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Verbrennungskraftmaschine Die bekannten Verbrennungskraftmaschinen,
die Ottomotoren, Dieselmotoren, Viertakt- oder Zweitaktmotoren oder Drehkolbenmotoren
arbeiten mit einem relativ niedrigen Wirkungsyrad zwischen dem Explosionsdruck und
der abgegebenen Drehenergie.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine
so zu gestalten, daß der Wirkungsgrad wesentlich erhöht wird, und der Verschleiß,
da Kolbendichtungen, Pleuelstangen und eine Kurbelwelle entfallen, wesentlich herabgesetzt
wir. Ferner sollen die Arbeitstakte nicht zwangsläufig die Drehzahl der Antriebswelle
festsetzen0 Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jeweils zwei
gekoppelte Zylinder, zwischen denen eine den Kolben bildende Flüssigkeitssäule auf
zwei unterschiedlichen, ventilgesteuerten, sich schneidenden Schleifenbahnen unter
der Wirkung der in den Zylindern abwechselnd in einem bestimmten Zeitabstand stattfindenden
Verbrennung hin- und herbewegbar ist, wobei in dem Schnittpunkt bzw. in dem gemeinsamen
Bereich
der der Schleifenbahnen, der ständig von der Flüssigkeits
säule in gleicher Richtung durchströmt wird, eine Strömungsmaschine, z.B. zwei ineinandergreifende
Zahnräder oder eine Turbine, angeordnet ist.
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Durch die Verwendung einer auf zwei unterschiedlichen Schleifenbahnen
abwechselnde hin- und herschwingenden Flüssigkeits säule, über die eine Strömungsmaschine
angetrieben wird, werden die herkömmlichen Kolben, Pleuelstangen und Kurbelwellen
hinfällig. Der gesamte Explosionsdruck kann unter Abziehung der Reibungsverluste
der Flüssigkeit, des Kompressionsdruckes und der Verluste in der Strömungsmaschine
in drehende Energie umgesetzt werden.
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Um ein Diffundieren des den Zylindern zugeführten Kraftstoffluftgemisches
in die Flüssigkeitssäule ZU vermeiden,' ist es vorteilhaft, die Kammern der Zylinder
ur Aufnahme des Kraftstoffluftgemisches gegenüber der Flüssigkeitssäule durch einen
schwimmenden Kolben zu begrenzen. Diese braucht jedoch keine Dichtungsmittel gegenüber
den Zylinderwandungen aufzuweisen.
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Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden beschrieben.
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Es zeigen; Fig. 1 eine Zweizylinderverbrennungskraftmaschine nach
der Erfindung im Schnitt, und zwar im Zeitpunkt der Zündung im linken Zylinder,
Fig. 2 die Verbrennungskraftmaschane nach der Fig. 1 im Zeitpunkt der Zündung im
rechten Zylinder, Fig. 3 eine schematische Darstellung, in der d7e Schleifenbahnen
der Plüssigkei-- äule während des Betriebs dargestellt sind.
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Die Zylinder 1 und 2 der im Ausführungsbeispiel dargestellten erfindungsgemäßen
Verbrcnnungs3craftmascnine sind V-förmig angeordnet und münden in einen gemeinsamen
Strömungskanal 3 ein, in dem eine Strömungsmaschine 4 beliebiger Konstrulction vorgesehen
ist.
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Die Strömungsöffnung 5 des Zylinders 1 ist über einen mit einer Feder
6 belasteten Ventilkörper 7 verschließbar. Der Ventilkörper 7 öffnet in Richtung
auf den gemeinsamen Strömungskanal 3.
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Ein entsprechend aufgebautes Rückschlagventil ist der S'trömungs öffnung
8 des Zylinders 2 zugeordnet. Der Ventilk=per 9 wird durch eine Feder 10belastet,
die bestrebt ist, den Ventilkörper in der in der Fig. 1 aufgezeigten SteLlung u
halten.
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Von dem gemeinsamen Strömungskanal 3 zweigen unterhalb der Strömungsmaschine
4 zu entgegengesetzten Seiten Strömungskanäle 1- , 12 ab, von denen der Strömungskanal
11 in den Zylinder 2 und der Strömungskanal 12 in den Zylinder 1 einmündet. Die
erströmöfnungen 13 und 14 dieser Strömungskanäle gegenüber den Zylindern 2 und 3
werden über Rückschlagventile 15, 16 gesteuert. In dem Ausführungsbeispiel werden
die Ventilkörper 17, 18 durch Federn 19, 20 belastet, die bestrebt sind, die Ventilkörper
in der geschlossenen Stellung zu halten.
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Die Strömungskanäle 3, 11 und 12 werden ständig von einer Flüssigkeitssäule
ausgefüllt, die zudem noch in einen Zylinder hineinragt und die Brennkammer dieses
Zylinders begrenzt.
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In dem Ausführungsbeispiel sind schwimmende Trennkolben 21,22 vorgesehen,
die auf den freien Enden der Flüssigkeitssäule sich abstützen und in den Zylindern
gleitbar gelagerte Trennwände zwischen der Flüssigkeitssäule und der übrigen Zylinderkammer
darstellen.
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Die Zylinderkammern werfen über den Kanal 23 mit einem hraftstofflui-tgemisch
oder mit Frischluft unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzung abwechselnd gefüllt,
während das Auspuffen der verbrannten Gase über die Leitungen 24, 25 erfolgt.
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In der Fig. 1 ist der Zeitpunkt kurz nach der Zündung in dem Zylinder
1 über eine Zündkerze 26 dargestellt. Durch die Verbrennung des Kraftstof-í=lultgemisches
in der Brennkammer 27 wird der Trennkolben 21 und mit ihm die Flüssigkeitssäule
in Richtung des Pfeiles 27 nach unten getrieben.
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Der Weg, den die Flüssigkeitssäule nimmt, ist in der Fig. 3 in mit
Pfeilen versehenen ausgezogenen Linien dargestellt.
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Der Ventilkörper 7 wird in die in der Fig. 1 aufgezeigte Uffnungsstellung
bewegt, so daß die Flüssigkeitssäule den gemeinsamen Strömungskanal 3 durchströmt,
die Strömungsmaschine 4 antreibt und über den Strömungskanal 11 in den Zylinder
2 eintritt und den Trennkolben 22 nach oben bewegt. Die Endstellungen der Trennkolben
21 und 22 im Zuge dieser Bewegung sind in der Fig. 3 in strichpunktierten Linien
dargestellt.
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Während des ersten Teils der Aufwärtsbewegung des Trennkolbens 22
ist das Ventil 28 geöffnet und das Ventil 29 geschlossen.
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Die sich im Zylinder 2 von dem vorhergehenden Arbeitstakt befindenden
verbrannten Gase können über den Auspuf£ 25 entweichen.
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Das Ventil 29 wird dann geöffnet, damit ein frisches Kraftstoffluftgemisch
in den Zylinder 2 einströmen kann. Schließlich weraren wie Ventile 28 und 29 geschlossen,
so daß das eingeströmte Kraftstoffluftgemisch durch die sich in den Zylinder 2 nach
oben bewegende Flüssigkeitssäule bzw. den Trennkolben 22 komprimiert wird.
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In der oberen Endstellung, die in der Fig. 2 aufgezeigt ist, erfolgt
eine Zündung über die Zündkerze 30,, so daß dann im Zylinder 2 der Arbeitstakt beginnt.
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Der Weg, den die Flüssigkeitssäule unter der Wirkung dieser Verbrennung
zurücklegt, ist in der Fig. 3 in strichpunktierten Linien dargestellt.
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Aus der Fig. 2 folgt, daß'nach der Verbrennung dem Zylinder 2 der
Ventilkörper 9 die Öffnungsstellung einnimmt und die Flüssigkeitssä.ule sich durch
den gemeinsamen Strömungskanal 3 bewegt, die Strömungsmaschine 4 antreibt und über
den Strömungskanal 12 in den Zylinder 1 eintritt. Das Ventil 31 wird geöffnet, so
daß die vom vorhergehenden Arbeitstakt verbrannten Gase in den Auspuff 24 gelangen
können. Über das geöffnete Ventil 32 wird ein Kraftstoffluftgemisch in den Zylinder
eingeführt und nach dem Schließen der Ventile 31 und 32 komprimiert, bis die Flüssigkeitssäule
bzw. der Trennkolben 21 die obere Endstellung einnehmen und einer erneute Zündung
und Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches im Zylinder l erfolgt.
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Die Flüssigkeitssäule bewegt sich auf zwei unterschiedlichen Schleifenbahnen,
die in der Fig. 3 in ausgezogenen und in strichpunktierten Linien dargestellt sind.
Auf diesen Schleifenbahnen wird von der Flüssigkeitssäule der Strömungskanal 3 stets
in gleicher Richtung durchströmt, so daß bei jedem Arbeitstakt des Zylinders 1 und
des Zylinders 2 die Strömungsmaschine 4 angetrieben wird.