DE19738441A1 - Hubkolbenmotor - Google Patents

Description

Heutige Motoren saugen bei 4 Takten immer mit jedem Kolben nur einmal Gas (Luft beim Einspritzer und Diesel, Kraftstoff-Luft- Gemisch bei Vergaserversionen) an, d. h. ein Kolben saugt bei 720° Kurbelwellenumdrehung einmal Gas für seine Zylinderfüllung. Dadurch gibt es Leistungsgrenzen, die zwar durch Turbolader und 4- und 5 Ventiltechnik hinausgeschoben werden können, aber es gibt Grenzen. Hier soll gezeigt werden, daß mit der Benutzung von kompakten Unterkolbenräumen nicht nur die Leistung erheb­ lich gesteigert werden kann, sondern, daß es sogar möglich ist, 4-Taktmotoren ohne Einlaßventile zu betreiben.

Die primäre Befüllung von Kurbelräumen ist von 2-Taktmotoren be­ kannt, jedoch haben diese den Nachteil, daß sich Gase zusammen­ drücken lassen, und sich Kurbelräume deshalb nicht effektiv ent­ leeren lassen.

Als Verbesserung sollten die Unterkolbenräume kompakt gebaut wer­ den, wobei eine kompakte Bauweise durch das Einbringen einer Be­ grenzungsebene erfolgen kann, so daß die Unterkolbenräume durch die Kolben mit ihrem Kolbenvolumen möglichst gasleer gemacht wer­ den können. Die Fig. 5, 9, 11, 12 zeigen Zylinder mit Begren­ zungsebenen, die am UT positioniert sind, so daß die Kolben das Gas aus diesen begrenzten Unterkolbenräumen völlig verdrängen können. Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 10 zeigen Ausführungen mit be­ weglichen Begrenzungsebenen in Form von Kompressorkolben Wenn nun zwei Unterkolbenräume verbunden werden und dazu benutzt werden,immer alternierend Gas in die dazugehörenden Brennräume zu verbringen, so kann man 100% mehr Gas mit der einfachen Ausführung (Fig. 5, 9, 11, 12) und 300% mehr Gas mit der Kompressorkolbenversion (Fig. 1 bis 4 und Fig. 10) in den im Ansaugtakt befindlichen Brennraum verbringen,als das bei heute üblichen Saugmotoren möglich ist. Selbstver­ ständlich kann auch weiterhin ein Turbolader eingesetzt wer­ den, wobei sich diese zusätzliche Leistung gegenüber Saugmo­ toren um 100% bzw. 300% erhöht. Jeder Kolben saugt nun bei 4 Takten zweimal das Hubvolumen in den Unterkolbenraum und da immer zwei Zylindereinheiten synchron laufen, kann jeweils die sich im Ansaugtakt befindliche Zylindereinheit aus dem Unterkolbenraum der anderen Einheit und dem eigenen Unterkolben­ raum mit Gas versorgen. Eine weitere Steigerung der Leistung kann dadurch erreicht werden, daß als Begrenzungsebene ein zu­ sätzlicher Kompressorkolben in den Zylinder eingebaut wird und sich dieser konträr zum Arbeitskolben sich im Zylinder auf und ab bewegt. Dadurch kann das Volumen- des Unterkolbenraumes verdoppelt werden. Diese Bauweise führt im Verhältnis zu Saugmotoren zu einer um ca. 300% erhöhten Ansaugkapazität. Da­ durch kann eine größere Gasmenge in den Brennraum, wodurch sich eine Steigerung der Leistung des Motors ergibt. Ob die Pleuel­ stangen innerhalb oder außerhalb des Zylinders geführt werden, die Arbeitsweise ist gleich, der UT des Arbeitskolben ist der OT des Kompressorkolbens und die Mitte des Unterkolbenraumes. Beim Drehen des Motors laufen beide Kolben aus der Mitte weg, wodurch das Ansaugen stattfindet, wenn die Kolben ihren äußers­ ten Umkehrpunkt erreicht haben, kehren sie zur Mitte zurück und das angesaugte Gas wird durch die Arbeits- und Kompressorkolben kompremiert und alternierend in einen der beiden Brennräume ge­ preßt.

Zum Ansaugen des Gases münden die Ansaugkanäle in den Unter­ kolbenraum und sind bei einer völlig ventillosen Version wei­ ter in Richtung der äußeren Umkehrpunkte der Kolben gelegen. Zuerst schaffen die Kolben durch das Wegbewegen von der Mitte ein Vakuum, das dann sobald die Ansaugöffnungen freigegeben werden, durch das einströmende Gas ausgeglichen wird, wobei die Einlaßöffnungen in einer Zeitspanne vor und nach dem Errei­ chen der äußeren Umkehrpunkte durch den Kolben freigegeben wer­ den. Die Kolben übernehmen bei jeder vollen Kurbelwellenum­ drehung einmal das Öffnen und Schließen der Einlaßöffnungen, durch welche das Gas in die Unterkolbenräume gelangt. Sind je­ doch Ventile z. B. Membranventile vorgesehen, bietet es sich an die Einlaßöffnungen um die Mitte herum zu positionieren, damit ist es möglich, daß sich die Ventile öffnen sobald sich die Kolben von der Mitte wegbewegen und das Ansaugen beginnt sofort. Die Ventile werden dann solange geöffnet,bis durch die sich zur Mitte bewegenden Kolben, die die äußeren Umkehrpunkte auch schon überschritten haben können, kein Gas mehr ansaugen können. Wenn die Ventile geschlossen sind und sich die Kolben in Richtung Mitte bewegen, wird das in den Unterkolbenräumen befindliche Gas vorkompremiert. Zu diesem Zeitpunkt oder in die­ ser Phase hat immer einer der beiden Brennräume den 1. Takt und der andere den 3. Takt. Bei der darauf folgenden Kurbelwellenum­ drehung ist es genau umgekehrt: der eine hat den 3. Takt und der andere hat den 1. Takt. Bei einer ventillosen Ausführung sind nach ca. 120° Kurbelwellenumdrehung die oberen Kanten der Über­ strömkanäle, die die Unterkolbenraume mit den Brennräumen ver­ binden, so gelegen, daß sie nun durch die Kolben frei gegeben werden können. Im Brennraum, der sich im 1. Takt befindet hat der sich abwärts bewegende Kolben ein Vakuum geschaffen, das jetzt über den Überströmkanal auf das in den Unterkolbenräumen befindliche Gas eine Saugwirkung ausübt. Da das Gas in den Un­ terkolbenräumen unter Druck steht, bietet das Vakuum die Möglich­ keit zur Ausdehnung. Das Gas begibt sich in den Brennraum der sich im 1. Takt befindet. Unterstützt wird diese Gasverschiebung durch die Kolben, die sich auf ihre Mitte zu bewegen und das Gas weiter verdichten und somit beim Verlassen der Unterkolbenräume unterstützen. Im anderen Brennraum hat eine Verbrennung des Ga­ ses stattgefunden und die verbrannten Gase bilden einen Überdruck der bei ca. 120° nach OT durch das Öffnen des Auslaßventiles abgebaut wird. Durch den vorhandenen Staudruck werden verbrannte Gase in den Überströmkanal geschlagen, nachdem der Kolben diesen freigegeben hat und strömen dann in den Unterkolbenraum und be­ wirken durch große Verbrennungshitze einen sehr großen Überdruck bei den vorkompremierten Frischgasen, die dadurch, um so besser aus den Unterkolbenräumen in den Brennraum im 1. Takt strömen kön­ nen. Wenn die Verbindung zwischen den beiden Unterkolbenräumen so positioniert ist, daß sobald alle Frischgase aus dem Unter­ kolbenraum in den die Verbrennungsgase geströmt sind, in den an­ deren geleitet wurden, durch die Kolben geschlossen wird, können die Frischgase über die länger geöffneten Überströmkanäle in den einen Brennraum gelangen, während die verbrannten Gase zurück in den anderen Brennraum befördert werden und mit den anderen ver­ brannten Gasen durch das geöffnete Auslaßventil im folgenden Ausstoßtakt aus dem Brennraum befördert werden.

Wenn sich die Kolben weiterbewegen, werden die überströmkanäle geschlossen und der eine Brennraum befindet sich im 2. Takt, die Frischgase werden verdichtet. Im anderen Zylinder werden die verbrannten Gase im 4. Takt ausgestoßen.

Nun werden wieder in beiden Unterkolbenräumen Frischgase ange­ saugt. In der Folge werden im einen Zylinder die verdichteten Gase verbrannt und der Kolben erhält den erwünschten Verbren­ nungskraftstoß, während sich im anderen Zylinder das Auslaß­ ventil schließt und der Arbeitskolben ein Vakuum bildet, um im nächsten Schritt seinerseits den Brennraum mit den Gasen aus den zwei Unterkolbenräumen zu füllen.

Wenn es sich bei dem Motor um einen mit einer sich nicht be­ wegenden Begrenzungsebene handelt, so müssen die Begriffe: Mit­ te (des Unterkolbenraumes/der Unterkolbenräume) durch "UT" (unterer Totpunkt) und äußerster Umkehrpunkt durch "OT" er­ setzt werden. Die Arbeitsweise ist der des mit dem Kompressor­ kolben als auf und ab fahrende Begrenzungsebene völlig gleich, obwohl natürlich die einfache Version nur etwa 100% mehr Lei­ stung bringt als normale Saugmotoren.

Wenn nun eine Bauart mit Ventilen bevorzugt wird, so kann dies problemlos umgesetzt werden. Es empfiehlt sich die Einlaßöff­ nungen in der Mitte, wo sich der Arbeits- und der Kompressor­ kolben treffen, zu positionieren, so daß Gas angesaugt werden kann, sobald sich die Kolben von der Mitte wegbewegen. Sobald sich die Kolben von der Mitte wegbewegen, öffnen sich die Mem­ branventile durch den entstehenden Sog. Ventile, die durch die Nocken einer Welle, die sich mit der gleichen Umdrehung, wie die Kurbelwelle dreht (es kann auch die Kurbelwelle sein) werden auch geöffnet, sobald die Kolben die Mitte verlassen und es wird das Gas in die beiden Unterkolbenräume gesaugt. Die Unterkolbenräume werden durch ein Verbindungsrohr mit­ einander verbunden und es bietet sich an, an das Verbindungs­ rohr das Überströmrohr zu den beiden Einlaßventilen, die im Zylinderkopfsitzen, anzusetzen. Wenn die Unterkolbenräume mit Gas gefüllt sind, werden die dort zuständigen Ventile geschlossen bzw. schließen sich selbsttätig. Nun folgt die Öffnung des im Zylinderkopf sitzenden Ventiles, des Brennrau­ mes der im 1. Takt ist. Der abwärtsfahrende Kolben saugt über das Überströmrohr Gas aus den Unterkolbenräumen an. Hilfe kommt dazu von den Kolben, die durch ihren Weg auf die Mitte zu, das Gas unter Druck setzen und durch ihr Kolbenvolumen aus den Unterkolbenräumen verdrängen. Die nun weiteren Abläufe sind aus dem Wissen über normale 4-Takter bekannt und die an­ deren Vorgänge laufen analog zu dem oben Beschriebenem. Zusätzlich ergibt sich besonders für die Motormodelle mit Zweitaktereinlaßsteuerung die Möglichkeit den Gasstoß, der durch das Abgas und den Überströmkanal erfolgt mit einer Auslaßnockenwellenverstellung, die ja auf dem Markt existie­ ren, zu steuern.

Desweiteren gibt es noch die Möglichkeit der "Dualen Füllung", gemeint ist, zuerst wird konservativ saugmotorhaft der Brenn­ raum gefüllt und erst später wenn das Gas im Unterkolben- oder Vorkompressionsraum gut vorverdichtet ist, wird das Ventil, das das Überströmrohr verschließt, geöffnet und das Gas zu dem be­ reits vorhandenen in den Brennraum gebracht.

Wenn bei ventilgesteuerten Motoren die Frischgase nicht in der gewünschten Geschwindigkeit oder nicht in ausreichender Menge, weil sich Gase zusammendrücken lassen, aus den Unterkolbenräu­ men in die Brennräume verbracht werden können, so es möglich daß, durch Ventilüberschneidungszeiten verbrannte Gase in das Über­ strömrohr gelangen können, um von da aus auch in die Unterkolben­ räume zu gelangen, um in den Unterkolbenräumen höheren Druck herbeizuführen, wodurch ein Überströmen in den jeweiligen Brenn­ raum erleichtert wird.

Die Vorteile dieser Erfindung liegen darin, daß mit viel weniger Motor - viel mehr Leistung erbracht werden kann. Man spart eine große Menge an Material und wenn man den 4-Takt-Motor mit 2-Takt- Einlaßverfahren verwirklicht, kann man bei der Konstruktion und Produktion erhebliche Kosten sparen. Zudem steht im Lehrbuch der KFZ-Technik, daß Motoren mit höherem Wirkungsgrad weniger Sprit verbrauchen, somit handelt es sich hier um sehr leistungs­ starke Spritsparmotoren.

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich (Fig. 1 bis 4) um zwei zusammenarbeitende Zylindereinheiten, wobei jeder Zy­ linder 1 einen Arbeitskolben 2 und einen Kompressorkol­ ben 19 hat, die mit einer Pleuelstange 3 bzw. mit den bei­ den Pleuelstangen 3' mit der Kurbelwelle verbunden sind. Je­ der Zylinder hat ein Auslaßventil 4, welches durch die ge­ meinsame Nockenwelle 6 betätigt wird. Die Nockenwelle 6 wird durch eine Steuerkette angetrieben, wobei die Kraft von dem Zahnrad auf der Kurbelwelle mit der Kette auf das Zahnrad, welches auf der Nockenwelle sitzt übertragen wird. Dieser Steuerungsantrieb 10 hat einen Nockenwellenverstellmecha­ nismus 26 (Fig. 8) mit dem bei unterschiedlichen Drehzahlen, der Öffnungszeitpunkt des Auslaßventils 4 bestimmt werden kann. Jeder Zylinder 1 hat (mindestens) eine Überströmvor­ richtung 8, die den Unterkolbenraum 15 mit dem Brennraum 16 verbindet. Jeder Unterkolbenraum 15 hat (mindestens eine) Einlaßöffnungen 14 und ist mit dem anderen Unterkolbenraum 15 mit (mindestens einem) zwei Verbindungsrohren 7 verbunden. Jede Pleuelstange 3 hat im Arbeitskolben 2 und im Kompressor­ kolben 19 eine Dichtung 22 angelegte um den Unterkolbenraum 15 kompakt und gasdicht zu halten.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Zweizylinder-4-Taktmotor mit den verschiedenen Stufen des Einlaßvorganges, wobei keinerlei Einlaßventil gebraucht wird. Fig. 1 zeigt beide Auslaßventile sind geschlossen. Alle Kolben 2/19 sind in ihren äußersten Umkehrpunkten und haben die Einlaßöffnungen 14 freigegeben, so daß Gas in die Unterkolbenräume 15 ein­ strömt. Die Überströmvorrichtungen 8 werden durch die Arbeits­ kolben 2 verschlossen gehalten. Die Verbindungsrohre 7 sind freigegeben und somit sind beide Unterkolbenräume 15 mitein­ ander verbunden. Im linken Brennraum 16 beginnt das Ansaugen im 1. Takt, während im rechten Brennraum 16 die Verbrennung stattfindet (3. Takt). Fig. 2 zeigt: Im rechten Brennraum 16 ist die Verbrennung abgeschlossen, das Auslaßventil 4 öffnet und verbrannte Gase verlassen den Brennraum 16, wobei ein Staudruck weiterhin vorhanden ist und verbranntes Gas in die Überströmvorrichtung 8 schlägt. Das verbrannte Gas strömt dann in den Unterkolbenraum 15 und schiebt die Frischgase durch die Verbindungsrohre 7 in den anderen Unterkolbenraum 15.

Die Frischgase werden in beiden Unterkolbenräumen 15 durch die zur Mitte zurückkehrenden Kolben 3/19 vorkompremiert, und wenn nun der Arbeitskolben 2 im linken Zylinder 1 die Mündung der Überströmvorrichtung 8 freigibt, beginnt sofort ein Druckausgleich, wobei die unter Druck stehenden Frischgase der Unterkolbenräume 15 in das Vakuum des linken Brennraumes 16 drängen. Das Druckgefälle ermöglicht den Gasaustausch. Die Frischgase in den Unterkolbenräumen 15 stehen unter Druck und suchen Ausgleich, der sich durch das Vakuum im linken Brenn­ raum 16 anbietet. Der hohe Druck,unter dem die verbrannten Gase im rechten Brennraum stehen, verhindert, daß Frischgase einströmen. Fig. 3 zeigt: Die in Richtung Mitte fahrenden Kolben 2/19 haben die Verbindungsrohre 7 zwischen den bei­ den Unterkolbenräumen 15 geschlossen. Im rechten Unterkolben­ raum 15 befindet sich nur noch verbranntes Gas, im linken nur noch Frischgase, die in Bewegung zum linken Brennraum 16 sind. Die Überströmvorrichtungen 8 sind voll geöffnet, so daß die in Richtung Mitte fahrenden Kolben 2/19 auf der rechten Seite die verbrannten Gase zurück in den Brennraum 16 drängen, wobei sich das Ventil 4 weiter geöffnet hat und dadurch noch mehr Abgase aus dem Brennraum 16 austreten können. Dieser Gas­ strom unterstützt auch beim Leeren des rechten Unterkolben­ raumes 15. Auf der Linken Seite bewirken die Kolben 2/19 , daß der Unterkolbenraum 15 weiter geleert wird vom Frisch­ gas und der Brennraum wird weiter mit Gas gefüllt. Fig. 4 zeigt: Die Arbeitskolben 2 und die Kompressorkolben 19 haben sich in der Mitte getroffen und die Unterkolbenräume 15 durch ihr Kolbenvolumen fast ganz gasleer gemacht. Im rechten Brenn­ raum 16 läuft der 4. Takt (Auslaßtakt) und im linken Brenn­ raum beginnt gleich der 2. Takt (Verdichtungstakt). Durch die Trägheit der Gase gelingt es die Mündungen der Überströmvor­ richtungen 8 wieder zu verschließen bevor größere Gasmengen in die Unterkolbenräume 15 zurückkehren, wobei nunmehr die Reihenfolge der Fig. 3 bis 1 umgekehrt gelesen wird, da bei der Fortbewegung aus der Mitte eine bildliche Synchronität zur Hinbewegung zur Mitte durch die Kolben 2/19 besteht. Demnach zeigen die Fig. 3 und 2 sich von der Mitte wegbewe­ gende Kolben 2/19, wobei dann Fig. 3 ein Auslaßventil 4 zeigt, welches wieder im Schließungsprozeß ist im rechten Brenn­ raum 16. Fig. 2 zeigt dann die Arbeitskolben 2 kurz vor der Schließung der Überströmvorrichtungen 8, wonach im rechten Brennraum 16 danach komplett ausgestoßen wird und sich das Auslaßventil 4 immer weiter schließt, wobei sich im lin­ ken Brennraum 16 nach der Schließung der Überströmvorrichtung 8 der Verdichtungstakt abspielt.

Bei der Fig. 5 handelt es sich um einen Zweizylinder-4-Takt- Motor ohne bewegliche Begrenzungsebene in Form eines Kompres­ sorkolbens, sondern hier ist die Begrenzungsebene 20 eine fest eingebaute Platte, durch die die Pleuelstange 3 mit Hilfe einer variablen Dichtung 22 (Fig. 6) durchfahren kann. Fig. 5 stellt einen Motor mit einem 2-Takt-Einlaßverfahren dar, wobei hier die Möglichkeit genutzt wird, zur Füllung eines Brenn­ raumes 16, das Gas aus jeweils beiden Unterkolbenräumen 15 zur Leistungserhöhung heranzuziehen. Der gesamte Gaseinlaß erfolgt dabei genau wie bei dem Beispiel Fig. 1 bis 4 ohne jedes Einlaßventil.

Fig. 6 zeigt die variable Dichtung 22, die der Pleuelstange 3 ermöglicht den Arbeitskolben 2 von der Unterseite her mit der Kurbelwelle 11 zu verbinden und gleichzeitig einen kompakten, gasdichten Unterkolbenraum 15 zu ermöglichen. Diese Dichtung 22 besteht aus aufeinanderliegenden Ringen 23, wobei die Ränder immer gleiche Breite haben können, die Löcher 25 in der Mitte jedoch immer kleiner werden und bei der Pendelbewegung der Pleuelstange 3 so auf einander liegen, daß das nächstliegende Loch 25 immer noch vom daraufliegenden Ring 23 überdeckt wird, wobei die Länge der Ringe 23 immer kürzer wird, die Breite je­ doch gleich bleibt und oben eine Kugel (Kugelab-aus-schnitt) in einer Dichtpfanne mit einer Bohrung für die Pleuelstange den Abschluß bildet.

Fig. 7 stellt einen Steuerantrieb 10 dar, wobei der hydraulische Kolben links steht und bei einer rechtsdrehenden Nockenwelle die Nockenwellenverstellung auf Frühstellung steht.

Fig. 8 zeigt die gleiche Nockenwellenverstellung wie Fig. 7, wobei nun die Spätstellung gezeigt wird.

Fig. 9 zeigt einen Zweizylinder-4-Takt-Motor mit externen Pleuelstangen 3, d. h. die Pleuelstangen sind außerhalb des Zylindersl. Unten sind sie an der Kurbelwelle 11 befestigt, an welcher Ausgleichgewichte 9 befestigt sind. Beide Kolben 2 haben einen gemeinsamen Kolbenbolzen, der als drehbare Nocken­ welle ausbildet ist. Dieser Nockenbolzen 18 wird von einem Steuerungsantrieb 10 angetrieben, wobei Tellerventile 5, die sich im Kolben befinden, geöffnet werden können. Die Über­ strömvorrichtung 8 befindet sich bei diesem Modell im Kolben 2 selber und die Einlaßventile 5 zum Brennraum 16 öffnen sich alle 360° im Wechsel. Das primäre Befüllen des Unterkolbenrau­ mes 15 erfolgt über Tellereinlaßventile 5, die in den Begren­ zungsebenen positioniert sind. In der Begrenzungsebene 20 ist jeweils ein Rohr- oder Hohlraumsystem angelegt, so daß das Gas nach den Öffnen der Ventile 5 in die Unterkolbenräume 15 erfolgen kann. Auf der Kurbelwelle 11 sind Nocken mit denen mittels Stößelstangen die primären Einlaßventile 5 geöffnet werden können. Jeder Zylinder 1 hat (mindestens) ein Auslaß­ ventil 4, wobei die Betätigung durch die Nockenwelle 6 erfolgt.

Fig. 10 zeigt Zweizylinder-4-Takt-Motor mit jeweils einem Ar­ beits- 2 und einem Kompressorkolben 19. Die Arbeitskolben 2 ha­ ben externe Pleuelstangen 3 und die Kompressorkolben haben in­ nengelegene Pleuelstangen 3. Das primäre Ansaugen erfolgt über in der Mitte des Unterkolbenraumes 15 gelegene Einlaßöffnungen 14, die durch Ventile 5 geöffnet und geschlossen werden können. Das Füllen des Brennraumes 16 erfolgt als erstes über ein saug­ motorhaft arbeitendes Einlaßventil 5 , welches in Zylinderkopf 28 sitzt und von der Nockenwelle 6 betätigt wird. Das Gas in den Unterkolbenräumen 15 wird erst verdichtet, dann wird das Einlaßventil 5 wieder verschlossen und das andere Einlaßven­ til 5, welches auf die Überströmvorrichtung 8 gesetzt ist, wird geöffnet. Nun schlagen die vorverdichteten Gase aus dem Unterkolbenraum 15 auf die saugmotorhaft gesaugten Gase und es findet eine Vermischung statt. Das Verbindungsrohr 7 ver­ bindet beide Unterkolbenräume 15, so daß immer alternierend beide Brennräume gefüllt werden können, da an die "7" die "8" angeschlossen ist.

Fig. 11 zeigt den gleichen Motortyp wie die Fig. 10 mit dem Unterschied, daß als Begrenzungsebene 20 kein Kompres­ sorkolben 19 sondern eine feste Platte eingebaut ist.

Fig. 12 zeigt einen Einzylinder-4-Takt-Motor mit einem Zwei­ brennkammerkolben. Der Kolben 2 bildet mit dem Zylinderkopf 28 zwei Brennräume 16. Es existiert ein großer Unterkolben­ raum 15 der über die jeweilige Überströmvorrichtung 8 und das jeweilige Einlaßventil 5 alternierend die beiden Brennräume 16 füllt.

Bezugszeichenliste

1

Zylinder

2

Arbeitskolben

3

,

3

' Pleuelstange

4

Auslaßventil

5

,

5

',

5

'' Einlaßventil

6

Nockenwelle

7

Verbindungsrohr

8

,

8

',

8

'' Überströmvorrichtung

9

Ausgleichsgewicht

10

Steuerungsantrieb, Kette u. Zahnräder (2 : 1)

11

Kurbelwelle

12

,

12

' Nocken

13

Öffnung

14

Einlaßöffnung

15

Unterkolbenraum

16

Brennraum

17

Kolbenbolzen

18

"Nockenbolzen"

19

Kompressorkolben

20

Begrenzungsebene

21

Wand zwischen zwei Brennkammern

22

Dichtung komplett

23

Dichtring

24

a Kugel-(aus-ab-schnitt) in Pfanne von oben

24

b Kugel-(aus-ab-schnitt) in Pfanne von der Seite

25

Öffnung für Kolbenbolzen bzw. Nockenbolzen

26

Nockenwellenverstellung

27

Zahnrad

28

Zylinderkopf

Claims (15)

1. Hubkolbenmotor mit einem in einem Zylinder (1) angeordneten Kolben (2), einer den Kolben (2) mit einer Kurbelwelle (11) verbindenden Pleuelstange (3) und einem auf der der Kurbelwelle (11) abge­ wandten Seite des Kolbens (2) in dem Zylinder (1) vorgesehenen Kolbenraum (16), dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (1) eine Zwischenwand (20) ent­ hält, die zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle (11) angeordnet ist und zusammen mit dem Kolben (2) einen Unterkolbenraum (15) begrenzt, und
daß der Unterkolbenraum (15) eine Einlaßöffnung (14) für mindestens eine Komponente des Kraft­ stoff-Luft-Gemisches aufweist und bei einem Teil der Kolbenbewegung über einen Strömungskanal (8) mit dem Kolbenraum (16) verbunden ist.

2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenwand (20) ein Hilfskol­ ben (19) ist, der in dem Zylinder (1) verschiebbar und von der Kurbelwelle (11) gesteuert ist.

3. Hubkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung des Hilfskolbens (19) zu der des Kolbens (2) im wesentlichen gegenphasig ist.

4. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (14) für mindestens eine Komponente des Kraftstoff- Luft-Gemisches im Bewegungsweg des Hilfskolbens (19) angeordnet und von dem Hilfskolben (19) ge­ steuert sind.

5. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (8) über Öffnungen in der Zylinderwand mit dem Kolben­ raum (16) und Unterkolbenraum (15) verbunden ist.

6. Hubkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungen des Strömungskanals (8) von dem Kolben (2) geöffnet und verschlossen wer­ den.

7. Hubkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (2) die Öffnungen des Strömungskanals (9) im oberen und im unteren Tot­ punkt verschließt.

8. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (14) für mindestens eine Komponente des Kraftstoff- Luft-Gemisches in den Unterkolbenraum (15) durch den Kolben (2) gesteuert sind.

9. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-8, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei Unterkolbenräume (15) zweier synchron laufender, um zwei Takte ver­ setzter Kolben (2) einer Viertakt-Hubkolbenmaschi­ ne miteinander verbunden sind, um alternierend Gas aus beiden Unterkolbenräumen (15) in jeweils einen der Kolbenräume (16) zu drücken.

10. Hubkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strömungskanal (8) einen Teil der Abgase in den Unterkolbenraum (15) leitet, um das Herausdrücken der Gase aus den beiden Unter­ kolbenräumen (15) in einen der Kolbenräume (16) zu unterstützen.

11. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (8) in dem Kolben (2) angeordnet ist und ein mit der Pleuelstange (3) verbundenes Steuerteil (18) eine in dem Kolbenboden angeordnete Einlaßöffnung steuert.

12. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (3) außerhalb des Zylinders (1) angeordnet ist.

13. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (20) eine Durchtrittsöffnung aufweist, durch welche die Pleuelstange (3) geführt ist und die mit einer variablen, die Pleuelstangenbewegung ermöglichen­ den Dichtung (22) verschlossen ist.

14. Hubkolbenmotor nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die variable Dichtung (22) mehrere aufeinanderliegende, gegeneinander verschiebbare Plättchen (23) mit in Richtung der Pleuelbewegung ausgerichteten Langlöchern (25) aufweist, wobei jedes Langloch (25) von einem benachbarten Plätt­ chen (23) teilweise überdeckt ist.

15. Hubkolbenmotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Dichtung (22) ein Verbindungsplättchen (24a, 24b) mit Kugelpfanne aufweist, in der eine mit der Pleuelstange (3) verbundene Kugel oder ein Kugelsegment während der Pleuelstangenbewegung dichtend gleitet und die Kugel bzw. das Kugelsegment und die Kugelpfanne eine Öffnung aufweisen, durch die die Pleuelstange (3) geführt ist.