DE19509725C2 - Single-stroke internal combustion engine - Google Patents

Single-stroke internal combustion engine

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Eintaktverbrennungsmotor insbesondere in der Automobiltechnik.The invention relates to a single-stroke internal combustion engine, in particular in the Automotive engineering.

Stand der Technik. Bekannt sind Motoren unten in aufgelisteten Schriftsätzen mit folgenden Nachteilen:State of the art. Motors are known below in the briefs listed below with the following Disadvantages:

  • (1) US 1 825 961(1) US 1,825,961

Mit dem Hilfskolben wird der Brennraum nicht gespült. Die Spülung durch Frischgas ist nicht umweltfreundlich, weil das Frischgas in die Umgebung entweichen oder ein Teil des Abgases im Brennraum verweilen und damit schlechte Verbrennung verursachen kann.
Der Hilfskolben benötigt einen Extraraum, damit wird das spezifische Gewicht des Motors erhöht.
Die Hilfskolbenstange läuft beim Arbeitstakt durch den Brennraum, sie muß stabil sein und sie wird vom Hauptkolben betrieben. Beim Beschleunigen und Abbremsen dieses Zusatzgewichts wird zusätzliche Kraft und Zeit benötigt. Während der zusätzlichen Zeit geht viel Wärmeenergie verloren. Die Schwungmasse muß gewichtiger und die Lagerung beständiger sein.The combustion chamber is not flushed with the auxiliary piston. Flushing with fresh gas is not environmentally friendly because the fresh gas escapes into the environment or some of the exhaust gas remains in the combustion chamber and can therefore cause poor combustion.
The auxiliary piston requires an extra space so that the specific weight of the engine is increased.
The auxiliary piston rod runs through the combustion chamber during the working cycle, it must be stable and it is operated by the main piston. Accelerating and braking this additional weight requires additional power and time. A lot of thermal energy is lost during the additional time. The centrifugal mass must be heavier and the storage more stable.

  • (2) US 4 391 233(2) US 4,391,233

Mit dem Hilfskolben wird der Brennraum nicht gespült. Die Spülung durch Frischgas ist nicht umweltfreundlich.
Der Hilfskolben benötigt einen Extraraum, damit wird das spezifische Gewicht des Motors erhöht.The combustion chamber is not flushed with the auxiliary piston. The purging with fresh gas is not environmentally friendly.
The auxiliary piston requires an extra space so that the specific weight of the engine is increased.

  • (3) US 4 407 240(3) US 4,407,240

Mit dem Hilfskolben wird der Brennraum nicht gespült. Die Spülung durch Frischgas ist nicht umweltfreundlich.
Der Hilfskolben benötigt einen Extraraum, damit wird das spezifische Gewicht des Motors erhöht.The combustion chamber is not flushed with the auxiliary piston. The purging with fresh gas is not environmentally friendly.
The auxiliary piston requires an extra space so that the specific weight of the engine is increased.

  • (4) US 2 414 217(4) US 2,414,217

Mit dem Hilfskolben wird der Brennraum nicht gespült. Die Spülung durch Frischgas ist nicht umweltfreundlich.
Der Hilfskolben benötigt einen Extraraum, damit wird das spezifische Gewicht des Motors erhöht.The combustion chamber is not flushed with the auxiliary piston. The purging with fresh gas is not environmentally friendly.
The auxiliary piston requires an extra space so that the specific weight of the engine is increased.

  • (5) US 1 531 702(5) US 1,531,702

Mit dem Hilfskolben wird der Brennraum nicht gespült. Die Spülung durch Frischgas ist nicht umweltfreundlich.
Der Hilfskolben benötigt einen Extraraum, damit wird das spezifische Gewicht des Motors erhöht. The combustion chamber is not flushed with the auxiliary piston. The purging with fresh gas is not environmentally friendly.
The auxiliary piston requires an extra space so that the specific weight of the engine is increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Eintaktmotor zu erfinden, der während des (nahezu) gesamten Umdrehungswinkels der Kurbelwelle arbeitet, umweltfreundlich spült, d. h.The invention has for its object to invent a single-stroke engine that works during the (almost) entire rotation angle of the crankshaft, environmentally friendly rinsing, d. H.

  • - das Frischgas bei Spülung nicht in die Umgebung entweicht- The fresh gas does not escape into the environment during purging
  • - das Abgas nach der Spülung nicht im Brennraum verbleibt und damit zu schlechterer Verbrennung beiträgt- The exhaust gas does not remain in the combustion chamber after purging and is therefore worse Combustion contributes
  • - das spezifische Gewicht der herkömmlichen Motoren nicht überschreitet- does not exceed the specific weight of conventional engines
  • - einen gemeinsamen Einlaßkanal hat- has a common inlet duct
  • - einen gemeinsamen Auslaßkanal hat- has a common outlet channel
  • - einige Herstellungsvorzüge aufweist, wie Niederdruckventile für den Ein- und Auslaß.- Has some manufacturing advantages, such as low pressure valves for the inlet and outlet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst:
Eintaktverbrennungsmotor mit Merkmalen nach Patentanspruch 1:According to the invention, the object is achieved as follows:
Single-stroke internal combustion engine with features according to claim 1:

  • - ein doppelt wirkender Hubkolben, der über einen Pleuel eine Kurbelwelle antreibt,- a double-acting piston that drives a crankshaft via a connecting rod,
  • - zwei diametral zueinander liegende Brennkammern werden von einem gemeinsamen Einlaßkanal gespeist und durch einen gemeinsamen Auslaßkanal entsorgt,- Two diametrically opposed combustion chambers are shared by one Inlet channel fed and disposed of through a common outlet channel,
  • - durch rund sechsmal schneller als der Hauptkolben schwingende Hilfskolben werden Spülungs- und Einlaßtakt ausgeführt,- by using auxiliary pistons that vibrate around six times faster than the main piston Flushing and intake cycle carried out,
  • - Spülungs- und Einlaßvorgang werden vom Hauptkolben gesteuert und von den Hilfskolben ausgeführt,- Flushing and intake are controlled by the main piston and by the auxiliary pistons executed,

funktioniert wie folgt beschrieben.works as described below.

Über und unter dem Kolben K befindet sich je ein Hilfskolben HK, die die Aufgaben haben (in der Zeit, in der sich der Hauptkolben K um den unteren Totpunkt UT bewegt), das verbrannte Gas möglichst vollständig zu entfernen (siehe Fig. 3 und 5). Die Rückwärtsbewegung des sich rund sechsmal schneller bewegenden Hilfskolbens HK gegenüber dem Kolben K kann zum Ansaugen des Treibstoffgasgemisches benutzt werden, wenn es nicht geladen wird.There is an auxiliary piston HK above and below the piston K, which have the task (during the time in which the main piston K moves around bottom dead center UT) to remove the burned gas as completely as possible (see FIGS. 3 and 5 ). The backward movement of the auxiliary piston HK, which moves about six times faster than the piston K, can be used to draw in the fuel gas mixture when it is not being charged.

Arbeitsweise des Eintaktverbrennungsmotors. Das Arbeitsspiel dieses Motors umfaßt zwei mal vier Takte pro eine Kurbelwellenumdrehung:Operation of the single-stroke internal combustion engine. The working cycle of this engine comprises two times four cycles per one crankshaft revolution:

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen die Bewegung des Hauptkolbens K nach unten:
In der oberen Zylinderhälfte verbrennt das Treibstoffgasgemisch, das hier durch Zündkerze ZK1 gezündet wurde, ein Arbeitsdruck entsteht (1. Takt: Arbeiten). Erreicht der Kolben K das offene Auslaßventil AV, entweicht das verbrannte Gas aus dem oberen Brennraum. Nachdem der Arbeitsdruck nachläßt, schiebt der Hilfskolben HK1 die Abgase aus dem Brennraum hinaus (2. Takt: Auslaß mit Spülung). Der Hauptkolben K und der Hilfskolben HK1 treffen sich im unteren Totpunkt. Der Auslaßkanal schließt, der Einlaßkanal öffnet. . Fig. 2 and Fig 3 show the movement of the main piston K to bottom:
In the upper half of the cylinder, the fuel gas mixture, which was ignited here by spark plug ZK1, burns, creating a working pressure (1st cycle: working). When the piston K reaches the open exhaust valve AV, the burned gas escapes from the upper combustion chamber. After the working pressure drops, the auxiliary piston HK1 pushes the exhaust gases out of the combustion chamber (2nd cycle: outlet with purging). The main piston K and the auxiliary piston HK1 meet at bottom dead center. The outlet duct closes, the inlet duct opens.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Bewegung des Hauptkolbens K nach oben:
In der oberen Zylinderhälfte bewegt sich der Hilfskolben HK1 nach oben, der Einlaßkanal ist noch offen, das Gasgemisch wird durch den Hilfskolben HK1 eingesaugt oder von draußen geladen (3. Takt: Füllen) und verdichtet (4. Takt: Verdichten). . Figs. 4 and Fig 5 show the movement of the main piston K to the top:
In the upper half of the cylinder, the auxiliary piston HK1 moves upwards, the inlet channel is still open, the gas mixture is sucked in through the auxiliary piston HK1 or charged from outside (3rd cycle: filling) and compressed (4th cycle: compression).

In der unteren Zylinderhälfte wird in Fig. 2 und Fig. 3 das durch den Hilfskolben HK2 eingesaugte oder von draußen geladene Gasgemisch verdichtet (1. Takt: Füllen und 2. Takt: Verdichten). In the lower half of the cylinder is in Figures 2 and 3, the air sucked by the auxiliary piston HK2 or from outside charged gas mixture is compressed (1st cycle: filling and 2nd cycle: compression)...

In der Fig. 4 und Fig. 5 wird das verdichtete Gasgemisch hier durch Zündkerze ZK2 gezündet (3. Takt: Arbeiten). Erreicht der Kolben K das offene Auslaßventil AV, entweicht das verbrannte Gas aus dem unteren Brennraum. Nachdem der Arbeitsdruck nachläßt, schiebt der Hilfskolben HK2 die Abgase aus dem Brennraum hinaus (4. Takt: Auslaß mit Spülung). . In Fig. 4 and 5 is ignited the compressed gas mixture herein by spark plug ZK2 (3rd bar: Working). When the piston K reaches the open exhaust valve AV, the burned gas escapes from the lower combustion chamber. After the working pressure drops, the auxiliary piston HK2 pushes the exhaust gases out of the combustion chamber (4th cycle: outlet with purging).

Als erzielte Vorteile des Eintaktmotors sind zu nennen:
Der Motor arbeitet während des (nahezu) gesamten Umdrehungswinkels der Kurbelwelle, wird umweltfreundlich gespült, d. h.The advantages of the single-stroke engine are:
The engine works during the (almost) entire rotation angle of the crankshaft, is flushed in an environmentally friendly manner, ie

  • - das Frischgas entweicht bei Spülung nicht in die Umgebung,- the fresh gas does not escape into the environment during purging,
  • - das Abgas verbleibt nach der Spülung nicht im Brennraum und damit trägt es nicht zu schlechterer Verbrennung bei,- The exhaust gas does not remain in the combustion chamber after purging and therefore does not contribute worse combustion at,
  • - kann mit einem gemeinsamen Einlaßkanal versehen sein- Can be provided with a common inlet channel
  • - kann mit einem gemeinsamen Auslaßkanal versehen sein,can be provided with a common outlet duct,
  • - weist einige Herstellungsvorzüge auf, wie Nieder- keine Hochdruckventile für den Ein- und Auslas,- has some manufacturing advantages, like Nieder- no high pressure valves for the and outlet,
  • - läßt sich mit herkömmlichen Methoden kühlen und schmieren.- can be cooled and lubricated using conventional methods.

Das spezifische Gewicht des Motors wird durch die erhöhte Arbeitstaktfolge vermindert.
Weil der Motor während des gesamten Umdrehungswinkels der Kurbelwelle arbeitet, ist es außerdem möglich die Schwungmasse zu verkleinern.
Für zwei Brennräume wird nur ein Pleuel verwendet.
Anstatt der schweren Hochdruckventilanlage genügt eine leichtere Niederdruckventilanlage.
Weil der Motor während des gesamten Umdrehungswinkels der Kurbelwelle arbeitet, ist es durch vergrößern des Kolbenhubs möglich, einen Teil der mit Abgas entwichenen Wärmeenergie zu nutzen, um den Wirkungsgrad zu steigern.The specific weight of the engine is reduced by the increased work cycle sequence.
Because the engine works during the entire rotation angle of the crankshaft, it is also possible to reduce the flywheel mass.
Only one connecting rod is used for two combustion chambers.
Instead of the heavy high-pressure valve system, a lighter low-pressure valve system is sufficient.
Because the engine works during the entire rotation angle of the crankshaft, increasing the piston stroke makes it possible to use part of the thermal energy escaped with exhaust gas in order to increase efficiency.

AnwendungsbeispielApplication example

Fig. 1 zeigt einen Eintaktverbrennungsmotor, der durch elektrischen Funken gezündet wird. Fig. 1 shows a single-stroke internal combustion engine which is ignited by electrical sparks.

ZK1, ZK2 Zündkerzen
K Hauptkolben
HK1, HK2 Hilfskolben
EV Einlaßventil
AV AuslaßventilZK1, ZK2 spark plugs
K main piston
HK1, HK2 auxiliary pistons
EV inlet valve
AV outlet valve

Claims (3)

1. Eintaktverbrennungsmotor, insbesondere in der Automobiltechnik, dadurch gekennzeichnet, daß durch den rund sechsmal schneller schwingenden Hilfskolben der Spülungs- und der Einlaßtakt ausgeführt wird; der Eintaktverbrennungsmotor weist folgende Merkmale auf:
  • - ein doppelt wirkender Hubkolben, der über einen Pleuel eine Kurbelwelle antreibt,
  • - zwei diametral zueinander liegende Brennkammern werden von einem gemeinsamen Einlaßkanal gespeist und durch einen gemeinsamen Auslaßkanal entsorgt,
  • - durch rund sechsmal schneller als der Hauptkolben schwingende Hilfskolben werden Spülungs- und Einlaßtakt ausgeführt,
  • - Spülungs- und Einlaßvorgang werden vom Hauptkolben gesteuert und von den Hilfskolben ausgeführt.
1. single-stroke internal combustion engine, in particular in automotive technology, characterized in that the flushing and the intake stroke is carried out by the auxiliary piston which oscillates around six times faster; the single-stroke internal combustion engine has the following features:
  • - a double-acting piston that drives a crankshaft via a connecting rod,
  • two combustion chambers lying diametrically opposite one another are fed by a common inlet channel and disposed of through a common outlet channel,
  • flushing and intake cycles are carried out by auxiliary pistons which vibrate around six times faster than the main piston,
  • - Flushing and intake are controlled by the main piston and carried out by the auxiliary pistons.
2. Eintaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Auslaßkanal mit Niederdruckventilen versehen werden kann.2. single-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet channel can be provided with low pressure valves. 3. Eintaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die diametral zueinander liegenden Brennkammern zu besserem Ausnutzen der im Abgas enthaltenen Energie verlängert werden können.3. single-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the diametrically opposed combustion chambers for better exploitation of the exhaust gas contained energy can be extended.
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