DE2308127A1

DE2308127A1 - Zweitakt-verbrennungskraftmotor

Info

Publication number: DE2308127A1
Application number: DE19732308127
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS5040908A; DD109716A1; SU576973A3; FR2218475A1; GB1467394A; NL7402109A; JPS5040906A; JPS5040907A; SU831085A3; SE402618B; IT1007655B; FR2218475B3; DE2308127C3; DE2308127B2; US3981280A

Description

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR _{2 HAMBURC1}

BEIM STROHHAUSE 3* PATENTANWALT ~ ~ " ~ - — - _R _{u f}

K/Lo - 433I

Herrn . _r _

Walter Pranke 14. heb. 1973

2092 Maschen

Anwaltsakte:

Zweitakt-Verbrennungskraftmotor

Die Erfindung betrifft einen Zweitakt-Verbrennungskraftmotor mit Ein- und Auslaßöffnungen, die entsprechend der Hin- und Herbewegung eines Arbeitskolbens in einem Zylinderraum mittel- oder unmittelbar steuerbar sind, wobei an einer Seite des Kolbens eine Arbeitskammer, in die eine Zündeinrichtung mündet und die mit einem Auslaß verbindbar ist, und an der anderen Seite des Kolbens ein Kompressionsraum angeordnet ist.

Bei bekannten Ausführungen wird der Kompressionsraum an der anderen Seite des Kolbens vom Kurbelgehäuse gebildet, in das der Kolben eintaucht.

Ferner bezieht sich die Erfindung insbesondere auf einen Motor, bei dem die Kolben gegebenenfalls an Kolbenstangen über eine Kurbelschleife mit dem Kurbelzapfen einer Abtriebswelle zusammenwirken. Bekannt sind Kurbelschleifen - triebe mit senkrecht zur Kolbenstange gerichteten Kurbelschleifen, in denen der Kurbelzapfen umläuft. Dadurch ergeben sich Probleme

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hinsichtlich der Totpunktüberwindung. Ferner liegt bei solchen Ausführungen eine jeweils gleiche Hubcharakteristik zwischen Arbeite- und Ansaughub vor.

Ferner bezieht sich die Erfindung insbesondere auf einen Motor, der mehrere Zylinderkolbenanordnungen in besonderer Weise vereinigt. An Zweitakt-Verbrennungskraftmotoren ist bekannt, mehrere Zylinderkolbenanordnungen in Reihen, V-Anordnung, gegebenenfalls auch unter Anlehnung an andere Verbrennungskraftmotoren in Sternanordnung stationär vorzusehen. Die winkelmäßige Zuordnung mehrerer Zylinderkolbenanordnungen zueinander hat den Zweck, die Laufruhe zu erhöhen. Das wird mehr oder weniger erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt-Verbrennungskraftmotor der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine erhöhte Leistung und/oder eine verbesserte Abgasverbrennung gegenüber bekannten Motoren mit vergleichbarem Arbeitsraum erreicht wird. Insbesondere soll dabei die Leistung in einer Ausführung mit einer Kurbelschleife auch dadurch verbessert werden, daß die Verbindungsmittel zwischen Kurbelzapfen und Kolbenstange besonders gestaltet werden, und weiterhin soll insbesondere ein Motor geschaffen werden, welcher durch seinen Aufbau während des Betriebes ohne zusätzliche Maßnahmen bei vorzüglicher Laufruhe lagestabilisierend wirkt.

Die grundlegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Arbeitskolben wenigstens ein zweiter zusätzlicher Kolben als Kompressionskolben zugeordnet ist, der wenigstens einseitig in einer Kompressionskammer arbeitet. Durch die Anordnung eines zweiten Kolbens wird überraschend die Möglichkeit geschaffen, entweder komprimierte Luft zur Überladung oder zur Verbesserung der Abgasverbrennung herzustellen oder das Gemisch zusätzlich zu verdichten.

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In einer Ausführungsform ist der zweite oder Kompressionskolben koaxial zum Arbeitskolben auf der gleichen Kolbenstange angeordnet. Hierdurch wird eine einfache Ausführungsform erreicht, die an einer stehenden Zylinderkolbenanordnung, gegebenenfalls auch mit mehreren Zylinderkolbenanordnungen zu verwirklichen ist, aber auch die Möglichkeit erschließt, die weiteren Aufgabenvarianten in besonders vorteilhafter Weise zu erfüllen.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der zweite oder Kompressionskolben in einem besonderen Zylinderraum geführt und von der gleichen Antriebskurbel wie der Arbeitskolben gesteuert, wobei die Zylinder für den Arbeitskolben und den zweiten Kolben mit-einander verbunden sind. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft, wenn eine Lösung angestrebt wird, bei der die Abgase unter Ausnutzung noch innewohnender Energie verbraucht und gereinigt ausgegeben werden, wobei auch diese Lösung günstig für die Zusatzaufgabe ist, gemäß welcher die LaufStabilität, insbesondere eines Fahrzeugs, verbessert werden soll.

Bevorzugt wird dabei, daß Arbeitskolben und zweiter zusätzlicher Kolben verschiedenen Querschnitt haben.

Besonders günstige Ergebnisse werden erreicht, wenn der zweite oder Kompressionskolben zweiseitig wirkend vorgesehen ist. Dabei liegt eine günstige Ausführungsform darin, daß der zusätzliche zweite oder Kompressionskolben in einem durch Stirnwände abgeschlossenen Zylinderraum vorgesehen ist. Hierdurch werden besonders stabile Bedingungen geschaffen. Einbezogen wird aber auch, daß eine Seite des zweiten oder Kompressionskolbens mit dem Kurbelgehäuse zusammenwirkt. Dadurch kann die Bauhöhe einer Zylinderkolben-Baugruppe verringert werden.

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Je nach der vermehrten Einführung komprimierter Luft oder komprimierten Gemisches sind ventil- oder kolbengesteuerte Verbindungskanäle zwischen verschiedenen Kammern, die den Kolben zugeordnet sind, vorgesehen. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist dabei zusätzlich zur Arbeitskammer wenigstens eine Kompressionskammer für Gemisch und wenigstens eine Kompressionskammer für Luft vorgesehen. Einbezogen wird dabei, daß vorteilhaft eine Kompressionskammer für Luft direkt mit einem Auslaßkanal aus der Arbeitskammer verbindbar ist, in welchem Auslaßkanal eine Zündkerze angeordnet ist. Hierdurch wird die Nachverbrennung im Auslaßkanal wesentlich verbessert.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist in einem Kompressionsraum des zugeordneten zweiten oder Kompressionskolbens eine Zündkerze vorgesehen, wobei dieser Kompressionsraum mit der Arbeitskammer des Arbeitskolbens verbindbar ist und die Abgase vorzugsweise mit Luftanreicherung aufnimmt, und ferner dieser zweite oder Kompressionskolben nach Kompression der Abgase und deren Zündung einen Arbeitshub ausführt. Dadurch wird zum Zwecke der Abgasreinigung durch zusätzliche Verbrennung noch Leistung erzeugt. Die erfindungsgemäße Konzeption in diesem Zusammenhang mit einem zweiten oder Kompressionskolben ist besonders vorteilhaft, weil der Arbeitskolben in an sich bekannter Weise lediglich seinen Kompressions- und Arbeitshub in der für Zweitakt-Motoren besonders günstigen Leistungsausnutzung durchführt, ohne daß zusätzliche Zwischenhübe zur Abgasverbrennung erforderlich wären. Durch die Erfindung wird der normale Arbeitstakt durch die zusätzliche Abgasverbrennung leistungsmäßig unterstützt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hat eine Dreikammerausführung, bei der eine Kammer über dem Arbeitskolben.eine Ansaugkammer unter dem Arbeitskolben und eine weitere Kompressionskammer zwischen dem zweiten oder Kompressionskolben und der Zwischenwand angeordnet sind, und die Kammern derart miteinander verbunden sind, daß verdichtetes

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Gemisch oder komprimierte Luft in zwei Kammern erzeugt werden. Hierbei wird in einer vorteilhaften Ausführung einbezogen, daß drei Kammern zur Komprimierung von Luft vorgesehen sind, die wenigstens zum wesentlichen Teil in den Arbeitsraum einspeisbar ist, und daß in der Arbeitskammer in einer Höhe über dem Arbeitskolben, wenn er im unteren Umkehrpunkt ist, eine ventilgesteuerte Einlaßöffnung für Gemisch vorgesehen ist. Dabei ist zweckmäßig im Ansaugraum unmittelbar über der Zwischenwand eine ventilgesteuerte Einlaßöffnung für Luft vorgesehen.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung hat eine Vierkammerausführung, bei der eine Arbeitskammer über dem Arbeitskolben,eine Ansaugkammer zwischen diesem und der Zwischenwand, eine dritte Kammer zwischen dieser und dem Kompressionskolben und eine vierte Kammer an der anderen Seite des Kompressionskolbens vorgesehen und durch Ventile gesteuerte Verbindungskanäle zwischen den Kammern und gegebenenfalls dem Auslaß angeordnet sind. Das ergibt die Möglichkeit einer besonders vielfachen Leistungssteigerung oder Abgasreinigung unter Verwendung nur eines zusätzlichen Kolbens, wobei insbesondere dann praktisch kein zusätzlicher Raum benötigt wird, wenn zweckmäßig die vierte Kammer vom Kurbelgehäuse gebildet ist.

Um aber alle Bedingungen erfüllen zu können und insbesondere Einflüsse aus einer Kurbelgehäusekammer, wo eine Schmierung erfolgen muß, zu vermeiden, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor, daß die vierte Kammer durch eine zweite Zwischenwand vom Kurbelgehäuse abgetrennt ist.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßöffnung, die über dem im unteren Umkehrpunkt befindlichen Arbeitskolben freigegeben wird, über einen Verbindungskanal mit einem ersten Einlaß für Luft verbunden ist, welcher Einlaß in den Kompressionsraum des zweiten Kolbens mündet,

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wobei im Verbindungskanal und Einlaß jeweils ein Ventil angeordnet sind, von denen ersteres zum Auslaß und letzteres zum Verbindungskanal und einer Öffnung zum Kompressionsraum mündet, und daß ein zweiter nach innen öffnender ventilgesteuerter Einlaß für Gemisch mit über einen Verbindungskanal mit dem Arbeitsraum durch eine Öffnung über dem im unteren Umkehrpunkt befindlichen Arbeitskolben und eine Öffnung mit Ansaugkammer verbunden sind. Diese Ausführungsform kann insbesondere dadurch verbessert werden, daß der Verbindungskanal zwischen dem zweiten Einlaß und der Arbeitskammer durch einen Verlängerungsabschnitt mit einer Kurbelgehäusekammer verbunden ist. Hierdurch wird der Übergang zu einem Vierkammersystem erreicht.

Wenn ein besonders verdichtetes Gemisch beabsichtigt ist, ist zweckmäßig in der Ansaugkammer nahe der Unterseite des Arbeitszylinders im oberen Umkehrpunkt eine Einlaßöffnung für Gemisch angeordnet.

Die Punktion unter Einbeziehung der Kurbelgehäusekammer wird, wenn diese zur zusätzlichen Verdichtung eines Mediums herangezogen wird, dadurch verbessert, daß der Überströmkanal am zweiten Einlaß für Gemisch mit einer Öffnung in die Kurbelgehäusekammer mündet und der zweite oder Kompressionskolben mit einer Schürze versehen ist, die eine Öffnung hat, die die Zylinderwandöffnung des Verbindungskanals erst im unteren Umkehrpunkt des Kompressionskolbens freigibt, wobei die sogenannte dritte Kammer für Luft über ein Ventil bei Überdruck in dieser Kammer in den Verbindungskanal mündet. Wenn hier bemerkt wird, daß mehrere Kammern für Luftverdichtung vorgesehen sind, und die verdichtete Luft in die Arbeitskammer eingespeist wird, oder aber dem mit einer zusätzlichen Zündeinrichtung ausgestatteten Auslaßkanal zugeleitet wird, versteht sich, daß unter Anwendung der vorrichtungsmäßigen Merkmale auch bevorzugt mehrere Kammern für die Vorverdichtung des Gemisches herangezogen werden, so daß eine besondere Leistungs-

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- 7 steigerung in der Arbeitskammer erreichbar ist.

In einer Ausgestaltung ist die mit dem zweiten Einlaß verbundene vierte Kammer durch die Zwischenwand abgeschlossen und komprimierte Luft aus der dritten oder Kompressionskammer in den Verbindungskanal einspeisbar.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausfuhrungsform, in welcher sowohl der Arbeitskolben als auch der zweite oder Kompressionskolben zweiseitig arbeiten und an einer Seite, an welcher beide Zylinderräume miteinander in Verbindung stehen, als Luftkompressionskolben vorgesehen sind, die in Luftkompressionskammern wirken, sind beide Luftkompressionskammern miteinander verbunden, und im Arbeitszylinder ist ein Verbindungskanal in den Arbeitsraum vorgesehen, welcher geöffnet wird, wenn sich die Kolben in der Nähe ihres unteren Umkehrpunktes befinden, wobei eine weitere, insbesondere kolbengesteuerte Verbindungsöffnung mit den anderen Zylinderkammern vorgesehen ist, welche Verbindungsöffnung bei im wesentlichen im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolben freigegeben wird.

Unter Anwendung der prinzipiellen Gesichtspunkte der bisherigen Ausführungsform sieht eine besondere Lösung der Erfindung zur Herstellung besonderer Bewegungscharakteristiken zwischen Arbeite- und Ansaughub bei Verwendung einer Kurbelschleife vor, daß die Kurbelschleife schräg zur Kolbenstange gerichtet ist und eine verschiedene Hubcharakteristik zwischen Arbeits- und Ansaughub vorhanden ist. Bevorzugt wird dabei, daß die Kurbelschleife bezüglich der Umlaufrichtung des Kurbelzapfens bzw, bei einer Ausführung als Motorrotor in Vorwärtsbewegung jeweils schräg nach oben vom Umlaufkreis des Kurbelzapfens bzw. einem gedachten Kreis der Motorrotordrehung fort gerichtet ist. Hierdurch wird der Arbeitshub besonders intensiv ausgenutzt, so daß sich starke Antriebsimpulse ergeben. Die schräge Kurbelschleife führt dabei zu einer Verlagerung der Umkehrpunkte des oder der Kolbe-n gegenüber einer Ausführung mit einer senkrecht zur Kurbelstange verlaufenden Kurbelschleife.

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Wenn die bisherigen AusfUhrungsformen auch als stationäre Reihenanordnungen in verschiedenen Formen oder stationäre Sternanordnungen ausgeführt sind, dann wird demgegenüber eine weitere Verbesserung dadurch erreicht, daß mehrere Zylinderkolbenanordnungen in einer Ebene sternförmig nebeneinander aus einem oder mehreren mittigen Kurbelzapfen zu einem Motorrotor vereinigt sind, der senkrecht zur Abtriebswelle in einem Stator gelagert ist. Hierdurch wird eine Umlaufeinheit geschaffen, bei der die Steuerung der verschiedenen Kammern dadurch erleichtert wird, daß in Abhängigkeit vom Umlauf Ein- und Auslaß geschlossen werden· Besonders bevorzugt wird dabei aber, daß der umlaufende, scheibenförmige Motorrotor als Kreisel zur Stabilisierung eines Fahrzeuges, Land-, Wasser- oder Luftfahrzeuges, vorgesehen ist, wobei wenigstens vier Zylinderanordnungen, gegebenenfalls Mehrfachzylinderanordnungen, in einer Ebene angeordnet sind. Einbezogen wird dabei eine Anordnung des scheibenförmigen Motorrotors mit horizontaler oder vertikaler Achse in einem Fahrzeug. Die horizontale Achse kann bei Landfahrzeugen zur Stabilisierung besonders vorteilhaft sein. Bei der Anwendung an einem Wasserfahrzeug bewirkt die Anordnung mit vertikaler Achse eine besonders günstige Stabilisierung gegen vom Seegang her verursachte Bewegungen. Dabei werden bisher getriebene Aufwendungen zur Schiffsstabilisierung mit zusätzlichen und insbesondere zusätzlich anzutreibenden und zu steuernden Einrichtungen vermieden, weil der Zweck durch den Antriebsmotor des Schiffes erfüllt wird. Diese Lösung mit dem als Kreisel wirkenden, scheibenförmigen Motorrotor ist nicht auf einen Zweitakt-Verbrennungskraftmotor beschränkt, weil entsprechend auch eine Viertaktmasohine oder ein Dieselmotor einsetzbar ist.

Bevorzugt bei dieser Lösung wird aber, daß abwechselnd Zylinder mit verschiedenen Querschnitten vorgesehen und benachbarte Zylinder verbunden sind.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Zeichnungen stellen jeweils im wesentlichen schematisch Zweitaktmotoren dar, ohne daß in allen Ausführungsformen eine Beschränkung auf diese Motorart beabsichtigt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 6:

Fig. 7 bis 9:

Fig. 10:

stationäre, gegebenenfalls einzylindrische Zylinderkolbenanordnungen gemäß der Erfindung,

eine Variante aus den Fig. 1 bis 6 in der Ausführung als umlaufende Zylinderkolbenanordnung in Form eines Motorrotors,

eine der Fig. 9 entsprechende, Jedoch Teildarstellung einer anderen Ausführungsform eines Motorrotors,

Fig. 11:

eine entsprechende Darstellung einer weiteren Ausbildung, jedoch unter Verteilung einander arbeitstaktmäßig zugeordneter Arbeitskolben und Kompressionskolben in benachbarten Zylindern, zugleich in der Ausgestaltung als Motorrotor.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1:

eine Ausführungsform, welche insbesondere zur Nachverbrennung beiträgt und zugleich in einer besonderen Ausführung sform gute Aufladung des Arbeitsraums ermöglicht,

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- ίο -

Pig. 2: die Ausführungsform nach Fig. 1 in

der anderen Arbeitsstellung,

Fig. 3: eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform, bei welcher eine zusätzliche Luftanreicherung auch für den Arbeitshub erreicht wird,

Fig. 4: die Ausführungsform nach Fig. 3 in

der anderen Arbeitsstellung, wobei eine Abweichung hinsichtlich der Ventile gezeigt ist,

Fig. 5: eine Ausführungsform mit einer

Gemischvorverdichtung und einer Frischluft spülung in den Auslaß,

Fig. 6: eine weitere Ausführungsform mit

einem zusätzlichen Kammersystem, bei welchem eine zusätzliche Frischluft spülung in den Auslaß stattfindet,

Fig. 7' eine Motorausführung mit einer Zylinderkolbenanordnung nach Art der Fig. 3 und 4-, jedoch bei einer Ausführung mit einem Motorrotor,

Fig. 8: eine Ansicht entsprechend der Linie

VIII - VIII in Fig. 7,

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Fig. 9: eine Seitenansicht des Motors

nach Fig. 7 im Schnitt längs der Linie IX - IX in Fig. 7,

Fig.10: eine der Fig. 9 entsprechende

Schnittdarstellung des Motorrotors anderer Ausführungsform, der sich besonders als Stabilisierungskreisel eignet,

Fig.11: eine der Fig. 10 entsprechende

Darstellung eines anderen Motorrotors, d.h. unter Auslassung des Gehäuses, wobei sowohl eine Kreiselwirkung des Motorrotors erreichbar ist, als auch im Prinzip eine Parallelanordnung einander zugeordneter Zylinderkolbeneinrichtungen mit je einem Arbeitskolben und einem Kompressionskolben gezeigt ist.

In allen Figuren sind nur die zur Erläuterung der Funktion wesentlichen Teile dargestellt, wobei insbesondere im Vergleich mit den Fig. 3, 4- einerseits und 7 bis 9 andererseits auf entsprechend vergleichbare Teile verwiesen wird.

Bezüglich der Fig. 1 bis 6 wird darauf hingewiesen, daß diese jeweils einen Mittelschnitt durch einen Zweitaktmotor darstellen, wobei die Schnittebene senkrecht zur Kurbelstange liegt und eine Kolbenanordnung schneidet, wozu bemerkt wird, daß an sich in üblicher Weise auch Mehrzylindermaschinen einbezogen werden, bei denen mehrere derartige Zylinderanordnungen senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinander, gegebenenfalls auch V-fÖrmig versetzt zueinander angeordnet sind.

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In den Pig. 1 bis 6 sind alle Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Das Zylindergehäuse 1 ist unten von der Kurbelwelle 2 mit der Kurbel 3 durchsetzt. Der Kurbelzapfen k ist in einen Stein 5 geführt, welcher rhombenartig geformt ist und in einer schräg zur Kolbenstange 6 gerichteten, aber fest an ihr angeordneten Kurbelschleife 7 hin- und hergeht. Die schräge Anordnung der Kurbelschleife bzw. des in ihr vorgesehenen Schlitzes führt nicht nur zur Erleichterung der Totpunktüberwindung, weil bei einer Ausrichtung der Kolbenstange 6 und der Kurbel 3 zu ihr bei einer Belastung eine seitliche Komponente auf die Kurbelschleife ausgeübt wird, sondern es wird auch eine besondere Charakteristik hinsichtlich der Kolbenhübe bezüglich Auf- und Abwärtsbewegung dahingehend erzeugt, daß Je nach der Neigung der Kurbelschleife in einer Richtung Anfang oder Ende eines Kolbenhubes schneller als die anderen Kolbenhubbewegungen im Gegentakt erfolgen. Bei der angegebenen Neigung der Kurbelschleife ¹J, die bevorzugt wird, und einer Drehrichtung im Sinne des eingezeichneten Pfeils 8 ergibt sich eine schnellere Anfangs-Abwärtsbewegung der Kolbenstange 6 im Vergleich zum Betrieb mit einer rechtwinklig zur Kolbenstange angeordneten Kurbelschleife, so daß eine besonders starke Ausnutzung des Arbeitshubes stattfindet. Diese Charakteristik ist für die verschiedenen Ansaug- und Ausstoßhübe der vorgesehenen Kolben wesentlich.

Die Zylindergehäuse haben jeweils in ihrer oberen Wand 9, die die sogenannte Arbeitskammer 10 abschließt, eine Zündkerze 11, die in bekannter Weise vor jedem Arbeitshub gezündet wird. An der Kolbenstange ist immer ein Arbeitskolben 12 befestigt, über dessen oberer Fläche die Arbeitskammer 10 angeordnet ist. Unterhalb des unteren Umkehrpunktes des Kolbens 12, dargestellt in den Fig. 2, 4 und 5, befindet sich im Zylindergehäuse eine erste Zwischenwand 13, welche eine Durchführung 14 für die Kolbenstange 6 aufweist. In der Durchführung sind nicht dargestellte, an sich bekannte Führungs- und/oder Dich-

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tungsmittel angeordnet.

Im Zylindergehäuse ist jeweils ein Auslaß 15 vorgesehen und zwar mit ihrer Öffnung 16 derart in das Zylindergehäuse einmündend, daß die Öffnung 16 freigegeben wird, wenn sich der Arbeitskolben 12 in seinem unteren Umkehrpunkt befindet. Am Auslaßstutzen 17 ist eine zweite Zündkerze 18 vorgesehen, die im richtigen Arbeitstakt zur Nachverbrennung der durch den Auslaß abströmenden Gase gezündet wird.

Weiterhin mündet unterhalb der ersten Zwischenwand 13 in das Zylindergehäuse jeweils ein erster Einlaß 19 mit einer Öffnung 20 in das Zylindergehäuse unter der ersten Zwischenwand 13· Im Einlaß ist eine Ventilanordnung 21 angeordnet, die jeweils nach innen, d.h. in das Zylindergehäuse, öffnet, jedoch in verschiedener Weise ausgeführt sein kann. Darauf wird bei der speziellen Beschreibung der verschiedenen Figuren noch bezug genommen.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 4 ist ein zweiter Einlaß 22 so angeordnet, daß er über der ersten Zwischenwand 13 in das Zylindergehäuse mündet. Dieser zweite Einlaß ist ebenfalls mit einer Ventilanordnung 23 versehen, welche in verschiedener Weise ausgeführt sein kann, jeweils aber immer in das Innere des Zylindergehäuses öffnet und nach außen sperrt.

In jeder Ausführungsform befindet sich an der Kolbenstange wenigstens ein zweiter Kolben 24, ein sogenannter Kompressionskolben 24, der wie der erste Arbeitskolben 10 mit Führungsmitteln bzw. Kolbenringen oder dergleichen ausgestattet sein kann. Im oberen Totpunkt schließt dieser Kompressionskolben immer den ersten Einlaß 19 ab.

Anstelle des zweiten Einlasses 22 in Fig. 1 bis 4 ist in den Fig. 5 und 6 ein zweiter Einlaß 25 mit Abstand unterhalb der

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ersten Zwischenwand 13 angeordnet. Der Stutzen 26 des zweiten Einlasses ist mit einer Ventilanordnung 27 versehen, die in verschiedener Weise ausgeführt sein kann, wie noch beschrieben wird, aber immer nach innen öffnet.

Es sei bemerkt, daß gemäß Fig. 6 eine zweite Zwischenwand 28 mit einer Durchführung 29 mit Führungs- und Abdichtungsmitteln für die Kolbenstange 6 vorgesehen ist, die so angeordnet ist, daß sich der in dieser Ausführungsform angeordnete Kompressionskolben 24 in seinem unteren Umkehrpunkt unmittelbar über der zweiten Zwischenwand 28 befindet.

Nun wird im einzelnen auf die verschiedenen Ausführungsformen bezug genommen und zwar zunächst auf die Fig. 1 und 2. Unter der Annahme, daß Fig. 1 die Stellung vor einem Arbeitshub und im Augenblick der Zündung der Zündkerze 11 zeigt, ergibt sich, daß eine Ansaugkammer 30 zwischen dem Arbeitskolben 12uid der ersten Zwischenwand 13 zunächst durch den zweiten Einlaß 22, die nach innen öffnende Ventilanordnung 23 und Zylinderwandöffnung 55 mit Gemisch aus einer Gemischquelle 51 gefüllt ist, das durch den Einlaßstutzen 22, der entsprechend angeschlossen ist, angesaugt worden ist. Beim Arbeitshub wird das Gemisch in der Ansaugkammer 30 komprimiert und, wenn der Arbeitskolben 12 die Stellung in Fig. 2 erreicht, durch einen Überströmkanal 31 mit einer Öffnung 32 in die Arbeitskammer 10 diese mit Gemisch gefüllt, wobei das zuströmende komprimierte Gemisch zugleich die Arbeitskammer 10 spült und die Abgase durch die Öffnung 16 in den Auslaßstutzen 17 fördert. Bei dem Arbeitshub des Arbeitskolbens 12 geht der Kompressionskolben 14 nach unten. Die über ihm befindliche sogenannte dritte Kammer 33 saugt über die Öffnung 20 und den ersten Einlaß 19 Luft an. Diese Luft wird bei der Aufwärtsbewegung der Kolben komprimiert, wobei ein Ausströmen aufgrund der Ventilanordnung 21, die nur nach innen öffnet, ausgeschlossen ist, aber ein Verbindungskanal 35 zum Auslaßstutzen 17 gespeist wird.

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In diesem Verbindungskanal ist eine Ventilanordnung 34 vorgesehen, die nur zum Auslaßstutzen 17 hin öffnet. Dabei wird somit bei der Aufwärtsbewegung der Kolben unmittelbar komprimierte Luft in den Auslaßstutzen gefördert, die Abgase werden somit mit Sauerstoff angereichert, so daß bei der dann erfolgenden Zündung der Zündkerze 18 eine vorzügliche Nachverbrennung erfolgt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine weitere Ausgestaltung für ein sogenanntes Vierkammersystem, bei welchem außer der Arbeitskammer 10 der Ansaugkammer 30 und der sogenannten dritten Kammer 33 eine an sich bekannte vierte Kammer 36, die sogenannte Kurbelgehäusekammer, vorgesehen ist, die also unterhalb des Kompressionskolbens 24 liegt. Bei dieser Ausführungsform ist der Überströmkanal 31 nach unten in die vierte Kammer verlängert. Der Verlängerungsabschnitt ist mit 37 bezeichnet und endet an einer Öffnung 38 in das Kurbelgehäuse. Bei dieser Ausführungsform saugt das Kurbelgehäuse gleichzeitig mit der Vergrößerung der Ansaugkammer 30 Gemisch durch den Einlaß 22 an, so daß der Arbeitsraum ΊΟ, wenn die Öffnung 32 freigegeben wird, verdichtetes Gemisch aus zwei Kammern 30, 36, der Ansaugkammer 30 und der Kurbelgehäusekammer 36, unter dem hin- und hergehenden Kompressionskolben 24 erhält. Hierdurch wird eine Leistungssteigerung erzielt, die durch das erfindungsgemäße Zweikolbenprinzip möglich ist, obwohl in diesem Zusammenhang zugleich auch noch eine Luftkompression stattfindet, um die Nachverbrennung im Auslaß zu fördern.

Es wird einbezogen, auch die Kurbelgehäusekammer 36 als Luftkompressionsraum einzuführen, wobei dann in einer nicht dargestellten Verbindung zum Auslaßstutzen 17 ein, z.B. von der Kurbelwelle gesteuertes Ventil derart angeordnet sein müßte, daß dieses in der Arbeitsbewegung kurz nach dem unteren Umkehrpunkt der Kolbenanordnung öffnet, um eine erhöhte Sauerstoffanreicherung im Auslaß herbeizuführen.

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Die Ausführung nach den Fig. 3 und 4 ähnelt im Maschinenaufbau derjenigen nach den Fig. 1 und 2.

Nach Fig. 3 besteht jedoch die Ventilanordnung 23 nicht in

einem Rückschlag- oder Membranventil sondern aus einer Ventilen
klappe, welche zwei Stellung einnehmen kann. Die gezeichnete Stellung der Klappe 39 stellt die Verbindung zwischen der Kompressionskammer 30 und dem Überströmkanal 31 her, was nach Durchgang durch den oberen Umkehrpunkt des Arbeitskolbens 12 zutreffend ist. Beim Ausstoßhub dieses Arbeitskolbens 12 sperrt demgegenüber die Klappe 39 den Verbindungskanal 31 ab, so daß Gemisch durch den Einlaß 22 nur in die Kompressionskammer 30 angesaugt wird.

Sofern bei dieser Ausführungsform, bei der der Verbindungskanal 31 während der Füllung der Ansaugkammer 30 abgeschlossen wird, in der Ansaugkammer 30 nahe an der Unterseite des Arbeit»- zylinders unterhalb des oberen Umkehrpunktes eine besondere Einlaßöffnung 40 für Gemisch angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, daß auch durch den zweiten Einlaß 22 Luft angesaugt wird, welche das, gegebenenfalls über einen Kompressor durch die Öffnung 40 eingespeiste, Gemisch mit Sauerstoff anreichert. Dadurch kann eine Leistungssteigerung erzielt werden.

In entsprechender Weise ist die in Fig. 4 dargestellte Ventilanordnung 20 z.B. als Klappe 41 ausgeführt. 39 und 41 können auch in anderer Form als ZweiWegeventile ausgeführt sein. Wenn in die dritte Kammer 33 Luft angesaugt wird, wird der Verbindungskanal 35 abgesperrt. Dadurch kann durch die Ausführungsform mit einem solchen zweiseitigen Absperrventil bzw. Zweiwegeventil 41 (auch die Klappe 39 wird als Zweiwegeventil bezeichnet) eine Kompression der angesaugten Luft stattfinden, bis der Kompressionskolben 24 wieder nach oben geht, und der Innendruck in der sogenannten dritten Kammer 33 überwiegt. Die Klappe 41 legt sich bei der Vergrößerung der dritten Kammer 33 automatisch um, weil aufgrund der Ventilanordnung 34- im

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Verbindungskanal ein Unterdruck entsteht/ wenn er geleert ist, und Luftzuführung durch den Stutzen 19 erfolgt.

Anhand der Flg. 3 und 4 wird dabei auch eine weitere Lösung beschrieben. Bei dieser Lösung bleibt einbezogen, daß durch den ersten Einlaß 19 Luft angesaugt wird. In einer besonderen AusfUhrungsform, in welcher die vom Arbeltskolben 12 nahe seines oberen Umkehrpunktes gesteuerte Einlaßöffnung 40 für Gemisch vorgesehen ist, wird einbezogen, daß auch der zweite Einlaß 22 zur Luftansaugung vorgesehen ist. In diesem Fall würde im unteren Umkehrpunkt des Arbeltskolbens durch den Überströmkanal 31 mit komprimierter Luft angereichertes Gemisch in die Arbeitskammer 10 einströmen und zum Austreiben der Gase beitragen sowie die Abgase auch mit Sauerstoff anreichern. Der Arbeitskolben hat eine für die Steuerung der öffnungen erforderliche Höhe. Diese ist nach Fig. 1 bis 4 größer als nach den Fig. 5 und 6.

Fig. 5 zeigt eine Vierkammerlösung (siehe Fig. 1 und 2 mit dem Verlängerungsabschnitt 37 für den überströmkanal). Der Überströmkanal 31 und sein Verlängerungsabsohnitt 37 sind auch in Fig. 5 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in dieser Ausführungsform jedoch der zweite Einlaß 25 im Bereich der öffnung 38 des Kanals 31« 37 in der Kurbelgehäusekammer 36 angeordnet ist, und die Ventilanordnung 27 als Zweiwege- oder Klappenventil 43 ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform befindet sich am Kompressionskolben eine Schürze 44, die die Öffnung 38 überdeckt, aber unmittelbar unter dem Kompressionskolben einen Durchlaß 45 hat, so daß die öffnung 38 im unteren Umkehrpunkt aber erst dann offen ist.

Bei dieser Ausführungsform mündet eine Ausgangsöffnung 46 aus der dritten oder Kompressionskammer 33 in den Überströmkanal 31* 37. Diese Ausgangsöffnung 46 ist durch ein Ventil 48 so gesteuert, daß bei einem überdruck in der Kammer 33 eine öffnung in den Überströmkanal 31 zum Arbeitsraum 10 hin erfolgt, bei einem Unterdruck in der Kammer 33 jedoch der gesarate überströmkanal 31, 37 offen ist. Hierbei ergibt sich aufgrund

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der entgegengesetzten Wirkung in der dritten, der Kompressionskammer 33, und der vierten, der Kurbelgehäusekammer 32, daß im Falle des Abschlusses der dritten oder Kompressionskammer 33 und öffnung des gesamten Überströmkanals 31» 37 die öffnung 38 zur Kammer 32 jedenfalls im Bereich des unteren Umkehrpunktes offen ist.

Wenn bei dieser Ausführungsform durch den zweiten Einlaß 25 Gemisch angesaugt wird, wird dieses in der Kurbelgehäusekammer 32 vorverdichtet und im Bereich des unteren Umkehrpunktes in die Arbeitskammer 10 gefördert. Die durch den ersten Einlaß 19 angesaugte Luft, die komprimiert wird, wird im Bereich des oberen Umkehrpunktes der Kolbenanordnung bei öffnung der Ventilanordnung 48 und Abschluß der VerbindungskanalVerlängerung 37 in den Verbindungskanal 31 freigegeben und strömt als Spülluft in den Auslaß 15, bevor aufgrund der Druckentlastung in der Kammer 33 und Schließung der Ventilanordnung 48 das komprimierte Gemisch aus der Kurbelgehäusekammer 32 in die Arbeitskammer 10 strömen kann, wenn der Arbeitskolben 12 im unteren Umkehrpunkt ist.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungsformen dadurch abweichende Lösung, daß die zweite Zwischenwand 28 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Ventilanordnung 27 im Einlaß stutz en 26 als Membranventil bzw. Einwegeventil 53 ausgeführt. Die Kompressionskammer 33 ist wiederum mittels des Zweiwegeventils 48 mit den beiden Abschnitten 31, 37 des Überströmkanals verbunden. Diese Ausführungsform arbeitet entsprechend Fig. 5» daß nämlich lediglich die Druckdifferenz in den Abschnitten 31, 37 des Überströmkanals beidseitig der Ventilanordnung 48 für die Ventilstellung oder -funktion maßgeblich ist. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft und unmittelbar über der ersten Zwischenwand 13 ein weiterer Einlaß 49 angeordnet, der ein nach innen öffnendes Rückschlagventil 5^ hat.

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Ausgehend von der in Pig. 6 gezeigten Stellung ist erkennbar, daß sich ein Arbeitshub anschließt. Zunächst war aus der dritten Kammer, der Kompressionskammer 33* verdichtete Luft durch den Kompressionsraum 30 geblasen worden, wobei im Bereich des Saughubes unter dem Arbeitskolben 12 auch Luft durch den Einlaß 49 angesaugt werden könnte. Hierdurch findet eine besonders starke Anreicherung der Abgase statt, zumal bei einem Abwärtsgang des Arbeitskolbens 12 diese Luft verstärkt durch den Auslaß 15 zur Nachverbrennung getrieben wird. Dabei schließt die Ventilanordnung 48 den überströmkanal 31 ab. Hierbei findet dann zugleich eine Luftansaugung durch den ersten Einlaß 19 statt. Nach einem gewissen Abwärtsgang ist das angesaugte Gemisch in der vierten Kammer 50 zwischen der zweiten Zwischenwand 28 und dem Kompressionskolben 24 genügend verdichtet, damit es in die Arbeitskammer 10 über dem inzwischen im unteren Umkehrpunkt befindlichen Arbeitskolben 12 gedrückt werden kann.

Wenn in der Zylinderwand im Bereich der Kammer 10 eine durch den Arbeitskolben 12 ventilgesteuerte Einlaßöffnung 56 für Gemisch angeordnet ist, die lediglich angedeutet, aber nur offen ist, wenn sich der Arbeitskolben 12 im Bereich seines unteren Umkehrpunktes befindet, dann kam durch den zweiten Einlaß 25 auch Luft angesaugt werden, die zur Sauerstoffanreicherung des Gemisches in der Arbeitskammer 10 führt und damit zur Leistungssteigerung beiträgt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 einerseits und 5 und 6 andererseits wird bemerkt, daß die in eine Arbeitskammer mündenden öffnungen 54, 56 dann, wenn ein kurzer Kolben 12 verwendet wird, be sonders durch Ventile gesteuert werden, während bei einem hohen Kolben gemäß Pig. 3 der Kolben selbst in Verbindung mit der dafür erforderlichen Anordnung von Kolbenringen die Steuerung übernehmen kann.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Variante nach den schon beschriebenen Figuren 3 und 4 mit einem Motorrotor, wobei sternförmig angeordnete Zylinderkolbenanordnungen, von denen jeweils zwei einander gegenüberliegend und mittels der Kurbelstangen und Kurbelschleifen verbunden sind, im Gegentakt zueinander wirken. Ausgehend von der Ausführung nach den Fig. 7 und 9 ist erkenn-

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bar, daß ein Motorstator 60 mit einem Gestell 6l vorgesehen ist, der im mittleren Bereich eine zylinderische Innenöffnung 62 hat, die von einer Umfangswand 63 und zwei Seitenwänden 64, 65 begrenzt ist. In der Seitenwand 64 ist mittig eine Lageranordnung 180 vorgesehen, die an einem herausgeführten Abtriebszapfen 66 beispielsweise ein Zahnrad 67 als Abtriebselement trägt. In der anderen Seitenwand 65 ist exzentrisch zur Achse 68 des Abtriebszapfens 66 ein Kurbelzapfen 69 fest gelagert. Der Kurbelzapfen 69 greift mit seinem inneren Ende in zwei Kurbelschielfen 70, 71, die jeweils schräg zu einer zugeordneten Kolbenstangenanordnung 72, 73 bzw. 74, 75 angeordnet sind. In Fig. 7 ist erkennbar, daß die Kolbenstangen Jk, 75 einerseits und 72, 73 andererseits nebeneinander gestreckt verlaufen, so daß auch die Kurbelschleifen nebeneinander angeordnet sind. Aus diesem Grunde sind die Kolbenstangen 72, 73* wie aus Fig. 7 deutlich erkennbar ist, exzentrisch an den Kolben 76, 77 angeordnet, wobei für die Kolbenstangen 74, 75 Entsprechendes durch den Umriß 78 der Zylinder 79, 80 zu ersehen ist.

Innerhalb des Stators 60 ist auf nach innen gerichteten Lageransätzen 8l, 82 vermittels besonderer Lagermittel der Motorrotor 83 angeordnet. Er weist vier Zylinderbohrungen 84, 85 und in der erwähnten Weise 79 und 80 jeweils um 90° zueinander versetzt auf. Die Zylinderbohrungen sind jeweils von Zwischenwänden durchsetzt. Dabei wird darauf hingewiesen, daß die Beschreibung anhand der Fig. 7, oben, Fig. 8 und 9, oben, erfolgt, weil alle Zylinderkolbenbaugruppen gleich sind. Um die Funktion im Vergleich mit den Fig.3 und 4 durch die Beschreibung zu erläutern, werden dabei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 3 und 4, jedoch mit einem Beistrich benannt. Der bisher mit 76 bezeichnete Kolben kann insofern mit 12' bezeichnet werden. Er sitzt im Vergleich zur Kolbenstange 72 auch an der Kolbenstange 6'. An dieser ist auch der Kompressionskolben 24* angeordnet. Der Zylinderraum ist durch die Zwischenwand 13¹ unterteilt, die von der Kolbenstange 6¹ durchsetzt wird. In der Zylinderbohrung 84 ist an der Außenseite des Arbeitskolbens 12' die Arbeitskammer 10'angeordnet, in welche die Zündeinrichtung 11^f

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mündet. Das äußere Ende der Zündeinrichtung II¹ wie auch Anschlüsse der Zündeinrichtungen l8' laufen in einer Kontaktleiste 86 an der Innenseite der Umfangswand 63, damit jeweils im richtigen Moment gezündet wird. Die Zündung erfolgt gemäß Fig. 9 im wesentlichen bei der nach unten gerichteten Stellung.

Die Anschlüsse werden bei dieser Ausführung über aneinanderlau- fende Schleifringe 87, 88 gesteuert, die in Fig. 7 gezeigt sind und von denen beispielsweise einer, 88, in der Seitenwand 64, der andere, 87, im Motorrotor 83 angeordnet ist. In diesen Schleifringen sind öffnungen, die sich in einer Weise überlappen, die noch beschrieben wird.

Wie insbesondere aus Fig. 8 erkennbar ist, ist ein Auslaßstutzen 17* angeordnet, in dem eine zweite Zündkerze 18¹ vorgesehen ist (Fig. 8). In diesen Auslaßstutzen mündet ein Kanal 35' mit dem Ventil 34^f. Dieser Kanal steht mit dem ersten Einlaß I9¹ in Verbindung. Dieser Einlaß, in welchem das Ventil 21* angeordnet ist, mündet in die sogenannte dritte Kammer 33* unter der Zwischenwand 13'.

Ferner ist der zweite Einlaß 22' vorgesehen, der gemäß Fig. 7 auch nach außen geführt ist und in welchem das Ventil 23' angeordnet ist. Durch den Kanal 3I¹ ist die Verbindung mit dem Raum 10' entsprechend dem Pfeil 89 herstellbar, während auch gemäß Fig. 8 das Kanalstück 90 vorgesehen ist, um in den Kompressionsraum 30 zwischen dem Kolben 12' und der Zwischenwand 13^! einzuspeisen. Damit ist zugleich die Funktion der Ausführung nach den Fig. 7 bis 9 im Prinzip beschrieben, weil diese Funktion der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 entspricht. Bemerkt wird lediglich, daß in Fig. 9 die Anordnung aus den Schleifringen 87, 88 hervorgeht, wobei es verständlich ist, daß im Schleifring 87 im Motorrotor 83 die nach außen gerichteten öffnungen 20 ^! entsprechend 20 und entsprechend dem Anschluß 22^f angeordnet sind. Die Auslaßöffnung l6' mündet in den Kanal 15'. Bezüglich Fig. 9 wird bemerkt, daß durch die Schleifringe 87, 88 der Einlaß 19^f in einen Bereich

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entsprechend dem Pfeil l8l geöffnet ist, was durch Überlappung eines Schlitzes und einer öffnung möglich ist. Dadurch kann bei der eingezeichneten Drehrichtung entsprechend dem Pfeil l8l Luft angesaugt werden in den sich erweiternden Raum zwischen der Zwischenwand 13' und dem Kompressionskolben 24'.

Der zweite Einlaß 22* ist entsprechend dem Pfeil 91 offen, d.h. eine Gemischansaugung ist in diesem Bereich möglich. Die schlitzförmigen öffnungen sind dabei in ihrer Erstreckung in Fig. 9 erkennbar. Dabei wird der Ansaugraum 30' bzw. 30 in Fig. 3 und 4 gefüllt. Der Überströmkanal 3I ist in Fig. 9 mit 31' bezeichnet.

Der Auslaß 17 mit der öffnung,16¹ ist über den Winkel 92 offen.

Es ist aus Fig. 9 erkennbar, daß die einzelnen Auslaßkanäle 17', 22* und 19' mit verschiedenem radialen Abstand von der Mitte des Motorrotors angeordnet sind, so daß die zur Steuerung erforderlichen Schlitze 183-I85 im Schleifring 88 des Stators nebeneinander vorgesehen sind.

Es versteht sich, daß zwischen den nebeneinanderlaufenden Schleifringen 87, 88 Dichtungsmittel angeordnet sind, welche die Bahnen der in Fig. 9 angegebenen Schlitze voneinander abtrennen. In Fig. 7 sind die Schlitze im Querschnitt erkennbar.

Die Ausführung nach den Fig. 7 bis 9 schafft einen kreiselförmigen Motorrotor, welcher durch seine Drehung nicht nur eine automatische Ventil- oder Öffnungssteuerung in Abhängigkeit vom Umlauf herbeiführt, was die Ausführung robust macht und vereinfacht, sondern auch infolge der schräg zur Kolbenstange angeordneten Kurbelschleifen 71, 72 besondere Hubcharakteristiken einführt, die eine günstige Leistungsausnutzung zulassen.

In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß aufgrund der schräg angeordneten Kurbelschleife der untere oder innere Umkehrpunkt des Kolbensbei 182 liegt, d.h. er wandert aus der senkrechten Stellung der Kolbenstange aus, so daß sich der Kolben 12' noch nicht in seinem unteren Umkehrpunkt befindet, sondern erst bei einer Ausrichtung der Kolbenstange etwa entsprechend gemäß I82. Hieraus ergeben sich die veränderten Hubcharakteristiken entsprechend dem Verlauf einer verzerrten Herzkurve.

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Es versteht sich, daß auch alle anderen Varianten nach den Fig. 1, 2 und 5* 6 in einer solchen Ausführung mit einem Motorrotor angeordnet sein können.

Als Beispiel dafür wird auf Fig. 10 verwiesen. In ihr ist ein Motorrotor 93 gezeigt, der vier Zylinderbohrungen 94-97 hat, die sich jeweils paarweise 94, 96; 95* 97 gegenüberliegen, und in denen Arbeitskolben 98, 99, 100, 101 geführt sind, die in der bereits beschriebenen Weise durch Kolbenstangen 74, 75; 72, 73 und Kurbelschleifen 70, 71 verbunden sind, in die ein Kurbelzapfen 69 eingreift. Die Zylinderbohrungen 94-97 sind gemäß Fig.10 zum Kurbelgehäuse durch Zwischenwände 102, 105 geschlossen, und in die Zylinderräume münden, wie noch anhand des Zylinderraumes 94 gezeigt ist, öffnungen I06, 107, 108. Diese öffnungen münden in den Zylinderraum 94 in einer solchen Höhe bezüglich der Bemessung des Kolbens 98 über der Zwischenwand 102, daß die öffnungen in den Arbeitsraum 109 münden, wenn der Kolben 98 an seinem inneren Umkehrpunkt ist, während die öffnungen unterhalb des Kolbens in einen Kompressionsraum 111 münden, wenn sich der Kolben im mitt leren Bereich befindet bzw. von den Zwischenwänden 102-105 abge hoben ist. Die öffnungen I07, 108 sind sowohl Einlaß- als auch Auslaßöffnungen, und sie werden in der Weise gesteuert, wie in Fig. 7 anhand der Schleif- oder Steuerringe 87* 88 beschrieben ist. Fig. 10 zeigt, daß die Kolben während des Umlaufs jeweils verschiedene Stellungen einnehmen. Im Zylinderraum 94, der in Fig.10, oben, gezeigt ist, sind die Kolben nahe am unteren oder inneren Umkehrpunkt. Auch hier ist die versetzte Lage des Umkehrpunktes mit 182 etwa angegeben. In diesem Bereich, entsprechend einem Längsschlitz der Erstreckung des Doppelfpeils 112, ist der Arbeitsraum I09 mit dem Auslaß verbunden, weil ein Ar. beitshub bei der Drehrichtung entsprechend dem Pfeil 113 durchgeführt worden ist. Mit einem gewissen Abstand davon sind die öffnungen IO6-IO8 entlang einer Strecke des Doppelpfeils II3 mit dem Einlaß verbunden, an den eine Qemlsohquelle angeschlossen ist, so daß sich der Kompressionsraum 114 unter dem Kolben mit Gemisch füllt.

In der Stellung, in der sich der Zylinderraum 96 in Fig, IO befindet, zündet eine Zündeinrichtung 115* um den Arbeitshub ein-

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zuleiten. Es versteht sich, daß jedem Zylinderraum eine Zündeinrichtung II5-II8 zugeordnet ist. Nachdem in der Stellung des Zylinderraums 96 der Kompressionsraum 114 gefüllt ist, wird dieser geschlossen, so daß das Gemisch komprimiert wird, bis es in der Stellung des Zylinderraums 94 durch Überströmkanäle II9, 120 in den Arbeitsraum I09 gelangen kann. Dabei ist erkennbar, daß hier auch ein Spüleffekt erreicht wird, weil der Auslaß entsprechend dem Doppelpfeil 112 in diesem Bereich offen ist, jedoch schließt, bevor der Kolben 98 die überströmkanäle II9, 120 schließt.

Die Fig. 10 zeigt eine einfache Ausführungsform eines kompakten Elements für einen Zweitakt-Verbrennungskraftmotor mit besonders günstigen Leistungseigenschaften und der Wirkung eines stabilisierenden Kreisels, der die Beibehaltung einer Fahrlage unterstützt.

Fig. 11 zeigt eine andere Lösung eines Motorrotors 121, d.h. ohne Stator, dessen Ausbildung aber nach der bisherigen Beschreibung verständlich ist. Die Ausführung nach Fig. 11 zeigt eine Verwirklichung unter zwei wesentlichen Erfindungsgedanken, nämlich der Ausbildung eines Zweitakt-Verbrennungsmotors als Stabilisierungskreisel und mit einer Energieausnutzung der Abgase. Ein dem Kurbelzapfen 69 in Fig. 7 entsprechender Kurbelzapfen ist in Fig. 11 mit 122 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform sind drei um jeweils 120° zueinander versetzte Kolbenstangenanordnungen 123, 124, 125 vorgesehen, in deren Mitte jeweils eine schräg zur Erstreckung der Kolbenstange angeordnete Kurbelschleife 126, 127, 128 angeordnet ist, in die der Kurbelzapfen 122 eingreift, wobei jeder Kurbelschleife 126-128 ein entsprechend gerichteter Pfeil auf den Kurbelzapfen zugeordnet ist.

Es ist erkennbar, daß an jeder Kolbenstange I23-I25 einerseits ein Arbeitskolben 129* 15°» 151 kleineren Durchmessers und an.. dererseits ein Kompressionskolben 132, 133, 134 größeren Durchmessers angeordnet ist. Die Zylinderkammern 135» 136, 137 einerseits und 138, 139, l40 andererseits haben entsprechenden größeren Durchmesser. An den Außenseiten aller Zylinderkammern sind Zündeinrichtungen, beispielsweise Zündkerzen, l4l, 142, 143 bzw. 144, 145, 146 angeordnet. Wie anhand der Zylinder-

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kammern 135, 140 und der Kolben 129, 134- gezeigt ist, sind die Zylinderräume 135, 140 durch einen Kanal 14-7 verbunden. Entsprechende Kanäle zwischen anderen Zylinderräumen sind mit 148, 149 bezeichnet. Die Kanäle sind so angeordnet, daß die Mündung 150 über dem Hochdruckarbeitskolben 129 liegt, wenn er sich an seinem inneren Umkehrpunkt befindet. Die Ausgangsöffnung 151 mündet ebenfalls an der Außenseite des Kolbens 134, wenn er sich im Bereich des inneren Umkehrpunktes befindet.

Alle Zylinderräume 135 bis 140 sind zum Kurbelgehäuse durch

Wände 152, 153, 154 mit abgedichteten Durchführungen

155, 156 für Kolbenstangen abgeschlossen. Somit ergibt

sich jeweils eine Arbeitskammer in den Zylinderräumen an der Seite der Kolben 129 bis 134, an der die Zündeinrichtungen 141 bis 145 angeordnet sind, während an der anderen Seite der Kolben Kompressionsräume angeordnet sind. Diese Kompressionsräume stehen bezüglich einander zugeordneter Zylinderräume 135, 140; 136, 138; 137, 139 nicht nur durch die Kanäle 147 bis 149 in Verbindung sondern auch durch Kanäle 157, 158, an der inneren Seite der Kolben. Die Zylinderräume an der inneren Seite der Kolben sind ferner durch Ansaugöffnungen 160, 161, wie nur für die Zylinderräume 135, 140 beschrieben wird, mit Einlassen verbunden, um Luft anzusaugen. Der Zylinderraum an den öffnungen 160 ist durch einen Überströmkanal 162 mit einer öffnung 163 mit dem Zylinderraum 135 verbunden derart, daß die öffnung 163 freigegeben wird, wenn sich der Arbeitskolben 129 im inneren Umkehrpunkt befindet. Es besteht die Möglichkeit, zwischen einer Mündung 164 des Kanals 162 zum Kompressionsraum an der Innenseite des Kolbens 129 und Mündungsöffnungen 165 am außenliegenden Ende des Zylinderraums 135 einen Kanal 166 mit einem gesteuerten Ventil 167 vorzusehen, um gegebenenfalls eine Gleichstromspülung durchzuführen.

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Die Zylinderräume 138, 139,140 haben Auslaßöffnungen I68 bzw.

170, wie anhand des Zylinderraums l4O gezeigt ist, wobei nur eine der öffnungen angeordnet ist, und zwar I68 für Umkehrspülung und 170 für Gleichstromspülung. Die Auslaßöffnungen werden durch Schleifringe in der beschriebenen Weise gesteuert. Entsprechend hat der Arbeitszylinderraum 135 eine Einlaßöffnung

171, die freigegeben wird, wenn sich der Arbeitskolben 129 im Bereich des inneren Umkehrpunktes befindet.

Bezüglich der Zylinderräume 135, l40 wird bemerkt, daß der Kolben 129 nach Zündung der Zündeinrichtung l4l an der diametral gegenüberliegenden Stelle den Arbeitshub durchgeführt hat. Nach dem Arbeitshub strömen die Abgase durch den Kanal 147 in den Zylinderraum 140. Gleichzeitig wird durch öffnung der Mündung 163 komprimierte Luft von der Unterseite beider Kolben 129, zum Spülen des Zylinderraumes 135 in diesen gespeist und auch in den Zylinderraum l40 geführt. Neues Gemisch wird durch die öffnung 171 eingespritzt, die unter Steuerung etwa in der Stellung des Zylinderraumes 135 offen ist. Die Einspritzung erfolgt nach der Spülung. Das eingespritzte Gemisch kann in einer abgewandelten Ausführungsform unter einem Kolben einer anderen Zyllnderkolbenanordnung zusätzlich verdichtet worden sein. Beim Umlauf des Motorrotors 121 werden die über den Außenseiten der Kolben befindlichen Füllungen verdichtet und beim Durchgang an einer Stelle bezüglich Pig. Il unten gezündet. Während der Verdichtung wird unterhalb der Kolben wiederum Luft angesaugt, die bei der Einwärtsbewegung der Kolben verdichtet wird, wobei sich beide Kammern unterhalb der verbundenen Zylinderräume ausgleichen können. Es wird erreicht, daß eine erhebliche Luftmenge zum Spülen und zur Sauerstoffanreicherung der Abgase erzeugt wird, die vor dem Ausblasen gezündet werden.

Davon ausgehend, daß auch bei dem Motorrotor 122 eine Öffnungssteuerung durch Schleifringe erfolgt, wird bemerkt, daß die Auslaßöffnung I68 längs des Umlaufbereiches des Doppelpfeils 172 offen ist, um nach der zweiten Zündung nochmals verbrannte Abgase auszustoßen, bevor die Abgase aus dem Zylinderraum 135

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in der oberen Stellung einströmen. Entsprechendes gilt für die Auslaßöffnung I70. Die Lufteinlaßöffnungen 160, I61 sind entsprechend dem Doppelpfeil 173 offen, um während des Auswärtsganges der Kolben Luft an ihrer Unterseite anzusaugen. Die Ge-r mischeinlaßöffnung I7I ist während eines kurzen Umlaufbereiches offen, in dem sie an der Außenseite des Arbeitskolbens 129 liegt,

Es wird bemerkt, daß aufgrund der schrägen Anordnung der Kurbelschleifen I26-I28 der Umkehrpunkt etwa in der Höhe der schräg nach oben gerichteten Winkelbegrenzungslinie für den Doppelpfeil 173 liegt. Darauf sind die Öffnungsstrecken für die jeweils gesteuerten öffnungen abgestimmt.

Die Darstellungen zu Fig. 11 sind nur schematischer Art, um ein Arbeitsprinzip in einer besonders vorteilhaften Maschinenanordnung zu erläutern.

Die Ausführung mit den verschiedenen Durchmessern der Zylinder und Kolben ist in dieser Anwendung besonders vorteilhaft, weil die Abgasverbrennung durch die Größe des Hubraumes auoh in bezug zur zusätzlichen Lufteinspeisung bemessen werden kann, um dadurch eine besonders intensive Abgasnachverbrennung in einem Druckraum zu erreichen.

Wenn auch diese Variante lediglich an parallel zueinander liegenden Zylinderkolbenanordnungen beschrieben ist, versteht sich, daß eine solche Lösung bei Anordnung mit mehreren Kolben an einer Kolbenstange auch in einer axialen Anordnung, beispielsweise nach den Fig. 1 bis 6, bei entsprechendem Anschluß der Zylinderkammern und der zusätzlichen Anordnung einer Zündkerze verwirklicht werden kann. Auch hier bestünde die Möglichkeit, durch eine abgestufte Ausführung der Zylinderräume verschiedene Arbeitskammergrößen einander zuzuordnen.

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Claims

DIPL-ING. O. R. KRETZSCH MAR ₂ „amburc ι

PATENTANWALT R U F O411 / 24 67 ·3

K/hp./Lo - 4334 Herrn

Walter Franke H. Feb. 1973

2092 Maschen

Anwaltsakte: 4334

Patentansprüche

1.JZweitakt-Verbrennungskraftmotor mit Ein- und Auslassöffnungen, die entsprechend der Hin- und Herbewegung eines Arbeitskolbens in einem Zylinderraum mittel- oder unmittelbar steuerbar sind, wobei an einer Seite des Kolbens eine Arbeitskammer, in die eine Zündeinrichtung mündet und die mit einem Auslass verbindbar ist, und an der anderen Seite des Kolbens ein Kompressionsraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitskolben (12, 12·, 129-131) wenigstens ein zweiter zusätzlicher Kolben (24, 24', 132-134) als Kompressionskolben zugeordnet ist, der wenigstens einseitig in einer Kompressionskammer (33, 33') arbeitet.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder Kompressionskolben (24, 24') koaxial zum Arbeitskolben (12, 12·) auf der gleichen Kolbenstange (6, 72, 74) angeordnet ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder Kompressionskolben (132-134) in einem besonderen Zylinderraum (138-140) geführt ist und von der

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gleichen Antriebskurbel (122) wie der Arbeitskolben (129-131) gesteuert ist, wobei die Zylinder (135-137) für den Arbeitskolben und den zweiten Kolben miteinander verbunden sind.

4. Motor nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitskolben (129-131) und zweiter oder Kompressionskolben (132-134) verschiedenen Querschnitt haben, wobei der Kompressionskolben vorzugsweise grösseren Querschnitt hat.

5. Motor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder Kompressionskolben (24, 24', 132-134) zweiseitig wirkend vorgesehen ist.

6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite oder Kompressionskolben (24, 132-134) in einem durch Stirnwände (13, 28) abgeschlossenen Zylinderraum (33, 50, 135-137) vorgesehen ist.

7. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite des zweiten oder Kompressionskolbens (24) mit dem Kurbelgehäuse (36) zusammenwirkt.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ventil- oder kolbengesteuerte Verbindungskanäle (31, 3I¹, 37, 166, 167) zwischen verschiedenen Kammern (10, 30, 33, 36, 90), die den Kolben zugeordnet sind, vorgesehen sind.

9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Arbeitskammer (10) wenigstens eine Kompressionskammer (30, 36, 50) für Gemisch und wenigstens eine Kompressionskammer (33) für Luft vorgesehen ist.

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10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompressionskammer (33) für Luft direkt mit einem Auslasskanal (15, 17, 15', 17') aus der Arbeitskammer (10, 10») verbindbar ist, in welchem Auslasskanal eine Zündkerze (18, l8') angeordnet ist.

11. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kompressionsraum des zugeordneten zweiten oder Kompressionskolbens (138-140) eine Zündkerze (144-146) vorgesehen ist, und dass dieser Kompressionsraum mit der Arbeitskammer des Arbeitskolbens (129-131) verbindbar ist und die Abgase vorzugsweise mit Luftanreicherung aufnimmt und ferner dieser zweite oder Kompressionskolben (138-140) nach Kompression der Abgase und deren Zündung einen Arbeitshub ausführt.

12. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Dreikammerausführung, bei der eine Kammer (10, 10·) über dem Arbeitskolben (12, 12') eine Ansaugkammer (30, 30·) unter dem Arbeitskolben (12, 12') und eine weitere Kompressionskammer (33, 33') zwischen dem zweiten oder Kompressionskolben (24, 24¹) und der Zwischenwand (13» 13*) angeordnet sind, und die Kammern (10, 30, 33, 10·, 30·, 33') derart miteinander verbunden sind, dass verdichtetes Gemisch oder komprimierte Luft in zwei Kammern erzeugt werden.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kammern (30, 33, 36, 50) zur Komprimierung von Luft vorgesehen sind, die wenigstens zum wesentlichen Teil in den Arbeitsraum einspeisbar ist, und dass in der Arbeitskammer (10) in einer Höhe über dem Arbeitskolben (12), wenn er im unteren Umkehrpunkt ist, »ine ventilgesteuerte Einlassöffnung (56) für Gemisch vorgesehen igt.

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14. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Ansaugraum (30) unmittelbar über der Zwischenwand (13) eine ventilgesteuerte Einlassöffnung (49) für Luft vorgesehen ist.

15· Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Vierkammerausführung, bei der eine Arbeitskammer (10) über dem Arbeitskolben (12), eine Ansaugkammer (30) zwischen diesem und der Zwischenwand (13), eine dritte Kammer (33) zwischen dieser und dem Kompressionskolben (24) und eine vierte Kammer (36, 50) an der anderen Seite des Kompressionskolbens (24) vorgesehen und durch Ventile gesteuerte Verbindungskanäle (31, 35, 37) zwischen den Kammern und gegebenenfalls dem Auslass angeordnet sind.

16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kammer (36) vom Kurbelgehäuse gebildet ist.

17. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kammer (50) durch eine zweite Zwischenwand (28) vom Kurbelgehäuse abgetrennt ist.

18. Motor nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslassöffnung (16, l6·), die über dem im unteren Umkehrpunkt befindlichen Arbeitskolben (12, 12^f) freigegeben wird, über einen Verbindungskanal (35, 35') mit einem ersten Einlass (19, 19') für Luft verbunden ist, welcher Einlass in den Kompressionsraum des zweiten Kolbens mündet, wobei im Verbindungskanal (35, 35') und Einlass (19, 19') jeweils ein Ventil (34, 34', 21, 21') angeordnet sind, von denen ersteres zum Auslass und letzteres zum Verbindungskanal (35, 35') und einer öffnung (20) zum Kompressionsraum (33, 33¹) mündet, und dass ein zweiter nach

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innen öffnender ventilgesteuerter Einlass (22, 22·, 25) für Gemisch mit über einen Verbindungskanal (31, 31') mit dem Arbeitsraum (10, 10') durch eine öffnung 32, 32') über dem im unteren Umkehrpunkt befindlichen Arbeitskolben (12, 12') und eine öffnung (55) mit Ansaugkammer (30, 30') verbunden sind.

19· Motor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (3D zwischen dem zweiten Einlass (22) und der Arbeitskammer (10) durch einen Verlängerungsabschnitt (37) mit einer Kurbelgehäusekanuner (36) verbunden ist,

20. Motor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansaugkammer (30) nahe der Unterseite des befindlichen ArbeiteZylinders (12) im oberen Umkehrpunkt eine Einlassöffnung (40) für Gemisch angeordnet ist.

21. Motor nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der überströmkanal (31» 37) am zweiten Einlass (25) für Gemisch mit einer öffnung (38) in die Kurbelgehäusekammer (36) mündet und der zweite oder Kompressionskolben (24) mit einer Schürze (44) versehen ist, die eine öffnung (45) hat, die die Zylinderwandöffnung (38) des Verbindungskanals (31, 37) erst im unteren Umkehrpunkt des Kompressionskolbens freigibt, wobei die sogenannte dritte Kammer (33) für Luft über ein Ventil (48) bei überdruck in dieser Kammer in den Verbindungskanal (31, 37) mündet·

22. Motor nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem zweiten Einlass verbundene vierte Kammer (50) durch die zweite Zwischenwand (28) abgeschlossen ist und komprimierte Luft aus der dritten oder

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Kompressionekammer (33) in den Verbindungskanal (31, 37) einspeisbar ist.

23. Motor nach Anspruch 3 bis 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Arbeitskolben (129-131) als auch der zweite oder Kompressionskolben (132-13M) zweiseitig arbeiten und an einer Seite, an welcher beide Zylinderräume (135-137, 138-140) miteinander in Verbindung stehen, als Luftkompressionskolben vorgesehen sind, die in Luftkompressionskammern wirken, wobei beide Luftkompressionskammern miteinander verbunden sind und im Arbeitszylinder (135-137) ein Verbindungskanal (162, I66) in den Arbeitsraum vorgesehen ist, welcher geöffnet wird, wenn sich die Arbeitskolben (12, 129-131) in der Nähe ihres unteren Umkehrpunktes befinden, und dass wenigstens eine weitere, insbesondere kolbengesteuerte Verbindungsöffnung (147-149, 157-159) mit den anderen Zylinderkammern vorgesehen ist, welche Verbindungsöffnung bei im wesentlichen im unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolben freigegeben wird.

24. Motor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem die Kolben,gegebenenfalls an Kolbenstangen, über eine Kurbelschleife mit dem Kurbelzapfen einer Abtriebswelle zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelschleife (7, 70, 71; 126-128) schräg zur Kolbenstange (6, 72, 73, 123-125) gerichtet ist und eine verschiedene Hubcharakteristik zwischen Arbeits- und Ansaughub vorhanden ist.

25. Motor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelschleife (7, 70, 71; 126-128) bezüglich der Umlaufrichtung des Kurbelzapfens (4, 69, 122) in Vorwärtsbewegungsrichtung jeweils schräg nach oben vom Umlaufkreis des Kurbelzapfens fort gerichtet ist.

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26. Motor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23» und insbesondere nach einem der Ansprüche 24 und 25» dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zylinderkolbenanordnungen (81», 85, 12», 24·; 94-97, 98-101; 135-140, 129-134) in einer Ebene sternförmig nebeneinander um einen oder mehrere mittige Kurbelzapfen (69, 122) zu einem Motorrotor (83» 121) vereinigt sind, der scheibenförmig senkrecht zur Abtriebswelle in einem Stator gelagert ist.

27. Motor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende scheibenförmige Motorrotor (83» 121) als Kreisel zur Stabilisierung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei wenigstens vier Zylinderkolbenanordnungen (84, 85, 12·, 24'; 94-97, 98-101), gegebenenfalls Mehrfachzylinderkolbenanordnungen (135-140, 129-134), in einer Ebene angeordnet sind.

28. Motor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd Zylinder (135-140) mit verschiedenen Querschnitten vorgesehen und benachbarte Zylinder gemäss Anspruch 23 verbunden sind.

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