DE102009042290B4

DE102009042290B4 - Zweitakt-Verbrennungsmotor der Boxerbauart

Info

Publication number: DE102009042290B4
Application number: DE200910042290
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-19
Filing date: 2009-09-19
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2029-09-20
Also published as: DE102009042290A1; DE202010012697U1

Abstract

Zweitakt-Verbrennungsmotor der Boxerbauart, aufweisend ein Kurbelgehäuse (10), eine im Kurbelgehäuse (10) angeordnete Kurbelwelle (1) mit Zapfen (32), auf welchen Pleuel (3) über Pleuellager (4) gelagert sind, mehrere Dichtungen (24) an der Kurbelwelle (1) zur Vermeidung eines Austretens von Öl in das Kurbelgehäuse (10), mindestens zwei versetzt gegenüberliegend angeordnete Zylinder (9), in deren Zylinderkopf (19) Membranventile (8) angeordnet sind, wobei in den Zylindern (9) Kolben (5) mit Druckventilen (7) angeordnet sind, mindestens ein im Kurbelgehäuse (10) angeordnetes Auslassventil (12), dadurch gekennzeichnet, dass am Kurbelgehäuse (10) mindestens eine Zündkerze (11) angeordnet ist und der Verbrennungsmotor eine Druckumlaufschmierung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Viele Zweitakt-Motoren benötigen für ihre Funktion ein Gemisch aus Benzin und Motorenöl. Aber auch Viertaktmotoren verbrauchen Öl in Form von Öldämpfen, die im Kurbelgehäuse entstehen und über die Ansaugung der Verbrennung zugeführt werden. Verbrennungsmotoren werden in den Druckschriften DE 10 2004 013 461 B4 , AT 502 085 B1 , US 4 211 190 A , US 5 167 208 A offenbart, wobei deren Brennräume jedoch nicht im Kurbelgehäuse angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schadstoffausstoß eines Zweitaktmotors zu reduzieren sowie den hohen Verbrauch an Kraftstoff dieser Motoren zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch einen Zweitaktmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Motor verbraucht bei gleicher Leistung weniger Kraftstoff, weniger Öl und ist dadurch deutlich umweltfreundlicher als die aus dem Stand der Technik bekannten Motoren der gattungsgemäßen Art.
Die Erfindung beruht auf einen neuen 2-Takt-Motor, bei dem durch die gegenläufigen Kolben eine Doppelzündung erreicht wird, die ein hohes Drehmoment zur Folge hat und auf eine Ölumlaufschmierung, die nur die beweglichen Teile schmiert, ohne dass das Öl in direktem Kontakt mit dem Benzin-Luftgemisch kommt.
Der erfindungsgemäße Motor eignet sich besonders als Hybrideinsatz im PKW in Verbindung mit einem Generator, wie auch als Heimaggregat für Eigenbedarf zur Stromerzeugung beziehungsweise Netzeinspeisung.
Als Vorteile des erfindungsgemäßen Motors gegenüber den bisher bekannten Motoren sind zu nennen:

– Umweltfreundlichkeit durch weniger Abgase und Verbrauch
– hohes Drehmoment durch 2-Takt-Gegen-Betrieb
– leichte Bauweise, geringeres Gewicht, keine zusätzliche Schwungmasse
– billigere Herstellung
– schnellere Reparaturen
– ruhigerer Lauf durch geringere Schwingung der Kurbelwelle
– Links- und Rechtslauf durch Verstellung des Zündzeitpunktes und der Auslasszeit

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 bis 3 schematische Draufsichten auf eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Motors, mit unterschiedlichen Positionen des Kolbens
4 eine schematische Draufsicht auf den Motor der 1 bis 3
5, 6 Detailansichten der Kurbelwelle, Kurbelwellenscheiben und Pleuel
7 eine vergrößerte Ansicht des Kolben mit Zylinder, Zylinderkopf, Pleuel und den Ventilen
Der Motor arbeitet nach dem 2-Takt-Prinzip. Die Zylinder sind versetzt gegenüberliegend ähnlich einem Boxermotor (4), die Kolben sind gegenläufig. Die Zündung erfolgt im Kurbelgehäuse, wenn die Kolben den kürzesten Abstand zur Kurbelwelle haben (3). Die Kurbelwelle mit den Schwungscheiben und Pleuel muss so konstruiert sein, dass das Kurbelgehäuse größt möglich ausgefüllt ist, um eine entsprechende Verdichtung im Kurbelgehäuse zu garantieren (4). Die Kolben sind jeweils mit zwei Druckventilen, welche durch Kompressionsdruck betätigt werden, einem Ölschubrohr und Kolbenbolzen ausgestattet (7). Des weiteren sind die Kolben mit Kolben- und Ölabstreifringen, sowie in der Mitte mit einer Nut versehen, die ringförmig um den Kolben verläuft und in der das Öl zwecks Schmierung beidseitig von der einen Seite des Kolben zur anderen Seite innerhalb der Ölabstreifringe von dem Pleuel herkommend zum Ölschubrohr gedrückt wird. Die Kurbelwelle und das Pleuel sind jeweils mit Ölbohrungen (5 und 6) versehen und gegen das Austreten des Öls in das Kurbelgehäuse mit Dichtringen abgedichtet. Kurbelwelle, Pleuel, Kolben und Ölschubrohr fungieren als Öl-Schleuderpumpe und bewirken, dass das Öl im Kreislauf von der Kurbelwelle zum Austritt des Zylinderkopfes durch den Ölfilter und Ölbehälter gedrückt wird. Damit das Öl bei Stillstand des Motors in den Bohrungen keine Luftblasen bildet, muss der Ölbehälter oberhalb des Ölkreislaufes im Motorraum montiert werden. Die Ansaugung des Benzin-, LPG-, CNG-, Ethanol-, Wasserstoff-, Luftgemisches erfolgt über Membranventile im Zylinderkopf (7). Das Ölschubrohr endet im Zylinderkopf und ist im selben abgedichtet, damit das Öl in Richtung Ölbehälter gedrückt wird und nicht in den Zylinder läuft. Vom Ölbehälter fließt das Öl über einen Ölkühler und wird von der Kurbelwelle über die abgedichteten Kurbelwellenlager angesaugt und somit ist der Ölkreislauf geschlossen. Die elektro-mechanisch betätigten Auslassventile können in den Ölkreislauf einbezogen werden und befinden sich zusammen mit dem Auslassrohr unterhalb des Kurbelgehäuses während die Zündkerze am liegend eingebauten Motor oberhalb des Kurbelgehäuses montiert ist. Der Motor kann zusätzlich mit einer Luft- oder Wasserkühlung ausgestattet werden. Zum Zeitpunkt der Zündung sind alle Ventile 7, 8, 12 geschlossen und die Kolben 5 haben das frische Gas-Luftgemisch 35 im Kurbelwellengehäuse 10 komprimiert. Nach der Zündung im Kurbelgehäuse 10 werden die Kolben 5 in Richtung Zylinderköpfe 19 gedrückt, wodurch das zuvor angesaugte Benzin-Luft-Gemisch bei geschlossenen Membranventilen 8 über die durch den Druck geöffneten Kolbenventile 7 in das Kurbelgehäuse 10 überströmt und gleichzeitig die verbrannten Abgase über das geöffnete Auslassventil 12 in das Auslassrohr entweichen. Nach Richtungswechsel der Kolben 5 am Zylinderkopf 19 sind die Kolbenventile 7 geschlossen und die Kolben 5 bewegen sich in Richtung Kurbelgehäuse 10. Gleichzeitig öffnen sich die Membranventile 8, um frisches Gemisch 35 anzusaugen und das Auslassventil 12 schließt, damit Kompression im Kurbelgehäuse 10 entsteht und nachfolgend die Zündung eine Explosion im Kurbelgehäuse 10 auslöst. Vor der Explosion hatten die Kolben 5 mit geschlossenen Druckventilen 7 bereits das frische Gemisch 35 über die geöffneten Membranventile 8 angesaugt. Dieser sich wiederholende Vorgang bringt den Motor zum 95 Laufen. Der Motor kann mit Benzin-, LPG-, CNG-, Ethanol-, und Wasserstoff Luftgemisch betrieben werden. Sobald der Motor zu Drehen beginnt setzt auch der Ölfluss ein, hervorgerufen durch die Schleuderwirkung der Kurbelwelle 1. Das Öl wird vom Ölbehälter 17, der oberhalb des Motors liegt, über Ölkühler 18, Kurbelwellenlager 2, Ölkanäle 14 der Kurbelwelle 1 und Pleuel 3, durch das Ölschubrohr 13 im Kolben 5 100 zum Austritt aus dem Zylinderkopf 19 gedrückt und zurück zum Ölbehälter 17. Somit ist der Ölkreislauf geschlossen. Zusätzlich kann ein Rückschlagventil eingebaut werden. Sollte die Ölkühlung nicht ausreichen, kann eine Wasserumlauf- oder Luftkühlung hinzugefügt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwelle
2: Kurbelwellenlager
3: Pleuel
4: Pleuellager
5: Kolben
6: Kolbenbolzen
7: Druckventil
8: Membranventil
9: Zylinder
10: Kurbelgehäuse
11: Zündkerze
12: Auslassventil
13: Ölschubrohr
14: Ölkanal
15: Ölauslass
16: Ölrücklauf
17: Ölbehälter
18: Ölkühler
19: Zylinderkopf
20: Öleinlass
21: Kolbenbohrung
22: Kurbelwellenscheibe
23: Dichtung Ölschubrohr
24: Dichtung Kurbelwelle
25: Dichtung Pleuellager
26: Dichtung Pleuelauge
27: Dichtung Membranventil
28: Dichtung Druckventile
29: Kolbenringe
30: Bohrung Pleuelzapfen
31: Vorderer und hinterer Antriebszapfen
32: Pleuelzapfen
33: Feder Membranventil
34: Feder Druckventil
35: Gemischansaugung

Claims

Zweitakt-Verbrennungsmotor der Boxerbauart, aufweisend ein Kurbelgehäuse (10), eine im Kurbelgehäuse (10) angeordnete Kurbelwelle (1) mit Zapfen (32), auf welchen Pleuel (3) über Pleuellager (4) gelagert sind, mehrere Dichtungen (24) an der Kurbelwelle (1) zur Vermeidung eines Austretens von Öl in das Kurbelgehäuse (10), mindestens zwei versetzt gegenüberliegend angeordnete Zylinder (9), in deren Zylinderkopf (19) Membranventile (8) angeordnet sind, wobei in den Zylindern (9) Kolben (5) mit Druckventilen (7) angeordnet sind, mindestens ein im Kurbelgehäuse (10) angeordnetes Auslassventil (12), dadurch gekennzeichnet, dass am Kurbelgehäuse (10) mindestens eine Zündkerze (11) angeordnet ist und der Verbrennungsmotor eine Druckumlaufschmierung aufweist.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Kurbelwelle (1) und die Pleuel (3) Ölkanäle (14) aufweisen, der Verbrennungsmotor einen Ölbehälter (17) und ein Ölschubrohr (13) aufweist, das im Zylinderkopf (19) endet und im Zylinderkopf (19) abgedichtet ist, wobei die Kurbelwelle (1), das Pleuel (3), der Kolben (5) und das Ölschubrohr (13) als Ölschleuderpumpe fungieren.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (1) aus mehreren, vorzugsweise drei, Scheiben (22) besteht und die Pleuel (3) versetzt zwischen den Scheiben angeordnet sind.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse (10) derart geformt ist, dass ein ruhigerer Lauf der Kurbelwelle (1) im Kurbelgehäuse (10) gewährleistet ist.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kurbelgehäuse (10) mindestens ein Auslassventil (12) angeordnet ist.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Ölbehälter (17) ein Ölkühler (18) vorgesehen ist.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (5) im Betrieb entweder zum Kurbelwellengehäuse (10) zulaufen, um die Zündung einzuleiten, oder zu den Zylinderköpfen (19) zulaufen, um ein Gas-Luftgemisch durch die Druckventile (7) zu pressen
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölbehälter (17) oberhalb eines Ölkreislaufs des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Zweitakt-Verbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölschubrohr (13) im Kolben (5) angeordnet und beweglich im Zylinderkopf (19) gegen Ölaustritt zum Zylinder (9) abgedichtet ist.