DE2413947A1 - Explosionsmotor - Google Patents

Description

Explosionsmotor

Die Erfindung betrifft einen Explosionsmotor, der mindestens · eine sich bewegende Einheit umfaßt, die von einem Zylinder, einem Kolben, einer Motorwelle.und Vorrichtungen für die Zuführung von Luft und Treibstoff und für die Entzündung des sich daraus ergebenden Gemisches gebildet wird.

In den bis heute bekannten Explosionsmotoren, gleichgültig, ob es sich um Zweitakt- oder Viertakt-, Benzin- oder Gasölmotorei handelt, erfolgt der Hauptstoß im Augenblick,der Explosion senkrecht (im Stoß) auf die Drehachse, was durch die Frühzündung noch verstärkt wird. Es folgt daraus:

a) die Notwendigkeit, Lager mit großen tragenden Flächen einzubauen, die den Explosionsstoß ohne Zerstörung absorbieren können, oder der Nachteil großer Reibungsverluste und notwendigerweise die Verwendung von Spezialmetallen, um hier Abhilfe zu schaffen^

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b) große in Bewegung befindliche Massen, die das Motordrehmoment beeinträchtigen,

c) der am meisten interessierende Motorwinkel ist schwach und entspricht nur der Resultierenden, die durch ver- ' schiedene entgegengesetzte Kräfte (senkrechter Stoß, Reibungen, Zentrifugalkraft) beeinträchtigt wird, die zu größe Verluste verursachen,,

d) die durch die Explosion gegebene Hauptkraft kann nie nutzbar gemacht werden,

e) der Motordruck auf die Kolben-Zylinder-Einheit ist aufgrund dessen, daß der oder die Zylinder oval ist oder sind, niemals axial j

f) der Hebelarm des Motors ist gleich der-Halfte des Kolbenhubes, woraus sich ein schwaches Drehmoment ergibt.

Diese Nachteile findet man ebenso bei anderen Motoren, zum Beispiel beim Rotationsmotor (ohne Kolben), bei dem unter anderem große Schwierigkeiten bei der Fertigung und bei der Abdichtung auftreten und bei dem eine zur Zentrifugalkraft proportionale Reibung zu verzeichnen ist. Das Drehmoment ist im unteren Bereich schwach. Dieses Drehmoment wird nicht wie früher dadurch erhöht, daß man die Geschwindigkeit erhöht, sondern durch eine Erhöhung des Verbrauchs.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der eben geschilderten Nachteile einen Explosionsmotor mit einer Kraft und einer Motordrehmomentcharakteristik anzugeben, der selbst bei sehr geringer Umdrehungsgeschwindigkeit einem herkömmlichen Motor weit überlegen ist.

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Dazu ist der erfindungsgemäße Explosionsmotor dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Zylinders fern von der Achse der Motorwelle ist, daß der Kolben mit Hilfe einer Stoßstange in einfacher Stützverbindung mit den von der Motorwelle abhängigen Orgarien steht, wobei sein Hub im Bereich des oberen Totpunktes durch den Druck des vorhandenen Gases und im Bereich des unteren Totpunktes durch Mittel zum Aufnehmen der sich abwärtsbewegenden Stoßstange und durch Mittel für den Aufwärtshub der Stoßstange begrenzt wird, wobei die Bewegung der letzteren Mittel direkt durch die Bewegung der genannten Mittel zur Aufnahme gesteuert wird, und die Mittel für den Aufwärtshub der Stoßstange derart ausgelegt sind, daß sie eigenmächtig die Zeit des Aufenthalts des Kolbens in der Nähe seines unteren Totpunktes und seine Aufwärtshubgeschwindigkeit steuern»

Dieses Prinzip erlaubt:

a) die Montage der Hauptdrehachse auf Kugellager oder anderen Mitteln, die wenig Reibung bieten, wobei sich die Motorkraft jederzeit unter den besten. Bedingungen entfalten kann (tangential).

b) die Vermeidung von Verlusten durch die Zentrifugalkraft, die auf die Pleuelstange wirkt.

c) die Vermeidung der Ovalheit des Zylinders oder der Zylinder, wobei die Motorkraft immer axial ist.

Der Motor kann wie ein klassischer Motor de nach seiner Bestimmung einen oder mehrere Zylinder aufweisen und ist einem herkömmlichen Motor zwei bis dreimal überlegen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Mittel zur Aufnahme der Bewegung der abwärtsgehenden

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Stoßstange eine auf der Motorwelle befestigte Scheibe und einen Vorsprung, einen auf der Scheibe befestigten Anschlaug usw. auf, wodurch ein Vorsprung in Bezug auf den Umfang der Scheibe gebildet wird, wobei der Radius der Scheibe von «jeder beliebigen Länge in Bezug auf die Länge des Kolbenhubes sein kann. Wenn der Radius dieser Scheibe der Hebelarm des Motors ist, sieht man, daß man so das Motordrehmoment bestimmen und es so stark bekommen kann, wie man es wünscht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Mittel für den Aufwärtshub der Pleuelstange einen auf der Motorwelle befestigten Nocken auf, der auf die Pleuelstange mittels Führungsrollen und Hebeln oder noch einer auf der Motorwelle zentrierten Platte einwirkt, die mittels eines Getriebes in entgegengesetzter Richtung zur Motorwelle gedreht wird, und einen Zapfen aufweist, der mit der Stoßstange am Ende der Abwärtsbewegung derselben in Eingriff gelangt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Mittel für den Aufwärtshub der Pleuelstange einen Nocken aufweisen, welcher gleichzeitig der Nocken ist, der durch einen Vorsprung die Bewegung der abwärtsgehenden Stoßstange aufnimmt, und einen Arm, der um einen auf einem seiner Endpunkte gelegenen festen Punkt pendelt, wobei der andere Endpunkt dieses Armes in Verbindung mit einem Vorsprung der Stoßstange steht, und das Zwischenstück dieses Armes am Ende der Abwärtsbewegung des Kolbens und beim Wiederaufstieg desselben in Verbindung mit dem Nocken, einer Feder oder einer ähnlichen Stütze auf diesen Armen ist, damit er in Kontakt mit dem Vorsprung der Stoßstange bleibt.

Der Motor gemäß der Erfindung kann nach einem Zweitaktzyklus arbeiten. Dann liegt die Luftversorgung oben am Zylinder und liefert einen Versorgungsdruck, der immer höher als der Druck liegt, der an der der Pleuelstange benachbarten Kolbenfläche herrscht. Die Versorgungsmöglichkeiten mit Treibstoff für diesen Motor sind verschieden , und sind beispielsweise die

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Vergasung der oben am Zylinder eingeführten Luft oder die Einspritzung des Treibstoffs in den Zylinder, die vorzugsweise unten am Zylinder und zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn der Kolben nahe dem unteren Totpunkt ist.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1 a bis 1 d schematische Darstellungen des Prinzips der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung für die Zurückbewegung der Kolben-Stoßstangen-Einheit mittels Nocken, Führungsrolle und Hebeln;

Fig. 3 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung für die Zurückbewegung der Einheit mit einer Platte entgegengesetzt zur Drehrichtung;

Fig. 4 eine schemätische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 3, in der die Steuerung für die Umkehr der Drehrichtung der Platte angegeben ist;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines-Motors gemäß der Erfindung, der einen einzigen Nocken pro Zylinder aufweist;

Fig. 6 eine schemätische Ansicht, die die.Stellung des Nockens und des pendelnden Armes zueinander gegen Ende der Entspannungsbewegung des Kolbens darstellt; und

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines.Zylinders und seiner Ein- und Auslaßorgane.

Wie aus den Figuren 1 a bis 1 d zu sehen ist, weist der Motor einen Zylinder 1 auf, in welchem sich entlang einem Hub der Länge C ein Kolben 2 mit einer Stoßstange 3 bewegt. Eine auf der Motorwelle verkeilte Scheibe 4 hat die Form eines Nockens, der einen Vorsprung aufweist, auf welchen sich die Stange 3 bei ihrer Entspannungsbewegung stützt. Der Vorsprung ist auf einem Nockenradius mit der Länge L gelegen, wobei das Verhältnis der Länge C zur Länge L gemäß den Eigenschaften des

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Drehmoments, das man erhalten möchte, nach Bedarf festgelegt ν/erden kann. Der Trägerradius des Vorsprungs durchläuft während des Motorzyklusses einen Winkel T^.' Der Winkel Tp enthält einen veränderlichen Winkel T,, in welchem der Kolben 2 nahe des unteren Totpunkts bleibt.

Figur 2 stellt schematisch den Zylinder 1.und den mittels der Stange 3 auf die Scheibe 4 wie oben beschrieben wirkenden Kolben 2. dar. Ein zweiter Nocken 6 ist auf der Motorwelle befestigt und wirkt auf die Führungsrolle 7i die den Aufwärtshub des Kolbens mittels der Hebel 8 und 9» die in Richtung der Pfeile F., Fp, F, wirken, steuert. Der Winkel A, in welchem das Profil des Nockens kreisförmig und der Nockenradius am kleinsten ist, bestimmt die Zeit, während welcher der Kolben am unteren Totpunkt ist. Man kann sich dessen zum Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Zylinders bedienen.

In Fig. 3 weist der Motor gemäß der Erfindung drei Zylinder 1 auf. Es ist zu bemerken, daif^e^r^Sylinder beliebig ist. Das Prinzip dieser Ausführungsform kann auch auf zwei Zylinder, auf vier Zylinder oder mehr angewandt werden. Der Kolben 2 stützt sich durch seine Stoßstange 3 auf einen Finger 10 eines Stückes 11, das so montiert ist, daß es in der Scheibe 4 gleiten kann. Das Gleiten des Stückes 11 wird durch einen Exzenter 12 gesichert, der, da er sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die von derjenigen der Scheibe 4 verschieden ist, die Finger 10 wieder heraustreten läßt, wenn sie unter der Stange 3 eines soeben seine Entspannungsbewegung beginnenden Kolbens 2 passieren.

Ein Getriebegehäuse (Fig. 4), das ein auf der Motorwelle 14 befestigtes Getrieberad 13 > ein auf der Welle 16 verkeiltes Getrieberad 15 und eine Scheibe 17 enthält, die auf derselben Welle befestigt ist und die mittels fiiemen die Scheibe 18 steuert, welche auf einer Hohlwelle 19 befestigt ist, die sich um die Motorwelle 14 dreht, überträgt auf eine Platte 20 eine Drehbewegung, die derjenigen der Motorwelle 14 entgegengesetzt ist. Diese Platte 20 hält Führungsrollen 21, die so angebracht sind, daß sie sich auf Zapfen der Platte 20 drehen können. Die Führungsrollen 21 kommen in Kontakt mit den Führungsrollen

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22, die drehbar auf den Zapfen der Stoßstange 3 montiert sind, wenn diese am Ende ihrer Entspannungsbewegung ist, und sie stellen sicher, daß alle Zylinder nacheinander wieder unter Kompression gesetzt werden.

Der in Fig. 5 dargestellte Motor weist ebenfalls mindestens einen Zylinder 1, einen Kolben 2 und eine Stoßstange 3 auf, die sich auf einer Achse 23 des Kolbens 2 dreht. Die Stoßstange tritt am Anfang des Entspannungs.zyklusses in Kontakt mit dem Vorsprung 24 der auf der Welle 14 verkeilten (Scheibe 4.

Der Kontakt der Stange 3 und des Vorsprungs 24 wird durch die Anwesenheit einer Führungsrolle 25 erleichtert, die sich um eine nicht dargestellte Achse des Motorgehäuses dreht.

Die Stoßstange 3 besitzt in ihrem mittleren Teil einen U-förmigen Abschnitt, dessen Höhlung an einem Punkt, der von beiden Enden der Stange ungefähr gleich weit entfernt ist, durch einen Vorsprung 26 verschlossen wird. Auf diesen Vorsprung 26 stützt sich ein Ende eines pendelnden Arms 27» der sich an einem anderen Ende um eine feste Achse 28 des Motorgehäuses dreht. Eine nicht dargestellte Feder oder dergleichen hält den Arm auf den Vorsprung 26 gestützt. . ·

Am Ende der Entspannungsbewegung stützt sich das,Ende des pendelnden Armes 27 (Fig. 6) mit einem sehr schwachen Kontaktwinkel auf die Oberfläche a der Scheibe 4. Wenn die Bewegung fortgesetzt wird, gleitet die Oberfläche a der Scheibe 4 gegen die Oberfläche b des Armes 27, und da der Bereich der Scheibe sich auf die maximale Länge L vergrößert, wird der Zylinder 1 unter Kompression gesetzt.

Figur 7 stellt einen Zylinder eines Zweitaktmotors gemäß der Erfindung dar, in welchem der Eintritt des Gases A in den Zylinderkopf durch ein Einlaßventil erfolgt, welches durch einen Drücker oder direkt durch eine Nockenwelle gesteuert wird. Der Austritt erfolgt durch offene Löcher des Kolbens am unteren Totpunkt. Diese Löcher sind über einen großen Teil des Umfangs verteilt, aber sie sind von geringer Höhe. Dieses System von Gaseintritt

und Gasaustritt ermöglicht die Aufrechterhaltung einer einzigen Bewegungsrichtung und einen besseren Austausch des Zylinders.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   / 1j Explosionsmotor, der mindestens eine sich bewegende Einheit V—dmfaßt, die aus einem Zylinder, einem Kolben, einer Motorwelle, Vorrichtungen für die Zuführung von Luft und Treibstoff und Mitteln zur Entzündung des sich daraus ergebenden Gemisches gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Zylinders (1) fern von der Achse der Motorwelle ist, daß der Kolben (2) mit Hilfe einer Stoßstange (3) in einfacher Stützverbindung mit den von der Motorwelle abhängigen Organen steht, wobei sein Hub im Bereich des oberen Totpunktes durch den Druck des vorhandenen Gases und im Bereich des unteren Totpunktes durch Mittel zum Aufnehmen der sich abwärtsbewegenden Stoßstange (3) und durch Mittel für den Aufwärtshub des Kolbens (2) begrenzt wird, wobei die.Bewegung der letzteren Mittel direkt durch die Bewegung der genannten Mittel zur Aufnahme gesteuert wird, und die Mittel für den Aufwärtshub der Stoßstange (3) derart ausgelegt sind, daß sie eigenmächtig die Zeit des Aufenthalts des Kolbens (2) in der Nähe seines unteren Totpunktes und seine Aufwärtshubgeschwindigkeit steuern.
2. 2. Motor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufnahme der Stoßstange eine auf der Motorwelle befestigte Scheibe (4·) und einen Vorsprung, einen auf der Scheibe (4) befestigten Anschlag aufweisen, wodurch ein Vorsprung in Bezug auf den Umfang der Scheibe (4) gebildet wird, wobei der Radius der Scheibe (4) von jeder beliebigen Länge in Bezug auf die Länge des Kolbenhubes sein kann.
3. 3. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den Aufwärtshub der Pleuelstange einen auf der Motorwelle befestigten Nocken umfassen, der auf die Pleuelstange mittels Führungsrollen und Hebeln einwirkt.

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4. 4. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den Aufwärtshub der Pleuelstange eine auf der Motorwelle zentrierte Platte (20) aufweisen, die mittels eines Getriebes in entgegengesetzter Richtung zur Motorwelle gedreht wird, und einen Zapfen aufweist, der mit der Stoßstange (3) am Ende der Abwärtsbewegung derselben in Kontakt gelangt.
5. 5. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den Aufwärtshub der Pleuelstange einen Nocken aufweisen, welcher gleichzeitig der Nocken ist, der durch einen Vorsprung die Bewegung der abwärtsgehenden Stoßstange (3) aufnimmt, und einen Arm (27), der um einen auf einem seiner Endpunkte gelegenen festen Punkt pendelt, wobei der andere Endpunkt dieses Armes in Verbindung mit einem Vorsprung (26) der Stoßstange steht, und das Zwischenstück dieses Armes (27) am Ende der Abwärtsbewegung des Kolbens (2) und beim Aufwärtshub desselben in Verbindung mit dem Nocken, einer Feder oder einer ähnlichen Stütze auf diesen Armen ist, damit er in Kontakt mit dem Vorsprung der Stoßstange (3) bleibt.
6. 6. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er nach einem Zweitaktzyklus arbeitet, und zwar mit einer !luftversorgung oben am Zylinder (1) unter einem Versorgungsdruck, der immer höher gehalten ist als der Druck, der an der der Pleuelstange benachbarten Kolbenfläche herrscht.
7. 7. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die TreibstoffVersorgung durch Vergasung der oben am Zylinder (1) eingeführten Luft erfolgt.
8. 8. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die TreibstoffVersorgung durch Einspritzung

   ■erfolgt. . .
9. 9. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffversorgung unten .am Zylinder (1) erfolgt, wobei der Kolben (2) im Bereich des unteren Totpunktes ist.

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10. 10. Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dieselmotor arbeitet mit Kraftstoffeinspritzung, wenn der Kolben (2) im Bereich des oberen Totpunktes

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