DE10247196B4 - Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür - Google Patents

Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür Download PDF

Info

Publication number
DE10247196B4
DE10247196B4 DE10247196A DE10247196A DE10247196B4 DE 10247196 B4 DE10247196 B4 DE 10247196B4 DE 10247196 A DE10247196 A DE 10247196A DE 10247196 A DE10247196 A DE 10247196A DE 10247196 B4 DE10247196 B4 DE 10247196B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
internal combustion
combustion engine
reciprocating internal
engine according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10247196A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10247196A1 (de
Inventor
Peter Pelz
Wilfried Ball
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE10247196A priority Critical patent/DE10247196B4/de
Priority to PCT/EP2003/008892 priority patent/WO2004022945A1/de
Priority to AU2003255414A priority patent/AU2003255414A1/en
Publication of DE10247196A1 publication Critical patent/DE10247196A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10247196B4 publication Critical patent/DE10247196B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/36—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear peculiar to machines or engines of specific type other than four-stroke cycle
    • F01L1/38—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear peculiar to machines or engines of specific type other than four-stroke cycle for engines with other than four-stroke cycle, e.g. with two-stroke cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • F01L3/205—Reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/04—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/06—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with disc type valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/12—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements specially for two-stroke engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • F02B33/10—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with the pumping cylinder situated between working cylinder and crankcase, or with the pumping cylinder surrounding working cylinder
    • F02B33/12—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with the pumping cylinder situated between working cylinder and crankcase, or with the pumping cylinder surrounding working cylinder the rear face of working piston acting as pumping member and co-operating with a pumping chamber isolated from crankcase, the connecting-rod passing through the chamber and co-operating with movable isolating member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/06—Engines with means for equalising torque
    • F02B75/065—Engines with means for equalising torque with double connecting rods or crankshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/024—Belt drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine, enthaltend
wenigstens einen Zylinder (2), in dem unter Bildung einer Arbeitskammer (6) ein Kolben (4) arbeitet,
einen am Kolben vorgesehenen Schaft (14), der unter Abdichtung linear beweglich durch eine auf der von der Arbeitskammer abgewandten Seite des Kolbens ausgebildete Trennwand (48) des Zylinders hindurchgeführt ist und den Kolben mit einem eine Kurbelwelle enthaltenden Kurbeltrieb verbindet,
wobei der Raum zwischen dem Kolben und der Trennwand eine Frischladungskammer (50) bildet, die über eine Einlaßventileinrichtung (60) mit der Umgebung verbunden ist;
eine Überstromeinrichtung (54, 56), die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens einen Überströmpfad von der Frischladungskammer in die Arbeitskammer freigibt,
gekennzeichnet durch eine Auslaßventileinrichtung (64, 66, 68), die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens (4) die Arbeitskammer (6) mit einem Auslasskanal (70) verbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter einen Kolben, insbesondere für eine solche Hubkolbenbrennkraftmaschine.
  • Eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE 100 04 103 A1 bekannt. Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Hubkolbenbrennkraftmaschine, die beispielsweise nach dem Zweitaktprinzip arbeitet, ist im Kopf des Zylinders ein konventionelles, als Tellerventil ausgebildetes Auslassventil vorgesehen. Bei einer weiteren Ausführungsform arbeiten in dem Zylinder zwei sich gegenläufig bewegende Kolben, wobei der eine Kolben im Bereich seines unteren Totpunktes eine Einlassventileinrichtung freigibt und der andere Kolben im Bereich seines unteren Totpunktes eine Auslassventileinrichtung freigibt.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine bei Beibehaltung oder Verbesserung ihres Wirkungsgrades in ihrem Aufbau zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Die Unteransprüche 1 bis 10 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine gerichtet.
  • Dadurch, dass die erfindungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine kein in ihrem Kopf angeordnetes, von der Kurbelwelle her angetriebenes Auslassventil aufweist, kann sie derart aufgebaut werden, dass sie ohne Nockenwelle auskommt. Damit ist der Aufbau und der Energieverbrauch zum Betätigen der Auslaßventilvorrichtung vereinfacht.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
  • Es stellen dar:
  • 1 einen schematischen Mittelschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine,
  • 2 einen Teilschnitt in der Ebene II-II der 1,
  • 3 einen Teilschnitt in der Ebene II-II in 1 mit einer abgeänderten Ausführungsform eines Kurbeltriebs,
  • 4 einen Schnitt in der Ebene III-III der 1,
  • 5 eine schematische Ansicht auf eine Ventilscheibe,
  • 6 eine schematische Stirnansicht einer Hubkolbenbrennkraftmaschine,
  • 7 einen Längsschnitt durch einen Kolben und
  • 8 einen Querschnitt durch einen Kolbenschaft.
  • Gemäß 1 arbeitet in einem nach oben mittels einer Stirnwand 1 verschlossenen Zylinder 2 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ein Kolben 4 unter Bildung einer Arbeitskammer 6 zwischen dem Kolben 4 und dem oberen Bereich des Zylinders 2. Der Kolben 4 weist einen Schaft 14 auf, der beispielsweise starr mit dem Kolben 4 verbunden ist, welcher Schaft sich zwischen zwei Kurbelwellen 16 und 18 hindurch erstreckt und in einem Tragteil 20 endet, das vorteilhafterweise in einem Zylinderansatz 22 eines insgesamt mit 24 bezeichneten Motorgehäuses geführt ist, wobei die Achse des Zylinderansatzes 22 mit der des Zylinders 2 zusammenfällt. Das Tragteil ist über außerhalb der Zylinderachse zueinander symmetrisch angeordnete Pleuel 26 und 28 mit je einer der Kurbelwellen 16 und 18 verbunden.
  • 2, die eine Teilansicht der Schnittebene II-II der 1 zeigt, stellt Teile des Kurbeltriebs dar. Jede Kurbelwelle 16 und 18 besteht aus einem Scheibenpaar mit je zwei Scheiben 30, 32 und 34, 36, die über je eine im Motorgehäuse gelagerte Welle 38, 40 drehfest miteinander verbunden sind. Die Scheibenpaare sind über eine an wenigstens je einer der Scheiben ausgebildete Außenverzahnung 42, 44 in gegenseitigem Dreheingriff, so dass sie sich mit gleicher Drehzahl, aber gegensinnig drehen.
  • Die Anordnung ist insgesamt symmetrisch zur Zylinderachse, in der sich der Schaft 14 zwischen den Scheiben hindurch erstreckt. Jede Scheibe weist einen Pleuelzapfen 46 auf, an dem die in 2 nicht dargestellten Pleuel 26 und 28 gelagert sind. Somit ist das Tragteil 20 und damit der Kolben 4 über vier Pleuel mit dem Kurbeltrieb verbunden.
  • 3 zeigt eine gegenüber 2 abgeänderte Ausführungsform eines Kurbeltriebs. Die beiden Scheiben 30, 32 bzw. 34, 36 eines Scheibenpaares sind dabei jeweils über einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 461 bzw. 462 drehfest miteinander verbunden und sind an dem Motorgehäuse mittels konzentrisch an ihnen angeordneten Wellenstummeln 381 , 382 bzw. 401 , 402 gelagert. Bei dem Kurbeltrieb gemäß 3 ist somit jede Kurbelwelle 16 bzw. 18 nur über ein Pleuel, das am Pleuelzapfen 461 bzw. 462 gelagert ist, mit dem Tragteil 20 verbunden.
  • Die Pleuel 26 und 28 werden bei der beschriebenen Konstruktion, bei der sie auf der vom Kolben abgewandten Seite der Kurbelwellen 16 und 18 mit dem Kolben 4 bzw. dessen Schaft 14 verbunden sind, mit Ausnahme im Schubbetrieb des Motors nur auf Zug beansprucht, so dass sie, da keine hohe Druck- oder Knickfestigkeit erforderlich ist, als einfache Zugstreben in Form beispielsweise flacher Stanzteile ausgebildet sein können.
  • Das Tragteil 20 ist vorteilhaft nicht als vollständige Scheibe ausgebildet, die den gesamten Querschnitt des Zylinderansatzes 22 ausfüllt, sondern derart, dass bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des Tragteils 20 die im Kurbelraum befindliche Luft ohne Strömungsverluste das Tragteil 20 umströmen kann.
  • Der Zylinder 2 ist zu dem Kurbeltrieb hin durch eine Trennwand 48 abgeschlossen, durch die sich der Schaft 14 abdichtend geführt hindurch erstreckt. Zwischen dem Kolben 4 und der Trennwand 48 ist auf diese Weise eine Frischladungskammer 50 gebildet, deren Volumen, wenn sich der Kolben 4 in seinem unteren Totpunkt befindet, minimal ist.
  • Im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens 4 (in 1 dargestellt), ist außen am Zylinder ein Ringraum 52 ausgebildet, der um einen Teil des Umfanges des Zylinders herum verläuft. Der Ringraum 52 ist, bezogen auf den unteren Totpunkt des Kolbens 4, unterhalb des Kolbens über radiale Durchlaßöffnungen 54 und oberhalb des Kolbens über radiale Durchlaßöffnungen 56 mit der Frischladungskammer 50 bzw. der Arbeitskammer 6 verbunden.
  • 4 zeigt einen Schnitt in der Ebene III-III der 1, die durch die oberen Durchlaßöffnungen 56 verläuft. Gemäß 3 umgreift der Ringraum 52 einen Umfangsbereich von vorteilhafterweise mehr als 180° des Zylinders 2 und geht von einem Ansaugkanal 58 aus, in dem ein Einlaßventil 60 arbeitet. Das Einlaßventil 60 kann beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet sein, das bei Unterdruck im Ringraum 52 öffnet; es kann auch ein elektrisch oder sonstwie betätigtes Ventil sein. Stromoberhalb des Einlaßventils 60 ist, insbesondere, wenn das Einlaßventil 60 als einfaches Rückschlagventil ausgebildet ist und die Brennkraftmaschine als Ottomotor betrieben wird, eine Drosselklappe 62 angeordnet.
  • Etwa dem Einlaßkanal 58 gegenüberliegend weist der Zylinder 2 eine Auslaßöffnung 64 auf, die von einer Ventilscheibe 66 überdeckt wird, die mit einer Durchgangsöffnung 68 ausgebildet ist, welche die Auslaßöffnung 64 während eines Winkelbereichs ihrer Umdrehung überdeckt bzw. freigibt. Dadurch ist die Auslaßöffnung 64 zeitweilig mit einem Auslaßkanal 70 verbunden, der durch einen Gehäuseansatz 72 des Zylinders 2 gebildet ist und an dem eine Welle 74 der vorteilhafterweise vollständig im Inneren des Auslaßkanals 70 angeordneten Ventilscheibe 66 gelagert ist.
  • 5 zeigt eine Stirnansicht der Ventilscheibe 66 mit darin ausgebildeter Durchgangsöffnung 68.
  • Die Welle 74 wird vorteilhafterweise von einem Ritzel 76 (1) angetrieben, das mit einer oder beiden Scheiben 34, 36 kämmt und koaxial zu einer im Motorgehäuse 24 gelagerten Welle 78 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist. Die Welle trägt eine Zahnriemenscheibe 80, die über einen Zahnriemen 82 mit einer weiteren Zahnriemenscheibe 84 verbunden ist, die drehfest mit der Welle 74 der Ventilscheibe 66 verbunden ist. Mit 86 ist in 5, die eine Stirnansicht der gesamten Brennkraftmaschine schematisch ohne Einlaßkanal und Auslaßkanal zeigt, eine Spannrolle zum Spannen des Zahnriemens 82 bezeichnet.
  • Bei der nachfolgenden Funktionsbeschreibung der Brennkraftmaschine wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine im Zweitaktverfahren als Ottomotor betrieben wird, wobei in dem Ringraum 52 eine Einspritzdüse 88 zum Einspritzen von Kraftstoff und in der Stirnwand 1 eine Zündkerze 90 angeordnet ist.
  • Es sei angenommen, der Kolben 4 befindet sich, wie in 1 dargestellt, in seinem unteren Totpunkt. Der Kolben hat dann die Auslaßöffnung 64 überfahren. Die Abstimmung der Drehung der Ventilscheibe 66 auf die Bewegung des Kolbens 4 ist derart, dass die Durchgangsöffnung 68 der Ventilscheibe 66 die Auslaßöffnung 64 mit dem Auslaßkanal 70 verbindet, so dass in der Arbeitskammer 6 verbrannte Ladung in den Auslaßkanal 70 entweichen kann. Gleichzeitig gibt der Kolben 4 die Verbindung der Frischladungskammer 50 mit der Arbeitskammer 6 durch die Durchlaßöffnungen 54 und 56 hindurch frei, so dass unterhalb des Kolbens 4 komprimierte Frischladung in die Arbeitskammer 6 unter Verdrängung der dort befindlichen verbrannten Ladung verdrängt.
  • Der Kolben 4 bewegt sich anschließend aufwärts, wobei er die oberen Durchlaßöffnungen 56 überfährt und die Frischladungskammer 50 von der Arbeitskammer 6 trennt. Weiter überfährt der Kolben 4 die Auslaßöffnung 64, so dass die Arbeitskammer 6 vom Auslaßkanal 70 getrennt wird. Die Ventilscheibe 66 verschließt die Auslaßöffnung 56, so dass keine Verbindung zwischen der Frischladungskammer 50 und dem Auslaßkanal 70 besteht.
  • Bei seiner Aufwärtsbewegung saugt der Kolben 4 frische Ladung in die Frischladungskammer 50 ein, der beim Einströmen Kraftstoff aus der Einspritzdüse 88 in geeigneter Menge zugemessen wird. Gleichzeitig wird die in der Arbeitskammer 6 enthaltene Frischladung komprimiert und im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens 4 mittels der Zündkerze 90 gezündet. Bei seiner Abwärtsbewegung komprimiert der Kolben 4 die in der Frischladungskammer 50 enthaltene frische Ladung. Sobald der Kolben 4 vor dem Erreichen seines unteren Totpunktes am Ende des Arbeitstaktes die Auslaßöffnung 64 überfährt, wird diese von der Durchgangsöffnung 68 der sich drehenden Ventilscheibe 66 freigegeben, so dass die verbrannte Ladung in den Auslaßkanal 70 entweicht und unmittelbar anschließend, sobald die oberen Durchlaßöffnungen 56 überfahren sind, die komprimierte Frischladung in die Arbeitskammer 6 überströmt.
  • Durch zweckentsprechende Ausbildung der Auslaßöffnung 64 und der Durchlaßöffnung 56 lassen sich ein effizienter Ladungswechsel und eine thermodynamisch günstige Vermischung bzw. Verwirbelung der Frischladung und deren Konzentration vor der Zündkerze 90 erreichen, wodurch ein geringer Verbrauch bei gleichzeitig niedrigen Schadstoffemissionen möglich ist. Ein weiterer vorteilhafter Effekt ist die durch die Frischluft bzw. Frischladung in der Frischladungskammer bewirkte Kühlung des Kolbens 4.
  • Es versteht sich, dass die Drehzahl der Ventilscheibe 66 der Drehzahl der Kurbelscheiben entspricht. Die Überlappung zwischen der Durchgangsöffnung 68 und der Auslaßöffnung 64 kann durch eine an sich bekannte Einrichtung zur Verstellung der Phase zwischen der Drehung der Ventilscheibe 66 und der der Kurbelscheiben verändert werden, so dass angepaßt an die Betriebsbedingungen, wie Last und Drehzahl, ein optimaler Betrieb erzielt wird.
  • Weiter versteht sich, dass die Durchlaßöffnungen 56 derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine optimale Spülung der Arbeitskammer 6 erzielt wird.
  • Die beschriebene Brennkraftmaschine ist auch für den Betrieb als Dieselmotor geeignet, wobei die Dieseleinspritzdüse(n) dann unmittelbar in die Arbeitskammer 6 einspritzt. Dadurch, dass die Stirnwand 1 frei von Ventilen ist, bestehen bezüglich der Anordnung der Einspritzdüse(n) und der Zündkerze(n) optimale Gestaltungsfreiheiten, wobei der Motor auch als Benzindirekteinspritzer betrieben werden kann, wenn die Einspritzdüse 88 unmittelbar in die Arbeitskammer 6 einspritzt.
  • Der beschriebene Motor hat zahlreiche weitere Vorteile:
    In Folge der Trennung des Kurbelraums von der Arbeitskammer 6 durch die Trennwand 48 und die an diese anschließende Frischladungskammer 50 bleiben der Kurbelraum und die in ihm angeordneten Bauteile weitgehend kalt. Dadurch ist es möglich, die Teile des Kurbeltriebs aus nicht warmfesten Leichtbauwerkstoffen oder auch aus Kunststoff, beispielsweise in Form einfacherer Spritzteile, herzustellen, wodurch Gewicht und Kosten gespart werden können.
  • Des weiteren ist es durch die niederen Temperaturen im Kurbelraum möglich, umweltfreundliche Öle, beispielsweise wässrige Dispersionen, zu verwenden oder durch entsprechende Werkstoffpaarungen schmiermittellos zu arbeiten oder selbstschmierende Rollenlager oder andere Lager zu verwenden.
  • In Folge der niederen Temperaturen kann eine Lichtmaschine und/oder ein Anlasser unmittelbar in den Kurbeltrieb integriert werden, was Bauraum und Bauteile spart.
  • Der beschriebene Motor kann in vielfältiger Weise abgeändert werden:
    Der Doppelkurbeltrieb weist den Vorteil auf, dass der Schaft 14 linear geführt ist. Das Tragteil 20 muss nicht zwingend auf der von der Arbeitskammer 6 abgewandten Seite des Kurbeltriebs angeordnet sein, wobei dann allerdings der Vorteil der Nur-Zug-Beanspruchung der Pleuel entfällt. Des weiteren ist der Doppelkurbeltrieb, der besonders bei höheren Drehzahlen einen reibungsgünstigen, komfortablen Motorlauf ermöglicht, nicht zwingend erforderlich; es kann auch mit einer Kurbelwelle und entsprechenden Zwischengliedern oder -trieben gearbeitet werden, damit ein mit dem Kolben 4 starr verbundener Schaft 14 linear und unter Abdichtung durch die Trennwand 48 hindurch geführt werden kann.
  • Das Auslaßventil muss nicht zwingend in der beschriebenen Konstruktion als Ventilscheibe 66 ausgebildet sein. Diese Ventilscheibe 66, die in einfacher Weise unmittelbar elektrisch, permanent drehend oder von einem Schrittmotor, angetrieben werden kann, ist jedoch besonders vorteilhaft, da sie in ihrem Aufbau einfach ist. Die Ventilscheibe 66 ist keinen großen Axialkräften ausgesetzt, da sie lediglich von Druck in der Frischladungskammer 50 beaufschlagt ist. Der Druck in der Arbeitskammer 6 ist an der Ventilscheibe 66 nicht wirksam, da sie den Weg zwischen der Auslaßöffnung 64 und dem Auslaßkanal 70 freigibt, sobald der Kolben 4 bei seiner Abwärtsbewegung am Ende eines Arbeitsschubs die Auslaßöffnung 64 überfährt. Wegen der geringen Axialkräfte läuft die Ventilscheibe reibungsarm, kann gewichtsgünstig gestaltet werden und in einfacher Weise axial geführt werden, beispielsweise in ihrer Lagerung oder an ihrem Umfang.
  • Zur Steuerung des Ladungswechsels kann ein stellbares Abdecksegment 92 (1) vorgesehen sein, das mit den Öffnungen 54 und 56 entsprechenden Öffnungen ausgebildet ist, die aus einer mit den Öffnungen 54 und 56 fluchtenden Stellung in eine teilfluchtende oder die Öffnungen 54 und 56 schließende Stellung verstellbar ist. Die Funktion der Drosselklappe kann in dieses Abdecksegment verlegt werden. In einer anderen Ausführungsform können die Öffnungen 54 und 56 durch Nuten ersetzt werden, die in der Innenseite des Zylinders ausgebildet sind und im unteren Totpunkt des Kolbens Durchströmkanäle von der Frischluftkammer 50 in die Arbeitskammer 6 bilden. Der Ringraum 52 kann dann entfallen und die Frischluftkammer kann durch die Trennwand 54 hindurch mit der Umgebung verbunden sein.
  • In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Maschine kann der Raum zwischen dem Tragteil 20 und dem Zylinderansatz 22 bei entsprechender Ausbildung des Tragteils 20 als weiterer Kompressionsraum genutzt werden, der über ein Einlassventil mit der Umgebung verbunden ist und über einen Kanal, in dem ein Steuerventil arbeitet, mit der Arbeitskammer 6 verbunden ist, so dass dieser Raum als zusätzlicher Vorverdichtungsraum nutzbar ist, von dem aus die Arbeitskammer 6 mit zusätzlicher Ladung beschickbar ist. Es versteht sich, dass diese weitere Kammer nur bei entsprechendem Leistungs- bzw. Drehmomentbedarf der Maschine für die Aufladung benutzt wird.
  • In Weiterbildung der geschilderten Maschine kann das in dem Zylinderansatz 22 arbeitende Tragteil 20 zur Ausbildung einer Lichtmaschine als Lineargenerator verwendet werden. Des weiteren kann das Tragteil 20 oder ein mit ihm verbundenes Bauteil den Kolben einer Ölpumpe bilden, über die durch den Schaft 14 hindurch der Kolben 4 gekühlt wird, und so weiter.
  • Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße, nach dem Zweitaktverfahren arbeitende Motor auch mehrzylindrig ausgebildet sein kann.
  • Ein Vorteil von Verbrennungsmotoren der geschilderten Art, bei der der Kolben linear geführt ist und nicht verkippen kann, liegt darin, dass außerordentlich einfache, im wesentlichen hemdlose Kolbenkonstruktionen möglich sind.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines solchen Kolbens:
    Der insgesamt mit 4 bezeichnete Kolben weist einen Grundkörper 96 auf, der beispielsweise aus Metall, vorteilhafterweise aus Metallguß, besteht. Der Grundkörper 96 bildet den tragenden Teil des Kolbens 4 und ist vorteilhafterweise zum Brennraum hin mit einer Beschichtung 98, beispielsweise einem Keramikteil versehen, das hochtemperaturfest ist und den Grundkörper 96 vor hohen Spitzentemperaturen schützt. Im dargestellten Beispiel weist der Kolben eine Mulde 100 auf, die insbesondere für direkt einspritzende Motoren günstig ist.
  • Umfangsseitig ist zwischen dem Grundkörper 96 und der Beschichtung 98 eine Nut ausgebildet, in der ein Kolbenring 102 angeordnet ist. Wie dargestellt, ist der Kolben hemdlos und die Abdichtung zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben erfolgt durch den Kolbenring 102. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Kolbenringe vorgesehen sein können. An seiner von der Beschichtung 98 abgewandten Seite weist der Grundkörper 96 ein Loch auf, in das der beispielsweise als Rohr ausgebildete Schaft 14 eingesetzt und darin beispielsweise durch Verschrauben oder auf sonst wie geeignete Art befestigt ist.
  • Die Herstellung des Kolbens kann beispielsweise erfolgen, indem zunächst die Beschichtung 98 als ein Keramikteil vorgefertigt wird, das dann in eine Gußform eingelegt wird, in der der Grundkörper 96 gegossen wird. Anschließend wird der Schaft 14 am Grundkörper 96 befestigt und der Kolbenring 102 eingebracht.
  • Es versteht sich, dass auch andere Herstellverfahren möglich sind; beispielsweise kann die Beschichtung auf den Grundkörper aufgesintert, aufgesputtert oder sonstwie aufgebracht werden. Alternativ kann der Kolben vollständig aus Keramik bestehen.
  • 8 zeigt einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Schaftes 14. Der Schaft 14 weist zwei Kanäle 104 und 106 auf, wobei der Kanal 104 beispielsweise ein Kühlmittelzulaufkanal und der Kanal 106 ein Kühlmittelablaufkanal ist. Der Grundkörper 96 weist in diesem Fall an die Kanäle 104 und 106 angeschlossene Kanäle auf, die nahe an der brennraumseitigen Oberfläche des Grundkörpers 96 verlaufen und eine wirksame Kühlung des Kolbens zulassen. Die Kühlmittelversorgung, beispielsweise Ölversorgung des Zulaufkanals 104, folgt über eine Kühlmittelpumpe, beispielsweise Ölpumpe, die in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann.
  • Es versteht sich, dass die Beschichtung 98 nicht zwingend ist. Der Schaft 14 ist vorteilhafterweise dort, wo er durch die Trennwand 48 (1) geführt ist, mit einer gleitfähigen Beschichtung versehen.
  • Ein Kolben der beschriebenen Bauart kann nicht nur für die vorstehend geschilderte Brennkraftmaschine verwendet werden, sondern eignet sich insbesondere für alle Brennkraftmaschinen mit über einen Schaft linear geführten Kolben.
    • 1
    Stirnwand
    2
    Zylinder
    4
    Kolben
    6
    Arbeitskammer
    14
    Schaft
    16
    Kurbelwelle
    18
    Kurbelwelle
    20
    Tragteil
    22
    Zylinderansatz
    24
    Motorgehäuse
    30
    Scheibe
    32
    Schreibe
    34
    Scheibe
    36
    Scheibe
    38
    Welle
    40
    Welle
    401
    Wellenstummel
    402
    Wellenstummel
    42
    Außenverzahnung
    44
    Außenverzahnung
    46
    Pleuelzapfen
    461
    Pleuelzapfen
    462
    Pleuelzapfen
    48
    Trennwand
    50
    Frischladungskammer
    52
    Ringraum
    54
    untere Durchlaßöffnung
    56
    obere Durchlaßöffnung
    58
    Einlaßkanal
    60
    Einlaßventil
    62
    Drosselklappe
    64
    Auslaßöffnung
    66
    Ventilscheibe
    68
    Durchgangsöffnung
    70
    Auslasskanal
    72
    Gehäuseansatz
    74
    Welle
    76
    Ritzel
    78
    Welle
    80
    Zahnriemenscheibe
    82
    Zahnriemen
    84
    Zahnriemenscheibe
    86
    Spannrolle
    88
    Einspritzdüse
    90
    Zündkerze
    92
    Abdecksegment
    96
    Grundkörper
    98
    Beschichtung
    100
    Mulde
    102
    Kolbenring
    104
    Kanal
    106
    Kanal

Claims (10)

  1. Hubkolbenbrennkraftmaschine, enthaltend wenigstens einen Zylinder (2), in dem unter Bildung einer Arbeitskammer (6) ein Kolben (4) arbeitet, einen am Kolben vorgesehenen Schaft (14), der unter Abdichtung linear beweglich durch eine auf der von der Arbeitskammer abgewandten Seite des Kolbens ausgebildete Trennwand (48) des Zylinders hindurchgeführt ist und den Kolben mit einem eine Kurbelwelle enthaltenden Kurbeltrieb verbindet, wobei der Raum zwischen dem Kolben und der Trennwand eine Frischladungskammer (50) bildet, die über eine Einlaßventileinrichtung (60) mit der Umgebung verbunden ist; eine Überstromeinrichtung (54, 56), die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens einen Überströmpfad von der Frischladungskammer in die Arbeitskammer freigibt, gekennzeichnet durch eine Auslaßventileinrichtung (64, 66, 68), die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens (4) die Arbeitskammer (6) mit einem Auslasskanal (70) verbindet.
  2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßventileinrichtung eine in der Zylinderwand ausgebildete Auslassöffnung (64) aufweist, die vom Kolben (4) bei dessen Bewegung in den unteren Totpunkt überfahren wird.
  3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßventileinrichtung eine um eine ortsfeste Achse drehbare Ventilscheibe (66) aufweist, die die Auslassöffnung (64) überstreicht und eine Durchgangsöffnung (68) aufweist, die im Bereich der unteren Totpunktstellung des Kolbens eine Strömungsverbindung zwischen der Auslassöffnung und dem Auslasskanal (70) freigibt.
  4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (66) von der Kurbelwelle drehangetrieben wird.
  5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (14) des Kolbens (4) über wenigstens je ein Pleuel (26, 28) mit je einer von zwei sich gegensinnig mit gleicher Drehzahl drehenden Kurbelwellen (16, 18) verbunden ist.
  6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (14) des Kolbens (4) zwischen den Kurbelwellen (16, 18) hindurchführt und auf der vom Kolben (4) abgewandten Seite der Kurbelwellen mit den Pleueln (26, 28) verbunden ist.
  7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuel (26, 28) als vorwiegend auf in ihrer Längsrichtung wirkenden Zug beanspruchbare Bauteile ausgebildet sind.
  8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (60) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
  9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Zweitaktverfahren arbeitet.
  10. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) einen Grundkörper (96) aufweist, an dessen dem Kurbeltrieb zugewandter Seite ein Schaft (14) starr befestigt ist.
DE10247196A 2002-08-12 2002-10-10 Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür Expired - Lifetime DE10247196B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10247196A DE10247196B4 (de) 2002-08-12 2002-10-10 Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür
PCT/EP2003/008892 WO2004022945A1 (de) 2002-08-12 2003-08-11 Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie kolben dafür
AU2003255414A AU2003255414A1 (en) 2002-08-12 2003-08-11 Reciprocating piston engine and piston therefor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10236882.1 2002-08-12
DE10236882 2002-08-12
DE10247196A DE10247196B4 (de) 2002-08-12 2002-10-10 Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10247196A1 DE10247196A1 (de) 2004-02-26
DE10247196B4 true DE10247196B4 (de) 2006-07-13

Family

ID=30775173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10247196A Expired - Lifetime DE10247196B4 (de) 2002-08-12 2002-10-10 Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10247196B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006038081A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-21 Peter Pelz Verfahren zum Aufladen einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit integrierter Aufladung
WO2017063751A1 (de) 2015-10-16 2017-04-20 Peter Pelz Brennkraftmaschine mit doppelkurbeltrieb und variabler verdichtung
DE102019122325A1 (de) * 2019-08-20 2021-02-25 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Doppelkurbeltrieb und variablen Steuerzeiten
DE102012017788B4 (de) 2012-09-07 2021-09-16 Peter Pelz Brennkraftmaschine mit Doppelkurbeltrieb
DE102020120204A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Peter Pelz Hub-Vorrichtung und Membran-Eintakt-Motor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044686A1 (de) * 2005-09-19 2007-04-05 Pelz, Peter Hubkolbenbrennkraftmaschine
US11371424B1 (en) * 2021-07-28 2022-06-28 Jose Oreste Mazzini Piston external pin boss, longer combustion time, and power control valve

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10004103A1 (de) * 2000-01-31 2001-08-16 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10004103A1 (de) * 2000-01-31 2001-08-16 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006038081A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-21 Peter Pelz Verfahren zum Aufladen einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine mit integrierter Aufladung
EP2241736A2 (de) 2006-08-16 2010-10-20 Peter Pelz Brennkraftmaschine mit integrierter Aufladung
DE102012017788B4 (de) 2012-09-07 2021-09-16 Peter Pelz Brennkraftmaschine mit Doppelkurbeltrieb
WO2017063751A1 (de) 2015-10-16 2017-04-20 Peter Pelz Brennkraftmaschine mit doppelkurbeltrieb und variabler verdichtung
DE102019122325A1 (de) * 2019-08-20 2021-02-25 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Doppelkurbeltrieb und variablen Steuerzeiten
DE102019122325B4 (de) * 2019-08-20 2021-05-27 Peter Pelz Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Doppelkurbeltrieb und variablen Steuerzeiten
DE102020120204A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Peter Pelz Hub-Vorrichtung und Membran-Eintakt-Motor

Also Published As

Publication number Publication date
DE10247196A1 (de) 2004-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4220200C2 (de) Viertakt-Brennkraftmaschine
DE69533226T2 (de) Zwillingskolbenbrennkraftmaschine
DE102006015647A1 (de) Gaswechselsteuerung für Gegenkolbenmotoren mit Schiebebüchsen
DE202005021624U1 (de) Gegenkolbenmotor mit Gaswechselsteuerung
DE10247196B4 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Kolben dafür
DE1601818B2 (de) Schwenkkolben-brennkraftmaschine
DE2207692B2 (de) Brennkraftmaschinenanordnung
DE10004103B4 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine
EP0390882B1 (de) Pendelkolbenmaschine
DE2853588A1 (de) Zweitaktmotor mit hilfskolben und ventilanordnung, und sein zugeordneter antrieb
DE102019128935B4 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE19545153C1 (de) Verbrennungsmotor mit einem Ventilsystem zum Betrieb im Zweitakt- oder Viertaktmodus
WO2004022945A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie kolben dafür
DD201927A5 (de) Zweitakt-verbrennungsmotor
DE19731974A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine
WO2004022947A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine und verfahren zu deren steuerung
DE2639530A1 (de) Zweitakt-zweikammer-schwenkkolben- verbrennungsmotor
DE3921581A1 (de) Verbrennungsmotor
DE3322121A1 (de) Zweitakt-verbrennungsmotor
DE2234077A1 (de) Kombinierte viertakt-brennkraftmaschine
AT502085B1 (de) Hubkolbenverbrennungskraftmaschine
DE19515695C2 (de) Kolbenintegrierte Steuerung für eine Zweitakt- oder Viertakt-Brennkraftmaschine
DE1426058A1 (de) Drehkolben-Brennkraftmaschine
DE3817529A1 (de) Zweitaktmotor mit spuelung und ladung
DE10247197A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine und Verfahren zu deren Steuerung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right