DE10107024A1 - Ein Kolbenverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Zylindern, einem Kolbenpaar einer Pleuelstange außerhalb der Zylinder - Google Patents
Ein Kolbenverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Zylindern, einem Kolbenpaar einer Pleuelstange außerhalb der ZylinderInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kolbenverbrennungsmotor, in dem in einer Achse, die 90 DEG zu der Längsachse (D) der Kurbelwelle steht, zwei in einem Abstand (A) zueinander stehenden und gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b) ein Kolbenpaar (2, 4) eingesetzt ist, der gleichzeitig in den beiden Zylindern im Takt eines Verbrennungsmotors arbeitet und die erzeugte Kraft an die Kurbelwelle (3) über die Pleuelstange (6) abgibt. An der Kolbenwelle (7a) des Kolbenpaares ist mindestens eine Pleuelstange (6) angebunden und beweglich gelagert, die außerhalb der Innenräume der beiden Zylinder verläuft, und mit dem anderen Ende mit der Kurbelwelle (3) verbunden. In einem der Motorsysteme sind die Arbeitskolbenpaare (2, 4) der zwei nebeneinander stehenden Zylinderreihen (1) mit einer Kolbenwelle (7) miteinander verbunden und dann mit nur einer Pleuelstange (6) weiter an der Kurbelwelle befestigt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenverbrennungsmotor in dem in einer
Achse, die 90° zu der Achse der Kurbelwelle des Motors steht, in zwei in
einem Abstand zueinander stehenden und gegenüberliegenden Zylindern,
zwei miteinander verbundene Kolben eingesetzt sind, die sich gleichzeitig in
den beiden Zylindern linear hin und her bewegen und im 2-Takt oder 4-Takt
eines Verbrennungsmotors arbeiten und die erzeugte Kraft in den Zylindern,
nach der Kraftstoffverbrennung in den Zylindern, an die Kurbelwelle über die
Pleuelstange abgeben. An der Kolbenwelle des eingesetzten Kolbenpaares in
dem Motorsystem mit den gegenüberliegenden Zylindern ist mindestens eine
Pleuelstange an der Seite des Kolbenpaares angebunden und beweglich
gelagert, die dabei auch außerhalb der Innenräume der beiden gegenüberlie
genden Zylinder verläuft bis sie eine direkte Verbindung mit der Kurbelwelle
findet.
Alle z. Z. auf dem Markt vorhandenen 4-Takt oder 2-Takt Kolbenverbren
nungsmotoren arbeiten, ausgenommen der Brennstoffversorgung, fast auf
gleiche Weise.
Nach der explosionsartigen Verbrennung, der zugeführten Mischung aus Luft
und Brennstoff im Zylinder des Motors wird die erzeugte Wärmeenergie,
nach der explosionsartigen Ausdehnung der Luft in dem Verbrennungsraum,
über den Kolben durch die lineare Bewegung des Kolbens im Zylinder und
weiter über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle geleitet. An der Kurbelwelle,
wird die lineare Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der
Kurbelwelle umgesetzt.
Bei den 4-Takt arbeitenden Motoren wird in einer Einzylindermaschine je 2
Umdrehungen (4.180°) der Kurbelwelle nur jeweils ein Arbeitstakt in
Nutzkraft umgewandelt. Für die restlichen notwendigen 3 Arbeitsgänge des
4-Takt Motors muss der Kolben angetrieben werden. Also verbraucht der
Kolben selbst die Kraft die er in einem der 4 möglichen Arbeitsgänge selbst
erzeugt hat oder in der Mehrzylindermaschine die erzeugte Kraft von einem
weiteren Kolben in dem Motor.
Erst der Rest der übergeblieben Kraft des Motors kann z. B. in einem
Fahrzeug für die Fortbewegung des Fahrzeugs genutzt oder für die
Anspeisung einer anderen Maschine verwendet werden.
Bei den 2-Takt Motoren ist der Ablauf ähnlich, jedoch wird je eine
Umdrehung der Kurbelwelle (2.180°), ein Arbeitstakt, schon in Kraft
umgesetzt.
Bei einem der zwei Arbeitsgänge, muss aber auch der Kolben mitgezogen
werden und dafür die eigen erzeugte Kraft oder die Kraft der anderen Kolben
in einer Mehrzylindermaschine verwenden.
In beiden Systemen erfolgt die Verbrennung des Brennstoffgemisches in
dem Raum oberhalb des Kolbens bzw. in dem Teil des Zylinders oberhalb der
Pleuelstange.
Unter dem Kolben ist immer die Pleuelstange an dem Kolben angebunden,
die weiter eine Verbindung mit der Kurbelwelle hat. Der Zylinder ist an
dieser Stelle offen, weil sich in dem Raum die Pleuelstange zwangsläufig
bewegen muss.
Bei den zur Zeit bekannten Motorsystemen, 2-Takt und 4-Takt, wird immer
die erzeugte Kraft nach der Verbrennung des Brennstoffs über dem Kolben
dann weiter über die Pleuelstange als Druckbewegung an die Kurbelwelle
weitergeleitet.
Der Ablauf der Arbeit in einem Einzylinder 4-Takt Motor sieht wie folgt aus:
In der ersten Halbumdrehung (von 0° bis 180°) der Kurbelwelle, nach der Verbrennung des Brennstoffgemisches im Brennraum des Zylinders, wird die Kraft vom Kolben an die Kurbelwelle abgegeben und bewegt die Kurbelwelle in die zweite Halbumdrehung (180° bis 360°) und muss jetzt den Kolben antreiben, um die Verbrennungsgase auszublasen. Dann geht die Kurbelwelle in die dritte Halbumdrehung (360° bis 540°) über und muss jetzt den Kolben ziehen, der in der Phase wieder Brennstoffluftgemisch ansaugt. Danach geht die Kurbelwelle in die vierte Halbumdrehung über (540° bis 720°) und der Kolben komprimiert die Brennstoffluftmischung.
In der ersten Halbumdrehung (von 0° bis 180°) der Kurbelwelle, nach der Verbrennung des Brennstoffgemisches im Brennraum des Zylinders, wird die Kraft vom Kolben an die Kurbelwelle abgegeben und bewegt die Kurbelwelle in die zweite Halbumdrehung (180° bis 360°) und muss jetzt den Kolben antreiben, um die Verbrennungsgase auszublasen. Dann geht die Kurbelwelle in die dritte Halbumdrehung (360° bis 540°) über und muss jetzt den Kolben ziehen, der in der Phase wieder Brennstoffluftgemisch ansaugt. Danach geht die Kurbelwelle in die vierte Halbumdrehung über (540° bis 720°) und der Kolben komprimiert die Brennstoffluftmischung.
So wurden die 4.180° = 720° Halbumdrehungen abgeschlossen und die
Kurbelwelle hat die 2 vollen Umdrehungen hinter sich. Dabei ist jeder Kolben
des Motors immer an einer Pleuelstange befestigt und über die auch wieder
weiter mit der Kurbelwelle verbunden.
In einem 2-Takt Motor ist der Ablauf viel kürzer:
In der ersten Halbumdrehung erfolgt der Arbeitsgang mit der Kraftabgabe an die Kurbelwelle und am Ende des Ganges werden auch die Abgase ausgeblasen. Die zweite Halbumdrehung fängt mit der Füllung der Zylinders mit Brennstoffluftgemisch an, und geht in die Komprimierung des Gemisches über.
In der ersten Halbumdrehung erfolgt der Arbeitsgang mit der Kraftabgabe an die Kurbelwelle und am Ende des Ganges werden auch die Abgase ausgeblasen. Die zweite Halbumdrehung fängt mit der Füllung der Zylinders mit Brennstoffluftgemisch an, und geht in die Komprimierung des Gemisches über.
So wird die eine volle Kurbelwellenumdrehung (2.180°) abgeschlossen.
Der Kolben des Motors ist auch immer an einer Pleuelstange befestigt und
über die, weiter mit der Kurbelwelle verbunden.
Um eine stärkere Maschine bauen zu können müssen immer mehrere
Arbeitszylinder in eine Reihe, Stern oder V-System geschaltet werden.
Die Leistung eines einziges Zylinders ist leider technisch und wirtschaftlich
begrenzt.
Durch die Anzahl und das Volumen der einzelnen Zylinder wird immer die
Länge und Breite des Motors bestimmt.
Durch diese Parameter wird der Leistung der Motoren die Grenzen gesetzt,
weil zu große Maschinen nicht einfach in einem PKW oder LKW Fahrzeug
untergebracht werden können.
Um Mehrleistung aus den Motoren rauszuholen, werden auch verschiedenen
anderen Zusatztechniken wie; Turboladung, Direkteinspritzung, Mehrventil
technik usw. verwendet.
Auf jeden Fall, müssen auch mindestens alle Benzinmotoren immer höhere
Drehzahlen erreichen, um ein stärkeres Drehmoment erzeugen zu können.
Dabei steigt der Brennstoffverbrauch überproportional hoch, weil bei den
sehr hohen Drehzahlen nicht die ganze angesaugte Mischung im Zylinder, in
der sehr kurzen Zeit, optimal verbrennen kann bzw. die erzeugte Wärme bei
der Verbrennung auch nicht mehr wirtschaftlich in Kraft umgesetzt werden
kann.
Die Kolbenverbrennungs-Maschine arbeitet also unwirtschaftlich, was auch
allen Motorenherstellern bekannt ist und alle versuchen deswegen neue
besseren Verbrennungsmotoren zu entwickeln die wirtschaftlicher arbeiten
können und eine geringere Belastung der Umwelt mit den Abgasen und
abgegebenen Restwärme von den Abgasen gewährleisten.
In jedem Kolbenverbrennungsmotor, z. B. Typ Otto oder Diesel, sind alle
Kolben der Verbrennungsmotoren einzeln über eine Pleuelstange mit der
Kurbelwelle verbunden. Bei den Arbeitsgängen die keine Kraft an die
Kurbelwelle abgeben, müssen die Pleuelstangen der Kolben immer
mitgezogen werden und mit den Pleuelstangen müssen auch einzeln alle
Kolben angetrieben werden für die restlichen Arbeitsgänge nach dem
Arbeitsgang.
Die Masse der beweglichen Teile des Motors muss dabei in den 3-Takten
der z. B. 4-Taktmaschine immer mitgezogen bzw. bewegt werden.
Bei der Arbeit des Motors wird dabei an jeder Lagerung der Pleuelstangen an
der Kurbelwelle und Kolbenwelle, durch die Reibung, teilweise die erzeugte
Kraft selbst weitgehend verbrauchen.
Zwischen dem oder den Zylindern eines Motors und seiner gelagerten
Kurbelwelle entsteht ein freier Raum in dem sich die Kurbelwelle mit der
oder den angebundenen Pleuelstangen bewegen.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem
zugrunde, einen Kolbenverbrennungsmotor zu erfinden in dem die in einem
Zylinder von dem Arbeitskolben nach der Kraftstoffverbrennung erzeugte
Kraft, teilweise über die Pleuelstange an die Kurbelwelle abgegeben wird und
gleichzeitig auch direkt an den oder die anderen Kolben des Verbrennungs
motors ohne dafür unbedingt die Pleuelstangen zu verwenden. In der neuen
Motorausführung sollten nach Möglichkeit die Pleuelstangen des Motors
hauptsächlich für die Kraftübertragung von den Arbeitskolben an die
Kurbelwelle eingesetzt werden.
Gleichzeitig sollte auch der Ausnutzungsgrad des zur Verfügung stehenden
Gesamtraumvolumen des Motors und auch sein zur Verfügung stehenden
Hubraumvolumen des Motors erhöht werden. Das erreichte Drehmoment des
Kolbenverbrennungsmotors sollte dabei auch erhöht werden.
Der Verbrennungsmotor soll dabei auch in sich nach Möglichkeit kompakter
werden und trotzdem mehr Leistung, auch bei einer niedrigeren Drehzahl,
erreichen können. Die Verwendung von Pleuelstangen für die Arbeitskolben,
in einem Mehrzylindermotor, soll bis auf das notwendige Minimum begrenzt
werden und dadurch auch die Konstruktion und die Lagerung der Kurbelwelle
vereinfacht werden.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
Die in der hier vorgestellten Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, dass in dem neu erfundenem Verbrennungsmotor (9)
in einer Zylinderreihe (1) ein Kolbenpaar (2, 4) arbeitet.
Die Zylinderreihe (1) hat dabei folgende Anordnung: die einzelnen Zylinder
(1a, 1b) stehen sich gegenüber in einer Achse (C), in einem Abstand (A)
voneinander und die beiden einzelnen Zylinder (1a, 1b) stehen auch in
einem Abstand (B) von der Achse (D) der Kurbelwelle (3) entfernt.
Die Pleuelstange oder Pleuelstangen (6) sind an der Kolbenwelle (7a) an
der Seite des Kolbenpaares (2, 4) gelagert angebunden und arbeiten dabei
auch außerhalb des Zylinderinnenräume der Zylinder (1a, 1b).
Das Kolbenpaar (2, 4) einer Zylinderreihe (1) des Verbrennungsmotors
(9) kann bei der 4-Takt Arbeitsweise, in den 2 vollen Umdrehungen der
Kurbelwelle (3) mindestens 2 mal die Arbeitstakte des Kolbenpaars (2, 4)
als Nutzkraft an die Kurbelwelle (3) abgeben. Fig. 1, 2, 5, 6).
Bei den 2-Taktmotoren wird dabei in dem vorgestellten Motor (9) jeder
Arbeitstakt des Kolbenpaars (2, 4) als Nutzkraft an die Kurbelwelle (3)
abgegeben. Also in einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle werden die zwei
Arbeitstakte auch zwei mal die erzeugte Kraft an die Kurbelwelle
weitergeben.
Dabei bleibt die Verbrennungs-Funktion eines 4- oder 2-Takt Motors in
beiden Fällen wie bis jetzt bekannt weiter erhalten.
Ein Erfinder versuchte schon den zur Verfügung stehenden Raum eines
Dampfzylinders weitgehend für ein Verbrennungsmotor zu nutzen und die
Arbeitsweise in einem Arbeitszylinder in beiden Richtungen zu nutzen.
Alle Dampfmaschinen arbeiten, wie allgemein bekannt, in dieser Art.
In der Offenlegung Nr. DE 197 00 869 A1 wurde vorgeschlagen, einen
Dampfzylinder nicht mit dem Dampf zu versorgen sondern stattdessen in
den Räumen oberhalb und unterhalb des Kolbens des Dampfzylinders ein
Treibstoff zu verbrennen und die Kraft so zu nutzen wie in einem Ottomotor.
In dem System ist jedoch erstens die Kolbenstange starr mit dem Kolben
verbunden und zweitens wird sie noch durch einen Zylinderkopf
zwangsläufig geführt.
In einer langsamdrehenden Dampfmaschine die auch mit niedrigen
Temperatur arbeitet waren die Probleme der Abdichtung der Kolbenstange
einigermaßen beherrscht bzw. die Verluste an der Stelle spielten keine große
Rolle.
Bei der Verwendung von Benzin oder Dieselöl in dem System, werden die
Probleme ganz anders aussehen. Die sehr hohe Verbrennungstemperatur
und hohe Taktfrequenz des Kolbens wird mit Sicherheit nicht vom Vorteil
sein, um die Abdichtung der Kolbenstange wirtschaftlich zu realisieren. Auf
die Probleme hat schon der Erfinder auch teilweise hingewiesen.
Weiter muss noch in diesem System die Linearbewegung der Kolbenstange
bevor sie die Kraft an die Kurbelwelle abgeben kann noch mit Zusatzvor
richtungen umgewandelt werden, wegen der starren Verbindung mit dem
Kolben.
Weiter muss noch darauf hingewiesen werden, dass in dem Dampfzylinder
die beiden Volumen der Verbrennungsräume oberhalb und unterhalb des
Kolbens nicht gleich sind, weil in einem der Verbrennungsräume noch die
Kolbenstange mitarbeitet. Also werden beide Verbrennungsräume auch nicht
gleich mit Brennstoffmischung gefüllt.
Durch die an dem Kolben starr befestigten Kolbenstangen sind auch die
beiden Kolbenflächen, an die nach der Kraftstoffverbrennung die Gase
wirken, nicht gleich. Dadurch können die erzeugten Kräfte an den beiden
Seiten des Kolbens eines Dampfzylindermotors, unabhängig vom Arbeitsgas,
auch nicht gleich sein.
Die hier neu vorgestellte Erfindung basiert erstens auf einer besonderen Art
der Zuordnung der einzelnen Arbeitszylinder in einer Reihe zueinander und
zu der Kurbelwelle des Motors, zweitens der eingesetzten besonderen
Arbeitskolbenpaare und drittens der neuen Zuordnung der Pleuelstangen an
den Arbeitskolben die gleichzeitig auch außerhalb der Innenzylinderräume in
dem neuen Verbrennungsmotor Fig. 1 arbeiten, der unten weiter erklärt und
in mehreren Varianten beschrieben und vorgestellt wird.
Weitere Merkmale, besondere Vorteile und Einzelheiten der hier
vorgestellten Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden
Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 - ein Verbrennungsmotor mit einer Zylinderreihe mit gegenüber
liegenden Zylinder in einer Achse
Fig. 2 - Ausführungen der zweiseitigen Kolbenpaare
Fig. 3 - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit einer Zylinder-
Reihe. Ablauf 1.
Fig. 3a - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit einer Zylinder-
Reihe. Ablauf 2.
Fig. 3b - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit zwei Zylinder-
Reihen in der die Kolbenpaare miteinander mit einer Kolbenwelle
verbunden wurden.
Fig. 3c - Ablauf der Taktarbeit in einem 2-Taktmotor mit einer Zylinder-
Reihe.
Fig. 3d - Ablauf der Taktarbeit in einem 2-Taktmotor mit zwei Zylinder-
Reihen in der die Kolbenpaare miteinander mit einer Kolbenwelle
verbunden wurden.
Fig. 3e - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit zwei Zylinder-
Reihen in den die Kolbenpaare einzeln arbeiten.
Fig. 3f - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit zwei Zylinder-
Reihen in den die Kolbenpaare einzeln arbeiten. Anderer Ablauf im
Vergleich zu Fig. 3e.
Fig. 4 - eine Zylinderreihe in einem Verbrennungsmotor in dem der Mantel
der Zylinder aus einem Materialstück mit Führungsschlitzen für die
Kolbenwelle an der Seite des Zylindermantels
Fig. 5 - ein Motor mit einer Zylinderreihe und zwei Pleuelstangen
Fig. 6 - ein Motor mit einer Zylinderreihe und einer Pleuelstange
Fig. 6a - ein Verbrennungsmotor mit zwei nebeneinaderliegenden und
getrennt arbeitenden Zylinderreihen und jeweils einer Pleuelstange
je Zylinderreihe
Fig. 7 - ein Verbrennungsmotor mit zwei nebeneinaderliegenden und
zusammen arbeitenden Zylinderreihen in den die Kolben mit einer
Kolbenwelle verbunden wurden und nur einer Pleuelstange für
beiden Zylinderreihen arbeitet
Fig. 8 - ein Verbrennungsmotor mit zwei nebeneinaderliegenden und
zusammen arbeitenden Zylinderreihen in den die Kolben mit einer
Kolbenwelle verbunden wurden und mit zwei Pleuelstangen für
beiden Zylinderreihen
Fig. 9 - ein Verbrennungsmotor mit zwei nebeneinaderliegenden und
zusammen arbeitenden Zylinderreihen in den die Kolben mit einer
Kolbenwelle verbunden wurden und mit drei Pleuelstangen für
beiden Zylinderreihen
Fig. 10 - ein Verbrennungsmotor mit zwei nebeneinaderliegenden
arbeitenden Zylinderpaaren, die jeweils aus zwei Zylinderreihen
bestehen, und einer Pleuelstange für jedes Zylinderpaar
Fig. 11 - ein Verbrennungsmotor mit drei nebeneinaderliegenden
arbeitenden Zylinderpaaren, die jeweils aus zwei Zylinderreihen
bestehen, und einer Pleuelstange für jedes Zylinderpaar
Fig. 12 - Ablauf der Taktarbeit in einem 4-Taktmotor mit vier Zylinder-
Reihen, wie z. B. in der Fig. 10 abgebildet.
1 eine Zylinderreihe mit gegenüberliegenden Zylinder
1a oberer Zylinder einer Zylinderreihe
1.1a oberer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1b unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1.1b unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1c Verbrennungsraum in dem oberen Zylinder einer Zylinderreihe
1d Verbrennungsraum in dem unteren Zylinder einer Zylinderreihe
1e Zylinderkopf des oberen Zylinders in einer Zylinderreihe
1f Zylinderkopf des unteren Zylinders in einer Zylinderreihe
1g oberer Zylinder der zweiten Zylinderreihe in einem Motor mit zwei Zylinderreihen
1.1g oberer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1h unterer Zylinder der zweiten Zylinderreihe in einem Motor mit zwei Zylinderreihen
1.1h unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
2 ein zweiseitiger Kolben bestehend aus einem Stück oder ein Kolbenpaar aus zusammenverbundenen oder zusammenver schraubten Einzelnkoben
2a oberer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen eines Kolbenpaars
2b unterer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen eines Kolbenpaars
2c Bohrung für die Aufnahme der Kolbenwelle
3 Kurbelweile des Motors
3a Lagerung der Kurbelwelle des Motors
4 ein zweiseitiger Kolbenpaar bestehend aus zwei Einzelnkolben die mit der Kolbenwelle miteinander verbunden werden und ein Kolbenpaar bilden
4a oberer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen des Kolbenpaars
4b unterer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen des Kobenpaars
4c Bohrung für die Aufnahme der Kolbenwelle
5 Zylindermantel einer Zylinderreihe der aus einem Rohrstück besteht und zwei Verbrennungskammer aufweist
5a oberer Zylinderteil
5b unterer Zylinderteil
5c oberer Verbrennungskammer
5d untere Verbrennungskammer
5e oberer Zylinderkopf
5f unterer Zylinderkopf
5g seitlicher Schlitz im Mantel des Zylinders für die Führung der Kolbenwelle und die Kolbenschmierung
6 die Pleuelstange des Motors
6a Lagerung der Pleuelstange an der Kolbenwelle
6b Lagerung der Pleuelstange an der Kurbelwelle
7 Kolbenwelle zum Verbinden der Kolbenpaare der nebeneinander liegenden Zylinderreihen
7a Kolbenwelle des Kolbenpaars oder zum Verbinden der einzelnen Kolben um ein Kolbenpaar zu bilden
8 ein Zylinderpaar der aus zwei Zylinderreihen entstanden ist in dem die Kolbenpaare mit einer Kolbenwelle miteinander verbunden wurden und mit einer oder mehreren Pleuelstangen betrieben werden
8.1 zweites Zylinderpaar in einem Motor mit zwei Zylinderpaaren
8.2 drittes Zylinderpaar in einem Motor mit drei Zylinderpaaren
9 Verbrennungsmotordarstellung mit einer Zylinderreihe bestehend aus zwei gegenüber liegenden Zylinder und einem Kolbenpaar bestückt
10 Verbrennungsmotordarstellung mit einer Zylinderreihe die aus einem Rohrstück besteht, zwei Verbrennungskammer aufweist, mit einem Kolbenpaar bestückt ist und mit seitlichen Schlitz für die Kolbenwelle und Kolbenschmierung versehen ist
A Abstand zwischen den Zylinder einer Zylinderreihe in einem Verbrennungsmotor mit den gegenüberliegenden Einzeln- Zylinder oder der Zylinderräume in einer Zylinderreihe die aus einem Rohrstück besteht
B Abstand der Symmetrieachse der Arbeitszylinder einer Zylinderreihe des Verbrennungsmotors von der Drehachse der Kurbelwelle
Arbeit (d) Arbeitskraft die von der Pleuelstange an die Kurbelwelle als Druckkraft wirkt
Arbeit (z) Arbeitskraft die von der Pleuelstange an die Kurbelwelle als Zugkraft wirkt
C Längsachse der Zylinderreihe in einem Verbrennungsmotor
D Drehachse der Kurbelwelle
E Die Symmetrieachse der Zylinder einer Zylinderreihe des Verbrennungsmotors
Fz Kraft von der Zylinderreihe die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange als ziehende Kraft wirkt
Fd Kraft von der Zylinderreihe die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange als drückende Kraft wirkt
F1d Kraft vom Zylinder eines Otto-Motors oder Diesel-Motors die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange immer als drückende Kraft wirkt
r Wirkungsdreharm an der Kurbelwelle
Mw Drehmoment, erzeugt an der Drehmomentwelle des Motors
1a oberer Zylinder einer Zylinderreihe
1.1a oberer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1b unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1.1b unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1c Verbrennungsraum in dem oberen Zylinder einer Zylinderreihe
1d Verbrennungsraum in dem unteren Zylinder einer Zylinderreihe
1e Zylinderkopf des oberen Zylinders in einer Zylinderreihe
1f Zylinderkopf des unteren Zylinders in einer Zylinderreihe
1g oberer Zylinder der zweiten Zylinderreihe in einem Motor mit zwei Zylinderreihen
1.1g oberer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
1h unterer Zylinder der zweiten Zylinderreihe in einem Motor mit zwei Zylinderreihen
1.1h unterer Zylinder im Zylinderpaar im Motor mit zwei Zylinderpaaren
2 ein zweiseitiger Kolben bestehend aus einem Stück oder ein Kolbenpaar aus zusammenverbundenen oder zusammenver schraubten Einzelnkoben
2a oberer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen eines Kolbenpaars
2b unterer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen eines Kolbenpaars
2c Bohrung für die Aufnahme der Kolbenwelle
3 Kurbelweile des Motors
3a Lagerung der Kurbelwelle des Motors
4 ein zweiseitiger Kolbenpaar bestehend aus zwei Einzelnkolben die mit der Kolbenwelle miteinander verbunden werden und ein Kolbenpaar bilden
4a oberer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen des Kolbenpaars
4b unterer Kolbenteil mit eigenen Dichtringen des Kobenpaars
4c Bohrung für die Aufnahme der Kolbenwelle
5 Zylindermantel einer Zylinderreihe der aus einem Rohrstück besteht und zwei Verbrennungskammer aufweist
5a oberer Zylinderteil
5b unterer Zylinderteil
5c oberer Verbrennungskammer
5d untere Verbrennungskammer
5e oberer Zylinderkopf
5f unterer Zylinderkopf
5g seitlicher Schlitz im Mantel des Zylinders für die Führung der Kolbenwelle und die Kolbenschmierung
6 die Pleuelstange des Motors
6a Lagerung der Pleuelstange an der Kolbenwelle
6b Lagerung der Pleuelstange an der Kurbelwelle
7 Kolbenwelle zum Verbinden der Kolbenpaare der nebeneinander liegenden Zylinderreihen
7a Kolbenwelle des Kolbenpaars oder zum Verbinden der einzelnen Kolben um ein Kolbenpaar zu bilden
8 ein Zylinderpaar der aus zwei Zylinderreihen entstanden ist in dem die Kolbenpaare mit einer Kolbenwelle miteinander verbunden wurden und mit einer oder mehreren Pleuelstangen betrieben werden
8.1 zweites Zylinderpaar in einem Motor mit zwei Zylinderpaaren
8.2 drittes Zylinderpaar in einem Motor mit drei Zylinderpaaren
9 Verbrennungsmotordarstellung mit einer Zylinderreihe bestehend aus zwei gegenüber liegenden Zylinder und einem Kolbenpaar bestückt
10 Verbrennungsmotordarstellung mit einer Zylinderreihe die aus einem Rohrstück besteht, zwei Verbrennungskammer aufweist, mit einem Kolbenpaar bestückt ist und mit seitlichen Schlitz für die Kolbenwelle und Kolbenschmierung versehen ist
A Abstand zwischen den Zylinder einer Zylinderreihe in einem Verbrennungsmotor mit den gegenüberliegenden Einzeln- Zylinder oder der Zylinderräume in einer Zylinderreihe die aus einem Rohrstück besteht
B Abstand der Symmetrieachse der Arbeitszylinder einer Zylinderreihe des Verbrennungsmotors von der Drehachse der Kurbelwelle
Arbeit (d) Arbeitskraft die von der Pleuelstange an die Kurbelwelle als Druckkraft wirkt
Arbeit (z) Arbeitskraft die von der Pleuelstange an die Kurbelwelle als Zugkraft wirkt
C Längsachse der Zylinderreihe in einem Verbrennungsmotor
D Drehachse der Kurbelwelle
E Die Symmetrieachse der Zylinder einer Zylinderreihe des Verbrennungsmotors
Fz Kraft von der Zylinderreihe die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange als ziehende Kraft wirkt
Fd Kraft von der Zylinderreihe die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange als drückende Kraft wirkt
F1d Kraft vom Zylinder eines Otto-Motors oder Diesel-Motors die an die Kurbelwelle über die Pleuelstange immer als drückende Kraft wirkt
r Wirkungsdreharm an der Kurbelwelle
Mw Drehmoment, erzeugt an der Drehmomentwelle des Motors
Die Funktion des neu erfunden Verbrennungsmotors (Fig. 1) ist wie folgt:
Die gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b) des Motors (9) sind an beiden Außenenden mit einem Zylinderkopf (1e, 1f) abgeschlossen und die Innenenden, die zueinander stehen, sind offen.
Die gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b) des Motors (9) sind an beiden Außenenden mit einem Zylinderkopf (1e, 1f) abgeschlossen und die Innenenden, die zueinander stehen, sind offen.
Die Zylinder stehen dabei auch in einem Abstand (A) voneinander.
An den äußeren Zylinderenden des Motors (9) in einem z. B. 4-Taktmotor
werden in den Zylinderköpfen (1e, 1f) die notwendigen Ventile und wenn
notwendig Zünd- oder Glühkerzen mitintegriert.
In einer Zylinderreihe (1) arbeitet ein zweiseitiger Kolben (2) oder ein
Kolbenpaar (4), die an ihren beiden Enden mit den notwendigen
Dichtringen versehen sind und mit beiden Enden die gleiche Arbeitsfunktion
im jeweiligen Zylinder erfüllen. Der Kolben (2, 4) bewegt sich von einem
Ende des Zylinders (1a) bis zum anderen Ende des Zylinders (1b) hin
und her und erfüllt seine 4- oder 2-Takt Arbeitsfunktion eines Verbren
nungsmotors.
Der Kolben (2, 4) der Zylinderreihe (1) ist jeweils mit einer Kolbenwelle
(7a) versehen an der mindestens eine Pleuelstange (6) an der Seite des
Kolbens (2, 4) gelagert, angebracht ist (6a) und dann weiter mit der
Kurbelwelle (3) verbunden (6b).
Die mögliche Ausführungen in einem Verbrennungsmotor mit nur einer
Zylinderreihe (1) mit den gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b), wurde in
den Fig. 5, 6 abgebildet.
Bei den 4-Takt Arbeitsabläufen wird dabei folgendes in einem Motor (9)
erfolgen.
In einer Halbumdrehung (180°) der Kurbelwelle (3) werden zwei unter
schiedliche Arbeitsabläufe in den gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b)
ablaufen. Wenn im oberen Zylinder (1a) gerade die Verbrennung
stattgefunden hat und der Kolben (2, 4) sich nach unten bewegt und die
Kraft (Fd) an die Kurbelwelle (3) abgibt, wird in dem gleichen Moment im
unteren Zylinder (1b) die vorher angesaugte Brennstoffmischung kompri
miert oder die Gase nach der vorherigen Verbrennung ausgeblasen.
Das Kolbenpaar (2, 4) überträgt dabei die erzeugte Kraft an die Kurbelwelle
(3) über mindestens eine Pleuelstange (6) und gleichzeitig direkt an das
gegenüberliegenden Kolbenteil des Kolbenpaars (2, 4). (Fig. 5. 6).
Die Arbeitsabläufe z. B. des 4 Takt-Einzylinder-Motors wurden genau in den
Fig. 3 und 3a abgebildet.
In dem neu erfundenen Zylinderverbrennungsmotor (9), wird die erzeugte
Kraft in den Verbrennungsräumen (1c, 1d) der Zylinderreihe
(1) über das Kolbenpaar (2, 4) und die Kolbenstange (6) jeweils
abwechselnd, einmal als Druckkraft (Fd) an die Kurbelwelle (3) weiter
geleitet und dann wieder als Zugkraft (Fz), weil die Verbrennung einmal im
oberen Zylinder (1a) und dann wieder im unteren Zylinder (1b) der
Zylinderreihe (1) erfolgt. (Siehe Fig. 1).
In der Fig. 6b wurde die Kraftübertragung dargestellt. An die Kurbelwelle
(3) wirkt z. B. als erste die Kraft (Fd) vom Arbeitskolben (2, 4) die an
die Kurbelwelle drückt. Als nächste wird in diesem Motor (9) die Kraft
(Fz) auf die Kurbelwelle (3) wirken, die wieder an der Kurbelwelle zieht.
Im Vergleich, in den bis jetzt bekannten Reihen-Otto- oder Dieselverbren
nungsmotoren wirkt die Kraft von dem oder den Arbeitskolben des oder den
Zylinder immer als Druckkraft (F1d) an die Kurbelwelle (3), was in der Fig.
6c abgebildet wurde.
Da die beschriebene Kraft (F1d) immer als Druckkraft wirkt, wird die
Kurbelwelle (3) dadurch ungleichmäßig belastet. Um die Belastung der
Kurbelwelle besser zu verteilen und dadurch einen ruhigeren Drehlauf zu
gewährleisten, werden bzw. müssen die Kurbelwellen in den Motoren mit
Gegengewichten ausgestattet werden.
Es ist naheliegend, dass durch die neu erfundene Lösung des beschriebenen
Verbrennungsmotors (9) und durch seine beschriebene Arbeitsweise bzw.
Kraftübertragung an die Kurbelwelle (3), dieser Motor wesentlich ruhiger
arbeiten wird.
Der Erfinder geht auch davon aus, dass man in dem neuen Motor eine
Kurbelwelle mit weniger Gegengewichtmasse verwenden kann oder auf die
Gegengewichte komplett verzichten kann.
Das man durch die neue Lösung eines Verbrennungsmotors (9) auch
wesentlich weniger Platz benötigt, um so eine Zylinderreihe (1) unterzu
bringen, im Vergleich zu einer Maschine mit zwei Zylinder nebeneinander, ist
mit Sicherheit auch für jeden selbstverständlich.
Der Ablauf, die mögliche Schaltung von mehreren Zylinderreihen (1) und
die Arbeitsweise, wird in den folgenden Beschreibungen im Vergleich zu den
heutzutage bekannten Motoren weiter erklärt.
In der Fig. 3 und 3a wurden die zwei Verbrennungsabläufe und die
Arbeitsweise in einem 4-Taktmotor mit einer Zylinderreihe (1), mit den
gegenüberliegenden Zylinder (1a, 1b) dargestellt, die aus den bekannten
Phasen bestehen: Arbeit; Ausblasen; Saugen; Komprimieren und dann
wieder von Anfang an.
In beiden Abläufen (Fig. 3, 3a) der gegenüberliegenden Zylinder
(1a, 1b) mit dem Kolbenpaar (2, 4) versehen, werden in zwei vollen
Umdrehungen (2.360° = 4 volle Arbeitsgänge) der Kurbelwelle (3) eines
4-Taktmotors, zwei der 4-Arbeitsgänge des Kolbens (2, 4) in den beiden
Zylinder (1a, 1b), die Kraft an die Kurbelwelle (3) abgeben.
Heutzutage wird von einem Kolben in 2 Umdrehungen der Kurbelwelle in
einem 4-Takt Einzylindermotor nur einmal die Kraft an die Kurbelwelle
abgegeben.
Ob man die Ablaufvariante (Fig. 3) oder (Fig. 3a) für die Praxis wählt
kann nach praktischen Erfahrungen entschieden werden. Jede Variante hat
einen besonderen Arbeitsablauf und die Motoren werden sich mit Sicherheit
unterschiedlich verhalten.
Die einzelnen Zylinderreihen (1) können auch in einem Motor zusammen
arbeiten, wie es in der Fig. 6a als Beispiel dargestellt wurde. Die Anzahl der
Reihen kann dabei beliebig gewählt werden.
Der Erfinder bietet jedoch eine weitere Lösung an, um die Wirtschaftlichkeit
des Verbrennungsmotors noch weiter zu erhöhen.
Um es genauer darstellen bzw. erklären zu können, werden wir eine zur Zeit
verbreitete 4 Zylinder, 4 Taktmaschine mit einem Arbeitsvolumen von 2000 cm3
mit 100 Ps als Grundbeispiel zum Vergleichen nehmen.
In der verbreiteten 4 Zylinder, 4 Takt Maschine werden in diesem Falle je
Zylinder 500 cm3 Hubraum die Kraft erzeugen und in den 4 Arbeitstakten
der 4 nebeneinander stehenden Zylinder des Motors, wird jeweils nur ein
Kolben, in 2 vollen Umdrehungen (2.360°) der Kurbelwelle (3), die
erzeugte Kraft an die Kurbelwelle abgeben.
Der Erfinder bietet seine neuerfundene Lösung mit der Zylinderreihe (1)
mit den gegenüber stehenden Zylinder (1a, 1b) und dem Einsatz von den
zweiseitigen Kolben (2) oder einem gebundenem Kolbenpaar (4) an.
Von den Zylinderreihen (1) sollen 2 nebeneinander zugeordnet werden und
gleichzeitig arbeiten. (Fig. 6a).
Das bedeutet in diesem Falle, dass die 2000 cm3 Maschine auf die zwei
Zylinderreihen (1), die aus den gegenüberliegenden Arbeitszylinder
(1a, 1b, 1g, 1h) besteht, verteilt werden, zu je 500 cm3 Volumen je
Arbeitszylinder. (Fig. 6a).
Durch die Lösung wird die Vierzylindermaschine (Fig. 6a), die bis jetzt
aus nebeneinander stehenden 4 Zylinderreihen bestand, nur auf die zwei
neuerfundenen Zylinderreihen (1) verkürzt.
Dabei kann jede Zylinderreihe (1) mit jeweils einer oder zwei an der
Kolbenwelle (7a) angebundenen Pleuelstangen (6) wie schon beschrieben
berieben werden. (Fig. 5, 6).
So eine Zuordnung kann selbstverständlich beliebig oft wiederholt werden.
Sollten z. B. 4 Zylinderreihen (1) nebeneinander gestellt werden, dann wird
dadurch eine Maschine erzeugt, die 8 Verbrennungskammern beinhaltet.
Dabei werden nur 4 Kolbenpaare (2, 4) und nur 4 oder wenn erforderlich
8 Pleuelstangen (6) nötig. Die Anordnung kann selbstverständlich auch als
"V" Motor zusammengestellt werden, um es auch mit allen z. Z. auf dem
Markt bekannten Motorenausführungen zu vergleichen.
Was für Platz- und Gewichtsersparnis dabei entsteht, im Vergleich zu einer
zur Zeit bekannten 8 Zylindermaschinen, kann sich mit Sicherheit jeder
vorstellen.
Was geht aber vor in einem Zylinder in den 4 Arbeitstakten der bekannten,
herkömmlichen Maschine, die wie vorher als Beispiel genannt wurde?
Während der Fahrt und einer Drehzahl der Kurbelwelle des Motors von ca.
3000 n/min = 50 n/s kann eine Geschwindigkeit von ca. 120 Km/h erreicht
werden.
Je Umdrehung der Kurbelwelle führt dabei jeder Kolben im seinem Zylinder
2 seiner 4 Arbeitstakte durch. Also die 2 Takte erfolgen in 0,02 s.
(1 n/50 n/sec = 0,02 s).
Bei der Drehzahl hat also jeder Kolben, der vorhandenen 4 Zylinder, für
jeden seiner 4 Arbeitsgänge nur 0,01 s zur Verfügung. (1 n/50 n/s/2 Takte
= Zeit für ein Arbeitstakt von den 4 Arbeitstakten = 0,01 s je Arbeitstakt).
In der Zeit von 0,01 s muss jeweils die Brennstoffmischung angesaugt,
dann die Mischung komprimiert, dann verbrennen und dann nach der
Verbrennung in der gleichen Zeit die Verbrennungsgase ausgestoßen werden
(4.0,01 = 0,04 s für die 4 Arbeitstakte = 2 volle Kolbenwellenumdrehungen).
Es handelt sich hier um eine enorme Leistung des Verbrennungsmotors in
der ihm zur Verfügung stehenden sehr kurzen Zeit.
Die Hersteller der Motoren versuchen durch die Verwendung von mehreren
Ventilen oder Turboladung die Füllung der Zylinder, in der kurzen Zeit, zu
verbessern und aus dem vorhandenen Arbeitsvolumen, in unserem Falle je
Zylinder 500 cm3, mehr Leistung zu erreichen. Mit den Lösungen wird die
Leistung der genannten Maschinen sehr oft bis um ca. 50% erhöht, der
Kraftstoffverbrauch erhöht sich auch dabei.
Der Erfinder bietet hier eine neue Lösung einer Verbrennungsmaschine
(8) in der die Kolbenpaare (2, 4), der nebeneinander liegenden
Zylinderreihen (1), miteinander mit einer Kolbenwelle (7) verbunden sind,
an der je nach Bedarf 1, 2 oder 3 Pleuelstangen gelagert angebunden ist
oder sind und weiter mit der Kurbelwelle (3) verbunden sind.
(Fig. 7, 8, 9).
Der Erfinder empfiehlt jedoch die Lösung (Fig. 7) eines Motors mit einer
Bestückung mit zwei nebeneinander arbeitenden Zylinderreihen (1), die
dadurch ein Zylinderpaar (8) bilden, und mit nur einer Pleuelstange (6)
die an der gemeinsamen Kolbenwelle (7) gelagert angebunden ist.
Da die 2 verbundenen Kolbenpaare (2, 4), der 2 Zylinderreihen (1) in
einem 4 Takt-Motor nacheinander die erzeugte Kraft in den 4 Verbren
nungsräumen an die Kurbelwelle (3) übertragen, wird dadurch die einzige
Pleuelstange (6) des Verbrennungsmotors (Fig. 7) ständig die Kraft und
mal drückend und dann wieder ziehend an die Kurbelwelle (3) übertragen.
Die besondere erfinderische Lösung ist also, dass die 4 Arbeitszylinder
(1a, 1b, 1g, 1h) der vorgestellten Verbrennungsmaschine (Fig. 7) mit
den 2 Zylinderreihen (1) nur mit einer einzigen Pleuelstange (6)
auskommen und die Pleuelstange (6) ständig dabei, während der Arbeit
des Motors die Kraft an die Kurbelwelle (3) abgibt.
Die Pleuelstange (6) des vorgestellten Motors (Fig. 7) überträgt in den
4 Arbeitstakten des 4 Takt-Motors auch 4 mal die Kraft an die Kurbelwelle
(3).
Die Pleuelstange (6) leistet in der Motorausführung mit dem Zylinderpaar
(8) keine Leer-Arbeit mehr.
Der Arbeitsablauf des Motors (Fig. 7, 8, 9) wurde in der Tabelle (Fig. 3b)
dargestellt. Wie man aus de Tabelle entnehmen kann, arbeiten die Kolben
in folgenden einzelnen Arbeitszylinder nacheinander und wie folgt in der
Reihenfolge; 1a-1h-1g-1b und dann wieder 1a-1h-1g-1b usw.
Die Arbeitskolben (2, 4) des vorgestellten 4 Takt-Motors (Fig. 7, 8, 9)
brauchen dabei keine Pleuelstange (6) mehr, um sich gegenseitig für
die notwendigen restlichen 3 Arbeitstakte, nach dem Arbeitstakt in einem
4-Taktmotor, anzutreiben.
Die Kraftübertragung an die Kolbenteile (2a, 2b und 4a, 4b) erfolgt in den
gebundenen Zylinderreihen (1) durch die Kolbenkonstruktion (2, 4) direkt
und die Übertragung an den Kolben in der zweiten Zylinderreihe (1) des
Zylinderpaars (8) erfolgt wieder über die Kolbenwelle (7) mit der die
Kolbenpaare (2, 4) miteinander verbunden sind. Die Pleuelstange (6) oder
Pleuelstangen ist oder sind also für die Kraftübertragung an die Kolbenpaare
(2, 4) nicht nötig aber für Funktion des Motors zwingend notwendig.
(Fig. 7, 8, 9).
Durch die beschriebenen Lösungen wird zwangsläufig auch die Kurbelwelle
(3) des Motors mit dem Zylinderpaar (8) und auch die Lagerung (3a) der
Kurbelwelle einfacher und nur für den Bedarf, nur für eine Pleuelstange (6),
konstruiert und ausgelegt.
Die Ausführung der Kurbelwelle (3) kann für den beschriebenen Motor auch
ohne die bis jetzt notwendigen Gegengewichte hergestellt werden oder die
Masse der Gegengewichte weitgehend reduziert werden, weil jetzt an die
Kurbelwelle (3) gleichmäßig die Kraft von den Zylinder des Motors von dem
Zylinderpaar (8) angeleitet wird. (Fig. 7).
Was für ein Material- und Gewichtersparnis die Lösung mit sich bringt kann
mit Sicherheit jeder einschätzen, wenn man überlegt, wie viel bewegliche
Teile sich gleichzeitig in einer 4, 6 oder 8 Zylindermaschinen bis jetzt in den
herkömmlichen Maschinen bewegen und wie groß dabei die Gesamtmasse
ist, die bewegt werden muss.
Durch die Lösung wird die gesamte Masse der drehenden und auch der
reibenden Teile reduziert, was mit Sicherheit ein Treibstoffersparnis mit sich
bringt und auch weiteren positiven besonderen Eigenschaften des Motors.
Durch die Lösung wird auch das Gesamtmotorvolumen wesentlich kleiner,
was mit Sicherheit alle Hersteller der LKWs, PKWs, Motorräder usw. beson
ders begrüßen werden.
Den besonderen Vorteil kann eine Ausführung einer z. B. 2000 cm3
Maschine anbieten in der 4 Zylinderreihen = 8 Arbeitszylinder mit den
gegenüberliegenden Zylinderreihen (1) mit jeweils nur 250 cm3 versehen
werden.
Wir haben also 4 Zylinderreihen (1) mit 8 Verbrennungsräumen mit je 250 cm3,
die gesamt die 2000 cm3 ergeben (Fig. 10).
Durch die vorgeschlagene Teilung des Arbeitsvolumens (500 cm3/2) je
Arbeitszylinder (1a, 1b, 1g, 1h, 1.1a, 1.1b, 1.1g, 1.1h), kann die Füllung
der kleineren Zylinder, jetzt mit nur 250 cm3, besser in der Zeit von 0,01 s
(bei 3000 n/min = 50 n/s) erfolgen und dadurch auch alle weiteren
Arbeitsvorgänge der 4 Taktmaschine für die jeweils auch nur 0,01 s zur
Verfügung stehen.
Durch die schon beschriebene Bindung der nebeneinanderliegenden
Zylinderreihen (1) zu zwei Zylinderpaaren (8) und Verwendung von nur
einer Pleuelstange (6) je Zylinderpaar (8) wird ein weiteres schon
teilweise beschriebenes Vorteil eines Verbrennungsmotors (Fig. 10) erreicht
und wie folgt;
- - sehr kurze Ausführung des Motors mit 8 Arbeitszylinder
- - für die 8 Arbeitszylinder werden nur 2 Pleuelstangen nötig
- - sehr einfache Kurbelwelleausführung mit weinigen Lagern und nur für 2 Pleuelstangen ausgelegt
- - sehr ruhige Arbeitsweise der Maschine
- - höheres Drehmoment bei niedrigeren Drehzahl der Maschine
- - bessere Füllungsmöglichkeit der kleinen Zylinder mit Brennstoff und bessere Verbrennung in den kleinen Zylinder in der gegebenen Zeit
- - die Pleuelstangen wirken an die Kurbelwelle ununterbrochen, dafür aber mit nur 50% der Kraft (im Vergleich zu einem 500 cm3 Zylinder in einer 4 Zylindermaschine, weil jetzt die Kraft von jeweils nur einem 250 cm3 kommt).
Der Arbeitsablauf der Kolbenpaare (2, 4) in der Maschine (Fig. 10)
bestehend aus 2 Zylinderpaaren (8), gleich 8 Verbrennungsräume, wurde
in der Fig. 12 abgebildet.
Wie man aus der Tabelle entnehmen kann, wirken jeweils 2 Pleuelstangen
(6) gleichzeitig an die Kurbelwelle (3) je Arbeitstakt (1.180°) der 4
Takt-Maschine. Dabei jeweils ständig eine Pleuelstange (6) des Motors
(Fig. 10) mit den Zylinderpaaren (8, 8.1) an der Kurbelwelle (3) zieht
und die andere gleichzeitig an die Kurbelwelle (3) drückt.
Das so erzeugte Drehmoment an der Kurbelwelle (3) wird besonders
konstant.
Der Ablauf der Kraftübertragung von den Einzelnzylinder (1a, 1b, 1g, 1h,
1.1a, 1.1b, 1.1g, 1.1h) erfolgt paarweise und wie folgt: 1a-1.1h, 1h-1.1a,
1g-1.1b, 1b-1.1g und wieder von Anfang an und usw.
Da die erzeugte Kraft der 2000 cm3 Maschine von jedem der 8 Zylinder
mit je 250 cm3 kleiner ist als bei den herkömmlichen 500 cm3 in der 4
Zylindermaschine, können dadurch die notwendigen Pleuelstangen (6) der
jeweiligen 2 Zylinderpaare (8) auch einfacher und nur für die Belastung
ausgelegt werden.
Die Kurbelwelle (3) muss in diesem Falle auch nur 2 Pleuelstangen (6) der
Maschine (Fig. 10) aufnehmen. Also kann die Kurbelwelle (3) des Motors
auch einfacher und für ca. 50% geringere Spitzen-Kräfte ausgelegt werden.
Durch die Lösung (Fig. 10) kann also sehr viel Material und Masse, die
bewegt werden muss eingespart werden, was mit Sicherweit zu enormen
Kraftstoffersparnissen führen wird.
Dabei in der Maschine (Fig. 10) mit den 2 Zylinderpaaren (8) mit den 8
einzelnen Zylinder, werden in 2 vollen Umdrehungen der Kurbelwelle (3)
des Motors, jeweils 8 Kraftarbeitsgänge von den einzelnen Zylinder der
Zylinderreihen an die Kurbelwelle abgeleitet.
Bei der Ausführung mit den nur 2 Pleuelstangen (Fig. 10), wie schon
beschieben, gibt jede Pleuelstange (6) ständig bei jedem Arbeitstakt, der
4 Takt-Maschine, die erzeugte Kraft an die Kurbelwelle (3) ab und immer
mal ziehend und dann wieder drückend.
In der Fig. 6c wurde die Wirkung der Kolbenkraft des bis jetzt bekannten
Kolbenmotors an die Kurbelwelle (3) als Druckkraft (F1d) dargestellt. In
der Fig. 6b ist die Wirkung der Kolbenkraft (Fd, Fz) an die Kurbelwelle (3)
in einem Motor (9) mit Zylinderreihen (1) abgebildet.
Bei der Teilung des Hubraumvolumens, von 500 cm3 auf 2.250 cm3
bezogen auf ein Zylinder eines Ottomotors und eine Zylinderreihe (1), wie
oben beschrieben, wird an die Kurbelwelle (3) über den Arm (r) jeweils
eine Kraft (Fz, Fd) wirken die ungefähr 50% kleiner ist als die Kraft (F1d).
(Fig. 6b, 6c).
Dabei das erzeugte Drehmoment (Mw) an der Kurbelwelle (3) z. B. im
Vergleich; 1 Zylinder Ottomotor zu dem Einzylindermotor (Fig. 1, 5, 6), mit
einer Zylinderreihe (1), mit dem gleichen Gesamt-Hubraumvolumen den
gleichen Wert erreicht:
Fz.r + Fd.r = F1d.r = Mw
Wobei in der neuen Motorkonstruktion (9) die Kräfte von den gleichgroßen
Zylinder (1a, 1b) auch gleich sind.
Fz = Fd
Eine Bau-Variante des Motors (9) in dem die einzelnen Zylinder (1a, 1b)
ungleichen Volumenwert haben sollten ist selbstverständlich auch möglich.
Der Erfinder geht davon aus, dass durch die beschriebene Motorkonstruktion
auch die Energie des Brennstoffs besser ausgenutzt werden kann und mehr
von der erzeugten Kraft auch an die Kurbelwelle (3) übertragen werden
kann. Da die Kolben (2, 4) über die Pleuelstange (6) ununterbrochen an
die Kurbelwelle wirken, geht der Erfinder auch davon aus, dass so eine
Maschine wesentlich langsamer arbeiten kann und trotzdem ein sehr hohes
Drehmoment erzeugt. Das hohe Drehmoment kann entsprechend voll
ausgeschöpft werden.
Durch die bessere Füllung der Zylinder und bessere Verbrennung des
Brennstoffs, in den kleineren Zylinder, ist zu erwarten, dass dieser Motor
wesentlich wirtschaftlicher arbeitet und auch weniger Schadstoffe an die
Umwelt abgibt.
Es ist selbstverständlich, dass die beschriebenen Varianten des Verbren
nungsmotors mit gegenüberliegenden Zylinder (1), beliebig untereinander
kombiniert werden können, um weiteren Vorteile rauszuholen.
Z. B. in der Fig. 11 wurden 6 Zylinderreihen (1) paarweise miteinander mit
nur 3 Pleuelstangen (6) verbunden. Durch eine Bindung der nebeneinan
derliegenden Zylinderreihen (1) sind 3 Zylinderpaare (8) entstanden.
Durch die Lösung wurde erreicht, dass insgesamt 12 Einzelnzylinder
zusammenarbeiten und die Länge des Motors wird sehr stark verringert.
Weiter können auch die beschriebenen Motorenausführungen oder die
Zylinderpaare (8) auch in V-Ausführung oder auch Stern-Ausführung
eingesetzt werden und die zusätzlichen Vorteile der Kraftübertragung mit
Phasenverschiebung an die Kurbelwelle zu nutzen und um noch mehr
Leistung, bzw. höheres Drehmoment, aus der erfundenen Ausführung zu
erreichen.
Durch die Kombination wird noch zusätzlich ein Raumvorteil erreicht und die
Maschine wird besonders kompakt.
Die Motorausführung bietet noch weitere Vorteile, die mit Sicherheit bei dem
Zusammenbau eines solchen Motors (9) auch günstig sind.
In diesem Falle kann ein Zylinder (1a) in dem oberen Motorblock und der
untere (1b) in dem unteren Motorblock integriert werden. Durch das
zusammenschrauben der beiden Motorblöcke wird die Gegenüberstellung der
Zylinderreihen (1) erreicht. (Fig. 1).
Die notwendigen Ventile oder Kerzen für das Zylinder in dem unterem
Motorblock können auch direkt in dem Motorblock integriert werden, um
besseren Zugang für die Wartungsarbeiten zu haben.
Die Lösungen werden schon bei den endgültigen Konstruktionsarbeiten des
erfundenen Motors optimal ausgearbeitet, um einen optimalen Zugang für
Wartungsarbeiten zu bekommen.
In der Fig. 4 wurde eine Variante des Verbrennungsmotors (10) mit einer
Zylinderreihe (5) dargestellt in der die Zylinderreihe aus einem Rohr aus
einem Materialstück besteht und ein Zylindermantel (5h) der Zylinderreihe
bildet an dem an beiden offenen Seiten die Zylinderkopfe (5e, 5f) die
offenen Enden abschließen.
An mindestens einer Seite des Zylindermantels (5h) parallel zu der
Längsachse (C) der Zylinderreihe (5) gesehen, wird mindestens ein
Schlitz (5g) für die Führung der Kolbenwelle (7, 7a) eingerichtet. Die
Kolbenwelle (7, 7a) in der Motorausführung (10) steckt fest in dem
Kolben (2, 4) und guckt, mindestens an einer Seite, aus dem Mantel der
Zylinderreihe (5) durch den Schlitz (5g) raus.
An dem herausragenden Teil der Kolbenwelle (7, 7a) wird jeweils die
Pleuelstange (6) gelagert angebracht die dabei auch außerhalb der
Zylinderinnenräume der Zylinderreihe (5) verläuft.
Durch den oder die Schlitze (5) wird auch die Schmierung des Kolben
paares (2, 4) realisiert.
So eine Zylinderreihe (5) kann selbstverständlich in allen beschriebenen
Varianten der Motoren (Fig. 4a, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) auch eingesetzt
werden.
Welche Ausführung (Fig. 1 oder 4) besser ist, kann von den Motorhersteller
entschieden werden.
Selbstverständlich können alle beschriebenen Motoren im 2 oder 4 Takt
berieben werden und auch mit beliebigen Brennstoffen angespeist werden.
Weitere Arbeitsabläufe der 2- oder 4-Takt Motoren wurden auch in den
Fig. 3c, 3d, 3d und 3f dargestellt.
Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit noch weiteren Arbeitsabläufe zu
definieren je nach dem wie die einzelnen Zylinderreihen (1, 5) des Motors
untereinander geschaltet werden.
Claims (9)
1. Ein Kolbenverbrennungsmotor (9) in dem in einer Achse (C),
die 90° zu der Drehachse (D) der Kurbelwelle (3) steht, zwei
gegenüberliegende Zylinder (1a, 1b) angeordnet sind, die in einem
Abstand (A) voneinander stehen und in den Zylindern (1a, 1b) ein
Kolbenpaar (2, 4) gleichzeitig hin und her im Takt eines 2 oder 4
Taktmotors arbeitet und die in den Zylindern (1a, 1b) erzeugte Kraft
an die Kurbelwelle (3) über mindestens eine Pleuelstange (6), die
außerhalb der Innenräume der Zylinder (1a, 1b) verläuft abgegeben
wird und dabei abwechselnd, mal als Zugkraft (Fz) und dann wieder
als Druckkraft (Fd), dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylinder (1a, 1b) des Motors (9) eine Zylinderreihe (1)
bilden und sich an einer Seite der Längsachse (D) der Kurbelwelle
(3) und in einem Abstand (B) von der Längsachse (D) der Kurbel
welle (3) befinden. (Fig. 1, 2, 5, 6).
2. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass ein arbeitendes Kolbenpaar (2, 4) in den gegenüberliegenden
Zylindern (1a, 1b) einer Zylinderreihe (1) des Motors (9) in einem
2 Taktmotor in den zwei seiner Arbeitstakte und in einem 4 Taktmotor
in den vier seiner Arbeitstakte jeweils 2 Arbeitstakte als Kraft an die
Kurbelwelle (3) abgibt. (Fig. 1, 5, 6).
3. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass, zwei miteinander verbundenen Kolben (4a, 4b) und/oder ein
zweiseitiger Kolben aus einem Stück (2) ein Kolbenpaar (2, 4)
bilden und an deren Kolbenwelle (7a) mindestens an einer Seite des
Kolbenpaars eine Pleuelstange (6) mit einer Seite (6a) angebunden
und beweglich gelagert ist und mit ihrer Gegenseite (6b) mit der
Kurbelwelle (3) verbunden ist. (Fig. 1, 5, 6).
4. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kolbenpaare (2, 4) der mindestens 2 nebeneinander stehen
den Zylinderreihen (1) mit einer gemeinsamen Kolbenwelle (7)
zusammen verbunden sind und ein Zylinderpaar (8) bilden und an
der Kolbenwelle (7) mindestens eine Pleuelstange (6) beweglich
befestigt und gelagert ist und die erzeugte Arbeitskraft in den Zylinder
(1a, 1b, 1g, 1h) von den so gebundenen und gleichzeitig arbeitenden
Kolbenpaaren (2, 4) an die Kurbelwelle (3) über die Pleuelstange
oder Pleuelstangen (6) weitergeleitet wird. (Fig. 7, 8, 9).
5. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass, die Pleuelstange und/oder die Pleuelstangen (6) des Motors
(9), der aus mindestens zwei Zylinderreihen (1) besteht und ein
Zylinderpaar (8) bilden, mit jedem Arbeitstakt des so entstandenen
Motors die erzeugte Kraft ständig und abwechselnd mal ziehend und
dann wieder drückend an die Kurbelwelle (3) abgibt und/oder abge
ben. (Fig. 7, 8, 9, 10, 11).
6. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Zylinderreihen (1) entweder als Einzelreihen neben
einander (Fig. 6a) oder miteinander verbunden (Fig. 7, 8, 9, 10, 11)
in einer Reihe in Längsrichtung der Achse (D) der Kurbelwelle (3)
und/oder auch in V-, Boxer- oder auch in Sternform eingesetzt werden
und dadurch einen Mehrfachmotor bilden.
7. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche dadurch gekennzeichnet,
dass, die Zylinderreihe (5) des Motors aus einem Rohrstück besteht
das an beiden offenen Seiten mit einem Zylinderkopf (5e, 5f)
abgeschlossen ist und dadurch zwei Zylinderräume (5c, 5d) entstan
den sind und an mindestens einer Seite des Zylindermantels (5h) der
Zylinderreihe (5) ein Schlitz (5g) für Schmierungszwecke des Kol
benpaares (2, 4) und für die Führung der Kolbenwelle (7, 7a) des
Kolbenpaares (2, 4) oder Kolbenpaare vorhanden ist. (Fig. 4).
8. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass, ein Kolbenpaar (2, 4) in einer Zylinderreihe (1, 5) in der die
Einzelnzylinder (1a, 1b oder 5a, 5b) den gleichen Durchmesser haben
auch die gleiche Kraft mit beiden Seiten des Kolbenpaares (2, 4) nach
der Verbrennung des Kraftstoffes in den Zylinder (1a, 1b oder 5a, 5b)
an die Kurbelwelle (3) über die Pleuelstange oder Pleuelstangen (6)
abgeben bzw. übertragen. (Fig. 1, 4).
9. Ein Kolbenverbrennungsmotor nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass, ein Kolbenpaar (2, 4) an beiden seinen Seiten (2a, 2b) oder
(4a, 4b) den gleichen oder unterschiedlichen Durchmesser (Dk)
haben. (Fig. 2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001107024 DE10107024A1 (de) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Ein Kolbenverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Zylindern, einem Kolbenpaar einer Pleuelstange außerhalb der Zylinder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001107024 DE10107024A1 (de) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Ein Kolbenverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Zylindern, einem Kolbenpaar einer Pleuelstange außerhalb der Zylinder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10107024A1 true DE10107024A1 (de) | 2002-08-29 |
Family
ID=7674127
Family Applications (1)
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DE2001107024 Withdrawn DE10107024A1 (de) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Ein Kolbenverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Zylindern, einem Kolbenpaar einer Pleuelstange außerhalb der Zylinder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10107024A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2999866A4 (de) * | 2013-05-21 | 2017-04-26 | HAN, Kyung Soo | Eintakt-verbrennungsmotor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1679668A (en) * | 1923-02-21 | 1928-08-07 | Keas Charles Elwood | Double-acting engine |
GB351424A (en) * | 1929-04-12 | 1931-06-24 | Paul Lazare Vaudet | Improvements in two-stroke engines, in particular those for vehicle, navigating machines and aircraft |
US2094830A (en) * | 1933-10-20 | 1937-10-05 | Town Clinton David | Multiple cylinder engine |
DE3600657A1 (de) * | 1986-01-11 | 1987-07-16 | Bongers Hermann | Gegenzylinder-zweitakt-brennkraftmotor |
DE19637091A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-26 | Andreas Vigh | Pleuellose Doppelkolben-Verbrennungskraftmaschine |
DE19700869A1 (de) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Patrick Leidenberger | Doppel-Motor |
-
2001
- 2001-02-15 DE DE2001107024 patent/DE10107024A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
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