DE899879C - Arbeitskolbengesteuerter Doppelkolben-Verbrennungsmotor - Google Patents

Arbeitskolbengesteuerter Doppelkolben-Verbrennungsmotor

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DE899879C
DE899879C DEF8475A DEF0008475A DE899879C DE 899879 C DE899879 C DE 899879C DE F8475 A DEF8475 A DE F8475A DE F0008475 A DEF0008475 A DE F0008475A DE 899879 C DE899879 C DE 899879C
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DE
Germany
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piston
double
crankshaft
suction
rocker arm
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DEF8475A
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Benno Fiala-Fernbrugg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/14Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on different main shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B73/00Combinations of two or more engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Description

  • Arbeitskolbengesteuerter Doppelkolben-Verbrennungsmotor Es siind Doppelkolbenr-Verbrennungsmotoren mit durch die Arbeitskolben selbstgesteuerten Einlaß-und Auslaßschlitzen bekannt, bei denen bei nur einer Kurbelumdrehung de Vorgänge eines: Viie-rtaktmotors, wie Ansaugen., Kompressiion, Zünden, Expandieren und Ausschiieben der Verbrennungsprodukte, ablaufen. Die bekannten Einrichtungen dieser Art verwenden ein Zykloidenkurbelgetriiebe oder ein normales,Kurbalgetriebe undeinZykloidenkurbelgetriebe.
  • Ferner ist es bei Doppelkolbenmotoren mit einer Viertaktarbeitsweise bei! einer Kurbelwellenurndrehung bekannt, einen Schwinghebelantrieb der Kolben anzuordnen, jedoch nur unter Verwendung eineis! besonderen Steuerorgans, das sowohl den. Auspuff als auch d'ais. Ansaugen steuert.
  • Das Wesen der Erfindung besteht dem Bekannten gegenüber in der ausschließlichen Verwendung der Arbeitskolben als Steuerorgane in Verbind'ang mit einem ausschließlich durch Pleuelstangen, Lenkern und Schwinghebel gebildeten Getriebe zwischen Kurbelwelle und Arbeitskolben.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenatatid für einen Dreizylindermotor in eihem Beispiel im. Abb. i im Ouerschnitt dargestellt; Abb. a zeigt ein Geüriebe ohne Gehäuse und Abb. 3 dessen. Seitenansieht; Abb.4 zeigt die Gestänge und Schwinghebel schematisch und Abb.5 eiirr Zeit-Weg-Diagramm der Kolbenbewegung; Abb.6. zeigt in kleinerem Maßstab die Aneinanderreihung von zwei Motoren entsprechend Abb. i in axialer Richtung; die Abb. 7 und 8 zei!gen einen Schwihghebel in zwei-- Ansichten.
  • Das dargestellte Beispiel zeigt einen Motor mit drei Arbeitszylinderbüchsen, deren Achsen: in eiirrer Ebene liegen und um je 12o° gegeneinander geneigt sind. In jeder Zylinderbüchse, die einen. Ansaug- und einen Auspuffschlitz besitzt, bewegen sich zwei Kolben teils gleichläufig, teils. gegenläufig, von welchen Kolben der eine den Ansaugschlitz, der andere den Auspuffschlitizsteuert. In der nachstehenden Beschreibung desi Getriebes sind die ,ixn Gehäuse G gelagerten Drehachsen mit römischen Ziffern, die sonstigen Gelenke mit arabischen Ziffern und die Pleuelstangen, Lenker und Schwinghebel mit Buchstaben bezeichnet. Eine einfach gekröpfte Kurbelwelle K, die im Kurbelwellenlager I des Moto@rengehäus@esi G gelagert isti, betätigt eine Hauptpleuelstange P, die mit dem Gelenkpunkt 2 an einem Lenker L angreift, der um das Lager II im Motorengehäuse G drehbar ilst. Die Hauptpleuelstange P trägt einem Gelenkpunkt 3, an dem die Pleuelstangen P1 und P2 angreifen. Die Pleuelstange P1 greift über den Gelenkpunkt 4 an dem zweiarmigen Schwinghebel S1 an, an dessen Gelenkpunkt 5 die Ko-lbenpleuelistinge P3 angreift, die den Auspuff-Steuer-Arbeiitskolben K1 im Zylinder Z1 bewegt. Der Schwinghebel S1 ist in einem Lager III im Motorengehäuse G gelagert. Die Pleuel.stang.a P, verbiedet den Gelenkpunkte 3 der HauptpleuelsttangeP mit dem zwaiermigenSchwinghebel S2, an dessen, Gelenkpunkt 6 siiie angreift. Der Schwinghebel S, betätigt über den Gelenkpunkt 7 die Ko-lbenpleu@e"ls,tange P4, die den Saug-Steuer-Arbeitskolben K2 ein Zylinder Z2 bewegt. Die Schwinghebel S1 und S2 sind hier @beispielsweise koaxial.
  • Dasi Getriebe kann so dimensioniert werden, daß die Kolbenbewegung dem in Abb. 5 dargestellten Zeit-Weg-Diagramm entspricht, wobei die nachstehend angeführten Maße und Winkel ledigliich beispielsweise Bedeutung besitzen. Die Zesitem, entsprechend Winkelgraden einer Kurbelumdrehung, sind als Abszis isen, di!e Kolbenwege zwischen dem Auspuffschliitz A und dem Saugschlitz S als Ordinaten aufgetragen.
  • Angenommen ist eine Arbeitszylinderbüchse, bei dar die steuernden Kannen; des Saug- und des Auspuffschlitzes einen Abstand von 71 mm besitzen. Etwa r5'° nach dem Punkt o° der Kurbelwellendrehung schließt der AuspuffsteuerarbeiitskolbenKl dien Auspuffschlitz A ihn Abstand vom 2,5 mm vom Saugsteuerarbeitskolben K2. Beide Kolben bewegen sich gegen den Saugschlitz S, der vom Saugsiteuerarbeitskolben K, bei 72° der Kurbeldrehung geöffnet wird, während der den Auspuff steuernde Arbeiluskolben K1 den Auspuffschlitz bereits. 17 mm überschliiffen und geschlossen, hat. In der Zek von 72-I5=571 der Kurbeldrehung werden. die einem Kolbenabstand von 2,5 mm entsprechenden Restgase auf 56 mm Kolbenabstand expandiert, wodurch ein Unterdruck entsteht. Durch die dabei erfolgende Expansion und damit bewirkte Abkühlung wird eine Innenkühlung erzielt, die sich unmittelbar auf den im Zylinder haftenden Ölfilm auswirkt. Bei 7-;,il der Kurbelzapfenbewegung tritt das Brenngemisch bzw. nur Luft in den Zylinder ein, die ebenfalls expandiert. Nachdem der Sauggteuerarbeitskolben K, den Saugschlitz S ganz frei= gegeben hat, bewegt er sich gegen den Auspuffschlitz A, desgleichen der Auspuffs:teuerkolben K1, der 4 mm vor dem Auspuffschlitz A wieder umkehrt und:, ohne den Auspuffschlitz geöffnet zu haben,, sich wieder gegen den bewegt. In der Stellung des. Auspuffsteuerkolbens K1, 4 mm vor dem Auspuffschllltz A, hat der Saugsiteuerarbentskolbenn K2 den Saugschlitz S bei i2o° der Kurbeldrehung überschliffen und schließt ein einem Kolbenabsitand vom. 68 mm entsprechendes Saugvolumen zwischen deil beiden Arbeitskolben K1 und K2 ein. Diele beeiden Arbeitskolben bewegen sich nun gegenläufig, bis isiiee bei I$o°' der Kurbeldrehung die Kompressionsstellung mit dem Abstand von Io mm erreichen. Das enuflammte Gasgemisch expandiert zwischen den beiden sich auseinanderbewegenden Kolben, von denen der Awspuffsteuerkolben Kl bei 2.67° der I'.urbeldrehung den Auspuffschliltz blis 375'°` der Kurbeldrehung freigibt, während der Saugsiteuerkolben K2 seinen äußerstem Punkt im Expansionsitakt mit 5 mm vor dem Saugschlitz S, ahne diesen zu öffnen, erreicht und sich dann gegen den Auspuffschlitz im Auspufftakt bewegt, nachdem er mit dem Auspuffstenerkodben ein Max'imalexpans!ionsvolumen entsprechend 71,5 mm Abstand eingeschlossen hat worauf beii der Kurbeldrehung von 36o° an ein neuesi Arbeitsis,piel beginnt.
  • Wie die Abb.I als Beispiel zeigt, sind um das Kurbelwellenlager I dreh Arbeitszylinder se angeordnet, daß. die drei Zylinderachsen: ein einer Ebene normal zur Kurbelwellenlagerachse liegen und ein gleichseitilges Dreieck bilden, durch dessen Schwerpunkt die Achse des Kurbelwellenlagers I geht. Der so charakterisierte Dreizylinder-Doppelkolbenmotor betätigt von einer Kurbelwellenkröpfung durch drei Hauptpleuelstangen .P mihels der Lenker- und Schwinghebelgetriebe in jedem seiner dreii Zylinder je einen: Auspuffsteuerarbeilttslcolben K1 und einen Saugsteuerarbeiltskodben K2, welche Arbeitskolben die Auspuffis@chlittttze A bzw. die Saugschliitze S, entsprechend dem Kolben-Zeit-Weg-Diagramm öffnen und schließen, so daß das Kolbenspiel in ei=nem Zylinder bei! einer Umdrehung der Kurbelwelle diie Charakteristik eines. Doppelkolbenviertaktmotars mit einem Innenkühltakt aufweist. Durch die Anordnung der Zylinderachsen desi Vieleckmotoms, in: einem Dreieck ergibt sich die gegem.-seiitige Phasenverschiebung des Arbeiltsvorganges in den drei Zylindern; um je r2a° des Kolben-Zeit-Weg-Di'agrammes. Ganz allgemein besteht die weiter-, Ausbildung der das besondere Getriiebe umfas-senden Erfindung darin, daß beim Einkurbel-Vieleck-Doppelkolbenmotor mit N Zylindern, von einer Kurbelwellenkröpfung durch N Hauptpleuelstangen, und N Lenker-Schwinghebel-Geurieben die Kolben der im N-Eck um die Kurbelwellenachse angeordneten. N Zylinder miit einer Phasienverschiebung des Arbeitsspieles in, je zwei; benachbarten Zylindern um 36o0;: N angetrieben werden.
  • Bei. Ein-Zylihder-Doppelkolbemmoto@ren treiben die beiden. Kolben. der Zylinderbüchse eine seitlich der Zylinderbüchse angeordnete einfach gekröpfte Kurbelwelle, deren Achse normal die Zylinderachse kreuzt, mittels je einer Hauptpleuelstange und je einem Lenker-Schwinghebel-Getriebe.
  • Der Reihenmotor (Abb. 6) ergibt sich aus der sinngemäßen Hintereinanderreihung von N Doppelkolbeneinzylindern an einer N-fach gekröpften Kurbelwelle.
  • Der Erfindungsgegenstand kann als, was.ser- oder luftgekühlter Vergaser-, Einspriitiz-, Diesel- oder Halbdiese!lmot(o@r auch mit Wassereinspritzung geb,au:b werden.
  • Die Anwendung des eirfindungsgemäßen Getriebes ermöglicht den Bau einer neuen Motortype, des Viedeckmotors mie zentraler einfach gekröpfter Kurbelwelle.
  • Der vorliegende Motiar als. Vieleckmotor mit zentraler Kurbelwelle ist die geschlossenste Motortype mit geringstem Raumbedarf.
  • Da dieser Motor keine Zahnräder aufweist, ist die technisch einfachste und zuverlässigste Ausführung gegeben, ferner isst sein, mechanischer Wirkungsgrad günstig, da keine Exzenter mit ihrem bekannt schlechten. Wirkungsgrad verwendet werden müssen.
  • Durch die Anwendung leas, erfindungsgemäßen Getriebes, ist es. möglich, die Kolben-Zeit-Weg-Linie des Auspuffsteuerkolbens K1 so zu gestalten, daß sii;ch im Saugtakt ein bedeutend größerer Saughub ergibt, als es bei der Verwendung eines Zykloidenkurbelgetriebes oder Kurbelgetriebes mit besonderem Aus.- und Einlaßsteuerorgan möglich ist. Der vergrößerte Saughub in Verbindung mit der verzögerten, Öffnung des Saugschlitzes gibt eine besonderls ausgiebige Innenkühlung durch Expansilon der einströmenden Frischgase bzw. Luft.
  • Wie die Abb. 7 und 8 zeigen, ist bei den zweiarmigen Schwinghebeln S1, S2 eiln. Zug- und Druckglied M vorgesehen, das die jeweiligen. Gelenkpunkte 4, 5 bzw. 6, 7 miteinander verbindet, um die Ausbildung von Schwingungsiresionanzen der Schwinghebelarme zu verhindern.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Doppelkolbenmotor, dessen, einer Kolben den Sa.ugschliibz und dessen anderer Kolben den Auspuffschlitz der Arbeitszylinderbüchse so steuert, daß sich innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung der Arbeitsvorgang eines Viertaktmotors mit Einströmung der Ladung nach Unterdruckbildung (Innenkühlung) ergiibt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben, mittels je eines Lenker-Schwinghebelgetriebes und j e einer Hauptpleuelstange (P) auf ein und dieselbe Kurbelwellenkröpfung wirken-.
  2. 2. Getriebe für den Doppelkolbenmoitor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei: im Motorgehäuse in einem Lagerpunkt (III) gelagerte Schwinghebel (S1 und S2), welche mit ihren Gelenkpunkten (5 und. 7) über die Kolbenpleuelstangen (P3 und P4) auf den Au@spuffsteuerkolben (K1) und den Saugsteuerkolben (K2) wirken, welche Schwinghebel (S1 und S2) über ihre Gelenkpunkte (4 und 6) durch die Pleuelstangen (P1 und P2) am einen Gelenkpunkt (3) der Hauptpleuelstange (P) angreifen, die mit dem anderen Gelenkpunkt (2) an einem Lenker (L) angreift, der im Motorgehäuse in einem Lagerpunkt (II) gelagert ist, welche Haupupleuelistange (P) auf den Kurbelzapfen (i) der Kurbelwelle (K) wirkt, die sich im Kurtelwellenlager (I) im Motorgehäuse dreht, so, daß von einer Kurbelwellenkröpfung mittels einer Hauptpleuelstange (P) ein Auspuffsteuerkolben (K1) und ein Sau'gsteuerkolben (K2) eines Doppelkodbenmoitors betätigt werden.
  3. 3. Doppelkolbenmotor nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, im allgemeinen N Arbeitszylinderbüchsen so angeordnet sind, daß deren in einer Ebene liegende Achsen parallel sind bzw. ein gleichseitiges, N-Eck bilden, mit dem die mit ihren Haupbpleuelistangen im Winkel von, 36o°IN angEOrdneten Lenker-Schwinghebelgetriebe dem den Saugschliibz steuernden Kolben einer Arbeibszylinderbüchse und dem den Auspuffschlitz steuernden Kolben der ran Kreis, benachbarten. Arbei;tszylinderbüchse zugeordnet sind.
  4. 4. Doppelkolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnete, daß die Lenker-Schwinghebelgetriebe so. ausgemittelti sind, daß die Kolben-Zeit-Weg-Diiagramme der einzelnen im Kreis folgenden Arbekszylinder um je 36o°/N gegeneinander versetzt sind.
  5. 5. Doppelkolbenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (II, III) der Schwinghebel (S1 und S2) mit wählbarem, der beabsichtigten Form der Ko-lben.-Zeiit-Weg-Diagramme entsprechendem Abstand voneinander im Gehäuse gelagert sind.
  6. 6. Doppelkolbenmotor nach den Ansprüchen i bis 5, gekennzeichnet durch dessen mehrfache Anordnung in axialer Richtung untrer Verwendung einer Kurbelwelle, die.: so oftmals gekröpft ist, als Arbeitszylinderbüchsen in einfacher, doppelter oder Mehrmalsanordnung axial hintereinander liegen.
  7. 7. Schwingheibel für das Getriebe, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beerden Endgelenke (4, 5 bzw. 6, 7) der Schwinghebel (S1 und S2) miteinander durch ein Zug-und Druckglied (M) verbunden sind, um die Ausbildung von Schwingungsresonanzen an den Schwinghebeln zu verhindern.
DEF8475A 1951-03-12 1952-03-01 Arbeitskolbengesteuerter Doppelkolben-Verbrennungsmotor Expired DE899879C (de)

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