-
Reinhard Löhr,
-
2104 Hamburg 92 und Hans-Joachim Schulze, 2104 Hamburg 92 Zweitakt-Zweikammer-Schwenkkolben-Verbrennungsmotor.
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Zweikammer-Schwenkkolben-Verbrennungsmotor
mit zwei Schwenkkolben, die in jeweils einer Kammer um eine gemeinsame Drehachse
schwenkbar sind.
-
übliche Verbrennungsmotoren sind als solche ausgebildet, bei denen
in Zylindern Kolben transversal beweglich sind.
-
Die bei der Verbrennung entstehende Energie wird über Pleuel auf eine
Kurbelwelle übertragen. Der Nachteil dieser Kolbenmotoren besteht darin, daß die
Kolbenmassen ständig beschleunigt und abgebremst werden müssen sowie bei kompakter
Bauweise ein kompliziertes Motorgehäuse erforderlich ist. Zur Vermeidung dieser
Nachteile sind bereits Kreiskolbenmotoren vorgeschlagen worden, die jedoch
einen
verhaltnismäßig hohen Verbrauch und aufgrund von Dichtungsproblemen eine relativ
geringe Standzeit aufweisen. Für Zweitaktmotoren ist darüberhinaus zur Verbesserung
des Spülvorganges ein Schwenkkolbenmotor bekannt, der zwei Kammern aufweist und
bei dem jedem Schwenkkolben zur Rückseite in der Schwenkkolbenebene Pumpkammern
zugeordnet sind, die beide hermetisch durch ein hohlzylindrisches und feststehendes
Pumpenkammer-Trennungselement getrennt sind, welches einerseits Steuerschlitze und
andererseits einen axial umlaufenden Hohldrehschieber mit einem Ansaugkanal und
einem Durchgangskanal aufweist, wobei der Hohldrehschieber die Frischluftzufuhr
als auch die Vorverdichtungsphasen beider Pumpkammern zwangsläufig steuert, während
die vorverdichtete Frischluftmenge einer jeden Pumpkammer bei Freilegung der überströmschlitze
durch die Steuerkanten der beiden Schwenkkolben unter Druck durch die Überströmkanäle
der beiden Gehäusesegmente in die Arbeitskammern einströmt und diese freispült.
-
Dieser Schwenkkolbenmotor hat jedoch den Nachteil, daß die Kolben
konstruktiv aufwendig hergestellt sind und sich gegen die Kammerwandung nur schlecht
abdichten lassen. Darüberhinaus ist die Einrichtung zur Übertragung der Kräfte von
den Schwenkkolben auf die Antriebswelle aufwendig ausgebildet und erfordert eine
präzise Fertigung vieler Bauteile.
-
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Schwenkkolbenmotor
zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und nur wenige Bauteile zur Kraftübertragung
erfordert sowie bei geringem Verschleiß eine gute Abdichtung der Schwenkkolben gegen
die Kammerwände ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die miteinander
verbundenen Schwenkkolben in dem oberen Gehäuseteil des Motors zwei Arbeitskammern
ausbilden, in deren Kopf jeweils ein Abgasauslaßventil und ein Brennstoffeinspritzventil
oder ein Ab gas auslaßventil und eine Fremdzündeinrichtung und in der Wandung im
Bereich des unteren Totpunktes schlitzartige Durchbrechungen für den Lufteinlaß
oder Luft/Brennstoffgemischeinlaß angeordnet sind und daß an der Unterseite des
einen Schwenkkolbens eine Pleuelstange drehbar gelagert ist, die mit den Zapfen
einer Kurbelwelle verbunden ist. An den der Wandung der Arbeitskammern zugeordneten
Endabschnitten der Schwenkkolben sind druckentlastete Dichtungselemente angeordnet.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht jedes Dichtungselement
aus zwei L-förmigen Dichtleisten mit einer äußeren Längsnut, zwischen deren Boden
und den Innenseiten der Dichtleisten Durchbrechungen ausgebildet sind.
-
Die Endabschnitte der kurzen Schenkel der L-förmigen Dichtleisten,
die mittels Federelementen elastisch in
den Nuten der Schwenkkolben
abgestützt gegen die Wandung der Arbeitskammern abdichtend angeordnet sind, sind
einander überlappend abgeschrägt ausgebildet.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäßen Zweikammer-Schwenkkolbenmotor in einer Seitenansicht
im Schnitt in einer Ausbildung als Zweitakt-Dieselmotor, Fig. 2 zwei einstückig
miteinander verbundene Schwenkkolben in Draufsicht, Fig. 3 die Anordnung der Dichtungsleisten
an den Schwenkkolben in einer vergrößerten Seitenansicht im Schnitt.
-
Der Zweikammer-Schwenkkolbenmotor 10 besteht aus einem oberen Gehäuseteil
11 und einem unteren Gehäuseteil 12, die beide miteinander verbunden sind. Der untere
Gehäuseteil 12 ist als Kurbelraum ausgebildet, in dem mittels Wälzlagern 34 eine
Kurbelwelle 33 gelagert ist (Fig. 1). Der Kurbelzapfen 32 ist mit dem unteren Pleuelkopf
31a eines Pleuels 31 verbunden, dessen oberer Pleuelkopf 31b an der Unterseite 29
des einen Schwenkkolbens 20a befestigt ist.
-
In dem oberen Gehäuseteil 11 befinden sich die einstückig mittels
eines Mittelstücks 23 miteinander verbundenen
Schwenkkolben 20,
20a. Das mittelstück 23 ist als Lagergrundplatte ausgebildet und auf den äußeren
Lagerring des Wälzlagers 22, da J auf einer Drehachse 21 drehbar ist, mittels eines
Lagerdeckels 26 befestigt. Der Lagerdeckel 26 dichtet gegen eine in dem oberen Gehäuseteil
11 eingezogene Wandung 28 des Kopfes lib mittels einer Dichtung 27 ab. In Verbindungr!it
der Wandung 28 bilden die Schwenkkolben 20, 20a in dem oberen Gehäuseteil 11 zwei
Arbeitskammern 13, 13a aus. Im Bereich des unteren Totpunktes eines jeden Schwenkkolbens
20, 20a sind schlitzartige Durchbrechungen 14 in der Wandung des oberen Gehäuseteils
11 ausgebildet, durch die Frischluft einströmen kann. Oberhalb des oberen Totpunktes
ist in der Wandung des oberen Gehäuseteils 11 jeder Arbeitskammer 13, 13a zugeordnet
ein Abgasstutzen 40 ausgebildet, der jeweils mittels eines Ventils 44 verschließbar
ist und zum Abgasauslaß dient.
-
Die Ventile 44 weisen Ventilstangen 42 auf, die durch Führungsbuchsen
45 in der Wandung eines jeden der Abgasstutzen 40 angeordnet sind. Die Ventile 44
stehen unter dem Druck von Federn 46 und werden an ihren den Ventilköpfen entgegengesetzten
Endabschnitten durch Stößel, Nocken od. dgl. des Steuertriebs 47 des Motors 10 angetrieben.
Neben dem Abgasauslaßventil 44 ist jeweils eine Kraftstoff-Einspritzdüse 48 in dem
an die Wandung 28 anschließenden Wandungsabschnitt des Kopfes lib angeordnet.
-
Die der Wandung des oberen Gehäuseteils II zugewandten Endabschnitte
der Schwenkkolben 20, 20a sind mittels Dichtleisten 50 gegen die Gehäusewandung
abgedichtet. Die Dichtleisten 50 sind L-förmig ausgebildet und in randseitige Nuten
24 der Schwenkkolben 20, 20a eingesetzt. Um ein Verkanten der Dichtleisten 50 in
den Nuten 24 und dadurch bedingt plötzliche Reibung an den Innenwänden der Arbeit
so kammern 13, 13a zu verhindern, sind die Dichtleisten 50 so ausgebildet, daß über
sie ein gewisser Druckausgleich von den Arbeitskammern 13, 13a zu dem Kurbelraum
in dem unteren Gehäuseteil 12 stattfinden kann. Hierzu sind in den Dichtleisten
50 äußere Nuten 53 ausgebildet, in deren Böden 54 Durchbrechungen 55 angeordnet
sind, die sich bis zu den inneren Endabschnitten der Dicht leisten 50 erstrekken.
Durch die Durchbrechungen 55 findet der Druckausgleich statt. Die Endabschnitte
der kurzen Schenkel 52 sind abgefast und einander überlappend ausgebildet. Mittels
nicht näher dargestellter Federelemente werden die Dichtungsleisten 50 stets unter
einem gewissen Druck gegen die Wandungen der Arbeitskammern 13, 13a gehalten.
-
Auf der Unterseite des Schwenkkolbens 20a ist ein Lager 29 für einen
Kolbenbolzen ausgebildet, durch den der obere Pleuelkopf 30b mit dem Schwenkkolben
20a verbunden ist.
-
Jede Pendelung der Schwenkkolben 20a, 20 wird somit unmittelbar über
die Pleuelstange 33 auf die Kurbelwelle 32 übertragen.
-
Der erfindungsgemäße Zweitakt-Diesel-Schwenkkolbenmotor weist erheblich
weniger Reibungsverluste auf, so daß er mit einem gegenüber bekannten Motoren höheren
Wirkungsgrad betrieben werden kann. Darüberhinaus zeichnet er sich durch eine kompakte
Bauweise aus. Da nur wenige bewegliche Teile vorhanden sind, ist die Gefahr des
Auftretens von Störungen infolge Verschleisses gering. Der Schwenkkolbenmotor 10
ermöglicht ferner leicht die Erzielung einer Leistungssteigerung wie z.B. durch
Aufladung.
-
Ebenso ist durch Ausbildung einer Vorkammer ein Betrieb nach dem Schichtladeverfahren
möglich.