DE102009048648B4 - Changeover motor, hot gas engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenkraftmaschinen, deren Kolben (2) an einer Führungsstange (4) befestigt sind, wobei die Führungsstange (4) mittels ihrer Gabelholme (5) eine geradlinige Abtriebswelle (6) umläuft und an ihr zwei untereinander, einander entgegengesetzt gerichtete Rollen (11 und 14) befestigt sind, die für die Herstellung einer desmodromischen Führung der Kolben (2) mittels der oben angeordneten Rolle (11) von oben in eine als Kurvenscheibe ausgebildete Antriebsscheibe (8) und mittels der unten angeordneten Rollen (14) von unten in eine als Kurvenscheibe ausgebildete Führungsscheibe (12) eingreifen. Die Antriebsscheibe (8) und die Führungsscheibe (12) sind drehfest auf der Abtriebswelle (6) befestigt, wobei zwischen der Antriebsscheibe (8) und der Führungsscheibe (12) eine drehbar auf der Abtriebswelle (6) gelagerte Längsführung (7) angeordnet ist, die beiderseitig in die Gabelholme (5) der Führungsstange (4) eingreift. Mittels der desmodromischen Führung der Kolben kann bei einer nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Kraftmaschine der Arbeitstakt gegenüber dem Verdichtungstakt mit einem längeren Hub durchgeführt werden, sodass das verbrannte Kraftstoffluftgemisch weitergehender entspannt wird und hierdurch eine Verbesserung des Wirkungsgrads herbeigeführt wird. Weiterhin können bei als Heißgasmotoren ausgebildeten Kolbenkraftmaschinen mittels der desmodromischen Führung die Kolben während eines großen Drehwinkels in ihrem oberen Totpunkt verharren, wodurch das Arbeitsgas mit einer höheren Temperatur beaufschlagt werden kann, sodass der Heißgasmotor mit einer höheren Drehzahl und hierdurch mit einer erhöhten Leistung betrieben werden kann.The invention relates to piston engines whose pistons (2) on a guide rod (4) are fixed, wherein the guide rod (4) by means of fork arms (5) a rectilinear output shaft (6) rotates and at her two mutually oppositely directed roles (11 and 14) are fixed, for the preparation of a desmodromic guidance of the piston (2) by means of the above-arranged roller (11) from above into a drive disc designed as a cam (8) and by means of the bottom rollers (14) from below engage in a trained as a cam disc guide plate (12). The drive disk (8) and the guide disk (12) are fixed in a rotationally fixed manner to the output shaft (6), wherein a longitudinal guide (7) mounted rotatably on the output shaft (6) is arranged between the drive disk (8) and the guide disk (12). the mutually engaged in the fork legs (5) of the guide rod (4). By means of the desmodromic guidance of the pistons, in an engine operating according to the four-stroke cycle, the power stroke relative to the compression stroke can be carried out with a longer stroke, so that the burned fuel-air mixture is further relaxed and thus an improvement in efficiency is brought about. Furthermore, in piston engines designed as hot-gas engines by means of the desmodromic guide, the pistons can remain at their top dead center during a large rotation angle, whereby the working gas can be subjected to a higher temperature, so that the hot-gas engine can be operated at a higher speed and thereby with increased power ,
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftmaschinen mit einer inneren Verbrennung, die nach dem Viertaktverfahren arbeiten und als Wechselhubmotoren ausgeführt sind, die hierbei Hübe mit einer unterschiedlichen Länge ausführen, sowie auf Kraftmaschinen mit einer äußeren Verbrennung, die nach dem Zweitaktverfahren arbeiten und als Heißgasmotoren ausgeführt sind, die hierbei in ihrer Länge konstante Hübe durchführen.The invention relates to internal combustion engines which operate on the four-stroke cycle and which are designed as changeover motors which in this case execute strokes of a different length, as well as on external combustion engines which operate according to the two-stroke method and which are designed as hot gas engines. which in this case perform constant strokes in their length.
Durch die gemäß der Erfindung gestalteten Wechselhubmotoren können vier einander unterschiedliche Arbeitsverfahren durchgeführt werden.By designed according to the invention Wechselhubmotoren four different working methods can be performed.
Bei zwei Arbeitsverfahren werden der Arbeitstakt und Ausstoßtakt gegenüber dem Ansaugtakt und dem Verdichtungstakt mittels eines längeren Kolbenhubes durchgeführt, wodurch in diesen zwei Arbeitsverfahren während des hier verlängerten Arbeitstakts gegenüber den herkömmlichen, in ihrer Länge konstante Kolbenhübe durchführenden Verbrennungskraftmaschinen eine weitergehende Entspannung des verbrannten Kraftstoffluftgemisches erfolgt und hierdurch eine Erhöhung des Wirkungsgrads erzielt wird. Durch die weitergehende Entspannung des verbrannten Kraftstoffluftgemisches werden Treibstoffeinsparungen und Verminderungen des Schadstoffausstoßes erzielt. Weiterhin erfolgt durch die weitergehende Entspannung des verbrannten Kraftstoffluftgemisches eine Absenkung der Abgastemperatur, wodurch eine geringere Wärmemenge an das Kühlsystem abgeführt wird und hierdurch das Kühlsystem Kosten sparend in seinen Abmessungen verkleinert werden kann. Weiterhin können auch durch die weitergehende Entspannung des Kraftstoffluftgemisches Kosten sparend in der Auspuffanlage die Schalldämpfer in verkleinerten Abmessungen vorgesehen werden.In two methods of operation of the power stroke and exhaust stroke are performed with respect to the intake stroke and the compression stroke by means of a longer piston stroke, whereby in these two working procedures over the extended here working cycle compared to the conventional, constant in length piston strokes internal combustion engines, a further relaxation of the burned fuel air mixture and thus an increase in the efficiency is achieved. The further relaxation of the burned fuel air mixture fuel savings and reductions in pollutant emissions are achieved. Furthermore, due to the further expansion of the burned fuel air mixture, the exhaust gas temperature is lowered, as a result of which a smaller amount of heat is dissipated to the cooling system and, as a result, the cooling system can be reduced in size in a cost-saving manner. Furthermore, cost savings in the exhaust system, the silencer can be provided in reduced dimensions by the further relaxation of the fuel air mixture.
Bei zwei weiteren Arbeitsverfahren wird der Arbeitstakt und Ausstoßtakt gegenüber dem Ansaugtakt und dem Verdichtungstakt mittels eines kürzeren Kolbenhubs durchgeführt, wodurch während des hier verkürzten Arbeitstaktes gegenüber den herkömmlichen, in ihrer Länge konstante Kolbenhübe durchführenden Verbrennungskraftmaschinen eine geringere Entspannung des verbrannten Kraftstoffluftgemisches erfolgt. Durch den hierbei vorhandenen erhöhten Druck des Abgases kann von dem Wechselhubmotor Druckgas etwa für den Antrieb einer Turbine erzeugt werden, wobei die Turbine auch für den Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Hierbei kann auch ein verstärkter Rückstoß erzielt werden.In two other methods of operation of the power stroke and exhaust stroke is performed with respect to the intake stroke and the compression stroke by means of a shorter piston stroke, which takes place during the shortened power stroke compared to the conventional, constant in length piston strokes internal combustion engines, a lower relaxation of the burned fuel air mixture. As a result of the increased pressure of the exhaust gas present here, pressurized gas can be generated by the change-over engine approximately to drive a turbine, it also being possible to use the turbine for driving the vehicle. This can also be achieved an increased recoil.
Da bei den gemäß der Erfindung gestalteten Wechselhubmotoren die Kolben mittels einer Geradführung geführt sind, entfallen die auf die Zylinderwände einwirkenden Kolbenseitenkräfte, die bei Kurbeltrieben durch die Schrägstellung der Pleuel hervorgerufen werden. Hierdurch entfällt die zwischen den Kolben und Zylinderwandungen auftretende Reibung und es wird hierbei eine Verschleißverminderung erzielt.Since the pistons are guided by means of a straight guide in the changeover motors designed according to the invention, the piston side forces acting on the cylinder walls, which are caused by the inclination of the connecting rods in crank mechanisms, are eliminated. This eliminates the friction occurring between the piston and cylinder walls and it is achieved here a reduction in wear.
Durch die bei den Wechselhubmotoren an Stelle einer Kurbelwelle erfolgende Anordnung einer geradlinigen Abtriebswelle kann diese Abtriebswelle in einfacher Weise mittels Wälzlager in dem Motorengehäuse gelagert werden, wodurch eine Verminderung der Reibung erfolgt. Hierdurch kann eine in ihrer Leistung verminderte Schmierölpumpe eingesetzt werden, da für die Schmierung der Wälzlager eine Spritzölschmierung ausreichend ist.By taking place in the change-over motors instead of a crankshaft arrangement of a straight output shaft, this output shaft can be stored in a simple manner by means of rolling bearings in the motor housing, whereby a reduction of the friction takes place. As a result, a reduced in their performance lubricating oil pump can be used as for the lubrication of the bearings a spray oil lubrication is sufficient.
Die gemäß der Erfindung gestalteten Wechselhubmotoren und Heißgasmotoren können als Einzylindermotoren, Reihenmotoren, V-Motoren, W-Motoren, Boxermotoren, Sternmotoren und auch als Rotationskolbenmotoren ausgeführt werden.The Wechselhubmotoren and hot gas engines designed according to the invention can be designed as single-cylinder engines, in-line engines, V-engines, W-engines, boxer engines, radial engines and also as rotary piston engines.
In der Patentliteratur sind Wechselhubmotoren mit unterschiedlichen Antriebssystemen beschrieben. Die
Die
Die
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Positiv ist bei Wechselhubmotoren, deren Kolben mittels Kurvenscheiben geführt werden, dass durch der Formgebung der Kurvenscheiben die hierbei erzeugten unterschiedlichen Kolbenhübe in einem Drehwinkel durchgeführt werden, dessen Größe sich annähernd proportional zu der Länge der Kolbenhübe verhält.Positive is in Wechselhubmotoren, the pistons are guided by cams, that the different piston strokes generated here are carried out in a rotation angle by the shape of the cam discs, the size of which behaves approximately proportional to the length of the piston strokes.
In vorteilhafter Weise kann bei den Wechselhubmotoren die auf der Antriebsscheibe zwischen dem Verdichtungstakt und dem Arbeitstakt aktivierte Spitze mit einem größeren Kreisbogen ausgeführt werden, dessen Mittelpunkt in der Drehachse der Abtriebswelle verläuft, um hierdurch den Kolben zwischen dem Verdichtungstakt und dem Arbeitstakt in seinem oberen Totpunkt in einem verlängerten Stillstand zu halten. Durch den hierbei vergrößerten Zeitraum des Verbrennungsprozesses wird eine weitergehende Verbrennung des Kraftstoffs erzielt, wodurch der Wirkungsgrad des Wechselhubmotors erhöht und der Schadstoffausstoß vermindert wird.Advantageously, in the Wechselhubmotoren the activated on the drive pulley between the compression stroke and the power stroke tip can be performed with a larger circular arc whose center runs in the axis of rotation of the output shaft to thereby the piston between the compression stroke and the power stroke in its top dead center in to keep a prolonged standstill. By this enlarged period of the combustion process, a further combustion of the fuel is achieved, whereby the efficiency of the Wechselhubmotors increased and the pollutant emissions is reduced.
In vorteilhafter Weise kann bei den einen Kurvenscheibenantrieb aufweisenden Heißgasmotoren und Stirlingmotoren die zwischen dem Verdichtungstakt oder Verdrängungstakt und dem Arbeitstakt vorhandene Spitze der Antriebsscheibe mit einem großen Kreisbogen ausgeführt werden, dessen Mittelpunkt in der Drehachse der Abtriebswelle verläuft, um hierdurch den Kolben zwischen dem Verdichtungstakt oder Verdrängungstakt und dem Arbeitstakt in seinem oberen Totpunkt in einem verlängerten Stillstand zu halten. Hierdurch wird das Arbeitsmittel stärker erhitzt, wodurch die Drehzahl der Heißgasmotoren und Stirlingmotoren erhöht und hierdurch die Leistung des Heißgasmotors und des Stirlingmotors gesteigert werden kann.Advantageously, in the cam disk drive having hot gas engines and Stirling engines present between the compression stroke or displacement stroke and the power stroke tip of the drive disk are designed with a large circular arc whose center runs in the axis of rotation of the output shaft to thereby the piston between the compression stroke or displacement stroke and to keep the power stroke in its top dead center in a prolonged standstill. As a result, the working fluid is heated more, whereby the speed of the hot gas engines and Stirling engines increased and thereby the performance of the hot gas engine and the Stirling engine can be increased.
Gemäß der Erfindung wird jeder Kolben der Wechselhubmotoren, Heißgasmotoren und Stirlingmotoren durch einen einander gegensätzlichen Eingriff von mindestens zwei Rollen in nach außen gerichtete Eingriffsflächen von einer ihnen zugeordneten, drehfest auf einer Abtriebswelle gelagerten Kurvenscheibe desmodromisch geführt. Hierbei dienen eine oder mehrere Kurvenscheiben zum einen als Antriebsscheibe und zum anderen als Führungsscheibe. Der Achsschenkel einer oberen Rolle ist hierbei an einer mit dem Kolben verbundenen Führungsstange befestigt. Die Führungsstangen weisen Gabelholme auf, mit denen die Führungsstangen die Abtriebswellen umlaufen. Die hierbei erforderliche untere Rolle ist mit ihren Achsschenkeln an einer Traverse befestigt, welche die unteren Enden der Gabelholme der Führungsstangen verbindet. Für eine Verminderung der Reibungskräfte können die Rollen als Walzlager ausgeführt sein. Die Drehachsen alter Rollen schneiden die gemeinsame Mittellängsachse der Führungsstange und des Kolbens, wobei die Drehachsen. aller Rollen parallel zu der Drehachse der Abtriebswelle verlaufen.According to the invention, each piston of the change-stroke motors, hot-gas engines and Stirling engines is desmodromic guided by an opposing engagement of at least two rollers in outwardly directed engagement surfaces of their associated rotatably mounted on an output shaft cam. Here are one or more cams on the one hand as a drive pulley and the other as a guide pulley. The stub axle of an upper roller is fastened here to a guide rod connected to the piston. The guide rods have fork legs with which the guide rods rotate around the output shafts. The case required lower role is attached with their stub axles on a cross member, which connects the lower ends of the fork legs of the guide rods. For a reduction of the friction forces, the rollers can be designed as roller bearings. The axes of rotation of old rollers cut the common central longitudinal axis of the guide rod and the piston, wherein the axes of rotation. all roles parallel to the axis of rotation of the output shaft.
Die hier angeordneten Rollen können auch durch entsprechend geformte Gleitsteine ersetzt sein.The rollers arranged here can also be replaced by correspondingly shaped sliding blocks.
Mittels der die unteren Enden der Gabelholme der Führungsstange verbindenden Traverse wird zum einen die Montage der Führungsstange ermöglicht und zum anderen eine Einstellung des Eingriffsspiels der Rotten in die Eingriffsflächen der Antriebs- und Führungsscheiben durch zwischen die Enden der Gabelholme und der Kontaktflächen der Traverse eingesetzte Abstandsbleche ermöglicht. An Stelle der Abstandsbleche können hier auch mechanische oder hydraulische Einstellstößel und auch Federelemente eingesetzt werden, wodurch die Einstellung des Eingriffspiels zwischen den Rollen und den Eingriffsflächen der Antriebs- und Führungsscheiben automatisch hergestellt wird.By means of the lower ends of the fork bars of the guide rod connecting the crosshead is on the one hand allows the mounting of the guide rod and on the other hand allows adjustment of the engagement clearance of the rungs in the engagement surfaces of the drive and guide discs by between the ends of the fork legs and the contact surfaces of the crossbar used spacer plates , Instead of the spacer plates here also mechanical or hydraulic adjusting plunger and spring elements can be used, whereby the adjustment of the engagement clearance between the rollers and the engagement surfaces of the drive and guide discs is made automatically.
Um eine Gabelung der Führungsstange zu vermeiden, kann die Führungsstange den Bereich der Abtriebswelle mittels einer Doppelkröpfung umlaufen.In order to avoid a fork of the guide rod, the guide rod can rotate the area of the output shaft by means of a Doppelkröpfung.
Die Antriebs- und Führungsscheiben sind in einfacher Weise durch ihren Eingriff in Längsnuten der Abtriebswelle drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und können für ihre Montage auf die Abtriebswelle aufgeschoben werden. Die Abtriebswelle kann hierdurch in einfacher Weise aus Rundstahl gefertigt werden, wobei die durchgehenden Längsnuten für die drehfeste Lagerung der Antriebs- und Führungsscheiben in einfacher Weise Span abhebend in den Rundstahl eingebracht werden können. Durch die hier geradlinig und zylindrisch ausgeführte Abtriebswelle kann die Abtriebswelle in ihrem Motorengehäuse mittels ungeteilter Lagerbuchsen und in Hinblick auf eine Verminderung der Reibung auch mittels ungeteilter Wälzlager gelagert werden, wobei die Außenringe der Wälzlager in einfacher Weise mit dem Motorgehäuse mittels eines Lagerdeckels verschraubt werden können.The drive and guide discs are rotatably connected in a simple manner by their engagement in longitudinal grooves of the output shaft with the output shaft and can be postponed for their assembly to the output shaft. The output shaft can be made in this way in a simple manner from round steel, the continuous longitudinal grooves for the non-rotatable mounting of the drive and guide discs can be introduced in a simple way span lifting in the round bar. Due to the rectilinear and cylindrical running output shaft here, the output shaft can be stored in their motor housing by means of undivided bushings and with a view to reducing the friction by means of undivided bearings, the outer rings of the bearings in a simple manner the motor housing can be screwed by means of a bearing cap.
Die mit dem Kolben verbundene Führungsstange kann in einfacher Weise mittels einer ausreichenden Länge des Kolbens durch den Koben selbst in ihrer Längs- und Querrichtung geführt werden, wobei die Führungsstange starr mit dem Kolben etwa mittels einer biegefesten Schruaub- oder Nietverbindung verbunden oder die Führungsstange in den Kolben integriert sein muss. Hierbei ist es auch erforderlich, dass der Kolben drehfest geführt ist, da die Ventile sich in die für sie als Freiraum vorgesehenen, in den Kolbenboden eingelassenen Mulden hineinbewegen.The guide rod connected to the piston can be guided in a simple manner by means of a sufficient length of the piston by the piston itself in its longitudinal and transverse directions, wherein the guide rod rigidly connected to the piston approximately by means of a bending-resistant Schruaub- or rivet or the guide rod in the Piston must be integrated. In this case, it is also necessary for the piston to be guided in a rotationally fixed manner, since the valves move into the recesses provided for them as free space, recessed into the piston crown.
Gemäß der Erfindung wird, um die Länge des Kolbens und hierdurch auch die Bauhöhe des Wechselhubmotors gering zu halten, die mit den Kolben verbundene Führungsstange durch eine oder zwei auf der Abtriebswelle drehbar angeordnete, in die Gabelholme der Führungsstange eingreifende Längsführungen axial geführt, wobei auch Drehbewegungen des Kolbens verhindert werden. Im Gegensatz zu einer durch den Kolben selbst hergestellten Längsführung werden durch die gemäß der Erfindung ausgebildeten Längsführungen auf den Kolben einwirkende Zwängungskräfte vermieden und es wird hierdurch der Verschleiß des Kolbens und des Zylinders erheblich vermindert.According to the invention, in order to keep the length of the piston and thereby the height of the Wechselhubmotors low, connected to the piston guide rod axially guided by one or two rotatably mounted on the output shaft, engaging in the fork legs of the guide rod longitudinal guides, which also rotational movements of the piston can be prevented. In contrast to a longitudinal guide made by the piston itself, constraining forces acting on the piston are avoided by the longitudinal guides formed in accordance with the invention, and the wear of the piston and the cylinder is thereby considerably reduced.
Für die Herstellung einer alternativen Längsführung der Führungsstange können auch an dem Motorengehäuse befestigte Führungsrollen oder Führungsgleitflächen angeordnet werden, deren Eingriff in einfacher Weise beiderseitig in die Außenseiten der Gabelholme der Führungsstangen erfolgt, wobei die Führungsrollen mittels Spurkränzen oder mittels eines mittig angeordneten, in eine Nut der Gabelholme eingreifenden Bunds die Gabelholme auch seitlich führen, während die Führungsgleitflächen hierfür u-förmig ausgebildet sind oder eine in eine Nut der Gabelholme eingreifende, mittig angeordnete Führungskufe aufweisen.For the production of an alternative longitudinal guide of the guide rod also fixed to the motor housing guide rollers or Führungsgleitflächen can be arranged, the engagement takes place in a simple manner on both sides in the outer sides of the fork bars of the guide rods, wherein the guide rollers by means of flanges or by means of a centrally arranged, in a groove of the Forks engaging collar also lead the fork legs laterally, while the Führungsgleitflächen for this purpose are U-shaped or have a engaging in a groove of the fork legs, centrally arranged Führungskufe.
Werden die auf der Abtriebswelle drehbar gelagerten Längsführungen oder die in die Außenseiten der Gabelholme beiderseitig eingreifenden Führungsrollen oder Führungsgleitflächen eingesetzt, kann die Führungsstange sowohl über eine biegefeste Verbindung mit dem Kolben verbunden sein als auch an dem Kolben mittels einer Gelenkverbindung befestigt sein. Für die Ausbildung dieses Gelenks kann in bekannter Weise ein Kolbenbolzen vorgesehen werden.If the longitudinal guides rotatably mounted on the output shaft or the guide rollers or guide sliding surfaces mutually engaging in the outer sides of the fork legs are used, the guide rod can be connected to the piston both via a rigid connection and attached to the piston by means of a hinge connection. For the formation of this joint, a piston pin can be provided in a known manner.
Die Anordnung und Gestaltung der für die Führungsstangen vorgesehenen, auf der Abtriebswelle drehbar angeordneten Längsführungen steht in Abhängigkeit von der Anordnung der Antriebs- und Führungsscheiben. Die Antriebs- und Führungsscheiben können sowohl an den beiden Außenseiten der Führungsstange als auch einzeln oder gemeinsam zwischen den Gabelholmen der Führungsstange angeordnet sein. Bei einer Anordnung der Antriebs- und Führungsscheiben nur an den Außenseiten der Führungsstange kann eine beiderseitig von innen in die Gabelholme der Führungsstange eingreifende Längsführung mittig zwischen den Gabelholmen der Führungsstange angeordnet werden, wobei bei einer Anordnung einer Antriebs- oder Führungsscheibe zwischen den Gabelholmen der Führungsstange oder auch bei einer Anordnung sowohl einer Antriebsscheibe als auch einer Führungsscheibe zwischen den Gabelholmen der Führungsstange zwei einseitig von innen oder außen in einen ihnen zugeordneten Gabelholm der Führungsstange eingreifende Längsführungen anzuordnen sind.The arrangement and design of the provided for the guide rods, rotatably mounted on the output shaft longitudinal guides is dependent on the arrangement of the drive and guide discs. The drive and guide discs can be arranged both on the two outer sides of the guide rod and individually or together between the fork bars of the guide rod. In an arrangement of the drive and guide discs only on the outer sides of the guide rod, a mutually engaging from the inside in the fork legs of the guide rod longitudinal guide can be arranged centrally between the fork bars of the guide rod, wherein in an arrangement of a drive or guide disc between the fork bars of the guide rod or Even with an arrangement of both a drive pulley and a guide disc between the fork bars of the guide rod two side guides from one side to be arranged from the inside or outside in an associated fork rail of the guide rod longitudinal guides.
In einer ersten Ausführung ist auf einer Außenseite einer zwei Gabelholme aufweisenden Führungsstange eine Antriebsscheibe angeordnet, während auf der anderen Außenseite der Führungsstange eine Führungsscheibe angeordnet ist. Hierbei greift eine oberhalb der Abtriebswelle angeordnete, nach außen gerichtete Rolle, deren Achsschenkel an der Führungsstange befestigt ist, nach unten in die Antriebsscheibe ein, während eine andere, unterhalb der Abtriebswelle angeordnete, gegensätzlich nach außen gerichtete Rolle, deren Achsschenkel in einer die beiden Gabelholme der Führungsstange verbindenden Traverse befestigt ist, nach oben in eine als Führungsscheibe dienende Kurvenscheibe eingreift.In a first embodiment, a drive pulley is arranged on an outer side of a guide fork having two fork legs, while a guide pulley is arranged on the other outer side of the guide rod. Here, an arranged above the output shaft, outwardly directed role, the steering knuckle is attached to the guide rod engages down into the drive pulley, while another, arranged below the output shaft, oppositely directed outward role, the steering knuckle in one of the two fork legs the crossbar connecting the guide rod is secured, engages upwards in a serving as a guide disc cam.
In einer zweiten Ausführung sind die Antriebs- und die Führungsscheiben bei einer vier Gabelholme aufweisenden Führungsstange zwischen den entsprechenden Gabelholmpaaren angeordnet. Hierbei greift eine oberhalb der Abtriebswelle angeordnete, nach innen gerichtete Rolle, deren Achsschenkel an der Führungsstange befestigt ist, nach unten in die Antriebsscheibe ein, während eine andere, unterhalb der Abtriebswelle angeordnete, gegensätzlich nach innen gerichtete Rolle, deren Achsschenkel an der die Gabelholme der Führungsstange verbindenden Traverse befestigt ist, nach oben in die Führungsscheibe eingreift. Diese Ausführung ist in den Figuren nicht dargestellt.In a second embodiment, the drive and the guide discs are arranged in a four fork bars having guide rod between the corresponding Gabelholpaaraaren. Here, a arranged above the output shaft, inwardly directed role, the steering knuckle is attached to the guide rod engages down into the drive pulley, while another, arranged below the output shaft, oppositely directed inward role, the steering knuckle at the fork legs of the Guide rod connecting traverse is fixed, engages up in the guide disc. This embodiment is not shown in the figures.
Um einen symmetrischen Rolleneingriff herzustellen, ist in einer dritten Ausführung die Antriebsscheibe mittig in einer vier Gabelholme aufweisenden Führungsstange zwischen ihren entsprechenden Gabelholmpaaren der Führungsstange angeordnet, während an den beiden Außenseiten der Führungsstange jeweils eine Führungsscheibe angeordnet ist. Hierbei greift eine oberhalb der Abtriebswelle angeordnete, nach innen gerichtete Rolle, deren Achsschenkel an einem entsprechenden Gabelholmpaar der Führungsstange befestigt ist, nach unten in die mittig zwischen den entsprechenden Gabelholmpaaren der Führungsstange angeordnete Antriebsscheibe ein, während zwei unterhalb der Abtriebswelle angeordnete, gegensätzlich nach außen gerichtete Rotten, deren Achsschenkel an der die Gabelholme der Führungsstange verbindenden Traverse befestigt sind, nach oben in die ihnen zugeordnete Führungsscheibe eingreifen. Die oberhalb der Abtriebswelle angeordnete Rolle kann auch auf einer die beiden Gabelholmpaare verbindenden Achse oder Welle angeordnet sein.In order to produce a symmetrical roller engagement, in a third embodiment, the drive pulley is arranged centrally in a four fork legs having guide rod between their respective Gabelholpaaraaren the guide rod, while on the two outer sides of the guide rod in each case a guide disc is arranged. In this case, an arranged above the output shaft, inwardly directed role, the stub axle is attached to a corresponding Gabelholmpaar the guide rod engages down into the centrally disposed between the corresponding Gabelholpaaraaren the guide rod drive pulley, while two arranged below the output shaft, oppositely outwardly directed rotting, whose stub axles are attached to the crossbars connecting the fork bars of the guide bar, engage up in their associated guide disc. The arranged above the output shaft roller can also be arranged on a connecting the two Gabelholmpaare axis or shaft.
Eine gegenüber der dritten Anordnung umgekehrte Anordnung der Antriebs- und Führungsscheiben ist in einer vierten Ausführung möglich, bei der an den beiden Außenseiten einer vier Gabelholme aufweisenden Führungsstange jeweils eine Antriebsscheibe und zwischen den entsprechenden Gabelholmpaaren eine Führungsscheibe angeordnet sind. Um hierbei einen symmetrischen Rolleneingriff herzustellen, greifen zwei oberhalb der Abtriebswelle angeordnete, gegensätzlich nach außen gerichtete Rollen, die mit ihren Achsschenkeln an einem entsprechenden Gabelholmpaar der Führungsstange befestigt sind, nach unten in ihre zugeordnete Antriebsscheibe ein, während eine unterhalb der Abtriebswelle auf einer Achse angeordnete Rolle, deren Achse beiderseitig in den beiden, die Gabelholmpaare der Führungsstange verbindenden Traverse befestigt ist, mittig nach oben in die ihr zugeordnete, als Führungsscheibe dienende Kurvenscheibe eingreift. Bei dieser dritten Anordnung weist die Führungsstange gegenüber der zweiten Anordnung eine größere Länge auf.A relation to the third arrangement reversed arrangement of the drive and guide discs is possible in a fourth embodiment, in which on the two outer sides of a four fork legs having guide rod each have a drive pulley and between the corresponding Gabelholmpaaren a guide disc are arranged. In order to produce a symmetrical roller engagement, engage two arranged above the output shaft, oppositely outwardly directed roles that are attached with their stub axles on a corresponding Gabelholmpaar the guide rod, down in their assigned drive pulley, while arranged below the output shaft on an axis Roller whose axis is fixed on both sides in the two, the Gabelholmpaare the guide rod connecting truss, centrally upwards in the assigned her, serving as a guide disc cam engages. In this third arrangement, the guide rod has a greater length than the second arrangement.
Ein symmetrischer Rolleneingriff lässt sich auch dadurch herstellen, dass in einer fünften Ausführung an beiden Seiten der Führungsstange symmetrisch sowohl eine Antriebsscheibe als auch eine Führungsscheibe angeordnet sind, wobei entsprechend angeordnete Rollen in die Antriebs- und Führungsscheiben eingreifen. Die nebeneinander liegenden Kurvenscheiben können einzeln hergestellt und angeordnet, hierbei auch durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden oder auch ineinander integriert sein. Diese Ausführung ist in den Figuren nicht dargestellt.A symmetrical roller engagement can also be produced by symmetrically arranging both a drive pulley and a guide pulley on both sides of the guide rod in a fifth embodiment, correspondingly arranged rollers engaging in the drive and guide pulleys. The adjacent cam discs can be manufactured and arranged individually, in this case also connected to one another by a screw connection or integrated into one another. This embodiment is not shown in the figures.
Die Antriebs- und Führungsscheiben des Erfindungsgegenstandes führen für die Erzielung einer Raum sparenden Bauweise die für das Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte während einer Umdrehung aus. Da bei den herkömmlichen Viertaktmotoren die hier eingesetzten Kurbelwellen für die Durchführung der für das Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte zwei Umdrehungen benötigen, rotieren bei den gemäß der Erfindung gestalteten Wechselhubmotoren die hier eingesetzten Abtriebswellen mit der halben Abtriebswellendrehzahl.The drive and guide discs of the subject invention perform to achieve a space-saving design required for the four-stroke cycle power strokes during a revolution. Since in the conventional four-stroke engines the crankshafts used here require two revolutions to carry out the work cycles required for the four-stroke cycle, the output shafts used here rotate at half the output shaft speed in the changeover motors designed according to the invention.
Gemäß der Erfindung können die Wechselhubmotoren auch Antriebs- und Führungsscheiben aufweisen, bei denen während einer Umdrehung mehrfach die für des Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte durchgeführt werden, wodurch die Drehzahl der Abtriebswelle entsprechend vermindert wird. Hierbei ergibt sich bei den Antriebs- und Führungsscheiben, die während einer Umdrehung zweifach die für des Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte durchführen, eine vierfache Verminderung der Abtriebswellendrehzahl und bei den Antriebs- und Führungsscheiben, die während einer Umdrehung dreifach die für das Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte durchführen, eine sechsfache Verminderung der Abtriebswellendrehzahl. Bei den Antriebs- und Führungsscheiben, die mehrfach die für das Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte durchführen, ist eine v-förmige, w-förmige oder sternförmige Anordnung der Zylinder vorteilhaft. Gegenüber den Antriebs- und Führungsscheiben, die während einer Umdrehung nur einfach die Arbeitstakte des Viertaktverfahrens durchführen, weisen die Antriebs- und Führungsscheiben, die während einer Umdrehung mehrfach die für Viertaktverfahren erforderlichen Arbeitstakte durchführen, erheblich größere Abmessungen auf.According to the invention, the change-over motors can also have drive and guide disks, in which the work cycles required for the four-stroke cycle are repeatedly performed during one revolution, whereby the speed of the output shaft is correspondingly reduced. This results in the drive and guide discs that perform twice during a revolution required for the four-stroke process cycles, a fourfold reduction in the output shaft speed and the drive and guide discs that perform three times during a revolution required for the four-stroke process cycles, a Sixfold reduction in the output shaft speed. In the case of the drive and guide disks, which repeatedly perform the work cycles required for the four-stroke cycle, a v-shaped, w-shaped or star-shaped arrangement of the cylinders is advantageous. Compared with the drive and guide discs, which perform only one stroke of the four-stroke cycle during a revolution, the drive and guide discs, which perform several times during a revolution required for four-stroke procedures work cycles, significantly larger dimensions.
Bei den gemäß der Erfindung gestalteten Wechselhubmotoren sind die Eingriffsflächen der Antriebs- und Führungsscheiben derart geformt, dass die Kolben während einer Umdrehung der Antriebs- und Führungsscheiben zwei nacheinander erfolgende Kolbenhübe mit einem einander entgegengesetzt gerichteten kurzen Hub und hiernach zwei nacheinander erfolgende Kolbenhübe mit einem einander entgegengesetzt gerichteten langen Hub durchführen.In the Wechselhubmotoren designed according to the invention, the engagement surfaces of the drive and guide discs are shaped such that the pistons during a revolution of the drive and guide discs two successive piston strokes with an oppositely directed short stroke and hereafter two successive piston strokes with one opposite to each other perform directed long stroke.
Hierbei können die Eingriffsflächen der Antriebs- und Führungsscheiben auch derart ausgebildet sein, dass die Kolbenhübe, wie üblich, sowohl mit einem gemeinsamen oberen Totpunkt, als auch mit einem gemeinsamen unteren Totpunkt durchgeführt werden können. Um ein Arbeitsverfahren des Wechselhubmotors, bei dem die Kolbenhübe einen gemeinsamen oberen Totpunkt aufweisen, auf ein Arbeitsverfahren umzustellen, bei dem die Kolbenhübe einen gemeinsamen unteren Totpunkt aufweisen, kann die bisherige Führungsscheibe als Antriebsscheibe und die bisherige Antriebsscheibe als Führungsscheibe angeordnet werden.Here, the engagement surfaces of the drive and guide discs may also be designed such that the piston strokes, as usual, both with a common top dead center, as well as with a common bottom dead center can be performed. In order to convert a working method of the change-over stroke motor in which the piston strokes have a common top dead center to a working method in which the piston strokes have a common bottom dead center, the previous guide disk can be arranged as a drive disk and the previous drive disk as a guide disk.
Der Antrieb der Abtriebswelle erfolgt während des Arbeitstaktes durch einen befeuerten Kolben, der mittels einer über der Abtriebswelle angeordneten, an der mit dem Kolben verbundenen Führungsstange befestigten Rolle in eine geneigte Eingriffsfläche der Antriebsscheibe eingreift und hierdurch die Antriebsscheibe mit der Abtriebswelle in eine Drehung versetzt. Der weitere zu erfolgende Antrieb des nunmehr unbefeuerten Kolbens in den folgenden drei Takten erfolgt abwechselnd sowohl durch die Antriebsscheibe als auch durch die Führungsscheibe. Wird der Kolben während des Ausstoß- und Verdichtungstaktes aufwärts bewegt, erfolgt dieses auch mittels des Eingriffs der über der Abtriebswelle angeordneten, an der mit dem Kolben verbundenen Führungsstange befestigten Rolle in geneigte Eingriffsflächen der Antriebsscheibe, wobei der Antrieb des Kolbens bei seiner Abwärtsbewegung während des Ansaugtaktes und während des Arbeitstaktes, wenn der Kolben nicht befeuert ist, durch den Eingriff einer unter der Abtriebswelle, an der Traverse der mit dem Kolben verbundenen Führungsstange befestigten Rolle in geneigte Eingriffsfläche der Führungsscheibe erfolgt.The drive of the output shaft takes place during the power stroke by a fired piston which engages by means disposed above the output shaft, attached to the piston connected to the guide rod roller in an inclined engagement surface of the drive pulley and thereby causes the drive pulley to the output shaft in rotation. The further to be performed drive the now Unfired piston in the following three cycles takes place alternately both through the drive pulley and through the guide disc. If the piston is moved upwards during the ejection and compression stroke, this is also done by means of the engagement of the pulley mounted on the drive rod connected to the guide roller rod in inclined engagement surfaces of the drive pulley, wherein the drive of the piston in its downward movement during the intake stroke and during the power stroke, when the piston is not fired, by the engagement of a roller mounted under the output shaft, on the cross member of the guide rod connected to the piston, in inclined engagement surface of the guide disc.
Um einen Antrieb des Kolbens auch während einer entgegengesetzt zu der Antriebsdrehrichtung erfolgenden Drehbewegung der Abtriebswelle durchführen zu können, weisen die Antriebs- und Führungsscheiben Eingriffsflächen auf, deren kleinste Teilstrecke einen zu ihrem zugehörigen, zu der gemeinsamen Drehachse der Führungsscheibe und der Abtriebswelle führenden Radius einen Winkel von etwa 45° aufweist, wobei dieser Winkel auch unter 45° liegen kann.In order to be able to perform a drive of the piston during a rotational movement of the output shaft opposite to the driving direction of rotation, the drive and guide discs engagement surfaces, the smallest part of which an angle to their associated, leading to the common axis of rotation of the guide disc and the output shaft radius of about 45 °, wherein this angle may also be less than 45 °.
Um bei Viertakt-Reihenmotoren die Zapfen der Antriebs- und Führungsscheiben in den Zylinderstufen einander gleich ausführen zu können, müssen die Längsnuten der Abtriebswelle bei Zwei- und Vierzylindermotoren derart angeordnet sein, dass die Antriebs- und Führungsscheiben gegeneinander um 180° und bei drei und Sechszylindermotoren um 120° versetzt angeordnet sind. Um bei Viertakt Zweizylindermotoren eine gleichmäßige Zündfolge herstellen zu können, führen beide Kolben einander parallel laufend ihre Hübe aus, sodass hierbei die Antriebs- und Führungsscheiben der beiden Zylinderstufen in einer einander gleichen Position auf die Abtriebswelle gesetzt werden können. Auch bei V-, W und Boxermotore sollten die Längsnuten der Antriebs- und Führungsscheiben für eine vereinheitlichte Fertigung der Antriebs- und Führungsscheiben entsprechend angeordnet werden.In order to perform the cones of the drive and guide discs in the cylinder stages equal to each other in four-stroke in-line engines, the longitudinal grooves of the output shaft must be arranged in two- and four-cylinder engines such that the drive and guide discs against each other by 180 ° and in three and six-cylinder engines are arranged offset by 120 °. To be able to produce a uniform firing order in four-stroke two-cylinder engines, both pistons execute their strokes in parallel, so that in this case the drive and guide disks of the two cylinder stages can be set in the same position on the output shaft. Even with V, W and boxer motors, the longitudinal grooves of the drive and guide pulleys for a unified manufacture of the drive and guide discs should be arranged accordingly.
Für den Massenausgleich können die Antriebsscheiben und die Führungsscheiben entsprechende Verdickungen, Erweiterungen ihres Außenumfanges und Ausnehmungen aufweisen. Vorteilhaft ist hierbei eine Gestaltung der Wechselhubmotoren etwa als Vierzylinder-Boxermotoren, bei denen zwei Zylinder einer Seite außen liegend und zwei Zylinder der anderen Seite innen liegend angeordnet sind und hierbei in den anliegenden Zylindern spiegelbildlich die gleichen Hübe durchgeführt werden.For mass balance, the drive disks and the guide disks may have corresponding thickening, extensions of their outer circumference and recesses. Advantageous in this case is a design of Wechselhubmotoren as four-cylinder boxer engines in which two cylinders on one side lying outside and two cylinders are arranged on the other side lying inside and in the adjacent cylinders mirror images of the same strokes are performed.
Für die Herstellung einer Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine, welche die Funktion eines Wechselhubmotors aufweist, können insbesondere bei einer dreifachen Ausführung der vier Takte während eines Umlaufs der Kurvenscheibe die Arbeitsräume von drei, hierbei in einem Drehwinkel von 120° angeordneten Hubkolben gemeinsam durch eine in dem feststehenden Gehäuse des Drehkolbenmotors angeordnete Schlitzsteuerung gesteuert werden.For the production of a rotary internal combustion engine, which has the function of a Wechselhubmotors, especially in a threefold execution of the four clocks during one revolution of the cam, the working spaces of three, in this case arranged at a rotational angle of 120 ° reciprocating piston together by one in the fixed housing the rotary piston engine arranged slot control can be controlled.
In dem ersten Arbeitsverfahren weisen der Arbeitstakt und der Ausstoßtakt gegenüber dem Ansaugtakt und dem Verdichtungstakt einen längeren Kolbenhub auf. Alle vier Kolbenhübe weisen hier einen gemeinsamen oberen Totpunkt auf. Zu Beginn des Ansaugtaktes befindet sich der Kolben in der Nähe des Zylinderkopfes, wonach der Kolben während des Ansaugtaktes mit einem kurzen Kolbenhub abwärts bewegt und während des Verdichtungshubes mit einem kurzen Kolbenhub in die Nähe des Zylinderkopfes zurückgestellt wird. Nach der erfolgten Einleitung des Verbrennungsprozesses wird der Kolben während des Arbeitstaktes mit einem langen Kolbenhub abwärts bewegt, wobei das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch weitergehend entspannt wird, als dieses bei den üblichen Verbrennungsmotoren, die konstante Kolbenhübe durchführen, ermöglicht wird. Hierdurch wird der Wirkungsgrad erheblich vergrößert. Durch den nachfolgend, mit einem langen Kolbenhub durchgeführten Ausstoßtakt ist der Kolben wieder in die Nähe des Zylinderkopfes gestellt. Dieses Arbeitsverfahren wird im Folgenden mit A bezeichnet.In the first method of operation, the power stroke and the exhaust stroke have a longer piston stroke than the intake stroke and the compression stroke. All four piston strokes here have a common top dead center. At the beginning of the intake stroke, the piston is in the vicinity of the cylinder head, after which the piston moves downwards during the intake stroke with a short piston stroke and is returned to the vicinity of the cylinder head with a short piston stroke during the compression stroke. After the initiation of the combustion process, the piston is moved downwards during the power stroke with a long piston stroke, whereby the burned fuel-air mixture is further relaxed than is possible in the conventional internal combustion engines that perform constant piston strokes. As a result, the efficiency is significantly increased. As a result of the subsequent exhaust stroke, which is carried out with a long piston stroke, the piston is again placed close to the cylinder head. This working method is referred to below as A.
In dem zweiten Arbeitsverfahren weisen der Arbeitstakt und der Ausstoßtakt gegenüber dem Ansaugtakt und dem Verdichtungstakt einen kürzeren Kolbenhub auf. Wie beim Arbeitsverfahren A weisen alle vier Kolbenhübe einen gemeinsamen oberen Totpunkt auf. Zu Beginn des Ansaugtaktes befindet sich der Kolben in der Nähe des Zylinderkopfes, wonach der Kolben während des Ansaugtaktes mit einem langen Kolbenhub abwärts bewegt und während des Verdichtungstaktes mit einem langen Kolbenhub in die Nähe des Zylinderkopfes zurückgestellt wird. Nach der erfolgten Einleitung des Verbrennungsprozesses wird der Kolben während des Arbeitstaktes mit einem kurzen Kolbenhub abwärts bewegt, wobei das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch einen höheren Druck aufweist, als dieser bei den üblichen Verbrennungsmotoren, die konstante Kolbenhübe durchführen, vorhanden Ist. Durch den nachfolgend, mit einem kurzen Kolbenhub durchgeführten Ausstoßtakt erfolgt eine weitere Erhöhung des Abgasdrucks, wobei der Kolben wieder in die Nähe des Zylinderkopfes gestellt wird. Durch den hierbei vorhandenen erhöhten Abgasdruck kann von dem Wechselhubmotor Druckgas etwa für den Antrieb einer Turbine erzeugt werden, wobei die Turbine auch für den Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Weiterhin kann durch die Möglichkeit der Erzeugung eines hohen Abgasdrucks ein Wechselhubmotor auch als Strahltriebwerk ausgebildet werden. Dieses Arbeitsverfahren wird im Folgenden mit B bezeichnet.In the second method of operation, the power stroke and the exhaust stroke have a shorter piston stroke than the intake stroke and the compression stroke. As in the working method A, all four piston strokes have a common top dead center. At the beginning of the intake stroke, the piston is in the vicinity of the cylinder head, after which the piston moves downwards during the intake stroke with a long piston stroke and is returned to the vicinity of the cylinder head during the compression stroke with a long piston stroke. After the initiation of the combustion process, the piston is moved downwards during the power stroke with a short piston stroke, wherein the combusted fuel-air mixture has a higher pressure than is available in the conventional internal combustion engines that perform constant piston strokes. By subsequently carried out with a short piston stroke exhaust stroke is a further increase in the exhaust pressure, the piston is placed back in the vicinity of the cylinder head. As a result of the increased exhaust gas pressure present here, pressurized gas can be generated by the variable-displacement engine for the drive of a turbine, for example, whereby the turbine can also be used for driving the vehicle. Furthermore, by the possibility of generating a high exhaust pressure, a changeover motor also as Jet engine are formed. This working method will be referred to as B below.
In dem dritten Arbeitsverfahren weisen der Verdichtungstakt und der Arbeitstakt gegenüber dem Ausstoßtak und dem Ansaugtakt einen längeren Kolbenhub auf. Alle vier Kolbenhübe weisen hier einen gemeinsamen unteren Totpunkt auf. Zu Beginn des Ansaugtaktes befindet sich der Kolben in einem großen Abstand zu dem Zylinderkopf, wobei sich dieser Abstand aus der Längendifferenz der langen Kolbenhübe zu den kurzen Kolbenhüben ergibt. Hiernach bewegt sich der Kolben während des Ansaugtaktes mit einem kurzen Kolbenhub abwärts, wobei während des Ansaugtaktes und zu Beginn des Verdichtungstakes durch eine Ladeeinrichtung Kraftstoff-Luftgemisch oder Luft in den zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben vorhandenen Raum eingespeist wird, um nach dem mit einem langen Kolbenhub erfolgenden Verdichtungstakt, durch den der Kolben in die Nähe des Zylinderkopfes gestellt wird und vor der Einleitung des Verbrennungsprozesses ein optimal verdichtetes Kraftstoff-Luftgemisch bereitzustellen. Nach der erfolgten Einleitung des Verbrennungsprozesses wird der Kolben während des Arbeitstaktes mit einem langen Kolbenhub abwärts bewegt, wobei das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch weitergehend entspannt wird, als dieses bei den üblichen Verbrennungsmotoren, die konstante Kolbenhübe durchführen, ermöglicht wird. Hierdurch wird der Wirkungsgrad erheblich vergräßert. Durch den nachfolgend, mit einem kurzen Kolbenhub durchgeführten Ausstoßtakt ist der Kolben wieder nach oben in einen großen Abstand zu dem Zylinderkopf gestellt, wodurch eine große Menge Abgas in dem zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben vorhandenen Raum verbleibt, das nach dem mit einem kurzen Kolbenhub erfolgenden Ansaugtakt, wobei auch durch die Ladeeinrichtung Kraftstoff-Luftgemisch oder Luft in den zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben vorhandenen Raum eingespeist wird, zur Verminderung des Schadstoffausstoßes in einfacher Weise mit dem in einem großen Kolbenhub erfolgenden Verdichtungstakt wieder dem Verbrennungsprozess zugeführt wird. Dieses Arbeitsverfahren wird im Folgenden mit C bezeichnet.In the third working method, the compression stroke and the power stroke relative to the exhaust stroke and the intake stroke have a longer piston stroke. All four piston strokes here have a common bottom dead center. At the beginning of the intake stroke, the piston is at a great distance from the cylinder head, this distance resulting from the difference in length of the long piston strokes to the short piston strokes. Thereafter, the piston moves during the intake stroke with a short piston stroke down, wherein during the intake stroke and at the beginning of the compression Stakes by a charging device fuel-air mixture or air is fed into the existing space between the cylinder head and the piston to after a long Piston stroke compression stroke, by which the piston is placed in the vicinity of the cylinder head and to provide an optimally compressed fuel-air mixture before the initiation of the combustion process. After the initiation of the combustion process, the piston is moved downwards during the power stroke with a long piston stroke, whereby the burned fuel-air mixture is further relaxed than is possible in the conventional internal combustion engines that perform constant piston strokes. As a result, the efficiency is significantly increased. By the exhaust stroke subsequently performed with a short piston stroke, the piston is again set up at a great distance to the cylinder head, whereby a large amount of exhaust gas remains in the space existing between the cylinder head and the piston after the short piston stroke Suction stroke, which is also fed by the charging device fuel-air mixture or air in the existing space between the cylinder head and the piston, to reduce the pollutant emissions in a simple manner with the taking place in a large piston stroke compression stroke is returned to the combustion process. This working method will be referred to as C below.
In dem vierten Arbeitsverfahren weisen der Verdichtungstakt und der Arbeitstakt gegenüber dem Ausstoßtakt und dem Ansaugtakt einen kürzeren Kolbenhub auf. Wie beim Arbeitsverfahren C weisen alle vier Kolbenhübe einen gemeinsamen unteren Totpunkt auf. Zu Beginn des Ansaugtaktes befindet sich der Kolben in der Nähe des Zylinderkopfes, wonach der Kolben während des Ansaugtaktes mit einem langen Kolbenhub nach unten bewegt und während des mit einem kurzen Kolbenhub erfolgenden Verdichtungstaktes nach oben in einen großen Abstand zu dem Zylinderkopf gestellt wird. Während des Ansaugtaktes und zu Beginn des Verdichtungstaktes wird durch eine Ladeeinrichtung Kraftstoff-Luftgemisch oder Luft in den zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben vorhandenen Raum eingespeist, um nach dem mit einem kurzen Kolbenhub erfolgten Verdichtungstakt, durch den der Kolben wieder nach oben in den großen Abstand zu dem Zylinderkopf gestellt ist, sowie vor der Einleitung des Verbrennungsprozesses ein optimal verdichtetes Kraftstoff Luftgemisch bereitzustellen. Nach der erfolgten Einleitung des Verbrennungsprozesses wird der Kolben während des Arbeitstaktes mit einem kurzen Kolbenhub abwärts bewegt, wobei das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch einen höheren Druck aufweist, als dieser bei den üblichen Verbrennungsmotoren, die konstante Kolbenhübe durchführen, vorhanden ist. Durch den nachfolgend, mit einem langen Kolbenhub durchgeführten Ausstoßtakt erfolgt eine weitere Erhöhung des Abgasdrucks, wobei der Kolben wieder in die Nähe des Zylinderkopfes gestellt wird. Durch den hierbei vorhandenen erhöhten Abgasdruck kann von dem Wechselhubmotor Druckgas etwa für den Antrieb einer Turbine erzeugt werden, wobei die Turbine auch für den Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Weiterhin kann durch die Möglichkeit der Erzeugung eines hohen Abgasdrucks ein Wechselhubmotor auch als Strahltriebwerk ausgebildet werden. Dieses Arbeitsverfahren wird im Folgenden mit D bezeichnet.In the fourth working method, the compression stroke and the power stroke have a shorter piston stroke compared to the exhaust stroke and the intake stroke. As in the working method C, all four piston strokes have a common bottom dead center. At the beginning of the intake stroke, the piston is in the vicinity of the cylinder head, after which the piston is moved down during the intake stroke with a long piston stroke and is placed upwards at a great distance to the cylinder head during the compression stroke with a short piston stroke. During the intake stroke and at the beginning of the compression stroke, fuel-air mixture or air is fed into the space existing between the cylinder head and the piston by a charge stroke, after the compression stroke with a short piston stroke, through which the piston returns upward to the great distance is provided to the cylinder head, as well as to provide an optimally compressed fuel air mixture before the initiation of the combustion process. After the initiation of the combustion process, the piston is moved downwards during the power stroke with a short piston stroke, wherein the combusted fuel-air mixture has a higher pressure than that in the conventional internal combustion engines that perform constant piston strokes exists. By subsequently carried out with a long piston stroke exhaust stroke is a further increase in the exhaust pressure, the piston is placed back in the vicinity of the cylinder head. As a result of the increased exhaust gas pressure present here, pressurized gas can be generated by the variable-displacement engine for the drive of a turbine, for example, whereby the turbine can also be used for driving the vehicle. Furthermore, by the possibility of generating a high exhaust pressure, a change-over engine can also be designed as a jet engine. This working method is denoted by D below.
Gegenkolben, die nach den Arbeitsverfahren A angetrieben werden, führen das Arbeitsverfahren C aus, während Gegenkolben, die nach den Arbeitsverfahren B angetrieben werden, des Arbeitsverfahren D ausführen.Opposing pistons, which are driven by the working method A, perform the working method C, while the opposed pistons driven by the working method B perform the working method D.
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Für die Durchführung der Arbeitsverfahren C oder D ist die Formgebung und Anordnung der Antriebsscheibe gemäß der Führungsscheibe
Der Wechselhubmotor weist einen in einem Zylinder
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Für die Durchführung der Arbeitsverfahren A oder B ist die Formgebung und Anordnung der Antriebsscheibe gemäß der Antriebsscheibe
Der Wechselhubmotor weist einen in einem Zylinder
In die untere Eingriffsfläche
Der Gaswechsel in den Wechselhubmotoren der
Die in die Antriebsscheiben
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Die in einfacher Weise aus einem Rundprofil gefertigte Abtriebswelle
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Die Abtriebswelle
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Die Abtriebswelle
Eine weitere symmetrische Anordnung der Antriebs- und Führungsscheiben kann auch bei der Anordnung einer Führungsstange erfolgen, die nur einfach gegabelt ist oder einen Einzelstab aufweist, wobei an beiden Stirnseiten der Führungsstange symmetrisch jeweils eine Antriebs- und Führungsscheiben angeordnet sind. In ungünstiger Weise sind hierbei aufwändige, u-förmige, die beiden Gabelholme verbindenden Halterungen für die in die außen liegenden Antriebs- oder Führungsscheiben eingreifenden Rollen vorzusehen, da hierbei die innen liegenden Antriebs- oder Führungsscheiben während ihrer Drehung mit ihrer Kontur die Drehachsen der in die außen liegenden Antriebs- oder Führungsscheiben eingreifenden Rollen erheblich überschreiten. Aus diesem Grund sind für diese Bauweise keine Zeichnungen angefertigt.A further symmetrical arrangement of the drive and guide disks can also take place in the arrangement of a guide rod which is simply forked or has a single rod, wherein symmetrically in each case a drive and guide discs are arranged on both end sides of the guide rod. In an unfavorable manner, this complex, U-shaped, connecting the two fork bars mounts for the engaging in the outer drive or guide pulleys rollers are provided, since in this case the inner drive or guide discs during their rotation with their contour, the axes of rotation in the Exceed outside drive or guide discs engaging roles considerably. For this reason, no drawings are made for this construction.
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Unter den Stellungsbildern sind die Gradzahlen der Drehwinkelstellung der Antriebs- und Führungsscheiben angegeben, wobei hier die nach dem Ausstoßtakt und vor dem Ansaugtakt vorhandene Stellung der Arbeits- und Führungsscheiben mit der Gradzahl 0° festgelegt ist. Bei den in den Zeichnungen dargestellten Antriebs- und Führungsscheiben wird der kurze Hub von dem Kolben in einem Drehwinkel von 57° durchgeführt, wobei der Kolben den langen Hub in einem Drehwinkel von 237° durchführt. Hierbei bewegt sich der Kolben während eines kurzen Hubes um 21 Längeneinheiten, während sich der Kolben während eines langen Hubes um 37 Längeneinheiten bewegt, wodurch sich ein Längenverhältnis des kurzen Hubes zu dem langen Hub von 37/21 = 1:1,76 ergibt.Among the positional images, the degrees of rotation angle position of the drive and guide discs are indicated, in which case the position of the working and guide discs having the degree number 0 ° is defined after the discharge stroke and before the intake stroke. In the drive and guide discs shown in the drawings, the short stroke of the piston is performed in a rotation angle of 57 °, wherein the piston performs the long stroke in a rotation angle of 237 °. Here, during a short stroke, the piston moves 21 units of length while the piston moves 37 units of length during a long stroke, resulting in an aspect ratio of the short stroke to the long stroke of 37/21 = 1: 1.76.
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Im Stellungsbild 1 ist die Kolbenstellung nach dem Ausstoßtakt und vor dem Ansaugtakt dargestellt.In the position diagram 1, the piston position after the exhaust stroke and before the intake stroke is shown.
Im Stellungsbild 2 ist die Kolbenstellung nach dem Ansaugtakt und vor dem Verdichtungstakt dargestellt.In the position diagram 2, the piston position is shown after the intake stroke and before the compression stroke.
Im Stellungsbild 3 ist die Kolbenstellung nach dem Verdichtungstakt und vor dem Arbeitstakt dargestellt.In the position diagram 3, the piston position is shown after the compression stroke and before the power stroke.
Im Stellungsbild 4 ist die Kolbenstellung nach dem Arbeitstakt und vor dem Ausstoßtakt dargestellt.In the position diagram 4, the piston position is shown after the power stroke and before the exhaust stroke.
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DE102009048648A1 (en) | 2011-04-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131012 |
|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |