DE102008055939B3

DE102008055939B3 - Internal-combustion engine i.e. reciprocating piston engine, for use in motor vehicle, has piston with elliptically formed opening, which is aligned right-angled to motion direction in cylinder, and output shaft clamping down opening

Info

Publication number: DE102008055939B3
Application number: DE200810055939
Authority: DE
Inventors: Rajat Gupta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2028-11-06

Abstract

The engine has a piston (12) translatorily moved towards a cylinder (10). A combustion chamber (14) is arranged at the cylinder, and is changed with respect to volume of the cylinder by the movement of the piston. A preparation device feeds the combustion chamber with an explosive mixture. An igniting device ignites the mixture in the combustion chamber and an output shaft (16) is rotatorily driven by the piston. The piston has an elliptically formed opening (18), which is aligned right-angled to a motion direction (20) in the cylinder, and the output shaft clamps down the opening.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für fossile Brennstoffe, bestehend aus zumindest einem Zylinder und einem darin translatorisch bewegbaren Kolben, wobei oberhalb des Kolbens ein hinsichtlich seines Volumens durch die Bewegung des Kolbens veränderbarer Verbrennungsraum im Zylinder angeordnet ist, einer Aufbereitungsvorrichtung für eine Beschickung des Verbrennungsraumes mit einem zündfähigen Gemisch, einer Zündvorrichtung zur Zündung des Gemisches im Verbrennungsraum und einer über den Kolben rotatorisch angetriebenen Antriebswelle.The The present invention relates to an internal combustion engine, in particular for fossil Fuels, consisting of at least one cylinder and one inside translationally movable piston, wherein above the piston a variable in volume by the movement of the piston Combustion chamber is arranged in the cylinder, a treatment device for one Charging the combustion chamber with an ignitable mixture, an igniter to the ignition of the mixture in the combustion chamber and one about the piston rotatory driven drive shaft.

Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art finden vielfach Verwendung im Stand der Technik zum Antrieb von Maschinen, Fahrzeugen und dergleichen. In der überwiegenden Zahl werden Brennkraftmaschinen mit flüssigen Brennstoffen wie Benzinen, Diesel, Bioölen, Gas und dergleichen beschickt, und zwar indem der Brennstoff üblicherweise mittels Luft in ein zündfähiges Gemisch gewandelt wird, welches in den Verbrennungsraum eingeführt wird oder indem der Brennstoff in den mit Luft gefüllten Verbrennungsraum eingespritzt beziehungsweise eingedüst wird. Zu einem vorgebbaren Zeitpunkt wird das Gemisch gezündet, wobei bei einer exothermen chemischen Reaktion Energie in Form von Druck und Wärme freigesetzt wird, die auf den Kolben antreibend einwirkt. Die Bewegung des Kolbens wird mittels einer Pleuelstange an eine Kurbelwelle übertragen und in eine Drehbewegung der Kurbelwelle überführt.Internal combustion engines of the generic type find many uses in the art for driving Machines, vehicles and the like. In the vast majority are internal combustion engines with liquid Fuels such as gasoline, diesel, bio-oils, gas and the like fed, and though by the fuel usually by means of air into an ignitable mixture is converted, which is introduced into the combustion chamber or by injecting the fuel into the air-filled combustion chamber or injected becomes. At a predetermined time, the mixture is ignited, wherein in an exothermic chemical reaction, energy in the form of pressure and heat is released, which acts on the piston driving. The movement of the piston is transmitted by means of a connecting rod to a crankshaft and converted into a rotational movement of the crankshaft.

Eine weit verbreitete Brennkraftmaschine ist der sogenannte Hubkolbenmotor, der Vielfach auch in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Er besteht aus einem oder mehreren in jeweils einem Zylinder längsverschiebbar gelagerten Kolben, der mittels einer Pleuelstange eine axiale Bewegung des Kolbens auf eine Kurbelwelle übertragen kann, so dass diese bei oszillierender Hin- und Herbewegung des Kolbens eine Drehbewegung ausführt. Der Pleuelstange gegenüberliegend befindet sich kolbenseitig der Verbrennungsraum des Zylinders, der in geeigneter Taktung mit einem zündfähigen Gemisch befüllt und gezündet wird und aus dem zeitlich versetzt hierzu das verbrannte Gemisch wieder entfernt wird, wobei die Zündung zu vorgebbaren Zeitpunkten beziehungsweise Kolbenstellungen erfolgt. Zur Zuführung beziehungsweise Abführung von Stoffen in den Verbrennungsraum hinein beziehungsweise aus ihm heraus weist der Zylinder mittels Ventile verschließbare Öffnungen auf. Diese werden im Takt der Kolbenbewegung oder durch den Kolben selbst geöffnet und verschlossen.A widely used internal combustion engine is the so-called reciprocating engine, the multiple is also used in motor vehicles. It consists of one or more longitudinally displaceably mounted in each case in a cylinder Piston, by means of a connecting rod axial movement of the Transfer piston to a crankshaft so that this oscillating reciprocating motion of the Piston performs a rotational movement. Opposite the connecting rod located on the piston side, the combustion chamber of the cylinder, the filled in suitable timing with an ignitable mixture and ignited and from the temporally offset this the burned mixture is removed again, with the ignition at predetermined times or piston positions. To the feeder respectively removal of substances into or out of the combustion chamber out, the cylinder by means of valves closable openings on. These are in time with the piston movement or by the piston open yourself and closed.

Aus der DE 32 25 204 A1 ist ein Rotationsverbrennungsmotor bekannt, bei dem die bei der exothermen Reaktion der Verbrennung des Treibstoffes freigesetzte Energie unmittelbar in eine kreisende Bewegung gewandelt wird. Ein kreiszylindrischer Rotor ist an seiner Zylinderwand innenseitig mit im Wesentlichen radialen Ausnehmungen versehen, in denen längsverschieblich Kolben gelagert sind. Die Kolben sind radial nach innen vorgespannt und laufen gleitend auf einer Oberfläche eines Steuerkerns ab, der exzentrisch in einer Öffnung des Zylinders angeordnet ist. Der Rotor rotiert gegenüber dem exzentrisch gelagerten Steuerkern.From the DE 32 25 204 A1 For example, a rotary internal combustion engine is known in which the energy released in the exothermic reaction of the combustion of the fuel is immediately converted into a circular motion. A circular cylindrical rotor is provided on its inner side with substantially radial recesses in which longitudinally displaceable pistons are mounted. The pistons are biased radially inwardly and slidably slide on a surface of a control core which is eccentrically disposed in an opening of the cylinder. The rotor rotates with respect to the eccentrically mounted control core.

Ferner offenbart die DE 44 05 091 A1 eine Vorrichtung zum Kühlen von Schwingungen ausführenden Motorteilen, insbesondere Kolben, wobei der Kolben brennraumseitig gegenüberliegend mit einem Wärmeabführrohr gekoppelt ist, welches an seinem dem Kolben gegenüberliegenden Ende hermetisch dicht an eine Wärmesenke angeschlossen ist. In dem Rohr ist eine Wärmetransferflüssigkeit angeordnet, die einen Wärmetransport vom Kolben zur Wärmesenke ermöglicht.Further, the DE 44 05 091 A1 a device for cooling oscillations exporting engine parts, in particular pistons, wherein the piston is coupled on the combustion chamber side opposite with a Wärmeabführrohr which is connected at its opposite end of the piston hermetically sealed to a heat sink. In the tube, a heat transfer fluid is arranged, which allows a heat transfer from the piston to the heat sink.

Derartige Brennkraftmaschinen haben jedoch einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad. Darüber hinaus besteht der Wunsch, die Anzahl der beweglichen Teile möglichst gering zu halten, um Kostenaufwand reduzieren und die Zuverlässigkeit verbessern zu können. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine dahingehend weiterzubilden, dass sie kleine Baumaße aufweist, kostengünstiger ist und dass eine Verbesserung des Wirkungsgrads erreicht werden kann.such However, internal combustion engines have a comparatively low Efficiency. About that In addition, there is a desire, the number of moving parts as possible to reduce costs, reduce costs and improve reliability to be able to. The invention is therefore based on the object, a generic internal combustion engine in that they have small dimensions, cost-effective is and that an improvement in the efficiency can be achieved can.

Als Lösung wird mit der Erfindung eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kolben eine Öffnung aufweist, die rechtwinklig zu seiner Bewegungsrichtung im Zylinder ausgerichtet ist und dass die Abtriebswelle die Öffnung durchgreift.When solution is proposed with the invention, a generic internal combustion engine, the characterized in that the piston has an opening, aligned at right angles to its direction of movement in the cylinder is and that the output shaft passes through the opening.

Erstmals schlägt die Erfindung somit vor, den Kolben bei einem Hubkolbenmotor direkt mit der Kurbelwelle in Verbindung zu bringen, so dass die im Stand der Technik übliche Pleuelstange entfallen kann. Hierdurch kann nicht nur ein teures bewegliches Bauteil eingespart werden, sondern die direkte Einwirkung des Kolbens auf die Kurbelwelle ermöglicht es darüber hinaus, auch den Wirkungsgrad verbessern zu können. Die Erfindung kann natürlich nicht nur bei Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sondern sie kann auch bei Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen, die andere Brennstoffe als fossile Brennstoffe verwenden, so beispielsweise Biodiesel, Biogas, pflanzliche Öle, Wasserstoff, beispielsweise hergestellt durch Elektrolyse, oder dergleichen. Die Erfindung erlaubt es somit, die gattungsgemäße Brennkraftmaschine hinsichtlich ihrer thermodynamischen Eigenschaften weitgehend beizubehalten, so dass eine vollständige Neuentwicklung der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist. Gerade der kritische Verbrennungsraum kann beibehalten werden, da die Erfindung auf Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Hubkolbenmotoren anwendbar ist. Die Öffnung kann beispielsweise kreisförmig, elliptisch, als Langloch mit seiner Längserstreckung quer zur Hubbewegung des Kolbens oder auch in Form von Kombinationen hiervon ausgebildet sein, beispielsweise bereichsweise kreisförmig, bereichsweise elliptisch oder dergleichen. Die Öffnung kann auch in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Die rechtwinklige Ausrichtung der Öffnung zur Bewegungsbahn des Kolbens im Zylinder erlaubt es, eine translatorische Bewegung des Kolbens auf einfache Weise auf die Abtriebswelle, die die Öffnung durchgreift, zu übertragen. Die Abtriebswelle kann natürlich an die Öffnung angepasst ausgebildet sein. So kann die Abtriebswelle direkt die Öffnung durchgreifen, beispielsweise indem sie angepasst zur Öffnung ausgebildet ist. Natürlich kann die Abtriebswelle auch einen Führungsstein aufweisen, der formschlüssig in die Öffnung eingepasst ist. Vorzugsweise ist die Öffnung jedoch elliptisch ausgebildet. Sie kann daneben aber auch als Langloch ausgebildet sein, in der die Abtriebswelle quer zur translatorischen Bewegung des Kolbens bewegbar ist. Hierdurch kann eine gute Kraftübertragung auf die Kurbelwelle erreicht werden.For the first time, the invention thus proposes to bring the piston directly into contact with the crankshaft in the case of a reciprocating piston engine, so that the connecting rod customary in the prior art can be dispensed with. As a result, not only an expensive movable component can be saved, but the direct action of the piston on the crankshaft also makes it possible to improve the efficiency. Of course, the invention can not only be used with internal combustion engines operated with fossil fuels, but it can also be used in internal combustion engines that use fuels other than fossil fuels, such as biodiesel, biogas, vegetable oils, hydrogen, for example produced by Electrolysis, or the like. The invention thus allows the generic internal combustion engine with regard to their thermodynamics properties to a large extent, so that a complete redevelopment of the internal combustion engine is not required. Especially the critical combustion chamber can be maintained, since the invention is applicable to internal combustion engines, preferably reciprocating engines. The opening may, for example, circular, elliptical, be designed as a slot with its longitudinal extent transverse to the stroke of the piston or in the form of combinations thereof, for example, partially circular, partially elliptical or the like. The opening may also have different radii of curvature in different areas. The rectangular orientation of the opening to the movement path of the piston in the cylinder makes it possible to easily transmit a translational movement of the piston to the output shaft, which passes through the opening. The output shaft may of course be adapted to the opening. Thus, the output shaft can directly pass through the opening, for example by being adapted to the opening. Of course, the output shaft may also have a guide block, which is fitted in a form-fitting manner in the opening. Preferably, however, the opening is elliptical. But it can also be designed as a slot in addition, in which the output shaft is movable transversely to the translational movement of the piston. As a result, a good power transmission to the crankshaft can be achieved.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest ein Teil des die Öffnung des Kolbens durchgreifenden Bereichs der Abtriebswelle als Exzenter ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, die Abtriebswelle als konventionelle, im Wesentlichen langgestreckte Welle auszubilden, wobei an den erforderlichen Stellen lediglich Exzenter angeformt oder aufgesetzt sind. Der Exzenter kann kraft- und/oder formschlüssig mit der Abtriebswelle verbunden sein. Vorzugsweise sind die Exzenter mit der Abtriebswelle einstückig ausgebildet.A Continuing training provides that at least part of the opening of the Piston sweeping area of the output shaft as an eccentric is trained. this makes possible it, the output shaft as a conventional, substantially elongated Forming wave, where in the required places only Eccentric are molded or attached. The eccentric can and / or positive fit be connected to the output shaft. Preferably, the eccentric integral with the output shaft educated.

Sowohl die Öffnung als auch die Abtriebswelle beziehungsweise der Exzenter können zumindest in dem Bereich, in dem die Abtriebswelle die Öffnung durchgreift, mit Beschichtungen versehen sein, insbesondere mit einer oberflächenvergüteten Schicht. Hierdurch kann die Belastbarkeit weiter erhöht und gleichzeitig die Reibung verringert werden.Either the opening as well as the output shaft or the eccentric can at least in the area where the output shaft passes through the opening, with coatings be provided, in particular with a surface-coated layer. This can the load capacity further increased while reducing friction.

Der Exzenter kann beispielsweise als Nocken ausgebildet sein. Dies erlaubt es, eine günstige Kraftübertragung vom Kolben auf die Kurbelwelle zu erreichen. Eine Form des Nockens kann vorzugsweise an eine Form der Öffnung angepasst ausgebildet sein. Der Nocken kann aber auch eine an die Form der Öffnung angepasste Anlagefläche aufweisen, die bei einem Umlauf der Abtriebswelle vorzugsweise im Wesentlichen permanent mit einer inneren Oberfläche der Öffnung in Kontakt steht. Hierdurch kann ein Anlaufen der Brennkraftmaschine erleichtert werden.Of the Eccentric may be formed, for example, as a cam. This allows it, a cheap power transmission to reach from the piston to the crankshaft. A form of the cam may preferably be adapted to a shape of the opening. However, the cam can also have a contact surface adapted to the shape of the opening, preferably substantially in one revolution of the output shaft permanently in contact with an inner surface of the opening. hereby a start of the internal combustion engine can be facilitated.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Öffnung des Kolbens mit einem Fluid ausgefüllt ist, welches eine Viskosität derart aufweist, dass eine Kraftübertragung vom Kolben auf die Antriebswelle zumindest teilweise über das Fluid erfolgt. Das Fluid kann auf diese Weise die Kraftübertragung vom Kolben auf die Abtriebswelle unterstützen, indem es nach dem Verdrängungsprinzip die Kraftübertragung vom Kolben auf die Abtriebswelle unterstützt. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft bei den Totpunkten in der Kolbenbewegung auf, so dass eine zuverlässige, kontinuierliche Rotationsbewegung der Abtriebswelle erreicht werden kann. Darüber hinaus kann das Fluid eine Dämpfungsfunktion übernehmen, so dass Schwingungen, die durch die Kraftübertragung verursacht sein können, gedämpft werden können. Die Gleichförmigkeit der Rotationsbewegung kann weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann das Fluid eine Schmiereigenschaft aufweisen, so dass zwischen der Abtriebswelle und dem Kolben eine geringe Reibung, insbesondere eine Gleitreibung erreicht werden kann. Insgesamt lässt sich hierdurch der Wirkungsgrad sowie die Zuverlässigkeit der Brennkraftmaschine weiter verbessern. Als Fluid kann beispielsweise ein hochviskoses Öl verwendet werden.A Continuing provides that the opening of the piston with a Fluid filled which is a viscosity such that a power transmission from the piston to the drive shaft at least partially over the Fluid takes place. The fluid can in this way the power transmission support from the piston to the output shaft, by following the displacement principle the power transmission from Piston supported on the output shaft. This affects in particular advantageous at the dead centers in the piston movement, so that a reliable, continuous rotational movement of the output shaft can be achieved can. About that In addition, the fluid can take on a damping function, so that vibrations that are caused by the power transmission can, muted can be. The uniformity the rotational movement can be further improved. Furthermore For example, the fluid may have a lubricating property such that between the output shaft and the piston low friction, in particular a sliding friction can be achieved. Overall, can be As a result, the efficiency and reliability of the internal combustion engine improve further. For example, a highly viscous oil can be used as the fluid become.

Der Exzenter kann ferner eine Steuerfläche aufweisen, die von einer Drehachse der Abtriebswelle entfernt angeordnet ist und während der Drehbewegung der Abtriebswelle zumindest in Teilbereichen mit einer Anlagefläche der Öffnung des Kolbens in Kontakt steht. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein quasi spielfreies Koppeln des Kolbens an die Abtriebswelle, so dass ein Verschleiß weiter reduziert werden kann.Of the Eccentric may further comprise a control surface, which of a Rotary axis of the output shaft is arranged remotely and during the Rotary movement of the output shaft at least in some areas with a contact surface the opening the piston is in contact. This embodiment allows a quasi backlash coupling of the piston to the output shaft, so that a Wear on can be reduced.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Zylinder mit Kolben vorgesehen sind. Auf diese Weise kann eine Brennkraftmaschine mit einer gewünschten, beliebigen Anzahl an Kolbenzylinderanordnungen geschaffen werden, die vorzugsweise derart angeordnet sind, dass sie mit der Abtriebswelle gemeinsam gekoppelt sind. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass eine bestimmte Anzahl von Kolbenzylinderanordnungen gemeinsam jeweils mit einer von mehreren Abtriebswellen verbunden ist. Auf diese Weise kann ein großer Gestaltungsspielraum für die Konstruktion der Brennkraftmaschine geschaffen werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirkende Kolben-Zylinder-Anordnungen abschaltbar ausgebildet sind, um beispielsweise die Leistung der Brennkraftmaschine gut anpassen zu können. Die Abtriebswellen der Kolben-Zylinder-Anordnungen können ebenfalls miteinander gekoppelt sein, beispielsweise über Kupplungen, Getriebe und dergleichen. Gerade wenn mehrere Kolben-Zylinder-Anordnungen über eine gemeinsame Abtriebswelle miteinander gekoppelt sind, kann durch die Erfindung vorteilhaft erreicht werden, dass einzeln abgeschaltete Kolben-Zylinder-Anordnungen aufgrund der reduzierten Masse gegenüber herkömmlichen Kolben-Zylinder-Anordnungen den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine nur reduziert beeinträchtigen gegenüber Brennkraftmaschinen des Stands der Technik.A further embodiment provides that a plurality of cylinders are provided with pistons. In this way, an internal combustion engine can be provided with a desired, any number of piston cylinder assemblies, which are preferably arranged such that they are coupled together with the output shaft. Of course, it may also be provided that a specific number of piston-cylinder arrangements are connected together in each case to one of a plurality of output shafts. In this way, a great deal of design freedom for the construction of the internal combustion engine can be created. Thus, for example, be provided that acting on a common output shaft piston-cylinder assemblies are designed to be switched off, for example, to be able to adapt well to the performance of the internal combustion engine. The output shafts of the piston-cylinder assemblies may also be coupled together, for example via clutches, transmissions and the like chen. Especially when several piston-cylinder assemblies are coupled together via a common output shaft, can be advantageously achieved by the invention that individually disabled piston-cylinder assemblies due to the reduced mass over conventional piston-cylinder assemblies affect the overall efficiency of the internal combustion engine only reduced compared to internal combustion engines of the prior art.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Öffnungen der Kolben in den Zylindern koaxial ausgerichtet sind und dass die Exzenter auf der die Öffnungen der kolbendurchgreifenden Abtriebswelle zueinander phasenversetzt angeordnet sind. Die Kolben wirken auf eine gemeinsame Abtriebswelle, wobei durch den Phasenversatz der Exzenter erreicht werden kann, dass sich die Kolben-Zylinder-Anordnungen in unterschiedlichen Taktpositionen zueinander befinden. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Zündfolge der einzelnen Kolben erreicht werden, so dass eine möglichst gleichförmige Drehmomenterzeugung an der Abtriebswelle erreicht werden kann. Darüber hinaus vereinfacht der Phasenversatz das Anlaufen der Brennkraftmaschine während eines Startvorgangs. Für eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit vier Kolben-Zylinder-Anordnungen kann beispielsweise der Phasenversatz paarweise 180° betragen, so dass jeweils ein Arbeitshub einer der Kolben-Zylinder-Anordnungen zugleich einen Gemisch-Austausch-Hub einer anderen Kolben-Zylinder-Anordnung treibt. Bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vier Kolben-Zylinder-Anordnungen könnte beispielsweise ein Phasenversatz für die Exzenter von 90° gegenüber einander vorgesehen sein. Weitere, bedarfsgerechte Ausgestaltungen können vorgesehen sein, beispielsweise für Brennkraftmaschinen, die mehrere gekuppelte Abtriebswellen aufweisen.A Continuing provides that the openings of the pistons in the Cylinders are aligned coaxially and that the eccentric on the the openings the piston-penetrating output shaft out of phase with each other are arranged. The pistons act on a common output shaft, whereby the phase offset of the eccentric can be achieved that the piston-cylinder assemblies in different timing positions to each other. In this way, a continuous firing order the individual pistons are reached, so that one possible uniform Torque generation can be achieved on the output shaft. Furthermore the phase offset simplifies the starting of the internal combustion engine while a startup process. For a four-stroke internal combustion engine with For example, four piston-cylinder arrangements may be the phase offset in pairs amount to 180 °, so that each a working stroke of the piston-cylinder assemblies at the same time a Drives mixture exchange stroke of another piston-cylinder arrangement. At a For example, two-stroke internal combustion engine with four piston-cylinder arrangements a phase shift for the eccentric of 90 ° to each other be provided. Further, needs-based designs can be provided be, for example Internal combustion engines having a plurality of coupled output shafts.

Weiterhin kann eine Startvorrichtung vorgesehen sein, die den Kolben zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt bewegt und ein in den Verbrennungsraum geladenes Gemisch zündet. Die Startvorrichtung kann beispielsweise durch einen Hilfsmotor gebildet sein, der die Abtriebswelle antreibt. Zugleich kann eine Zündeinrichtung betätigt werden, mittels der in Abhängigkeit der jeweiligen Kolbenstellung das im Verbrennungsraum vorhandene Gemisch gezündet werden kann. Die Zündeinrichtung kann beispielsweise durch eine Zündkerze mit einem geeigneten Steuergerät gebildet sein. Dies ermöglicht ein einfaches Anlaufen der Brennkraftmaschine aus einer Ruheposition heraus. Vorzugsweise kann durch die Startvorrichtung auch die Rotationsrichtung der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine vorgegeben sein. So kann erreicht werden, dass die Brennkraftmaschine bidirektional betrieben werden kann. Natürlich kann auch ein direkter Antrieb des Kolbens vorgesehen sein, der den Kolben zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt bewegt. Vorzugsweise wird der Kolben in Richtung oberer Totpunkt bewegt und bei Erreichen des oberen Totpunktes ein im Verbrennungsraum geladenes Gemisch gezündet. Die Bewegung des Kolbens kann durch einen Aktuator, beispielsweise einen Hubmagneten oder dergleichen erreicht werden. Dies erlaubt es, ein zuverlässiges Anlaufen der Brennkraftmaschine in sehr kurzer Zeit ohne Einbeziehung der Abtriebswelle zu erreichen.Farther may be provided a starting device, which the piston between an upper and a lower dead center moves and a in the combustion chamber charged mixture ignites. The starting device, for example, by an auxiliary motor be formed, which drives the output shaft. At the same time a ignition device be actuated, by means of depending the respective piston position existing in the combustion chamber Ignited mixture can be. The ignition device For example, by a spark plug with a suitable control unit be formed. this makes possible a simple start of the engine from a rest position out. Preferably, by the starting device and the direction of rotation be predefined the output shaft of the internal combustion engine. So can be achieved that the internal combustion engine operated bidirectionally can be. Naturally can also be provided a direct drive of the piston, the moves the piston between the top and bottom dead center. Preferably, the piston is moved in the direction of top dead center and upon reaching the top dead center in the combustion chamber charged mixture ignited. The movement of the piston can be controlled by an actuator, for example a solenoid or the like can be achieved. This allows it, a reliable one Starting the internal combustion engine in a very short time without inclusion to reach the output shaft.

Weiterhin kann die Aufbereitungsvorrichtung zumindest ein Einlass- und zumindest ein Auslassventil aufweisen. Dies erlaubt es, den Verbrennungsraum gesteuert mit dem zündfähigen Gemisch zu versorgen beziehungsweise das Abgas aus dem Verbrennungsraum zu entfernen. Die Ventile sind vorzugsweise in Abhängigkeit von der Kolbenstellung gesteuert. Ihre Betätigung kann beispielsweise mittels der Abtriebswelle gesteuert werden. Hierzu kann ein Getriebe oder auch ein Zahnriemen oder Kombinationen hiervon vorgesehen sein, mit denen die Betätigung des Einlass- und des Auslassventils in Abhängigkeit einer Drehposition der Abtriebswelle mit Hilfe einer Nockenwelle und Antriebsstößeln durchgeführt werden kann.Farther the processing device can at least one inlet and at least have an outlet valve. This allows the combustion chamber controlled with the ignitable mixture to supply or the exhaust gas from the combustion chamber to remove. The valves are preferably dependent controlled by the piston position. Your operation, for example be controlled by means of the output shaft. This can be a transmission or even a toothed belt or combinations thereof, with which the actuation the inlet and the outlet valve in response to a rotational position the output shaft using a camshaft and drive tappets are performed can.

Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Im Wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbespiel gemäß 1 verwiesen. Die Zeichnungen sind Schemazeichnungen und dienen lediglich der Erläuterung des folgenden Ausführungsbeispiels.Further advantages and features will be apparent from the following description of an embodiment. Substantially identical components are designated by the same reference numerals. Further, referring to the same features and functions to the description of the execution example according to 1 directed. The drawings are schematic drawings and are merely illustrative of the following embodiment.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen schematischen Ausschnitt einer Kolben-Zylinder-Anordnung einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung in einer ersten Kolbenstellung, 1 a schematic detail of a piston-cylinder assembly of an internal combustion engine according to the invention in a first piston position,

2 die Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß 1 in einer Stellung, bei der die Abtriebswelle um 90° gegenüber der Stellung gemäß 1 gedreht ist, 2 the piston-cylinder assembly according to 1 in a position where the output shaft is 90 ° to the position according to 1 is turned,

3 die Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß 1 in einer unteren Totpunktstellung und 3 the piston-cylinder assembly according to 1 in a bottom dead center position and

4 die Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß 1 in einem Ausblashub. 4 the piston-cylinder assembly according to 1 in a blow-out stroke.

1 zeigt eine nicht bezeichnete Kolben-Zylinder-Anordnung einer Brennkraftmaschine der Erfindung, die vorzugsweise für die Verbrennung von Benzin als fossilem Brennstoff ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine ist hier nur ausschnittsweise schematisch dargestellt, wobei lediglich eine einzige der Kolben-Zylinder-Anordnungen der Brennkraftmaschine in den Figuren in unterschiedlichen Arbeitstakten dargestellt ist. Die Brennkraftmaschine weist darüber hinaus drei weitere Kolben-Zylinder-Anordnungen auf, die miteinander gekoppelt sind und die prinzipiell der in 1 dargestellten Kolben-Zylinder-Anordnung gleichen. 1 shows an unspecified piston-cylinder assembly of an internal combustion engine of the invention, which is preferably designed for the combustion of gasoline as a fossil fuel. The internal combustion engine is only partially schematically illustrated here, wherein only a single of the piston-cylinder assemblies of the internal combustion engine is shown in the figures in different work cycles. The internal combustion engine also has three further piston-cylinder arrangements, which are coupled together and in principle the in 1 same piston-cylinder arrangement.

Die Kolben-Zylinder-Anordnung besteht aus einem Zylinder 10 und einem darin translatorisch bewegbaren Kolben 12, wobei oberhalb des Kolbens 12 ein hinsichtlich seines Volumens durch die Bewegung des Kolbens 12 veränderbarer Verbrennungsraum 14 im Zylinder 10 angeordnet ist. Nicht dargestellt ist eine Aufbereitungsvorrichtung für eine Beschickung des Verbrennungsraums mit einem zündfähigen Luft-Benzin-Gemisch sowie eine Zündvorrichtung zur Zündung des Gemisches im Verbrennungsraum 14. Die Brennkraftmaschine weist eine über den Kolben 12 rotatorisch angetriebene Abtriebswelle 22 auf, mit der alle drei weiteren Kolben-Zylinder-Anordnungen ebenfalls gekoppelt sind. Erfindungsgemäß weißt der Kolben 12 eine Öffnung 18 auf, die vorliegend elliptisch ausgebildet ist. Dabei ist die kleine Halbachse der Ellipse parallel zu einer Bewegungsrichtung 20 des Kolbens 12 innerhalb des Zylinders 10 ausgerichtet. Die Abtriebswelle 16 durchgreift die Öffnung 18.The piston-cylinder arrangement consists of a cylinder 10 and a translationally movable piston therein 12 , being above the piston 12 one in terms of its volume by the movement of the piston 12 variable combustion chamber 14 in the cylinder 10 is arranged. Not shown is a treatment device for a feed of the combustion chamber with an ignitable air-gasoline mixture and an ignition device for igniting the mixture in the combustion chamber 14 , The internal combustion engine has one over the piston 12 rotationally driven output shaft 22 on, with all three other piston-cylinder assemblies are also coupled. According to the invention, the piston knows 12 an opening 18 on, which is elliptical in this case. The semi-minor axis of the ellipse is parallel to a direction of movement 20 of the piston 12 inside the cylinder 10 aligned. The output shaft 16 reaches through the opening 18 ,

Der die Öffnung 18 des Kolbens 12 durchgreifende Bereich der Abtriebswelle 16 ist als Exzenter 22 ausgebildet. Vorliegend ist der Exzenter 22 auf der Welle 16 aufgeschrumpft. Natürlich kann der Exzenter 22 auch einstückig mit der Abtriebswelle 16 ausgebildet sein.The opening 18 of the piston 12 sweeping area of the output shaft 16 is as an eccentric 22 educated. In the present case is the eccentric 22 on the wave 16 shrunk. Of course, the eccentric 22 also in one piece with the output shaft 16 be educated.

Die Öffnung 18 des Kolbens 12 ist vorliegend mit einem Hydrauliköl 24 als Fluid gefüllt, welches eine Viskosität derart aufweist, dass eine Kraftübertragung vom Kolben 12 auf die Abtriebswelle 16 zumindest teilweise über das Hydrauliköl 24 erfolgt. Hierdurch wird die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 16 insbesondere während Durchlaufens von Totpunkten 32, 34 durch den Kolben 12 unterstützt.The opening 18 of the piston 12 is present with a hydraulic oil 24 filled as a fluid, which has a viscosity such that a force transmission from the piston 12 on the output shaft 16 at least partially via the hydraulic oil 24 he follows. As a result, the rotational movement of the output shaft 16 especially while passing through dead centers 32 . 34 through the piston 12 supported.

Der Exzenter 22 weist eine Steuerfläche 26 auf, die von einer Drehachse 28 der Abtriebswelle 16 entfernt angeordnet ist und während der Drehbewegung der Abtriebswelle 16 konstant mit einer Anlagefläche 30 der Öffnung 18 des Kolbens 12 in Kontakt steht. Während eines Umlaufs der Abtriebswelle 16 bewegt sich die Steuerfläche 26 beziehungsweise ein Kontaktpunkt zwischen der Steuerfläche 26 und der Anlagefläche 30 auf einer Kreisbahn 36. In 1 ist der Kolben 12 in der Stellung des oberen Totpunkts 32 dargestellt. Der Verbrennungsraum 14 ist in 1 mit einem zündfähigen Gemisch beschickt, welches in dieser Position mittels der Zündeinrichtung gezündet wird.The eccentric 22 has a control surface 26 on that of a rotation axis 28 the output shaft 16 is arranged remotely and during the rotational movement of the output shaft 16 constant with a contact surface 30 the opening 18 of the piston 12 in contact. During one revolution of the output shaft 16 the control surface is moving 26 or a contact point between the control surface 26 and the contact surface 30 on a circular path 36 , In 1 is the piston 12 in the position of top dead center 32 shown. The combustion chamber 14 is in 1 charged with an ignitable mixture, which is ignited in this position by means of the ignition device.

Die exotherme Reaktion der Verbrennung des gezündeten Gemisches setzt Energie frei, so dass auf den Kolben 12 sowie den Zylinder 10 ein Druck ausgeübt wird. Als einziges bewegliches Bauelement der Kolben-Zylinder-Anordnung weicht der Kolben 12 dem Druck durch Bewegung in der Bewegungsrichtung 20 aus, wobei zugleich eine Kraftübertragung auf den Nocken 22 der Abtriebswelle 16 erfolgt. 2 zeigt den Kolben 12 in einer Stellung etwa mittig zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt 32, 34 während der Ausweichbewegung. Zu erkennen ist, dass der Exzenter 22 sich um 90° gegenüber seiner Stellung in 1 verdreht hat. Diese Drehbewegung ist auf die Abtriebswelle 16 übertragen worden, so dass diese sich um ihre Drehachse 28 entsprechend verdreht hat. Nach wie vor steht die Steuerfläche 26 mit der Anlagefläche 30 in Kontakt.The exothermic reaction of the combustion of the ignited mixture releases energy, so that on the piston 12 as well as the cylinder 10 a pressure is exerted. As the only movable component of the piston-cylinder arrangement gives way to the piston 12 the pressure by movement in the direction of movement 20 out, where at the same time a power transmission to the cam 22 the output shaft 16 he follows. 2 shows the piston 12 in a position approximately midway between the top and bottom dead center 32 . 34 during the evasive movement. It can be seen that the eccentric 22 90 ° from its position in 1 has twisted. This rotational movement is on the output shaft 16 have been transferred so that these are about their axis of rotation 28 has rotated accordingly. The control area still stands 26 with the contact surface 30 in contact.

3 zeigt den Kolben 12 in der Stellung des unteren Totpunkts 34, wobei der Brennraum 14 sein größtes Volumen erreicht. Der Exzenter 22 ist in dieser Stellung des Kolbens 12 mit seiner Steuerfläche 26 vom Brennraum 14 weg ausgerichtet. Auch in dieser Stellung steht die Steuerfläche 26 mit der Anlagefläche 30 in Kontakt. 3 shows the piston 12 in the position of bottom dead center 34 , the combustion chamber 14 reached its largest volume. The eccentric 22 is in this position of the piston 12 with its control surface 26 from the combustion chamber 14 oriented away. Also in this position is the control surface 26 with the contact surface 30 in contact.

In den Figuren nicht dargestellt ist, dass der Zylinder 10 ein Einlass- und ein Auslassventil aufweist, die über ein nicht näher bezeichnetes Getriebe von der Abtriebswelle 16 angesteuert werden. In der in 3 dargestellten Position wird das Auslassventil betätigt, so dass bei der nun folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 12 in Bewegungsrichtung 20 das im Verbrennungsraum 14 entstandene Abgas aus dem Verbrennungsraum 14 ausgeführt werden kann.In the figures not shown is that the cylinder 10 an inlet and an outlet valve, which via an unspecified transmission from the output shaft 16 be controlled. In the in 3 shown position, the exhaust valve is actuated, so that in the now following upward movement of the piston 12 in the direction of movement 20 that in the combustion chamber 14 resulting exhaust gas from the combustion chamber 14 can be executed.

4 zeigt den Kolben 12 bei der Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt 34 zum oberen Totpunkt 32. Auch in dieser Stellung ist die Steuerfläche 26 des Exzenters 22 in Kontakt mit der Anlagefläche 30 der Öffnung 18. Sowohl der Exzenter 22 als auch die mit diesem drehfest verbundene Abtriebswelle 16 haben sich gegenüber der Darstellung in 1 um 270° gedreht. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 12 wird das bei der Verbrennung entstandene Abgas aus dem Verbrennungsraum 14 ausgetrieben. Bei Erreichen des oberen Totpunkts 32 durch den Kolben 12 wird das Auslassventil geschlossen und stattdessen das Einlassventil geöffnet, so dass bei dem nunmehr folgenden, in den Figuren nicht mehr dargestellten Abwärtshub erneut zündfähiges Gemisch durch das Einlassventil in den Brennraum 14 angesaugt wird. Bei erneutem Erreichen des unteren Totpunktes 34 durch den Kolben 12 wird das Einlassventil geschlossen und ein erneuter Hub des Kolbens 12 in Bewegungsrichtung 20 in Richtung oberer Totpunkt 32 bewirkt eine Verdichtung des zündfähigen Gemisches, wobei der Zustand in 1 erreicht wird. Hier beginnt wieder ein neuer Arbeitstakt. 4 shows the piston 12 in the upward movement from bottom dead center 34 to top dead center 32 , Also in this position is the control surface 26 of the eccentric 22 in contact with the contact surface 30 the opening 18 , Both the eccentric 22 as well as with this rotatably connected output shaft 16 have opposed the representation in 1 rotated 270 °. By the upward movement of the piston 12 is the resulting during combustion exhaust gas from the combustion chamber 14 expelled. Upon reaching top dead center 32 through the piston 12 the exhaust valve is closed and instead opens the inlet valve, so that in the now following, not shown in the figures downstroke again ignitable mixture through the inlet valve into the combustion chamber 14 is sucked. When the bottom dead center is reached again 34 through the piston 12 the inlet valve is closed and a renewed stroke of the piston 12 in the direction of movement 20 in the direction of top dead center 32 causes a compression of the ignitable Mixture, the state in 1 is reached. Here again begins a new work cycle.

Aus den 1 und 3 ist ersichtlich, dass gegenüberliegend zur Steuerfläche 26 am Exzenter 22 eine Dichtungsfläche 38 vorgesehen ist, die in den in den 1 und 3 dargestellten Stellungen des Kolbens 12 im oberen Totpunkt 32 bzw. im unteren Totpunkt 34 an der Anlagefläche 30 ebenfalls anliegt. Auf diese Weise wird ein Dichtungseffekt erzielt, der die Bewegungsdynamik der Brennkraftmaschine unterstützt.From the 1 and 3 it can be seen that opposite to the control surface 26 at the eccentric 22 a sealing surface 38 is provided in the in the 1 and 3 illustrated positions of the piston 12 at top dead center 32 or at bottom dead center 34 at the contact surface 30 is also present. In this way, a sealing effect is achieved, which supports the dynamics of movement of the internal combustion engine.

In den Figuren nicht dargestellt ist, dass die drei weiteren Kolben-Zylinder-Anordnungen derart ausgebildet sind, dass die Kolben paarweise den oberen Totpunkt 32 beziehungsweise den unteren Totpunkt 34 zugleich erreichen. Auf diese Weise wird erreicht, dass nach jeder halben Umdrehung der Abtriebswelle 16 ein Arbeitstakt erfolgt, so dass eine dichte Abfolge von Krafteinwirkungen auf die Abtriebswelle 16 erreicht werden kann. Die Öffnungen 18 der Kolben 12 in den Zylindern 10 sind dazu koaxial ausgerichtet und die Exzenter 22 auf der die Öffnungen 18 der Kolben 12 durchgreifenden Abtriebswelle 16 sind zueinander entsprechend phasenversetzt angeordnet. Vorliegend sind dazu die Exzenter 22 paarweise phasenversetzt um 180° angeordnet, entsprechend der zugehörigen Stellungen der Kolben 12.In the figures, not shown, that the three other piston-cylinder assemblies are formed such that the piston in pairs the top dead center 32 or bottom dead center 34 reach at the same time. In this way it is achieved that after every half revolution of the output shaft 16 A power stroke occurs, allowing a dense sequence of force actions on the output shaft 16 can be achieved. The openings 18 The piston 12 in the cylinders 10 are aligned coaxially and the eccentric 22 on the openings 18 The piston 12 powerful output shaft 16 are arranged corresponding to each other phase-shifted. In the present case are the eccentrics 22 arranged in pairs out of phase by 180 °, corresponding to the associated positions of the pistons 12 ,

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.The Embodiment illustrated in the figures is for explanation only of the invention and is for these are not restrictive.

1010: Zylindercylinder
1212: Kolbenpiston
1414: Verbrennungsraumcombustion chamber
1616: Abtriebswelleoutput shaft
1818: Öffnungopening
2020: Bewegungsrichtungmovement direction
2222: Exzentereccentric
2424: Hydraulikölhydraulic oil
2626: Steuerflächecontrol surface
2828: Drehachseaxis of rotation
3030: Anlageflächecontact surface
3232: Oberer TotpunktOberer dead
3434: Unterer Totpunktlower dead
3636: Kreisbahnorbit
3838: Dichtungsflächesealing surface

Claims

Internal combustion engine, in particular for fossil fuels, consisting of at least one cylinder and a translationally movable piston, wherein above the piston is arranged with respect to its volume by the movement of the piston variable combustion chamber in the cylinder, a processing device for charging the combustion chamber with an ignitable mixture , an ignition device for igniting the mixture in the combustion chamber and an output shaft rotatably driven via the piston, characterized in that the piston ( 12 ) an opening ( 18 ) perpendicular to its direction of movement ( 20 ) in the cylinder ( 10 ) and that the output shaft ( 16 ) the opening ( 18 ).

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the opening ( 18 ) is elliptical.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that at least a part of the opening ( 18 ) of the piston ( 12 ) sweeping area of the output shaft ( 16 ) as an eccentric ( 22 ) is trained.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the opening ( 18 ) of the piston ( 12 ) with a fluid ( 24 ), which has a viscosity such that a force transmission from the piston ( 12 ) on the output shaft ( 16 ) at least partially via the fluid ( 24 ) he follows.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the eccentric ( 22 ) a control surface ( 26 ), which from a rotation axis ( 28 ) of the output shaft ( 16 ) is arranged away and during the rotational movement of the output shaft ( 16 ) constant with a contact surface ( 30 ) of the opening ( 18 ) of the piston ( 12 ) is in contact.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a plurality of cylinders ( 10 ) with piston ( 12 ) are provided.

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the openings ( 18 ) The piston ( 12 ) in the cylinders ( 10 ) are aligned coaxially and that the eccentric ( 22 ) on which the openings ( 18 ) The piston ( 12 ) radical output shaft ( 16 ) are arranged out of phase with each other.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a starting device is provided which the piston ( 12 ) between an upper and a lower dead center ( 32 . 34 ) and into the combustion chamber ( 14 ) charged mixture ignites.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the processing device at least one inlet and at least one Exhaust valve has.