DE3725277A1 - Oscillating armature combustion engine - Google Patents

Abstract

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Description

Diese Erfindung betrifft einen Schwinganker-Verbrennungsmotor, der als Otto- und Dieseltriebwerk ausgelegt ist.This invention relates to a rocker armature internal combustion engine, which is designed as a petrol and diesel engine.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kosten-Nutzen­ verhältnis entscheidend zu verbessern, die hin- und herbewegte Masse und die Verschleißteile so gering wie möglich zu halten, das Ausmaß und Gewicht weitgehend zu verringern, die Energiebi­ lanz zu verbessern, sowie die Schadstoffrohemissionen herabzu­ setzen.This invention has for its object the cost-benefit to significantly improve the relationship that moved back and forth Keep mass and wear parts as low as possible largely reduce the size and weight of the energy to improve lance, as well as reduce pollutant emissions put.

Diese Aufgaben werden erfindungsmäßig durch den Schwingankermo­ tor gelöst.These tasks are inventively through the Schwingankermo gate solved.

Stand der Technik:State of the art:

Zum Antrieb von Kraftfahrzeugen überwiegt der Viertakt-Hubkol­ benmotor. Dieser ist in seinem Aufbau recht aufwendig und daher teuer, hat ein hohes Leistungsgewicht und viele Verschleißteile. Die Reibungsverluste sind durch die vielen bewegten Bauteile hoch. Der Zweitaktmotor ist im Kraftfahrzeug zur Bedeutungslosigkeit her­ abgesunken. Seine Unwirtschaftlichkeit als Ottomotor, seine Kurzle­ bigkeit und der hohe Ausstoß an Schadstoffemissionen waren der An­ laß.The four-stroke stroke piston predominates to drive motor vehicles benmotor. This is quite complex to build and therefore expensive, has a high power-to-weight ratio and many wearing parts. The friction losses are high due to the many moving components. The two-stroke engine is irrelevant in motor vehicles sunk. Its inefficiency as a gasoline engine, its Kurzle Frequency and high emissions of pollutants were the norm let.

Der Kreiskolbenmotor (Wankelmotor) schaffte nicht den Durchbruch. Seine Mängel, die den Durchbruch verhinderten: Hoher Kraftstoffver­ brauch, hoher Schadstoffausstoß, relativ hoher Ölverbrauch. Sehr kos­ tenaufwendiges Dichtsystem. Die Epitrochoidenlaufbahn erfordert ein besonders präzises Ausschleifen. Die langgestreckte Verbrennungs­ raumform verursacht den hohen Brennstoffverbrauch und den hohen Ausstoß an CO und HC. Außerdem läßt sich der Wankelmotor, wegen der schlechten Brennraumform, nicht als Dieselmotor auslegen.The rotary piston engine (Wankel engine) did not make the breakthrough. Its shortcomings that prevented the breakthrough: High fuel consumption consumption, high pollutant emissions, relatively high oil consumption. Very free elaborate sealing system. The epitrochoid career requires one particularly precise grinding. The elongated combustion raumform causes the high fuel consumption and the high CO and HC emissions. In addition, the Wankel engine, because of poor combustion chamber shape, do not design as a diesel engine.

Die Vorteile, die mit dieser Erfindung erzielt werden:The advantages achieved with this invention:

In der Auslegung als Ottomotor:In the design as a gasoline engine:

1. Das Zweitaktverfahren dieses Motors ermöglicht einen Schichtlade­ betrieb, wie ihn kein anderer Motor bietet. Das System garantiert, daß im Leerlauf und in jedem anderem Lastbereich ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch an die Zündkerze gelangt. Bestmögliches Ma­ gerkonzept, das die Energiebilanz verbessert und den Schadstoffaus­ stoß verringert.1. The two-stroke process of this engine enables stratified charging operation that no other motor offers. The system guarantees that an ignitable at idle and in any other load range The fuel-air mixture reaches the spark plug. Best possible measure concept that improves the energy balance and reduces pollutants shock reduced.

2. Da der Motor in jedem Lastbereich mit voller Kammerfüllung arbei­ tet, wird das Verdichtungsverhältnis auch im Teillastbereich voll genutzt. Das bedingt einen höheren Wirkungsgrad im vorgenannten Last­ bereich. Vergleichbar mit einem Dieselmotor, der in jedem Lastbereich sein Verdichtungsverhältnis nutzt und daher besonders im Teillast­ bereich wirtschaftlich arbeitet.2. Since the engine works in every load range with full chamber filling tet, the compression ratio is full even in the partial load range used. This requires a higher efficiency in the aforementioned load Area. Comparable to a diesel engine that works in every load range uses its compression ratio and therefore particularly in partial load area works economically.

Die folgenden Punkte betreffen den Otto- wie den Dieselmotor.The following points concern gasoline and diesel engines.

3. Sehr geringe Herstellungskosten durch geringen Material- und Lohn­ kostenaufwand, sowie kostengünstige Bearbeitung der einzelnen Bau­ teile. 3. Very low manufacturing costs due to low material and wages cost, as well as inexpensive processing of the individual construction parts.  

4. Geringes Ausmaß und Gewicht im Verhältnis zur Leistung. In seiner einfachsten Form ist der Motor mit einem Vierzylinder-Viertaktmotor zu vergleichen.4. Small size and weight in relation to performance. In its The simplest form is the engine with a four-cylinder four-stroke engine to compare.

5. Die hin- und herbewegte Masse bleibt auf ein Minimum beschränkt.5. The reciprocating mass is kept to a minimum.

6. Sehr geringe Reibungsverluste.6. Very low friction losses.

7. Sehr wenig Verschleißteile.7. Very few wear parts.

8. Da sich der Schwinganker über die Motorwelle abstützt, die mit Druck­ öl geschmiert wird, ist eine lange Lebensdauer des Schwingankers ge­ währleistet.8. Since the vibrating armature is supported by the motor shaft, the pressure oil is lubricated, the vibrating armature has a long service life ensures.

9. Für den Dieselmotor eröffnen sich völlig neue Einsatzfelder. Er könnte zum Antrieb von Sportflugzeugen, Helikoptern, Motorrädern und Sport­ booten, in der Auslegung als Außenbordmotor, genutzt werden. Die geringe Entflammbarkeit des Dieselkraftstoffs garantiert geringe Brandge­ fahr bei Unfällen.9. Completely new fields of application open up for the diesel engine. He could to power sports aircraft, helicopters, motorcycles and sports boot, used as an outboard motor. The minor Flammability of the diesel fuel guarantees low fire damage drive in accidents.

Auch zum Antrieb von Lastzügen ist dieses Triebwerk bestens geeignet. Herkömmliche Lastzüge, die mit ca. 8 PS pro Tonne völlig untermotori­ siert sind, bilden nicht nur ein Verkehrshindernis, sondern sind sehr oft Unfallverursacher durch das sogenannte "Schwungfahren". Durch die Untermotorisierung versucht jeder Lkw-Fahrer seinen Lastzug auf Schwung zu halten, das eben zu gefährlichen Manövern und Unfällen führt.This engine is also ideally suited for driving trucks. Conventional road trains, which are completely underpowered at approx. 8 hp per ton are not only an obstacle to traffic, but are very often cause of the accident due to the so-called "swing driving". Through the Every truck driver tries to drive his truck by underpowering it Keeping momentum, which leads to dangerous maneuvers and accidents.

Der Aufbau des Schwingankermotors ist aus den Fig. 1-13 zu ersehen. Die Hauptbestandteile sind:The structure of the vibration armature motor can be seen from FIGS. 1-13. The main components are:

Pos.  7 das zylindrische Gehäuse
Pos.  8 der Schwinganker
Pos.  9 die Überströmaussparungen
Pos. 10 die Exenter-Hohlwelle
Pos. 11 die Motorwelle
Pos. 12 die Exenterwelle
Pos. 13 die Treibstange
Pos. 14 das Zahnrad der Motorwelle
Pos. 15 das Zahnrad der Exenterw.
Pos. 16 die Dichtringe
Pos. 17 die Dichtleisten
Pos. 18 die Schmier- und Kühlölkanäle
Pos. 19 das Kontergewicht
Pos. 20 die Wirbelkammern
Pos. 23 die Saugräume
Pos. 24 die Arbeitsräume
Pos. 25 der Einlaßkanal
Pos. 26 der Auslaßkanal
Pos. 27 die festen StegePos. 7 the cylindrical housing
Item 8 of the vibrating anchor
Pos. 9 the overflow recesses
Pos. 10 the eccentric hollow shaft
Pos. 11 the motor shaft
Pos. 12 the eccentric shaft
Pos. 13 the connecting rod
Pos. 14 the gear of the motor shaft
Pos. 15 the gear of the Exenterw.
Pos. 16 the sealing rings
Item 17 the sealing strips
Pos. 18 the lubrication and cooling oil channels
Pos. 19 the counterweight
Pos. 20 the vortex chambers
Pos. 23 the suction rooms
Pos. 24 the work rooms
Pos. 25 the inlet duct
Pos. 26 the outlet channel
Item 27 the fixed webs

Die Funktionsweise:How it works:

Im zylindrischen Gehäuse 7, das durch die festen Stege 27 und den Schwinganker 8 in vier Kammern unterteilt ist, verändert sich das Kammervolumen, sobald die Motorwelle 11 in Drehbewegung versetzt wird. Die Kraftübertragung der Motorwelle 11 erfolgt über die Zahnräder 14 und 15, den Exenter 12, die Treibstange 13, die Exenterhohlwelle 10 bis zum Schwinganker 8. Bei Betrieb des Motors verläuft die Kraftübertra­ gung in umgekehrter Richtung. Der Exenter 12, der die Hin- und Herbewe­ gung des Schwingankers in Drehbewegung umsetzt, wird mit dem Gegenge­ wicht 19 versehen. Die Schwungscheibe wird auf die Motorwelle 11 mon­ tiert (Zahnradseite).In the cylindrical housing 7 , which is divided into four chambers by the fixed webs 27 and the oscillating armature 8 , the chamber volume changes as soon as the motor shaft 11 is set in rotation. The power transmission of the motor shaft 11 takes place via the toothed wheels 14 and 15 , the eccentric 12 , the drive rod 13 , the eccentric hollow shaft 10 to the oscillating armature 8 . When the engine is running, the power transmission is in the opposite direction. The eccentric 12 , which converts the back and forth movement of the rocker arm into rotary motion, is provided with counterweight 19 . The flywheel is installed on the motor shaft 11 (gear side).

Der Schwingankermotor arbeitet in der Version als Otto- und Diesel- Motor im Zweitaktverfahren mit Gleichstromspülung.The oscillating armature motor works in the version as Otto and Diesel Two-stroke engine with DC flushing.

Die Arbeitsweise des Dieselmotors Fig. 1:The operation of the diesel engine Fig. 1:

Durch den Ansaugkanal 25 wird die Verbrennungsluft in die Kammer 23 angesaugt und durch den oberen Schwingankerteil vorverdichtet. Durch die Überströmaussparungen 9 im Schwinganker 8 gelangt die Verbren­ nungsluft in die Arbeitskammer 24. Die Verbrennungsluft wird durch die Umkehrbewegung des Schwingankers in die Wirbelkammer 20 gedrückt, wo sie unter starker Verwirbelung auf etwa 16 : 1 verdichtet wird. The combustion air is sucked into the chamber 23 through the intake duct 25 and pre-compressed by the upper part of the rocker armature. Through the overflow recesses 9 in the oscillating armature 8 , the combustion air reaches the working chamber 24 . The combustion air is forced into the swirl chamber 20 by the reverse movement of the oscillating armature, where it is compressed to approximately 16: 1 with strong swirling.

Der eingespritzte Dieselkraftstoff entzündet sich und verbrennt. Der Verbrennungsdruck treibt den Schwinganker in die Richtung der gegenüberliegenden Wirbelkammer, wo sich das Arbeitsspiel wieder­ holt.The injected diesel fuel ignites and burns. The combustion pressure drives the vibrating armature in the direction of the opposite vortex chamber where the working cycle is again get.

Die Arbeitsweise des Ottomotors Fig. 2:The operation of the gasoline engine Fig. 2:

Das Kraftstoff-Luftgemisch gelangt durch den Ansaugkanal 25 in die Kammer 23, sobald der Schwinganker den Ansaugkanal freigibt. Bei der Umkehrbewegung des Schwingankers wird das Kraftstoff-Luftgemisch vorverdichtet und gelangt durch die Überströmaussparung in die Ar­ beitskammer 24. Die Einströmung in die Arbeitskammer erfolgt so, daß in jedem Drehzahlbereich ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch an die Zündkerze gelangt. Die Zündkerze zündet das Kraftstoff-Luftge­ misch. Der Verbrennungsdruck treibt den Schwinganker in umgekehrter Richtung, wo sich das Arbeitsspiel wiederholt. Die Abgase werden durch den Auslaßkanal 26 ausgespült.The fuel-air mixture passes through the intake duct 25 into the chamber 23 as soon as the oscillating armature clears the intake duct. When the oscillating armature reverses, the fuel-air mixture is precompressed and passes through the overflow cutout into the working chamber 24 . The inflow into the working chamber is such that an ignitable fuel-air mixture reaches the spark plug in every speed range. The spark plug ignites the fuel-air mixture. The combustion pressure drives the vibrating armature in the opposite direction, where the work cycle repeats. The exhaust gases are flushed out through the outlet channel 26 .

Durch die Bohrungen 18 wird Schmieröl gepumpt, das gleichzeitig zur Kühlung der heißen Seite des Schwingankers dient. Durch die Bohrung 29 Fig. 3 wird das Öl durch eine doppelte Schmierölpumpe abgesaugt und durch einen Ölkühler dem Ölbehälter zugeführt.Lubricating oil is pumped through the bores 18 and at the same time serves to cool the hot side of the oscillating armature. Through the bore 29 Fig. 3, the oil is sucked off by a double lubricating oil pump and fed to the oil tank by an oil cooler.

Die keramikbeschichteten Dichtleisten 17 und Dichtringe 16, die durch wellenförmige Federn gegen die Wandungen gedrückt werden, garantieren bestmögliche Abdichtung.The ceramic-coated sealing strips 17 and sealing rings 16 , which are pressed against the walls by wave-shaped springs, guarantee the best possible sealing.

Patentansprüche auf:
Die Form des Schwingankers
Die Art des Gaswechsels
Die Exenter-Hohlwelle, zur Kraftübertragung vom Schwinganker zur Treibstange
Die Wirbelkammern, angeordnet in den Stegen 27
Die extrem kurze Treibstange
Die Anordnung der Exenterwelle 12 mit dem Zahnradpaar 14 und 15
Das DichtsystemClaims to:
The shape of the rocker armature
The type of gas change
The eccentric hollow shaft, for power transmission from the vibrating anchor to the drive rod
The swirl chambers, arranged in the webs 27
The extremely short connecting rod
The arrangement of the eccentric shaft 12 with the gear pair 14 and 15
The sealing system

Claims (1)

Auf das System, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwinganker in der dargestellten Form in einem zylindrischen Gehäuse, das durch zwei Stege unterteilt ist, hin- und herschwingt und dabei nutz­ bare Arbeit leistet,
ferner durch die Art des Gaswechsels, wie beschrieben,
das auch der Dieselmotor bis etwa zum mittleren Lastbereich mit Kraftstoff-Luftdosierung arbeitet, also an Stelle von Abgasrück­ führung, Abgasverbleib,
daß der Schwinganker auf der drehenden Motorwelle gelagert ist.On the system, characterized in that the oscillating armature swings back and forth in the form shown in a cylindrical housing, which is divided by two webs, and thereby does useful work,
also by the type of gas change as described,
that the diesel engine also works with fuel-air metering up to about the medium load range, i.e. instead of exhaust gas recirculation, exhaust gas remaining,
that the swing armature is mounted on the rotating motor shaft.