DE102018006977A1 - Motor mit variablem Totpunkt - Google Patents

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
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Abstract

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen mit Fig.1, Fig.2, Fig.3 und Fig.4 erläutert.Dabei Fig.1 zeigt die Kolbenstellung nach der ersten Zündung. Der Kolben(14) hat den gemeinsamen oberen Totpunkt OT überschritten, Kolben(13) bewegt sich nach unten.Fig.2 in einfacher Darstellung das Prinzip des Motors im oberen Totpunkt OT mit zwei Kolben in zwei Zylindern(11) und (12).Fig.3 zeigt die Kolbenstellung nach der zweiten Zündung. Beide Kolben bewegen sich in gleiche Richtung.Fig.4 zeigt eine Kolbenstellung mit gleichem Druck in beiden Zylindern.Der Motor mit dem ersten Zündzeitpunkt im Zylinder(11) bewirkt eine Erhöhung des oberen Totpunkts in Zylinder(12) gefolgt von einer Zündung.Dadurch wird die Druckübertragung zeitlich gestreckt. Eine niedrige Betriebsdrehzahl ist möglich. Zusammen dürfte diese Motorvariante mit zwei Kolben gegenüber der mit einem Kolben pro Motorzapfen zu einem höheren Wirkungsgrad führen, wenn man die Reibung klein halten kann. Da bei jedem der zwei Zündvorgänge die Druckwelle nicht direkt durch den Mittelpunkt der Kurbelwelle verläuft, reduziert sich zu diesem Zeitpunkten die Reibung und verlängert auch die Lebensdauer des Kurbeltriebes.Folgende Betriebsarten sind möglich:beide Zylinder mit Gasfüllung, erste Zündung in Zylinder(13) (kleine Drehzahl),beide Zylinder mit Gasfüllung, erste Zündung in Zylinder(14) (hohe Drehzahl),Zylinder (11) mit Gasfüllung und (12) mit Diesel (kleine Drehzahl),Zylinder (12) mit Gasfüllung und (11) mit Diesel (hohe Drehzahl),ein Zweitaktmotor mit erster Zündung in Zylinder(11) und bei kleiner Drehzahl kann gespült werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Bei den Motoren mit einem Kolben und einer Kurbelwelle wird eine Pleuelstange auf dem einen Ende in einem Gelenk im Kolben in eine lineare Gleitbahn, auf dem anderen Ende verkoppelt auf dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle in einer kreisrunden Bahn geführt. Im oberen Totpunkt kann in der Regel kein Zünddruck auf die Drehbewegung der Welle übertragen werden. Außerdem wird das Kompressionsverhältnis im Betrieb bei den bekannten Motoren in der Anwendung nicht geändert.
  • Aufgabenstellung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Motor mit linearer Kolbenbewegung zu schaffen, der den erzeugten Druck auf den Kolben möglichst sofort auf die Kurbelwelle überträt. Dadurch soll der Energieverbrauch gesenkt werden. In der Kompressionsphase soll dadurch kein Energieverlust in Kauf genommen werden. Außerdem sollte das Kompressionsverhältnis variabel sein. Der Schutz vor Schäden des Klopfens wird gewünscht.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen mit 1, 2, 3 und 4 erläutert. Die für die Funktion nötigen Ventile sind nicht dargestellt.
  • Dabei zeigt 2 in einfacher Darstellung das Prinzip des Motors im oberen Totpunkt mit zwei Kolben in zwei Zylindern(11) und (12) und daran zwei Pleuelstangen über Bolzen A und B mit Pleuelring (17) verkoppelt, der auf die Kurbelwelle wirkt.
    • 1 zeigt die Kolbenstellung nach der ersten Zündung.
    • 3 zeigt die Kolbenstellung nach der zweiten Zündung.
    • 4 zeigt eine Kolbenstellung mit gleichem Druck in beiden Zylindern.
  • Der Pleuelring (17) hat zwei Augen, die am äußeren Durchmesser fest mit ihm verbunden sind, mit Vorder- und Hinterteil. In deren Mitte eine Pleuelstange, mit Bolzen(A) und(B) angekoppelt wie die Kolbenbolzen im Kolben. Der Pleuelring(17) sitzt auf der Kurbel der Welle(18) drehbar. Jede Pleuelstange mit etwa zwei ähnlich gleichen Pleuelaugen braucht kein Pleuellagerdeckel und kann aus einem Stück bestehen. Dafür muss der Pleuelring(17) aus zwei Teilen bestehen.
  • Am Ende der Kompressionsphase haben beide Kolben einen gemeinsamen oberen OT. Jedoch nach der Zündung im ersten Zylinder(11) bewegt sich die Pleuelstange(15) etwa senkrecht nach unten und Pleuelstange(16) nach oben. Der zweite Kolben(14) erreicht einen höheren Totpunkt in Zylinder(12). Die Kurbelwelle erhält einen Drehimpuls aus dem ersten Zylinder. Nach der zweiten Zündung wirkt der erzeugte Druck von Zylinder(12) teils in den ersten Zylinder und verlangsamt dort die Kolbenbewegung. Danach erhält die Kurbelwelle sein maximales Drehmoment aus beiden Zylinder(11) und(12).
  • Bei hohen Drehzahlen kann auch zuerst in Zylinder(12) gezündet werden. Dadurch wird ein zweites maximales Drehmoment möglich.
  • Wenn Zylinder(11) mit Gas gefüllt wurde, der andere mit Diesel, wird in Zylinder(11) gezündet und in Zylinder(12) mit hoher Kompression selbst gezündet. Dieser Motorbetrieb hat bei einer bestimmten Drehzahl sein maximales Drehmoment. Wird aber die Füllung vertauscht, erhält man ein maximales Drehmoment im anderen Drehzahlbereich.
  • Folgende Betriebsarten sind möglich:
    • beide Zylinder mit Gasfüllung, erste Zündung in Zylinder(11) (kleine Drehzahl),
    • beide Zylinder mit Gasfüllung, erste Zündung in Zylinder(12) (hohe Drehzahl),
    • Zylinder (11) mit Gasfüllung und (12) mit Diesel (kleine Drehzahl),
    • Zylinder (12) mit Gasfüllung und (11) mit Diesel (hohe Drehzahl),
    • ein Zweitaktmotor mit erster Zündung in Zylinder(11) und bei kleiner Drehzahl kann gespült werden.
  • Die Anordnung beider Pleuelstangen über der Kurbelwelle wirkt wie eine Waage und bildet dadurch einen Klopfschutz, wenn in einem Zylinder zu früh gezündet wird. Der Druck wird zum Teil im zweiten Zylinder aufgenommen.

Claims (1)

  1. Kolbenmotor mit mindestens einer Kurbelwelle und zwei parallelen Zylindern, in denen linear parallel zwei Kolben geführt werden, deren hin- und hergehende Bewegungen über zwei Pleuelstangen (15) und (16) über Pleuelring (17) auf die Kurbel der Welle (18) übertragen werden, wobei die Pleuelstangen am oberen Ende mit Kolbenbolzen die zwei Kolben führen, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende durch Bolzen (A) und (B) die Pleuelstangen geführt werden, diese außen am Pleuelring (17) drehbar gelagert sind wie die Kolbenbolzen in Kolben (13) und (14), die Längsachse der Welle (18) unterhalb der Zylinder (11) und (12) auf der Mittellinie zwischen diesen verläuft, im Motortakt der Kompression beide Pleuelstangen die Kolben bis zum gemeinsamen OT führen, dort die Mittellinien der Zylinder mit denen der Pleuelstangen zur Deckung kommen, in den Zylindern zeitlich versetzt die Zündung erfolgt, die erste Zündung die Kompression im zweiten Zylinder erhöht, nach der Zündung im ersten Zylinder (11) die Pleuelstange (15) sich abwärts bewegt und die Kurbelwelle (18) einen Drehimpuls erhält, sich gleichzeitig Pleuelstange (16) mit Kolben (14) aufwärts bewegt und ein höherer Totpunkt OT in Zylinder (12) mit größerer Kompression erreicht wird, dort nach der Zündung (Selbstzündung möglich) der Druck teils in Zylinder (11) zurück wirkt, dort die Kolbenbewegung verlangsamt, der Druck aus beiden Zylindern über Pleuelring (17) die Kurbelwelle treibt, wobei mit hohen Drehzahlen auch zuerst in Zylinder (12) gezündet werden kann, was einen höheren OT in Zylinder (11) erzeugt, und im Falle unterschiedlicher Füllungen (etwa Gas/Diesel) diese zu tauschen sind, ferner die Anordnung beider Pleuelstangen auf dem Pleuelring (17) einen Klopfschutz bewirkt, schließlich der langsame Betrieb (kleine Drehzahl) mit erster Zündung in Zylinder (11) eine Variante als Zweitaktmotor mit Spülung ermöglicht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208510A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-11 Daimler Chrysler Ag Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE69818896T2 (de) * 1997-04-15 2004-09-09 WCI Outdoor Products, Inc., Cleveland Biegbare Pleuelstange
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DE102009029808A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Willi Fechner Gmbh Verbrennungsmotor

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