DE2019769A1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Verbrennungsmotor

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DE2019769A1
DE2019769A1 DE19702019769 DE2019769A DE2019769A1 DE 2019769 A1 DE2019769 A1 DE 2019769A1 DE 19702019769 DE19702019769 DE 19702019769 DE 2019769 A DE2019769 A DE 2019769A DE 2019769 A1 DE2019769 A1 DE 2019769A1
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DE
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piston
cylinder
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segment
engine
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Application number
DE19702019769
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English (en)
Inventor
Franjo Golob
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • B e s c h r e i b u n g Verbrennungsmotor Priorität: 23. April 1969, Nr. P. 1004/69, Jugoslawien Gegenstand der Erfindung ist ein Verbrennungsmotor mit Schwenkkolben, der nach dem Viertakt-Prinzip arbeitet. Die Nutzleistung des Motors wird auf die Last durch das den Motor durch strömende KUhll übertragens das durch die in dem Kolben ausgebildete Pumpe gefördert wird.
  • Der erfindungagemäße Verbrennungsmotor ist mit einem drehschwingfähig gelagerten Kolben mit mindestens einem radial herausragenden Arm versehen, der mit denn Zylindergehäuse zwei bei Drehung des Kolbens ihr Volumen gegenläufig verändernde, jeweils mit Einlaß- und Auslaßventilen versehene Arbeitskammern bildete Vorzugsweise weist der Kolben zwei Arme auf.
  • die mit dem Zylindergehäuse vier Arbeitskammern bilden.
  • Bei entsprechender Steuerung der Ventile ist es möglich, den erfindungsgemäßen Motor bei dieser Ausführungsform wie einen klassischen Viertakt-Vierzylinder-Motor zu betreiben. Bei Motoren für größere Leistung kann der Kolben auch vier Arme aufweisen, die mit dem Zylindergehäuse acht Arbeitskammern bilden. Der Motor kann dann wie ein klassicher Achtzylinder-Motor betrieben werden. Es können auch noch mehr Zylinderkammern gebildet werden, und der Motor kann sowohl als Dieselmotor wie auch als Ottomotor arbeiten.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist im Kolben eine Pumpe ausgebildet, die mindestens eine segmentartige Ausnehmung im Kolben mit einem darin relativ verschiebbaren, zylinderfesten Segment umfaßt, wobei Ausnehmung und Segment zwei bei Drehung des Kolbens ihr Fassungsvermögen gegenläufig verändernde Pumpkammern bilden, die in Axialrichtung von zwei Steuerplatten mit je einer Öffnung begrenzt sind, und wobei die Steuerplatten in Abhangigkeit von der Kolbenbewegung derart angetrieben sind9 daß die Öffnung der einen Platte die sich vergrößernde Kammer öffnet und gleichzeitig die Öffnung der anderen Platte die sich verkleinernde Kammer öffnet. Man erhält dadurch im Kolbenzentrum eine zweizylindrige Druckpumpe, die das für den Antr@eb der Last und gleichzeitig zur Kühlung des Motors dienende Drucköl fördert. Die Motorleistung wird also nicht über das Sonwungrad und die Kupplung übertragen, wie dies bei Hlassischen Motoren der Fall ist, sondern durch Ölströmung. Da der Abstand zwischen dem Zentrum der Expansion und dem Zentrum der Pumpenkammer groß ist, wird das Öl unter hohem Druck gefördert. Eine derartige Leistungsübertragung ist elastischer und ermöglicht den Antrieb der Last auch ohne Wechselgetriebe und Kardanwellen durch Änderung der Durchflußgeschwindigkeit. Bei Automobllen besteht die Last beispielsweise in einem von dem Öl beaufschlagten Turbinenrad, das unmittelbar in die Räder eingebaut werden kann.
  • Vorzugsweise umfaßt der Kolben zwei segmentartige Ausnehmungen mit Qe einem zylinderfesten Segment, wobei die beiden Steuerplatten je zwei Öffnungen aufweisen.
  • Vorzugsweise umfassen die Einlaß- und Auslaßventile mit einer diametralen Bohrung versehene Zylinderkörper. die von in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung angetriebenen Nockenscheiben betätigt werden0 Bei dieser Ausführungsform der Ventile tritt minimale Reibung auf: es sind größere Ventilkanal-Querschnitte möglich, und die Öffnunge- und Schließzeiten sind kürzer. Daraus ergeben sich höhere Geschwindigkeiten, besseres Füllen und Spülen der Zylinderräume sowie eine bessere Verbrennung und damit eine größere Nutzleistung des Motors. Die Ventile sind vorzugsweise ölgekühlt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich -aus der nachstehenden Beschrelbung eines Ausführungsbeispi,els anhand der Zeichnungen; darin zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor längs der Linie A-A der Fig, 3; Fig, 2 einen weiteren Axialachnitt längs der Linie B-B der Fig. 3; Fig. 3 einen in zwei Ebenen aufgenommenen Querschnitt des Verbrennungsmotors mit dem Mechanismus, der die schwingende Kolbenbewegung in eine Drehbewegung umsetzt; Fig. 4 einen weiteren Querschnitt, der die Pumpensteuerplatte und ihren Antrieb darstellt; und Fig. 5 einen Querschnitt zur Darstellung der Nockenscheiben fUr den Antrieb der Ventile.
  • Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor besteht aus einem Zylindergehäuse 10 mit einem um einen Drehzapfen 11 ,drehschwingfähig gelagerten Kolben 9. Der Kolben 9 weist zwei diametral gegenüberliegende Arme auf, die das Zylindergehäuse in vier Arbeitskammern A, B, C und D unterteilena In das Zylindergehäuse 10 sind vier Auslaßventile 1, 2, 3, 4 und vier Einlaßventile 5, 6, 7, 8 eingeätzt, wobei Jeweils ein Einlaß-und ein Auslaßventil einer der vier Arbeitskammern sugeordnet ist.
  • Der Kolben 9 weist stirnseitig und seitlich Dichtungestege 21 und Ölnuten 22 sowie eine stirnseitige Öldichtung 31 auf. In ähnlicher Weise sind die Ventile an Mantel- und Stirnseiten mit Dichtungsstegen versehen, während sie im Inneren hohl sind und von durchströmendem Öl gekühlt werden.
  • In den Kolben ist ein Antriebehebel 12 eingesetzt, der über eine Pleuelstange 13 exzentrisch an einer Hebelwelle 14 angreift. Durch diesen Mechanismus wird die Schwingbewegung des Kolbens 9 in eine kontinuierliche Drehbewegung der Hebelwelle 14 umgewandelt.
  • Das Zylindergehäuse 10 ist auf den beiden Stirnseiten durch eine vordere Zylinderwand 32 und eine hintere Zylinderwand 33 abgeschlossen. Fest mit beiden Zylinderwänden verschraubt sind Pumpen-Segmentstücke 15, die durch segmentartige Ausnehmungen im Kolben 9 rühren und gegenüber diesen abgedichtet sind. Auf die Hebelwelle 14 ist von der vorderen' Se'ite her ein Antriebszahnrad 17 aufgesetzt, das über ein Zwischenzahnrad 20 mit einer auf dem Drehzapfen 11 befestigten Pumpen-Steuerscheibe 16 in Eingriff steht. Das Verhältnis der Umdrehung zwischen dem Antriebazahnrad 17 und der Steuerscheibe 16 ist 2 : 1. Eine weitere Steuerscheibe 45 ist auf der hinteren Seite des Kolbens 9 auf dem Drehzapfen 11 bofestigt.
  • In der hinteren Zylinderwand 33 sind Abflußnippel 42 für Schmieröl befestigt; die Zylinderwand 33 ist mit einem hinteren Motordeckel 39 abgeschlossen, der mittels Schrauben 27, angebracht ist. Der Deckel 39 wird nach hinten von der Hebelwelle 14 durchsetzt, an deren Ende ein Schwungrad 43 befestigt ist0 In die vordere Zylinderwand 32 sind Zuflußnippel 41 für Schmieröl eingesetzt; die vordere Zylinderwand 32 ist von einer Ventilträgerplatte 54 bedeckt. Am vorderen Ende der Hebelwelle 14 ist ein Zentrifugalpumpen-Rad 38 befestigt, wobei die Pumpe durch einen Pumpendeckel 47 abgedeckt ist.
  • Zwischen dem Ein- und dem Auslaßventil Jeder Arbeitskammer ist ferner eine Gewindebohrung 23 fUr eine Zündkerze oder eine Einspritzduse vorgesehen.
  • Auf den Wellen der zylindrischen Ventile sitzen Jeweils Nokkenplatten 19, während auf dem Drehzapfen 11 Nockenscheiben 18 befestigt sind.
  • Am vorderen Ende des Drehzapfens ist ferner ein innen versshntes Zahnrad 35 befestigt, das über ein Zwischenzahnrad 36 mit einer Gebläsewelle 37 in Eingriff steht. Die Ventilträgerplatte 34 ist von einem vorderen Motordeckel 40 verschlossen, der ebenfalls mit Hilfe von Schrauben 27 angeschraubt ist0 Auf das vordere Ende des Drehnapfens 11 wird bei Dieselausführung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors die Druckpumpe bzw. bei Otto-Ausführung der Stromverteiler aufgesetzt. Auf der konzentrisch zu dem Drehzapfen 11 angeordneten Hohlwelle 37 sind das Laufrad eines Kühlgebläses sowie ein Dynamomotor angebracht. Das Gehäuse des Kühlgebläses und der Dynamomotor sind auf dem Motordeckel 40 befestigt. Auf dem zusammengebauten Motor ist eine Blechumhüllung vorgesehen, die den Luftstrom von dem Kühlgebläse durch den Zylinder und den Kolben sowie Uber die Kühlrippen 25 führt. Ferner sind Ölreiniger, Schmierölkühler und ein Kühler für das von der Pumpe geförderte Öl vorgesehen0 Arbeitsweise: Bei der in Fig. 3 dargestellten neutralen oder Mittellage des Kolbens 9 sind die vier Arbeitskammern A, Bc C und D gleich groß. Wird der Kolben 9 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, so nimmt das Volumen der Kammern A und C au, während das der Kammern B und D kleiner wird. Bei entgegengesetztem Verschwenken des Kolbens ändern sich die Rauminhalte der Kammern entgegengesetzt. Die Ein- und Auslaßventile 1 bis 8 der vier Kammern werden ueber die Nockenscheiben 18 derart gesteuert, daß in einem ersten Takt die sich vergrößernde Kammer A ansaugt, die eich verkleinernde Kammer B komprimiert, die sich vergrößernde Kammer C expandiert und die sich verkleinernde Kammer D die Spülung ausführt. Bei der anschließenden Kolbenverschwenkung im entgegengesetzten Sinn komprimiert die sich jetzt verkleinernde Kammer A, die sich vergrößernde Kammer B expandiert nach der Zündung, die sich verkleinernde Kammer C führt die Spülung aus, und die sich vergrößernde Kammer D saugt an. Die Vorgänge wiederholen sich zyklisch. Bei jeder Kolbenbewegung werden also sämtliche vier Takte ausgeführt.
  • Ebenso erfolgen sämtliche vier Takte in Jeder einzelnen der Arbeitskammern.
  • Bei zwei Kolbenbewegungen dreht sich die Hebelwelle 14 einmal um 3600, während der Drehaapfen 11 und damit die Nockenscheiben 16 für eine volle 360°-Drehung vier Kolben-Schwingbewegungen erfordern Während dieser vier Kolbenbewegungen ist in allen vier Kammern die Expansion erfolgt, und die Nockenscheiben haben nacheinander alle vier Nockenplatten der Auslaßventile und alle vier Nockenplatten der Einlaaventile betätigt (geöffnet und wieder geschlossen). Da die Betätigung der Ventile nicht um jeweils 900 versetzt erfolgt, sind zwei Nockenscheiben 18 vorgesehen, wobei ein Unterschied von 90° in der Verteilung berücksichtigt ist. Die eine Nockenscheibe aktiviert dabei zum Beispiel unter einem Winkel von 1800 die Auslaßventile 1 und 3, während die andere Nockenscheibe die Auslaßventile 2 und 4 aktiviert. Entsprechend werden auch die Einlaßventile betätigt. Für die genaue Ventileinstellung ist auf der Ventilwelle die Rerbo-Verzahnung verwendet, Die mit den Ventilachsen verbundenen Nockenplatten 19 gleiten auf dem Umfang der Nockenscheiben 18. Der auf den Nockenscheiben ausgebildete Buckel bewegt die jeweilige Nookenplatte sanft, während der eigentliche Nocken auf der Nockenscheibe die jeweilige Nockenplatte um volle 900 dreht. Der nächste Buckel und der nächste Nocken auf der Nockenscheibe bewirken die gleiche Verstellung. Dabei öffnet der erste Nocken das Ventil, während es der zweite schließt.
  • In der Kolbenmitte werden durch die im Kolben vorgesehenen segmentartigen Ausnehmungen sowie die diese Ausnehmungen durch setzenden Segmentstücke 15 ebenfalls vier Kammern gebildet, die mit I, II, III, IV bezeichnet sind0 Auch in diesen Kammern ändert sich durch Bewegung der Kolben der Jeweilige Rauminhalt; und zwar erfolgt immer gleichzeitig in zwei Kammern eine Vergrößerung und in zweien eine Verkleinerung. Durch Öffnungen 28 in den Pumpensteuerplatten 16 und 45 werden die Öffnungen im Kolben 9 geöffnet bzw. geschlossen. Vergrößern sich beispielsweise die Kammern I und III, so befinden sich die Steuerscheiben 16 und 45 in einer Stellung, in der die Kammern I und III zur Vorderseite hin offen und die sich gleichzeitig verkleinernden Kammern II und IV zur Rückseite hin offen sind. In dießem Zeitpunkt sind die Kammern I und III zur Rückseite und die Kammern II und IV zur Vorderseite hin g.-schlossen. Die Kammern I und III saugen also bei diesem Vorgang Öl von der Vorderseite her an, während die Kammern II und IV das Öl nach hinten verdrängen0 Zwischen der vorderen Zylinderwand 32 und der Ventilträgerplatte 34 befindet sich ein Olresorvoir, das über Kanäle und Durchführungen mit dem Zylinder, den Ventilen und der Pumpe verbunden ist. Zwischen der hinteren Zylinderwand 33 und dem hinteren Motordeckel 39 befindet sich ferner ein Raum, in den das KUhlöl aua den Zylinderkanälen im Innern der Ventile abfließt. Der hintere Notordeckel 39 ist ferner mit einem Druckölbehälter 46 versehen, der mit einem Verzweigungsventil an die Last, beispielsweise ein Turbinenrad, angeschlossen ist0 Bei Freilauf des Motors kreist das Öl aus der Pumpe und dem Druckölbehälter durch die Ventile in den Kühler und zurück in die Pumpe.
  • Das KUhlöl dient zur Motorkühlung sowie durch die Pumpe im Kolben für die Übertragung der Motorleistung auf die Läst.
  • Das Schwungrad 43 und die Hebelwelle 14 dienen für den Motorantrieb und die Steuerung der einzelnen Motorelemente. Der Antrieb des Kühlgebläses, des Dynamos, der Kraftstoffpumpe und/oder des Zündverteilers ist oben angedeutet worden; es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich.
  • PatentansrUche

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verbrennungsmotor, g e k e n n z e i c h n e t durch einen drehsohwingfähig gelagerten Kolben (9) mit mindestens einem radial herausragenden Arm, der mit dem Zylindergehäuse (10) zwei bei Drehung des Kolbens ihr Volumen gegenläufig verändernde, jeweils mit Ernlaß- und Auslaßventilen (1 bis 8) versehene Arbeitskammern (A bis D) bildet, 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben (9) zwei Arme aufweist, die mit dem Zylindergehäuse (10)-vier Arbeitskammern (A bis D) bilden.
    3. Motor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben (9) vier Arme aufweist, die mit dem Zylindergehäuse (10) acht Arbeitskammern bilden.
    4. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3> g e k e n n z e i c h n e t durch eine im Kolben (9) ausgebildete Pumpe, die mßndestens eine segmentartige Ausnehmung im Kolben mit einem darin relativ verschiebbaren zylinderfesten Segment (15) umfaßt, wobei Ausnehmung und Segment zwei bei Drehung des Kolbens ihr Fassungavermögen gegenläufig verändernde Pumpkammern (I bis IV) bilden, die in Axialrichtung von zwei Steuerplatten (16, 45) mit Je einer Öffnung (28) begrenzt sind, und daß die Steuerplatten in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung derart angetrieben sind, daß die Öffnung der einen Platte die sich vergrößernde Kammer öffnet und gleichzeitig die Öffnung der anderen Platte die sich verkleinernde Kammer öffnet0 So Motor nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben (9) zwei segmentartige Ausnehmungen mit Je einem zylinderfesten Segment (15) umfaßt und die beiden Steuerplatten (16, 45) Je zwei Öffnungen (28) aufweisen, 6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h ne t, daß die Ein- und Auslaßventile (1 bis 8) mit einer diametralen Bohrung versehene Zylinderkörper umfassen, die von in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung angetriebenen Nockenscheiben (18) betätigt sind.
    7e Notor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e -k e n n z e 1 c h n e t, daß der Kolben (9) durch den die Pumpe durchsetzenden Ölstrom gekühlt ist.
    8D Motor nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kühlöl gleichzeitig zur Übertragung der Motorleistung auf eine Last dient.
    9. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ventile (1 bis 8) ölgekühlt sind.
    10. Motor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß Zylinder (10) und Kolben (9) außerdem durch einen Luftstrom gekühlt sind.
DE19702019769 1969-04-23 1970-04-23 Verbrennungsmotor Pending DE2019769A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884532A (en) * 1985-04-01 1989-12-05 Cheng Tan Swinging-piston internal-combustion engine
DE19914449C1 (de) * 1999-03-30 2000-09-28 Franz Riedl Schwenkkolben-Verbrennungsmotor
US6270322B1 (en) * 1998-09-03 2001-08-07 Steven W. Hoyt Internal combustion engine driven hydraulic pump

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