DE19509726A1

DE19509726A1 - Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben

Info

Publication number: DE19509726A1
Application number: DE19509726A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Seebeck; Maria Seebeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-12
Filing date: 1995-03-12
Publication date: 1996-09-19
Also published as: DE19545243A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben, insbesondere in der Automobiltechnik, Industrie und überall, wo Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

Stand der Technik: Nachteile der herkömmlichen Zweitaktmotoren liegen vor allem in der Spülungsphase. Das Problem dabei ist, das verbrannte Gas möglichst vollständig zu entfernen, aber von der frischen Füllung möglichst wenig durch die noch offenen Auslaßschlitze zu verlieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor zu erfinden, der das verbrannte Gas möglichst vollständig entfernt, aber von der frischen Füllung möglichst nichts verliert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst und ist prinzipiell in Fig. 1 bis 5 beschrieben:

Über dem Kolben K befindet sich ein Hilfskolben HK, der die Aufgabe hat (in der Zeit, in der sich der Kolben K um den unteren Totpunkt UT bewegt), das verbrannte Gas möglichst vollständig zu entfernen (s. Fig. 3). Die Rückwärtsbewegung des sich mindestens sechsmal schneller bewegenden Hilfskolbens HK gegenüber dem Kolben K kann (wegen seiner höheren Geschwindigkeit und damit zum besseren Vermischen des Treibstoffes mit der Luft) zum Ansaugen benutzt werden.

In Fig. 2 verbrennt das Gemisch mit anschließender Ausdehnung der verbrannten Gase (das Arbeiten). Der Kolben K bewegt sich nach unten, erreicht das offene Auslaßventil AV, das verbrannte Gas entweicht und der Druck sinkt. Der Hilfskolben HK ruht bisher in seiner obersten Lage.

Fig. 3 zeigt, wie das verbrannte Gas ausgestoßen wird (das Ausstoßen). Der Hilfskolben HK bewegt sich mit erhöhter Geschwindigkeit gegenüber dem Kolben K abwärts. Dabei wird der Rest des verbrannten Gases (der Rauch) ausgestoßen.

(Die Kurbelwelle dreht inzwischen die letzten 30° zum UT, der Kolben K legt inzwischen den letzten Weg von 6.8% der Hubhöhe zum UT, befindet sich im UT und trifft mit dem Hilfskolben HK zusammen, s. Fig. 3A.)

Fig. 4 zeigt das Ansaugen des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Der Hilfskolben HK bewegt sich mit erhöhter Geschwindigkeit gegenüber dem Kolben K aufwärts. Dabei saugt er das Gemisch ein. (Die Kurbelwelle dreht inzwischen die ersten 30° nach dem UT, der Kolben K legt inzwischen den ersten Weg von 6.8% der Hubhöhe nach dem UT.) Der Hilfskolben HK erreichte inzwischen seine oberste Lage und ruht.

In Fig. 5 wird das Gemisch verdichtet (das Verdichten). Der Kolben K bewegt sich aufwärts, der Hilfskolben HK ruht.

Als erzielte Vorteile sind zu nennen:

1. Das verbrannte Gas wird so gut wie vollständig entfernt. Von der frischen Füllung geht nichts verloren. Der Wirkungsgrad steigt, sowie die Leistung.
2. Einlaß- und Auslaßventile sind keinem großen Druck ausgesetzt, was die Herstellungskosten mindert, sowie der einfache Aufbau.
3. Wird der Hilfskolben zum Ansaugen benutzt, kommt es durch seine höhere Geschwindigkeit zu einem besseren Vermischen des Treibstoffes mit der Luft.

Anwendungsbeispiel 1

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, ist in Fig. 1 beschrieben:
Ein Beispiel, wie sich der Hilfskolben bewegen läßt. Eine Feder drückt (über einen Stange) auf den Hilfskolben HK. Diese Feder kann während des Verdichten vorgespannt und gesichert werden und während der Explosion abgesichert werden, so daß, sobald der Druck nachläßt (wenn der Kolben K den offenen AV erreicht hat, s. Fig. 3), der HK nach unten gedrückt wird, das verbrannte Gas vorm HK und der sich bildende Unterdruck hinter dem HK wirken dabei als Luftpolster. Die Rückwärtsbewegung kann über einen mechanischen Hebel oder per Elektromagnet ausgelöst werden. Hat der HK bei der Abwärtsbewegung über eine kleine Bohrung ein bißchen Luft eingesaugt, wirkt diese bei der Aufwärtsbewegung wie ein Stoßdämpfer. Der Bewegungshebel des HK kann direkt durch den Kopf durchgeführt werden (wie in allen Abbildungen sichtbar ist) oder (wegen kleinerer Bauweise) in einer (oder zwei) Rille(n) in der Wand des Zylinders nach unten geführt werden (wie in Fig. 1A angedeutet ist), und jedesmal wenn der Kolben sich um den unteren Totpunkt UT bewegt, macht die Kurbelwelle für eine kurze Bewegung der HK-Bewegungsstange Platz frei. In Fig. 1A ist der Bewegungshebel des HK gestrichelt gezeichnet und als S (Stange, Stößel) bezeichnet. Der HK ist keinem großen Druck ausgesetzt, deswegen kann er auch viel leichter als der Kolben K aufgebaut werden. Der HK ist keinem großen Druck ausgesetzt. Beim Verdichten, der Explosion und dem Arbeiten ist er an die Zylinderkopfstirnfläche angelegt. Genauso wenig (im Motor nach Fig. 1) sind die Ventile (im Motor nach Fig. 1) AV (Auslaß-) und EV (Einlaßventil) dem Druck ausgesetzt. Deswegen könnten einfache Schiebeventile ausreichen. Gezündet werden kann mit einer Zündkerze ZK.

Fig. 2 Arbeiten

Fig. 3 Ausstoßen

Fig. 4 Ansaugen

Fig. 5 Verdichten

Fig. 3A zeigt, wie sich die Kolben im UT treffen.

Fig. 6 ist die Legende für alle Abbildungen:
AN - Ansaugen
VE - Verdichten
AR - Arbeiten
AU - Ausstoßen

Anwendungsbeispiel 2

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, ist in Fig. 7 und Fig. 7A beschrieben:
Im Grunde genommen handelt es sich um einen klassischen Viertaktmotor mit Ventilen im Zylinderkopf. Durch den Hilfskolben HK wurde der Motor zu einem Zweitakter umgebaut. Der Bewegungshebel des HK kann direkt durch den Kopf durchgeführt werden (wie in Fig. 7 sichtbar ist) oder in einer (oder zwei) Rille(n) in der Wand des Zylinders nach unten durchgeführt werden (wie in Fig. 7A angedeutet ist). In Fig. 7A ist der Bewegungshebel des HK gestrichelt gezeichnet und als S (Stange, Stößel) bezeichnet.

Fig. 8 und 8A Arbeiten

Fig. 9 und 9A Ausstoßen

Fig. 10 und 10A Ansaugen

Fig. 11 und 11A Verdichten

Anwendungsbeispiel 3

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, in Fig. 7B . . . 7B-8 beschrieben:

Fig. 7B-2 Ausstoßen und Ansaugen

Fig. 7B-3 Verdichten

Fig. 7B-4 Arbeiten

Fig. 7B-5 Anstoßen und Ansaugen

Fig. 7B-6 Verdichten

Fig. 7B-7 Arbeiten

Fig. 7B-8 (ist identisch mit Fig. 7B-1): Der Kolben K hat eben das bereits geöffnete, untere Auslaßventil AV (jedoch noch nicht das geschlossene, untere Einlaßventil EV) erreicht. Der Druck sinkt schlagartig, diese zwei Ventile sind nur einem geringen Druck ausgesetzt.

Der Unterschied gegenüber den Anwendungsbeispielen 1 und 2 liegt darin, daß der Hilfskolben HK nur eine schnelle Bewegung macht (siehe Fig. 7B-2 und Fig. 7B-5). Der Arbeitsgang geschieht einmal oberhalb und einmal unterhalb des Hilfskolben.

Die oberen Ventile AV und EV sind dem vollem Druck des Arbeitsganges (der Explosion) ausgesetzt - im Gegenteil zu den unteren:

In Fig. 7B-7 ist das untere Auslaßventil AV eher geöffnet, bevor der restliche Druck des Arbeitsganges ihn erreicht. In Fig. 7B-8 ist zwar das untere Einlaßventil EV geschlossen, jedoch ist der Druck des verbrannten Gases durch das eher offene, untere Auslaßventil AV gesunken.

In Fig. 7B-3 wird der Hilfskolben HK von dem Kolben K nach oben bewegt.

In Fig. 7B-4 wird der Hilfskolben HK durch den Druck beim Arbeitsgang nach unten bewegt.

In Fig. 7B-1 kann der Hilfskolben HK durch eine vorgespannte Feder nach unten sinken, wenn der Druck im Zylinder nach beenden des Arbeitsganges schlagartig absinkt.

In Fig. 7B-5 kann der Hilfskolben HK durch eine vorgespannte Feder nach oben gehen, wenn den Druck im Zylinder nach beenden des Arbeitsganges schlagartig absinkt.

Claims

1. Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben, insbesondere in der Automobiltechnik, Industrie und überall, wo Verbrennungsmotoren eingesetzt werden dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Hilfskolben enthält.

2. Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben sowohl in einem Otto- oder Dieselmotor angewendet wird.

3. Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßventile sowohl in der Nähe des oberen als auch des unteren Totpunktes angebracht werden können.

4. Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßventile in der Nähe des oberen und in der Nähe des unteren Totpunktes angebracht werden können.

5. Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang sowohl oberhalb als auch unterhalb des Hilfskolbens geschehen kann.