) liegt, befestigt.

Zur Erhöhung der Selbsthemmung des Schneckengetriebes kann eine mit einer Feder belastete Bremsvorrichtung, die auf der Achse (3) befestigt werden kann, dienen.

Zu 4 (Fig. 4 und 5)

Die Variierung des Verbrennungsraumes bei Zweitaktmotoren ist in der Literatur (Offenlegungsschrift DE 36 01 528 A1 vom 23. 7. 87, 1. Spalte) beschrieben und wird durch Anwendung eines Gegenkolbens erreicht.

Die im Patentanspruch 4 angegebene Erfindung ermöglicht es jedoch, sowohl den Verbrennungsraum als auch den Hub zu variieren.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Zylinderbuchsen (1, Fig. 4) des Zweitaktmotors relativ zum Motorblock (2) beweglich ist.

Der Zweitaktmotor nach Patentanspruch 4 dieser Anmeldung führt zu einem besseren Rundlauf des Verbrennungsmotors nach P 44 44 555.5 und P 195 02 820.1.

In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer wassergekühlter, im Motorblock beweglicher Zylinder mit eingezeichnetem Kolben (im oberen Totpunkt, OT, gestrichelt dargestellt, und im unteren Totpunkt, UT, durchgezogene Linien) und den Steuerschlitzen (A=Auslaß-, E=Einlaß- und Ü=Überströmschlitz) bei 100%iger Hubhöhe dargestellt.

In Fig. 5 ist der gleiche Zylinder dargestellt, aber um 50% verkleinerten Hub- und Verdichtungsraum.

Die beweglichen Zylinder (1, Fig. 5) sind unten über einen Rahmen starr miteinander verbunden.

Dieser Rahmen ist über eine Halterung mit gekrümmtem Langloch (A, Fig. 5), das die Querbewegung des Gestells relativ zu den Zylindern erlaubt, mit dem Gestell (11, Fig. 2) verbunden. Die Halterung am Gestell ist neben den Lagern der Achse (3), dem Drehpunkt der Zahnradsegmente (5 und 6, Fig. 1), befestigt, so daß beim Heben des Gestells die Kolben etwas höher angehoben werden als die Zylinder. Damit werden die Einlaßschlitze (E) und Auslaßschlitze (A) bei kleinerem Hub durch die Kolben zum Teil zugedeckt (Fig. 5).

Da bei kleinerem Hub der untere Kolbenrand im oberen Totpunkt des Kolbens den Einlaßschlitz E nicht mehr freigegeben würde, muß der Einlaßschlitz (E, Fig. 4) verlängert und von einem an der Außenseite des Zylinders angeordneten Schieber (3, Fig. 4) in proportionaler Abhängigkeit von der Lage der Achse (3, Fig. 2) gesteuert werden.

Wird der Einlaßschlitz, wie in der Zeichnung (Fig. 4) dargestellt, von einer feststehenden Platte (3) abgedeckt, dann muß dem Motor vorkomprimierte Luft zugeführt werden, da bei mittlerer Hubhöhe die Einlaßschlitze zu groß sind, um die Luft unterhalb des Kolbens vorzuverdichten.

Vorteile

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors gegenüber denen in der Literatur (Automobil Revue, Nr. 49/4, Dez. 1986, Seite 29 und 30) beschriebenen sind:

Es wird nicht nur der Verdichtungsraum, sondern auch der Hub in Abhängigkeit von der Motorbelastung verstellt.

Es werden keine Veränderungen an Kolben, an den Pleueln oder am Verbrennungsraum (außer Größenvariierung) vorgenommen.

Bei Verkleinerung des Hubes verringern sich auch die Wärmeverluste. Der Motor wird schneller warm, und der Katalysator wird schneller wirksam.

Durch Variierung des Hub- und Verdichtungsraumes im großen Bereich ist es möglich, Kraftstoff insbesondere bei Fahrt in Kolonne oder bei Leerlauf des Motors an Ampeln im Stadtverkehr einzusparen sowie Schadstoffemissionen zu reduzieren.

Das Problem der Kompressionsschwankungen beim Turbodiesel ist mit dieser Erfindung gelöst. Infolge der Verkürzung des Hebels (a, Fig. 2) bei Hubvergrößerung ergibt sich ein höheres Drehmoment bei niederen Drehzahlen.

Beim Bremsen mit dem Motor kann der Hub und das Verdichtungsverhältnis vergrößert werden. Die parallele Anordnung der Zylinder ergibt eine kompaktere Bauweise gegenüber den üblichen Reihenmotoren.

Die Kurbelwelle hat bei gleicher Zylinderzahl nur die halbe Länge.

Das Konstruktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann auch für Kompressoren mit variabler Förderleistung verwendet werden.

Der Verbrennungsmotor in der Variante des Zweitaktmotors nach Patentanspruch 4 dieser Zusatzanmeldung hat für den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor den Vorteil, daß bei jedem Hub komprimiert wird und die dabei entstehende Kompressionskraft der Kraft der bewegten Massen bei Änderung der Bewegungsrichtung entgegenwirkt. Dies ist für den Rundlauf des Motors wichtig.

Der Zweitaktmotor ist einfacher im Aufbau, benötigt keine Ventile und Ventilsteuerung und hat ein besseres Masse/Leistungsverhältnis.

Mit einem Kompressor zur Vorkomprimierung der Luft und Direkteinspritzung würde er sich für den Verbrennungsmotor dieses Patents bestens eignen.

Claims

1. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 1, P 44 44 555.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (3, Fig. 1) auf einem einseitigen Hebel (1, Fig. 1) liegt, der zu einem Gestell ausgebildet ist, das auf einer Seite von einer Hubvorrichtung (Schraubenspindel 8, Fig. 1) angehoben werden kann, und auf der anderen Seite mit Zahnradsegmenten (9 und 5, Fig. 1) in Zahnstangen (6) eingreift.

2. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 1, P 44 44 555,5, und Patentanspruch der Zusatzanmeldung P 195 02 820.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (5, Fig. 2) durch eine koaxiale Bohrung der Achse (3) geführt und in ihr gelagert ist und auf der Antriebsseite über eine Kupplung (9) oder direkt mit dem Rotor eines Elektromotors oder Hydromotors (7) verbunden ist.

3. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 2 dieser Zusatzanmeldung und Patentanspruch der Zusatzanmeldung P 195 02 82.1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebsseite der Schneckenwelle (5, Fig. 3) für jede Drehrichtung je ein Freilaufgetriebe (1 und 2) angebracht ist, von denen, je nach gewünschter Drehrichtung, eins von beiden zum Antrieb des Schneckengetriebes (8) mittels Kipphebel (4) kraftschlüssig festgehalten werden kann.

4. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 1, P 44 44 555.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbuchse (1, Fig. 4) des Verbrennungsmotors in der Variante des Zweitaktmotors relativ zum Motorblock (2) in Hubrichtung beweglich ist und in derselben Richtung verlängerte Einlaßschlitze (E) besitzt, deren Größe von an der Außenseite des Zylinders angebrachten Schiebern (3) in Abhängigkeit von der Lage der Achse (3, Fig. 1) gesteuert wird.