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Hubkolbenmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine als Expansionsmaschine
oder Kompressionsmaschine, mit mehreren linear bewegbaren Kolben und von den Kolben
begrenzten Arbeitsräumen, welche Einlaß- und Auslaßventile aufweisen, sowie mit
einer Kurbelwelle, die über Pleuelstangen mit den Kolben verbunden ist.
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Bei den üblichen Hubkolbenmotoren ist jeder Kolbe.n in einem separaten
Zylinder angeordnet. Jeder Zylinder ist mit einem Zylinderkopf, der die Ventile
enthält, abgeschlossen. Derartige Motore haben ein hohes Gewicht pro Leistungseinheit
und große räumliche Abmessungen. Nachteilig ist ferner, daß jeder Kolben Schwingungen
im System erzeugt, deren Beseitigung zusätzliche Maßnahmen erfordert.
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Bekannt ist ferner ein Gegenkolbenmotor, bei dem zwei gegenläufig
bewegte Kolben in einem gemein-
samen Zylinder untergebracht sind
und zwischen sich einen Arbeitsraum einschließen. Jeder der Kolben ist über Stangen
mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden. Durch die Gegenläufigkeit der Kolben
kompensieren sich die auftretenden Masseschwingungen teilweise, jedoch ist die Leistung
eines solchen Gegenkolbenmotors begrenzt, weil nur ein einziger Arbeitsraum vorhanden
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine der
eingangs genannten Art zu schaffen, die ein geringes Gewicht pro Leistungseinheit
aufweist und bei der das Schwingverhalten durch inneren Masseausgleich des Motors
ohne Verwendung zusätzlicher Ausgleichsmassen wesentlich verbessert ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens
drei Kolben in einem einzigen geradlinigen Zylinder angeordnet sind, daß jeweils
zwei benachbarte Kolben gegenläufig zueinander von der Kurbelwelle angetrieben sind
und zwischen sich einen Arbeitsraum einschließen und daß mindestens einer der Kolben
über eine durch einen anderen Kolben gleitend und abdichtend hindurchgehende Stange
mit der zugehörigen Pleuelstange verbunden ist.
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Die mindestens drei Kolben, von denen sich jeweils zwei benachbarte
Kolben gegenläufig zueinnander in dem gemeinsamen Zylinder bewegen, schließen mindestens
zwei Arbeitsräume ein, die sich abwechselnd vergrößern und verkleinern. Der Zylinder
wird an seinen beiden Enden jeweils durch die äußeren Kolben abgeschlossen, so daß
er keinen Zylinderkopf benötigt. Die Anzahl der
Kolben, die in dem
Zylinder angeordnet sind, kann beliebig groß gewählt werden, so daß die Anzahl der
Arbeitsräume der Hubkolbenmaschine durch die Anzahl der Kolben, die in dem gemeinsamen
Zylinder untergebracht sind, bestimmt wird. Damit lassen sich Maschinen mit hoher
Leistung bei geringem Platzbedarf unterbringen, weil nicht für jeden Kolben bzw.
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jedes Kolbenpaar ein separater Zylinder benötigt wird. Da zwei Kolbengruppen
vorhanden sind, die sich gegenläufig zueinander bewegen, erfolgt ein selbsttätiger
Schwungmassenausgleich, was zu einem ruhigen und vibrationsarmen Lauf des Motors
beiträgt. Besonders vorteilhaft ist, daß die Kurbelwelle mit geringer Länge und
mit geringer Masse hergestellt werden kann, da die Stangen nahe beieinander liegen.
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An der Kurbelwelle greifen nur zwei Arten Von Pleuelstangen an, von
denen jede eine Kolbengruppe steuert.
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Um einen vollständigen Masseausgleich zur Verbesserung des Schwingverhaltens
der Hubkolbenmaschine zu erzielen, ist zweckmäßigerweise auf jeder Seite der Pleuelstange
ein Zylinder angeordnet, wobei beide Zylinder die gleiche Anzahl von Kolben - vorzugsweise
drei Kolben - enthalten.
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Die erfindungsgemäBe Hubkolbenmaschine kann als Expansionsmaschine
(Motor) oder Kompressionsmaschine (Verdichter) ausgebildet sein. Es besteht auch
die Möglichkeit, ein Expansionsteil und einen Kompressionsteil in einer gemeinsamen
Maschine vorzusehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die ungeradzahligen Kolben durch erste Stangen fest miteinander verbunden sind,
die durch die Durchgänge der geradzahligen Kolben gleitend und abdichtend hindurchgehen
und daß die geradzahligen Kolben durch zweite Stangen fest miteinander verbunden
sind, die durch Durchgänge der ungeradzahligen Kolben gleitend und abdichtend hindurch
gehen. Der Begriff "geradzahlig" und ungeradzahlig" orientiert sich an der Reihenfolge
der Kolben, z.B. betrachtet von dem kurbelwellenseitigen Ende der Maschine. Die
ersten Stangen und die zweiten Stangen werden von der Kurbelwelle aus gesteuert,
so daß die
Kurbelwelle die Steuerfunktion für die beiden Kolbengruppen
ausübt. Die Kraftentnahme kann an den der Kurbelwelle abgewandten Enden der Stangen
erfolgen, wobei die Kurbelwelle lediglich die Steuerfunktion ausübt und -relativ
schwach dimensioniert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind fünf Kolben
in einer Reihe in dem Zylinder angeordnet. Hierbei bilden der erste, dritte und
fünfte Kolben die eine Kolbengruppe und der zweite und vierte Kolben die andere
Kolbengruppe. Die Kolben schließen insgesamt vier Arbeitsräume ein. Eine solche
Hubkolbenmaschine eignet sich insbesondere als Viertaktmotor, wobei die Ventile
und ggf. Zündkerzen der einzelnen Arbeitsräume so gesteuert werden können, daß während
einer Umdrehung der Kurbelwelle sämtliche Arbeitsräume alle vier Takte durchlaufen.
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Vorzugsweise sind zwei erste Stangen und zwei zweite Stangen vorgesehen,
welche im Querschnitt nach Art eines Quadrats angeordnet sind, wobei die ersten
Stangen auf der einen Diagonalen und die zweiten Stangen auf der anderen Diagonalen
liegen. Hierbei bildet zweckmäßigerweise eine der beiden Stangen, die mit einem
Kolben fest verbunden sind, eine Zulaufleitung und die andere dieser beiden Stangen
eine Ablaufleitung für eine diesen Kolben schmierende und kühlende Flüssigkeit.
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Die Stangen, die eigentlich die Aufgabe haben, die Kolben einer Gruppe
fest untereinander zu verbinden, werden dabei gleichzeitig als Schmier- und Kühlmittelkanäle
benutzt, wodurch eine Zirkulation der Schmierflüssigkeit ermöglicht wird.
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Die Stange, die in dem einen Kolben eine Ablaufleitung bildet, bildet
zweckmäßigerweise in dem übernächsten Kolben die Zulaufleitung. Auf diese Weise
wird eine gleichmäßige Verteilung der Schmierflüssigkeit erreicht, wobei jeweils
die Kolben einer Kolbengruppe in dem betreffenden Schmiermittelkreislauf hintereinander
geschaltet sind.
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Durch die Schmiermittelzufuhr zu den einzelnen Kolben, können nicht
nur die Berührungsbereiche zwischen der jeweiligen Umfangs fläche des Kolbens und
der Innenwand des Zylinders geschmiert werden, sondern auch die Durchgänge, an denen
die mit diesem Kolben nicht fest verbundenen beiden anderen Stangen durch den Kolben
hindurchgehen. Dabei kann ein aus Querkanälen bestehendes Verteilersystem nach den
Ansprüchen 9 bis 11 angewandt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Schmierflüssigkeit
zu erreichen.
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Wird die Hubkolbenmaschine als Kompressionsmaschine (Verdichter) betrieben,
so benötigt sie einen externen Antrieb. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die
Maschine mit einem Expansionsteil und einem Kompressionsteil auszustatten, die mit
derselben Kurbelwelle gekoppelt sind. Beispielsweise kann bei einem Einspritzmotor
der Kompresssionsteil den erforderlichen Druck für die Einspritzung liefern. Die
Kurbelwelle ist vorzugsweise zwischen dem Expansionsteil und dem Kompressionsteil
angeordnet.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Hubkolbenmaschine
als Viertaktmotor, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor, Fig. 3 einen Querschnitt
entlang der Linie III-III aus Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie
IV-IV von Fig. 1, Fig. 5 einen Längsschnitt zur Verdeutlichung der Kurbelwelle und
der Steuerung der Stangen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Kolben
und zwei Stangen, von denen jede mit einem der Kolben fest verbunden ist und durch
den anderen Kolben hindurchgeht, Fig. 7 eine Seitenansicht des ersten Kolbens, Fig.
8 eine Stirnansicht des ersten Kolbens, Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX
von Fig. 7, Fig. 10 einen Schnitt durch den Kolben entlang der Linie X-X von Fig.
9, jedoch ohne die Stangen,
Fig. 11 eine schematische Darstellung
der Schmierölwege durch die Kolben, Fig. 12 eine andere schematische Darstellung
der Schmierölwege durch die Kolben, und Fig. 13 eine schematische Darstellung einer
Verbundmaschine mit Expansionsteil und Kompressionsteil.
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Gemäß Fig. 1 sind in der Zylinderbohrung eines langgestreckten Zylinders
10 fünf Kolben K1,K2,K3,K4 und K5 angeordnet. Durch die Kolben K1 bis K5 gehen vier
Stangen S11,S12,S21,S22 hindurch. Die ersten Stangen S11 und S12 sind mit den ungeradzahligen
Kolben K1, K3 und K5 verbunden und sie gehen durch die geradzahligen Kolben K2 und
K4 gleitend hindurch. Die zweiten Stangen S21 und 522 sind mit den geradzahligen
Kolben K2 und K4 fest verbunden und sie gehen durch Durchgänge der ungeradzahligen
Kolben K1 ,K3 und K5 gleitend hindurch.
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Der Zylinder 10 ist an seinem einen Ende mit einem Flansch 11 versehen,
der mit dem Flansch 12 des Kurbelwellengehäuses 13 fest verbunden ist. In dem Kurbelwellengehäuse
13 ist die Kurbelwelle 14 gelagert. Diese Kurbelwelle 14 weist einen mittleren Pleuelabschnitt
141 auf, der bezogen auf die Achse 144 der Kurbelwelle 14 in der einen Richtung
versetzt angeordnet ist und zwei weitere Pleuelabschnitte 142 und 143, die in Gegenrichtung
zu dem mittleren Pleuelabschnitt 141 gegenüber der Achse 144 versetzt sind.
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Jeder der Pleuelabschnitte 142 und 143 ist über eine Pleuelstange
15 bzw. 16 gelenkig mit einem ersten Kopfstück 17 verbunden, das beim Drehen der
Kurbelwelle 14 in dem Kurbelwellengehäuse 13 hin- und hergehende Linearbewegungen
ausführt. Der mittlere Pleuelabschnitt 141 ist über eine weitere Pleuelstange 18
mit einem zweiten Kopfstück 19 gelenkig verbunden, das bei Drehung der Kurbelwelle
14 ebenfalls hin- und hergehende Linearbewegungen in dem Kurbelwellengehäuse 13
ausführt. Da die Pleuelabschnitte 142 und 143 gegenphasig zu dem Pleuelabschnitt
141 wirken, sind die Bewegungen der Kopfstücke 17 und 19 ebenfalls gegenphasig,
d.h. diese Kopfstücke bewegen sich abwechselnd aufeinander zu und voneinander fort.
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Das Kopfstück 17 ist mit zwei ersten Stangen S11 und S12 fest verbunden,
die sich von dem Kopfstück 17 aus durch Bohrungen in der Stirnwand 20 des Zylinders
10 hindurch erstrecken. Das zweite Kopfstück 19 ist mit zwei zweiten Stangen S12
und S22 fest verbunden, die sich ebenfalls durch entsprechende Bohrungen der Stirnwand
20 hindurch erstrecken. Die Stangen S11, S12,S21 und S22 verlaufen sämtlich parallel
zueinander.
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Sie sind - im Querschnitt - kreuzweise angeordnet, wobei die ersten
Stangen S11 und S12 seitlich nebeneinander liegen, während die zweiten Stangen S21
und S22 übereinander angeordnet sind. Die insgesamt vier Stangen bilden somit im
Querschnitt ein Quadrat.
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In dem Zylinder 10 sind die ersten Stangen S11 und S12 jeweils mit
den ungeradzahligen Kolben K1 ,K3 und K5 fest verbunden, während die zweiten Stangen
S21 und S22
mit den geradzahligen Kolben K2 und K4 fest verbunden
sind. Alle vier Stangen S11, S12,S21 und S22 erstrecken sich über die gesamte Länge
des Zylinders 10 und ragen aus der dem Kurbelwellengehäuse 13 abgewandten Stirnwand
21 heraus.
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Bei einer Drehung der Kurbelwelle 14 bewegen sich die geradzahligen
Kolben in der einen Richtung und die ungeradzahligen Kolben in der anderen Richtung.
Die jeweils zwischen zwei benachbarten Kolben gebildeten Arbeitsräume A1,A2,A3 und
A4 werden daher periodisch vergrößert und verkleinert. Die Arbeitsräume Al und A3
vergrößern und verkleinern sich synchron zueinander und die Arbeitsräume A2 und
A4 vergrößern und verkleinern sich ebenfalls synchron zueinander.
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Der Arbeitsraum Al weist ein Einlaßventil EV1 und ein Auslaßventil
AV2 auf, die in der Seitenwand des Zylinders 10 in demjenigen Bereich angeordnet
sind, den die Arbeitskammer Al im kleinsten Zustand einnimmt. In diesem Bereich
befindet sich ferner eine Zündkerze ZK1. In gleicher Weise sind in dem Arbeitsraum
A2 ein Einlaßventil EV2 und ein Auslaßventil AV2 sowie eine Zündkerze ZK2 angeordnet,
an dem Arbeitsraum A3 ein Einlaßventil EV3, ein Auslaßventil AV3 und eine Zündkerze
ZK3 und an dem Arbeitsraum A4 ein Einlaßventil EV4, ein Auslaßventil AV4 und eine
Zündkerze ZK4.
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Die Einlaßventile EV und die Auslaßventile AV haben den gleichen prinzipiellen
Aufbau. Sie weisen ein Ventilgehäuse'22 auf, in dem sich ein Ventilkanal 23 befindet.
Ein mit einem Ventilstößel 26 verbundener
Ventilteller 24 wird
von einer Druckfeder 25, die sich an der Rückwand des Ventilgehäuses 22 abstützt
und gegen eine mit dem rückwärtigen Ende des Ventilstößels 26 verbundene Scheibe
27 drückt, gegen den Ventilsitz 25 gedrückt. Die Steuerung der Ventile erfolgt durch
(nicht dargestellte) Nockenwellen, die gegen die rückwärtigen Enden der Ventilstößel
26 drücken. Die Nockenwellen werden in bekannter Weise durch die Kurbelwelle 14
angetrieben. Die Ventilkanäle 23 stehen mit Querbohrungen 28 der Ventilgehäuse 22
in Verbindung.
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An dem Zylindergehäuse 10 sind die Einlaßventil EV1-bis EV4 in einer
Reihe angeordnet und die Auslaßventile AV1 bis AV4 sind ebenfalls in- einer Reihe
angeordnet.
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Die Querkanäle 28 sämtlicher Einlaßventile EV1 bis EV4 sind durch
einen an der Außenseite des Zylinders 10 längslaufenden Kanal 30 miteinander verbunden.
Dieser längslaufende Kanal 30 weist parallele Seitenwände 31 auf, die von dem Zylinder
10 abstehen, sowie eine (nicht dargestellte) Außenwand, die eine Bohrung für jedes
Ventilgehäuses 22 aufweist. Die Ventilgehäuse 22 werden mit einem Außengewinde 32
(Fig. 2) in Gewindebohrungen des Zylinders 10 eingeschraubt. Hierbei legt sich ein
Flansch 33 gegen den Rand der Bohrung in der Außenseite des Kanals 30, so daß diese
Bohrung abgedichtet wird. Durch den Kanal 30 sind sämtliche Einlaßventile EV1 bis
EV4 untereinander verbunden. Dasjenige Einlaßventil, das von der Nockenwelle aufgesteuert
wird, läßt das Treibstoff/Luft-Gemisch in den zugehörigen Arbeitsraum ein.
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Die Auslaßventile AV1 bis AV4 können ebenso wie die Einlaßventile
durch einen gemeinsamen Kanal verbunden sein.
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Bei dem Zustand,der in Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt in dem Arbeitsraum
Al die Zündung durch die Zündkerze ZK1. Dadurch expandiert der Arbeitsraum Al. Das
Auslaßventil AV2 des Arbeitsraumes A2 ist geöffnet, so daß aus dem sich verkleinernden
Arbeitsraum A2 die Verbrennungsgase ausgeschoben werden. Der Arbeitsraum A3 vergrößert
sich, um durch das geöffnete Einlaßventil EV3 das Kraftstoff/Luft-Gemisch anzusaugen.
Der Arbeitsraum A4 verkleinert sich, um das in ihm befindliche Kraft/Luft-Gemisch
bei geschlossenem Einlaßventil EV4 und geschlossenem Auslaßventil AV4 zu verdichten.
Der beschriebene Funktionsablauf ist derjenige eines Viertaktmotors. Man erkennt,
daß in jeder Phase in jedem der vier Arbeitsräume A1 bis A4 ein anderer Takt abläuft.
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Die Konstruktion der Verbindungsstellen zwischen den Stangen und den
Kolben und die Konstruktion der Durchgänge zwischen den Stangen und den Kolben ist
aus Fig. 6 ersichtlich. Die Stangen S11 ,S12,S21 und S22 bestehen jeweils aus einem
sich über die gesamte Länge erstreckenden durchgehenden Rohr 35, das abschnittsweise
von Hülsen 36 umgeben ist. Die Rohre 35 weisen längslaufende Kanäle 37 auf. Gemäß
Fig. 6 ist der Kolben K1 mit der Stange S11 fest verbunden und der Kolben K2 ist
mit der Stange S22 fest verbunden.
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Dagegen gleitet der Kolben K1 auf der Stange S22 und der Kolben K2
gleitend auf der Stange S11. An denjenigen Stellen, an denen eine Stange mit dem
Kolben
fest verbunden ist, enden die das Rohr 35 umgebenden Hülsen
36 mit gegenseitigem Abstand im Innern des Kolbens. Der axiale Durchgangskanal des
Kolbens weist an dieser Stelle eine ringförmige Verengung 38 auf, so daß nur das
Rohr 35 hindurchgeht, die :Enden der Hülsen 36 aber stumpf im Innern des Kolben
anschlagen.
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Da die Hülsen 36 auf dem jeweiligen Rohr 35 axial unverschiebbar festgelegt
sind, ist auf diese Weise z.B.
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der Kolben K1 mit der Stange S11 fest verbunden und der Kolben K2
mit der Stange S22 fest verbunden.
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An denjenigen Stellen, an denen sich Durchgänge 39 befinden, d.h.
an denen der Kolben auf der Stange gleitet, führt die Hülse 36 durch den Durchgang
39 des Kolbens hindurch. In dem Durchgang 39 befinden sich in Ringnuten des Kolbens
eingelassene Kolbenringe 40, die die Hülse 36 umschließen und den Durchgang 39 abdichten.
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An den festen Verbindungsstellen zwischen Kolben und Stange ist an
dem Rohr 35 eine Querbohrung 41 vorgesehen, die mit einer das Rohr 35 umschließenden
ersten Ringnut N1 im Kolben in Verbindung steht.
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An den Durchgängen 39 sind in der Kolbenmitte zweite Ringnuten N2
vorgesehen, die die Hülse 36 der betreffenden Stange umgeben. Die ersten und die
zweiten Nuten N1 und N2 dienen in noch zu erläuternder Weise der Schmiermittelverteilung.
Wie aus Fig.
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6 zu ersehen ist, liegen die ersten und die zweiten Nuten N1 und N2
in jedem Kolben in der Kolbenmittelebene.
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Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist jeder Kolben (z.B. der Kolben K1)
an seiner Umfangsfläche 41 eine umlaufende Ringnut N3 auf, die ebenfalls in der
Mittelebene des Kolbens angeordnet ist. Beidseitig der Ringnut N3 sind weitere Ringnuten
42 zur Aufnahme (nicht dargestellter) Kolbenringe angeordnet, die mit der Innenfläche
des Zylinders 21 zusamnzenwirken. An den Stirnseiten des dargestellten Kolbens K1
sind in bekannter Weise muldenfönnige Ausnehmungen 44 vorgesehen, um die Arbeitskammern
zu vergrößern, sowie bei höherer Verdichtung Freiräume im Bereich der Ventile und
der Zündkerzen zu schaffen und um das einströinende Frischgemisch zu verwirbeln.
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Die Stangen S11,S12,S21,S22 bzw. ihre Rohre 35 dienen der Zuleitung
von bl zu den einzelnen Kolben, und zwar sowohl zur Schmierung der Kolbenringe 40
zwischen den Stangen und den Kolben, als auch zur Schmierung der äußeren Kolbenringe
an den Umfangsflächen der Kolben.
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Zu diesem Zweck ist der Kanal der Stange S11 an einen öleinlaß El
und der Kanal der Stange S21 an einen öleinlaß E2 angeschlossen. Das ölverteilsystem
innerhalb des Kolbens K1 ist in Fig. 9 dargestellt. Die ölverteilsysteme der übrigen
Kolben sind entsprechend ausgebildet.
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In Fig. 9 sind die Stangen S21 und S22, die mit dem Kolben K1 nicht
fest verbunden sind, mit einem Doppelkreis bezeichnet, um sie von den beiden mit
dem Kolben K1 fest verbundenen Stangen S11 und S12 besser unterscheiden zu können.
Aus der Stange S11, die an den öleinlaß El angeschlossen ist, gelangt öl durch die
Bohrung 41 in die erste Ringnut N1. Von der ersten Ringnut N1 führen zwei erste
Querbohrungen QB1 zu der außen umlaufenden Ringnut N3. Außerdem führen von der ersten
Ringnut N1 zweite Querbohrungen QB2 zu jeder zweiten Ringnut N2 einer verschiebaren
Stange S21 und 522.
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Zweite Querbohrungen QB2 erstrecken sich ferner von den zweiten Ringnuten
N2 zu der ersten Ringnut N1 der den Auslaß bildenden Stange S12. Zu der Ringnut
N1 der Stange S12 führen außerdem zwei dritte Querbohrungen QB3, die von der dritten
Ringnut N3 ausgehen.
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Auf diese Weise wird das von dem Einlaß El kommende öl im Innern des
Kolbens entlang der in Fig. 9 gezeichneten Pfeile sowohl den Durchgängen der verschiebbaren
Stangen S21 und S22,als auch der Umfangsfläche des Kolbens zugeführt, um anschließend
durch die Stange S12 wieder abgeführt zu werden. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist
in jeder Stange hinter der Befestigungsstelle des Kolbens ein Stopfen 45 angeordnet,
um zu erreichen, daß das öl durch die Bohrung 41 fließt und nicht geradlinig durch
die Stange hindurchgeht.
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In Fig. 11 sind die Kolben K1 bis K5 nur schematisch dargestellt,
um die Strömungswege des öls zu verdeutlichen. Die Stangen Sil, S12,S21 und S22
sind aus Gründen der übersichtlichkeit fortgelassen, jedoch sind die entsprechenden
Bohrungen der Kolben angegeben. Man erkennt, daß das durch den Einlaß El dem ersten
Kolben K1 zugeführte öl zunächst auf die Umfangsfläche des Kolbens K1 und die zweiten
Ringnuten N2, die die im Kolben K1 beweglichen Stangen umgeben, verteilt wird, um
dann in der Stange S12 zusammengefaßt und abgeführt zu werden. Durch die im Kolben
K2 geschlossene Stange S12 gelangt das öl in den Kolben K3 hinein. Di.e Stange S
12, die in dem Kolben K1 den Auslaß
gebildet hat, bildet im Kolben
K3 nunmehr den Einlaß.
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Im Kolben K3 bildet die Stange S11 den Auslaß. Diese Stange führt
geschlossen durch den Kolben K4 hindurch in den Kolben K5 hinein, wo sie den Einlaß
bildet.
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Im Kolben K5 bildet die Stange S12 den Auslaß. Das Ende dieser Stange
S12 ist an die Auslaßleitung A1 angeschlossen.
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Die geradzahligen Kolben K2 und K4 sind in gleicher Weise untereinander
verbunden, wobei die Stange S21 mit einem Ende an den Einlaß E2 und mit dem anderen
Ende an die Auslaßleitung A2 angeschlossen ist. Das von dem Einlaß E2 kommende öl
verteilt sich im Kolben K2, wird dann in der Stange S22 wieder zusammengefaßt und
dem Kolben K4 zugeführt. Dort verteilt sich das öl abermals, um anschließend in
der Leitung S21 zusammengefaßt und der Auslaßleitung A2 zugeführt zu werden.
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Das gleiche System wie in Fig. 11 ist in Fig. 12 in anderer -Darstellungsweise
gezeichnet. Von einem ölreservoir 46 fördert eine Zahnradpumpe 47 öl zu den Einlässen
El und E2. Das dem Einlaß El zugeführte öl dient zum Schmieren- der ungeradzahligen
Kolben K1, K3 und K5 und das dem Einlaß E2 zugeführte öl dient zum Schmieren der
geradzahligen Kolben K2 und K4.
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Die Aus laß leitungen Al und A2 führen jeweils in das Reservoir 46
zurück. In Fig. 12 sind ebenfalls die in den Kolben gleitenden Stangen mit einem
Doppelkreis bezeichnet, während die festen Verbindungen zwischen Stangen und Kolben
durch einen einfachen Kreis bezeichnet sind.
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In Fig. 13 ist das Prinzip einer Verbundmaschine dargestellt, die
einen Expansionsteil ET (Motor) und einen Kompressionsteil KT (Verdichter) aufweist.
Die Stangen sind in einer gemeinsamen Ebene liegend dargestellt, obwohl sie in Wirklichkeit
kreuzförmig angeordnet sind. Die Kolben K1 bis K5 des Expansionsteils ET werden
in gleicher Weise von der Kurbelwelle 14 gesteuert wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel.
Die Kurbelwelle 14 steuert außerdem die Kolben K1', K2',K3' des Kompressionsteils
KT über Stangen S11',S21',S12' und S22'. Diese Stangen werden über Pleuelstangen
15',16' und 18' ebenfalls von der Kurbelwelle 14 angetrieben, jedoch befinden sie
sich auf der gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle 14. Das Kurbelwellengehäuse
13 ist also zwischen dem Expansionsteil ET und dem Kompressionsteil KT angeordnet.
Der Verdichterteil KT saugt über Einlaßventile EV5 und EV6 Luft an, die in den Arbeitsräumen
A5 und A6 verdichtet und anschließend über die dann öffnenden Auslaßventile AV5
und AV6 einem Druckspeicher 50 zugeführt wird. Der Druckspeicher 50 liefert den
Einspritzdruck für die Injektion des Treibstoffes durch Einspritzdüsen 51 in die
Arbeitsräume des Expansionsteils ET.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, den Kompressionsteil auf der dem
Kurbelwellengehäuse 13 abgewandten Seite des Expansionsteils ET anzuordnen. In diesem
Fall können dieselben Stangen verwendet werden, die durch den Expansionsteil und
den Kompressionsteil hindurchgehen und für beide Teile können auch dieselben Schmierkreisläufe
verwendet werden.
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