DE2435598A1

DE2435598A1 - Zwillingskammer- bzw. mehrkammer-kreiskolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2435598A1
Application number: DE2435598A
Authority: DE
Inventors: Walter Galonska
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1976-02-05

Description

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PATENTANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl.-ing. H. ZIMMERMANN DiPL.iNG. A. Gf.v. WENGERSKY

8 München 2, Rosental 7, 2. Autg.

Tel.-Adr. Leinpat München Telefon (089) 2603989

Postscheck-Konto: München 220 45-804

^de" 24. Juli 1974

Unser Zeichen

Z/Kg

Walter Galonska, New iork (USi) Zwillingskanmier- bzw. Mehrkamiaer-Kreiskolben-Brennkraftiflaschine

Die Erfindung betrifft sin Verfahren sowie eine Einrichtung zur Kraftstoffgeinisch-Aufbereitung und Verdicbtungserhöbung durch jeweils von zwei Kolben gesteuerte Abgas-Umkebrspülaufladung bei Kreiskolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Zwillings- bzw. Mehrkammer-Kreiskolben-Brennkraftmaschinen zum Nutzen von Dieselkraftstoffen sowie allen anderen gasförmigen bzw. flüssigen Kraftstoffen.

Zweck der Erfindung ist es , einen Kreiskolben-Motor so zu gestalten, dass dieser insbesondere mit Dieselkraftstoffen arbeiten kann, aber auch mit allen sonstigen gasförmigen und flüssigen bekannten Kraftstoffen.

Bekannte Kreiskolben der Kreiskolbenmotoren haben die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit - im Querschnitt gesehen- nach aussen gewölbten Schenkeln. Dieser Dreieckkolben dreht sich um eine Exzenterwelle in einem Motormantel. Die drei Ecken des Kolbens beschreiben im Motormantel eine Trocboidenform. Die Mantel-

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fläche dieses Motors bildet im Inneren die Form einer offenen Acht. Durch das Kotieren des Kolbens werden ständig drei Arbeitsräume gebildet, in denen sich der Rhythmus des bekannten Viertakt-Motors vollzieht, nämlich Ansaugen, Verdichten, Zünden und Ausstossen der Abgase.

Bei dieser und bei allen anderen bisher bekannten Kreiskolben-Brennkraftmaschinen können Dieselkraftstoffe zum Betreiben der Maschinen nicht eingesetzt werden, denn das Elementargesetz der Mechanik, dia Quadratur des Zwillingsireises der Trochoidenform gestattet unter keiner Bedingung eine so hohe Verdichtung bis zum Brennraum der Maschine, um Dieselkraftstoffe zum Betreiben der Maschine verwenden zu können, etwa wie bei dem dem Otto-Motor entsprechenden bekannten Hubkolben-Diesel-Motor, bei dem die Verdichtung im Brennraum genau bestimmt werden kann.

Für Kreiskolbenmaschinen sind die verschiedenen Bemühungen und Vorschläge zur Aufladung mittels Hilfsmaschinen, wie Kompressoren usw., gemacht worden, um Diesdkraftstoffe zu verwenden, jedoch vergeblich. Each dem Gesetz der Strömung und Verdichtung innerhalb geschlossener Kanäle benötigt nämlich der ftankel-Kreiskolbenmotor Aufladegeräte mit grossem Raumbedarf. Die einfachste Lösung ist dagegen die Aufladung durch Abgase, die als raumverdrängendes Polster dem Kompressionsraum zugeführt werden und erfolgreich erprobt wurden.

V'enn im nachfolgenden von Kreiskolben-Motoren gesprochen wird, dann sind auch technisch äquivalente Ausführungsformen gemeint, die mit oszillierenden Kolben arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch heisse, hochgespannte Abgase ein so hochwertiges Brennstoffgemisch zu bilden, das nicht nur jjräzise zündet sondern auch eine Kraftstoffeinsparung in sich birgt, wobei die Verdichtungserhöhung durch die heissen Abgase die Dieselkraftstoffe komprimiert und eine erhebliche Kraftstoff-j einsparung mit sich bringt.

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Hierbei sind zwei Kolbenkammern zu einer Baueinheit vereinigt, und die zugeordneten Kreiskolben sind auf einer Welle um 180° versetzt zueinander gelagert.

Ein weiterer wesentlicher Erfindungsgedanke ist darin zu sehen, dass zwischen den Kolbenkammern, zweckmässigerweise im Kuhlwassermantel des Umschliessungsgehäuses, Abgasüberströmkanäle angeordnet sind und vom Kühlwasser des Motors umspült werden.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass stets zwei Kreiskolben einander derart zugeordnet sind, dass diese zu- und gegeneinander zusammenarbeiten, wobei die Abgasüberströmkanäle 5b, 6b vom Abgasabströmbereicb A des Kolbens 4 im Gehäuse 2 zum Kompressionsbereich K des Kolbens 3 im Gehäuse 1 und umgekehrt vom Abgasabströmbereich A des Kolbens 3 zum Kompressionsbereich K des Kolbens 4 im Gehäuse 2 geleitet sind, sich somit im Wassermantel-Gehäuse kreuzen.

Das Prinzip der Erfindung ist, dass hochgespannte heisse Abgase als raumverdrängendes Polster zur Verdichtungserhöhung verwendet werden und die hohe Temperatur der Abgase zur Kraftstoffaufbereitung im Kompressionsraum genutzt werden, insbesondere bei Dieselkraftstoffen.

Das Zusetzen der Abgase mit der im Füllraum befindlichen und vom Kolben verdichteten Kraftstoffgemisch muss so erfolgen, dass eine höhere Verdichtung durch heisse Abgase bereits im K-Raum erfolgt, da hier die erforderlichen Temperaturen nötig sind, um durch Wärmeaustausch ein Dieselkraftstoff-Gemisch zu komprimieren.

Verfahrensgemäss wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass jeder in der Kompressionsperiode stehende Kolben sein gefördertes und in der Verdichtung befindliches Kraftstoffgemisch zumachst einmal in die geöffnete Zuströmöffnung in den Überströmkanal drückt, der vom zugeordneten Kolben der anderen Kolbenkammer

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verschlossen ist, bis nach beendeter Expansion der zugeordnete
Kolben den Überströmkanal freigibt (öffnet), so dass die hochgespannten noch flammenden Abgase von der Abgasabströmseite A des
Kolbens 4 über den Überströmkanal zum Kompressionsbereicb K des
Kolbens 3 überströmen und im Raum K eine besonders hohe Aufladung (Verdichtung) bewirken, wobei die hohe Temperatur der Abgase das im Raum K befindliche Kraftstoffgemisch brennreif aufbereiten, bei jedem Expansionsvorgang strömen die Abgase wechselseitig.

Erfindungswesentlich ist weiter, dass die Öffnungs-Systeme ι Zuström- und Abströmöffnungen in einer Distanzanordnung zwischen ! 20° bis 50°, vorzugsweise 40°, vor wie auch nach dem oberen Tot- , punkt OT aus entfernt, symmetrisch als auch unsymmetrisch vom obe-i ren Totpunkt ÜT aus angeordnet werden, zweckentsprechend zur er- ; forderlichen Aufladung.

Es gehört weiter zur Erfindung, dass in den Überströmkanä- , len Rückschlagventile vorgesehen sind, dass diese kurz vor den
Abströmöffnungen angeordnet sind und nur ein Strömen des (Frisch)-i Kraftstoffgemisches bis zu diesem Ventil gestatten. [

Dem System kann ein Absperrschieber-Ventil, welches zugleich als Regulierventil ausgebildet ist, zugeordnet werden, welche die J Zuströmöffnungen öffnen bzw. schliessen und mechanisch oder elektrisch bewegt werden.

¹ ?/eiter gehört es zur Erfindung, dass mindestens eine Kraft-'

'stoffzuführung einem Einspritzsystem im Zuströmsystem 15 bzw. eine® ,Vergaser 10 oder im Brennraum EX, zugeordnet sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung von zwei Kolbenkammern mit einem
Teilausschnitt, der die Überströmkanäle und deren Anordnung erkennen lässt, wobei Schieberreguli er-Ve nt i Ie und deren Betätigung gezeigt sind,

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Fig. 2 bis 6 Schnittfiguren mit verschiedenen Stellungen der Kreiskolben in ihren zugeordneten Gehäusen,

Fig. 7 und 8 einen überströmkanal mit einem Rückschlagventil, welches sowohl vor als auch nach dem oberen Totpunkt angeordnet sein kann und ebenfalls vom Kühlwasser umspült wird.

Hier ist noch einmal kurz das Erfindungsprinzip erläutert. Die hochgespannten heissen Abgase werden vom Abgasbereich A zum Füll- bzw. Verdichtungsbereich K übergeleitet, so dass das vom Kolben verdichtete Kraftstoff-Luftgemisch von der heissen hochgespannten Abgasströmung zu einem hochwertigen, man kann sagen zu dem hochwertigsten Brennstoffgemisch, aufbereitet wird bei gleichzeitiger Verdichtungserhöhung, was bei keiner anderen Brennkraftmaschine erreicht werden kann, wobei selbst durch einen Vergaser angesaugte Dieselkraftstoffe von der zugeführten heissen Abgasströmung zu einem hochwertigen Brennstoffgemisch aufbereitet werden, welches präzise durch eine Zündkerze im Expansionsraum gezündet wird.

Genauso können DieselKraftstoffe im Zuströmsystem 13, Fig. 3, über drei um den Zuströmmantel 13 herum angeordnete Einspritzvorrichtungen 12 eingespritzt werden, wobei man unkomplizierte Einspritzvorrichtungen verwenden kann anstelle der komplizierten bekannten Dieseleinspritzpumpen, deren Drehzahl beschränkt ist und insbesondere für den Wanke1-Kreiskolben-Motor nur begrenzt geeignet sind.

Wird vom Kolben ansteile eines Kraftstoff-Luftgemisches nur reine Frischluft verdichtet, so wird die Frischluft durch den '/iärmeaustausch der heissen Abgase sehr stark erhitzt bei gleichzeitiger Verdichtungserhöhung, so dass dem Brennraum EX hochverdichtete heisse Brennluft zugeführt wird_o Über eine im EX-Bereich

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angeordnete Einspritzvorrichtung 12 wird der Brennluft Kraftstoff zugeführt und zu einem Brennstoffgemisch aufbereitet und in bekannter Weise gezündet. Dem Brennraum kann eine Glühkerze G und eine Zündkerze Z sowie eine Einspritzdüse 12 zugeordnet sein.

Durch dieses neue Verfahren, die Geiüiscbauf bereitung, die Verdichtungserhöhung, die Kraftstoffzuführung, insbesondere die Dieselkraftstoffzuführung durch den Vergaser 10 und über das Zu. strömsystem 13, wobei zweckniässig rotierende Kraf tst off -Zuführungspumpen, die eine hohe Drehzahl erlauben, Anwendung finden können, auch bei direkter Kraftstoffzuführung zum Brennraum, ist das Problem gelöst, Kreiskolben-Motore mit Dieselkraftstoffen sowie auch mit allen anderen spezifisch leichteren als auch spezifisch schwereren Kraftstoffen zu treiben.

Nicht nur das Treiben mit Dieselkraftstoffen ist durch dieses neue Verfahren ermöglicht, sondern der überaus hohe Kraftstoffverbrauch wird durch den Vvärmeaustausch durch dieses neue Verfahren beim ftankel-Kreiskolben-Motor insbesondere gelöst und erheblich gemindert.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren erfolgt die Kraftstoffgemisch-lufbereitung und Verdichtungserböhung vor der Expansion.

Nach Fig. 1 sind in einem Umschliessungsgehause U1 und U2 je ein Kreiskolben um 180° versetzt auf einer gemeinsamen Welle gelagert, wobei der Kolben 3 im Gehäuse U1 und der Kolben 4 im Gehäuse U2 um 180° versetzt im Uhrzeigersinn rotieren, wie Fig. zeigt. Nach Fig. 1 sind die Innenaxiallaufflächen 1b und 2b mit Bohrungen bzw. Schlitzen 5, 5a und 6, 6a versehen, welche mit überströmkanälen 5b und 6b kreuzweise derartig verbunden sind, dass ein Überströmen von Abgasen nur vom Gehäuse U1 zum Gehäuse U2 und vom Gehäuse U2 zum Gehäuse U1 möglich ist. Die tjberströmkanäle 5b und 6b sind im Wassermantel 2a angeordnet und werden vom Kühlwasser umspült.

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Im gezeigten Beispiel nach Fig. 2 sind die Abströmöffnungen 5, 6 und die Zuströmöffnungen 5a, 6a in einem Abstand von ca. 40° vom oberen Totpunkt OT angeordnet. Der Abstand (Winkelgrade) richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen. Den Erfordernissen entsprechend kann man auch 30°, 40° oder 45° wählen, aber auch eine Anordnung, die unsymmetrisch zum oberen Totpunkt OT verläuft.

Fig. 2 zeigt den Kreiskolben 3 in seiner Kompressionsperiode. Die Zuströmöffnung 5a ist geöffnet. Das vom Kolben 3 verdichtete Kraftstoffgemisch wird zumindest zum Teil durch die Zuströmöffnung 5a in den Überströmkanal 5b (siehe den punktierten Pfeil in Fig. 1) gefördert. Die Abgasabströmöffnung 5 ist zu diesem Zeitpunkt aber vom zugeordneten Kolben 4 verschlossen, so dass das vom Kolben 3 geförderte verdichtete Kraftstoff-Luftgemisch bis zu dieser Stelle, nämlich der geschlossenen Abströmöffnung 5, gelangt. Zu einem steuerbaren Zeitpunkt wird durch Weiterbewegung des Kolbens 4 von diesem der Überstromschutz 5 freigegeben, so dass das soeben im Brennraum des Kolbens 4 expandierte Gemisch seine hochgespannten heissen Abgase über den Überströmkanal 5b und die Zuströmöffnung 5a in den Kompressionsraum K als raumverdrangendes Polster strömen, das Kraftstoffgemisch aufbereiten, hoch verdichten und im Expansionsraum EX durch eine Zündkerze zum Zünden und Expandieren bringen, wobei auch bei geringen Drehzahlen des Motors über das Zuströmsystem zugeführte Diesekraftstoffe brennreif aufbereitet und hoch verdichtet gezündet werden.

Fig. 3 und 4 zeigen die Kolben 3,4 auf ihrem weiteren Weg bei ihrer Arbeitsfortsetzung. Hierbei stehen beide Kolbenspitzen auf der senkrechten Mittellinie M. Der überströmschlitz 5 ist hier vom Kolben 4 geöffnet und die hoch gespannten heissen Abgase strömen von der Abgasseite A zur Verdichtungs- und Kraftstoff-Aufbereitungsseite K, drücken das im Überströmkanal 5b befindliche Kraftstoff-Luftgemisch zur Verdichtungsseite K und laden diese zu hoher und höchster Verdichtung und Kraftstoff-Gemisch-Aufbereitung auf, so dass selbst im Zuströmsystem 13 sowie durch den

Vergaser 10 zugeführte Dieselkraftstoffe brennreif aufbereitet werden und duroh eine Zündkerze gezündet werden.

Durch Verlagerung der Abström- und Zuströnscblitze 5, 5a, 6, 6a kann die Aufladungshöhe bestimmt werden.

Der Verdiohtungs- und Abgasübarströn/vorgang wiederholt sich wechselseitig bei jeder Expansions- und Zünüperiode. Die nicht zur Verdichtungserhöhung benötigten Abgase werden über den Abgasauslass 16 abgeführt. Bei einem Kaltstart ist eine Einspritzvorrichtung 11, Fig. 4, vorgesehen, wo bei einem Kaltstart leicht brennbare Kraftstoffe eingespritzt werden. Diese Einspritzvorrichtung wird vor deiu Start einmal von Hand betätigt und reicht auch bei eineiii Start mit Dieselkraftstoff aus.

Fig. 5 zeigt den Kolben 3 bei geschlossener Zuströnjöffnung 5a; bei weiterer Drehung des Kolbens 4 wird der Abgasauslass 16 vom Kolben 4 freigegeben, so dass die restlichen, nicht zur Aufladung benätigten Abgase ins Freie entweichen können. Hier hat auch der Kolben 4 seine Saugperiode beendet und beginnt seine Verdichtungsarbeit, wobei die Abströmöffnung 6 kurz vor dem Verschliessen steht.

In Fig. 6 hat der Kolben 3 die Abström- und Zuströmöffnungen 5, 5a geschlossen.

Wach den Fig. 3 und 4, wenn beide Kanäle 5, 5a, 6, 6a geöffnet sind, ist beim Kaltstart auf der Abgasseite A noch kein Expansionsdruck vorhanden. Der Kolben 3 drückt sein angesaugtes Kraftstoff-Gemisch bzw. Frischluft durch die Abgaszuströmöffnung 5a in den überströmkanal 5b und weiter durch den Schlitz 5 in den Abgasraum A. Es wird hiermit nur eine geringe Verdichtung erreicht. Gemass Fig. 1 sind deshalb an jeder Kolbenkammer 1 und 2 vor den Zuströmöffnungen 5a, 6a Absperrschieber-Ventile 7 und 7a mit Spannfedern 7b angeordnet. Des weiteren ist an jedem Gehäuse U1 und U2 eine Hebelarm-Vorrichtung 8, 8a angeordnet, die bei einem KaLtstart

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die Absperrschieber-Ventile 7, 7a vor die Kanäle 5a, 6a bewegt und die Kanäle schliesst, um ein Überströmen des Kraftstoffgemisches von der Kompressionsseite K nach der Abgasseite A zu verhindern. Solche undiähnliche Hilfsmittel sind natürlich denkbar und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung. Bei einem Kaltstart werden also die beiden Absperrschieber-Ventile 7, 7a heruntergedrückt und die Zuströmöffnungen 5a, 6a geschlossen, dann wird der Motor gestartet. Ist auf der Abgasseite A ein Expansionsdruck vorhanden, so drücken die Abgase die Absperrschieber-Ventile 7, 7a in ihre Ruhestellung. Man kann diese Steuerung über Drahtseilverbindungen, Hebel u.dgl. in an sich bekannter Weise zum Führerstand leiten und von dort aus bedienen, auch können diese Absperrschieber in anderer Art mechanisch oder elektrisch bewegt werden.

Die Absperrschieber-Ventile 7, 7a können auch als selbsttätig arbeitende Aufladungsdruck-Regler ausgebildet sein, indem die Schieber 7, 7a bei Leichtbenzin geschlossen bleiben und bei Mittel- bzw. Schwerbenzin sowie bei Dieselkraftstoffen die Zuströmöffnungen 5a, 6a nur soweit freigeben, wie es eine Kraftstoff-Gemisch-Aufbereitung und ein Komprimieren der Verdichtungserhöhung durch die strömenden Abgase erfordert. Sie können auch mit dem Starter gekuppelt werden, so dass beim Betätigen des Starters die Schieber 7, 7a zum Schliessen der Kanäle 5a, 6a bewegt werden, und Öffnen sich selbsttätig, wenn der Starter nicht mehr bewegt wird.

Alle diese Varianten sind zwar denkbar, aber nur Hilfsaggregate, die in irgendeiner Form zur Erfindung gehören.

Fig. 7 und 8 zeigen die Überströmkanal 5b, 6b, mit Rückschlagventilen gestaltet.

Nach den Fig. 7 und 8 ist das Umschliessungsgehäuse U zur Aufnahme eines Rückschlagventils 15 mit Spannfeder 15a und Abdeckkappe 15b im oberen Totpunkt-Bereich ausgebildet. Das Umschliessungsgehäuse U ist hierbei im oberen Totpunktbereich für die Auf-

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nähme des Rückschlagventils 15 wulstähnlich ausgebildet und mit einerBohrung 16 versehen, in welcher das Rückschlagventil 15 eingelagert wird. Des weiteren ist der Ventilbohrung 16 ein Abgaszuströmkanal 1? zugeordnet zum Abströmen der Abgase zum Kompressionsraum K bzw. zum Brennraum EX. Der Abgasabströmkanal 17 ist hier nach dem oberen Totpunkt nach der Mittellinie M angeordnet. Der Abgasabs tr ömkanal 17 kann auch vor dom oberen Totpunkt vor der Mittellinie M angeordnet sein, wie bei 17a gezeigt. Hierbei wird der Zweck verfolgt, dass dia hoisse hohe Abgasströmung den Kolben 3 jeweils im Endverdicbtungs-Stadium treibt, zugleich aber eine Kraftstoff-Gemisch-Aufbereitung bei gleichzeitiger Verdichtungserhöhung durchführt sowohl im Kornpressionsraum K als auch im Expansionsraum SX. Die Ventilanordnung 15 bis 17, wie sie in Fig. 7 gezeigt wird, kann auchüber dem Zuströmkanal 17a angeordnet sein.

Die uberströinkanäle 5b, 6b sowie die Bückschlagventil-Anordnung 15 b.,s 17, 17a sind hier ebenfalls im Kühlwassermantel 2a angeordnet und werden vom Kühlwasser gekühlt. Hierbei sind die Überströmkanal^ sehr kurz gehalten.

Die Wirkungsweise ist hier etwa so: Auf seinem Verdichtungswegü im Kompressionsraum K-Bereich drückt der Kolben 3 sein Kraftstoff -LuftgGniisch in den Kanal 17 bis zum Ventil 15. Hat der Kolben 4 die Uberströmöffnung 5 freigegeben, so drücken die hoch gespannten Abgase über das in Spannung stehende Ventil 15 Abgase in den Raum E, EX, drücken das im Kanal 17 angesammelte Brenngemisch zurück und laden das Kraftstoff-Brenngemisch brennreif auf. Es vollzieht sich hier derselbe Vorgang wie in den Fig. 1 bis 6 gezeigt. Diese Ventilanordnung lässt auch eine verhältnisioässig hohe Drehzahl des Motors zu. Nach den Fig. 7 und 8 sind den Ventilsitzbohrungen 16 Einspritzdüsen 12 zugeordnet zur direkten Brennstoffeinspritzungzum Brennraum. Auch hierbei wiederholt sich wechselseitig bei jeder Expansions- und Zündperiode der Verdichtungs- und Abgasüberströmungs-Vorgang, wie nach den Fig. 1 bis 6 gezeigt.

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Me schon erwähnt, eignet sich dieses Verfahren bei allen einschlägigen Motoren, auch beim sogenannten Huff-Kreiskolben-Motor, bei welchem die Grundverdicbtung genausowenig ausreicht wie beim Wankel-Motor, um Dieselkraftstoffe zu verwenden.

Die vom Kolben geförderte Frischluft bzw. das vom Kolben geförderte Kraftstoffgemisch können von den zugeführten Abgasen nach diesem Verfahren stark zu einer geeignet hohen Verdichtung, die z.B. 1:30 betragen kann, zusammengedrängt werden, so dass auch spezifisch schwere Kraftstoffe, wie Dieselkraftstoffe, aufbereitet und gezündet werden können, wobei die Zündung durch die Abgase, gekuppelt mit einer elektrischen Zündung, erfolgen kann. Die Grössenordnung der Aufladung baw. der Kompression wird durch die Stellung bzw. Anordnung der Abgas zuströro- bzw. Abgasabströmöffnungen 5, 5a, 6, 6a bestimmt und kann weiter durch hohe oder weniger hohe Federspannung der Ventile 7, 7a und 15 geregelt werden. Die Abgase behindern hierbei nicht die Expansionskraft des Gemisches, sondern wirken durch Abgabe ihrer Wärme zum Brenngemisch und ihrem "Wärmeaustausch zum Brenngemisch als raumvirdrängendes Polster, wobei die Abgase durch bessere Verbrennungsvorgänge ihre Wirkung durch einen höheren Kraftimpuls steigern.

N-jcn Fig. 7 können die Abgasüberströmkanäle 5b, 6b sehr kurz gehalten werden, wodurch eine grösstmögliche Leistungswirkung erreicht wird. Auch kann gemäss den Fig. 7 und 8 nur Frischluft vom Kolben gefördert werden, welche durch den Abgas-Wärmeaustausch bei gleichzeitiger Kraftstoffzuführung im Brennraumbereich brennreif aufbereitet und gezündet wird.

.Durch den Abgas-Wärmeaustausch, durch die hohe Abgasaufladung, durch die Kraftstoff-Gemisch-Aufbereitung, durch die Nachverbrennung eines Teiles der Abgase, die im Expansionsraum als raumverdrängendes Polster wirken, vollzieht sich bei der Expansion im Brennraum eine Eeaktions- und Katalysatoren-Wirkung, welche eine Bildung von hohen Stickoxiden verhindert und vorhandene Stickoxide

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vernichtet, so dass die ins Freie abströmenden Abgase einen bis zu 50 fo geringeren Abgasgiftspiegel aufweisen im Gegensatz zu anderen Brennkraftmaschinen.

Es können auch mehrere Doppe !kammern, Zwillings-Kreiskolben-Kaimuern wie hierbeschrieben hintereinander angeordnet sein, wie etwa zwei, drei oder vier hintereinander angeordnete Doppelkolbenkammern mit geteilten, aber zu einer Einheit gekuppelten Antriebswellen, wobei immer eine Doppelkammer zueinander und gegeneinander wirken, wie hier beschrieben und gezeigt.

Bei einen) Kaltstart reicht auch bei Dieselkraftstoffen die Grundverdichtung aus, der Motor spingt bei einem Kaltstart mit Dieselkraftstoffen auch ohne Einspritzung von leicht brennbaren Kraftstoffen an. Im Brennraum sind starke Glühkerzen angeordnet, welche vor dem Start zum Glühen gebracht werden, so dass ein Dieselkraftstoffgemisch im Brennraum gezündet werden kann mit der Grundverdichtung, wobei nur wenige Umdrehungen des Kolbens nötig sind, um wirksam aufzuladen. Bei Versagen einer Glühkerze kann dann die Einspritzung 11 für leichte Brennstoffe angewandt werden.

Die Abgaszustömung kann auch kombiniert angeordnet werden, so dass vom Abgasabströmbereich A die Abgase über den Abgaszuströmschlitz 5a bzw. 6awie auch zugleich über das Bückschlagventil 15 und den Zuströmkanal 17 bzw. 17a zum Kompressionsraum K überströmen (Fig. 1 bis 8).

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Claims

Patentansprüche :

\1/)Verfahren zur Kraftstoffgemisch-Auf bereitung und Verdichtungserhöhung zum Treiben mit Dieselkraftstoffen für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Zwillings- bzw„ Mehrkamifler-Kreiskolben-Brennkraftmaschinen, deren Grundverdichtung zum Treiben mit Dieselkraftstoffen nicht ausreicht und nicht ohne zusätzliche Hilfsmaschinen erhöht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass hochgespannte heisse Abgasgase (Abgase) zwecks Kraftstoffgemisch-Aufbereitung und Verdichtungserhöhung vom Abgasbereich (A) des Kolbens(3) im U-G-ehäuse (1) gelagert zum Verdichtungs- und Kompressionsbereicb (K) des Kolbens (4) im U-Gehäuse (2) geleitet und umgekehrt vom Abgasbereich (A) des Kolbens (4) im U-G-ehäuse (2) zum Kompressionsbereich (f) des Kolbens (3) im U-G-ehäuse (1) geleitet über Überströmkanäle (5b, 6b), über die von den Kolben (3, 4) auf ihrem Rotationswege für das Öffnen und Schliessen gesteuerte Abström- und Zuströmschlitze (5, 5a, 6, 6a) geleitet werden, innerhalb des 45°~Bereiches, vor wie nach dem oberen Totpunkt (OT) (Fig. 1 bis 2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) im U-Gehäuse (1) und der Kolben (4) im U-G-ehäuse (2) um 180° versetzt auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, im Uhrzeigersinn rotieren, die in den Innenaxia Haufflachen (1b, 2b) angeoÄeten Bohrungen bzw. Schlitze (5, 5a und 6, 6a) für die Abgasüberströmung steuern und mit den tJberströmkanälen (5b, 6b) kreuzweise derartig verbunden sind, dass ein Überströmen von Abgasen nur vom U-G-ehäuse (1) zum U-G-ehäuse (2) und vom U-G-ehäuse (2) zum U-Gehäuse (1) möglich ist (Fig. 1 und 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5, 5a, 6, 6a) innerhalb des 45°-Bereicbes, vorzugsweise in 30° bis 40°, vor bzw. nach dem oberen Totpunkt (OT) symmetrisch oder unsymmetrisch zum oberen Totpunkt (OT) derartig

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angeordnet sein müssen, dass die um 180° versetzten Kolben (3, 4) auf ihrem Rotationswege zweckentsprechend die Schlitze zur Abgasüberströmung Öffnen und nach vollzogener Aufladung im Baum (K, EX) sowie auch im Baum (A) beiderseitig wieder schliessen (Fig. 2 bis 6, Kolbenstellungen).

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuströmungs- und Abströmungsschlitze (5, 5a, 6, 6a) in den Innenaxiallaufflächen (1b, 2b) höher oder tiefer zum Ums ob Ii essungsgehäusa (U) angeordnet werden können, um einen früheren oder späteren Abgasdurchlass und eine höhere oder weniger hohe Aufladung durch Abgase zu erreichen (Fig. 2 bis 6 zeigen die Korbenstellungen in den einzelnen öffnungs- und Schliessungs-Perioden zu den Schlitzen 5, 5a, 6, 6a).

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Überströmkanälen (5a, 6a) Absperrschieber-Ventile (7, 7a) amgeordnet sind zur Starthilfe beim Kaltstart, zur Druck- und Mengenregulierung für die Gas- bzw. Abgasströmung zum Baum (K) sowie zum Treiben des Motors ohne Abgasaufladung, wobei die Absperrschieber (7, 7a) die Zuströmöffnungen (5a, 6a) schliessen sowie bei der Aufladung durch Abgase für den Mengendurohlass und die VerüicbtungshÖhe im Baum (K) als Aufladungsdruck-Begulier-Ventile wirken und eingerichtet werden, welche mechanisch oder elektrisch bewegt werden (Figo 1).

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Fig. 7 und 8 die Überströmkanäle (5b, 6b) mit Bückschlagventilen, mit selbsttätig arbeitenden Bückschlagventilen (15), mit Spannfedern (15a) und Abdeckkappe (15b) ausgebildet sind und im Kühlwassermantel (2a) des Uinschliessungs-Gehäuses (U) in einer besonderen Ventillagerung (16) im oberen Totpunktbereich (OT) etwa 20^D bis 30° vor wie auch nach dein oberen Totpunkt (OT) gelagert sein können und über Zuströmkanäle (17 oder 17a) hoch-

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gespannte heisse Abgase zur Kraftstoffaufbereitung und Verdichtungserhöhung dem Raum (K, EX) zuführen, derartig, dass das vom Kolben geförderte Kraftstoffgemisch im Eaum (K) hochverdichtet dem Brennraum (EX) zugeführt v:ird und ein Bückströman der Abgase vom Baum (K, EX) zum Eaum (A) nicht möglich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Fig. 7 und 8 ein Einspritzsystem (12) in der Ventilsitzanordnung (15, 16) sowie nach den Fig. 3 und 4 im Brennraumbereich (EX) Einspritzdüsen (12) angeordnet sind für Direkteinspritzung zum Brennraum.

8. Verfahren nach Abspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzuführung nach Fig. 3 und 4 auch bei Dieselkraftstoffen durch das Einiasszuströmungsystem (13) sowie durch den Vergaser (10) erfolgen kann, da nach diesem Verfahren Dieselkraftstoffe durch das Abgasströmungssystsm brennreif bereitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Fig. 7 die Abgaszuströmung (17, 17a) derartig angeordnet werden kann, dass der jeweils im Verdichtungsendstadium stehende Kolben (3 oder 4) von den zuströmenden Abgasen getrieben wird bei gleichzeitiger Aufladung und Gemischaufbereitung,

10. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase zur Verdichtungserhöhung derartig zugesetzt werden, dass diese ein raumverdrängendes Polster im Raum (K) sowie im Expansionsraum (EX) bilden.

.11. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei um 180° versetzte und auf einer gemeinsamen Welle in gleicher Drehrichtung rotierende, aber in getrennten Gehäusen gelagerte Kolben eine Umkehrspülungs-Aufladung und somit eine höhere Nutzung der in den zugeführten Kraftstoffen enthaltenen Energien durchführen und für alle Kraftstoffe möglich machen durch dieses hier gezeigte Verfahren.

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12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungserhöhung und Abgasströmungswirkung zum Brennraum (EX) und zum Kompressionsraum (K) durch Verlagerung der Abgasabströmung (5, 6) sowie der Abgaszuströmung (5a, 6a, 17, 17a) bestimmt werden kann.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei oder vier Doppelkammereinheiten hintereinander auf eine gemeinsame "Welle wirkend angeordnet werden können.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hier beschriebene Kreiskolben-Motor durch dieses Verfahren als Allesfresser ausgebildet ist, der mit Leichtbenzin, mit Schwerbenzin sowie auch mit Dieselkraftstoffen getrieben werden kann durch besondere Absperrschieberstellungen der Absperrschieber (7, 7a) nach Fig. 1 sowie durch gesteuerte Federspannung des Ventiles (15) (Fig. 8).

15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren auch bei anderen Brennkraftmaschinen und auch Gasturbinen Anwendung finden kann.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils im Kompressionsraum (K) in der Verdichtungs*- periode befindliche Kraftstoff-Luftgemisch durch Wärmeaustausch von den zuströmenden beissen Abgasen brennreif aufbereitet wird, bei gleichzeitiger Verdichtungserhöhung und Nutzung der noch in den Abgasen enthaltenen Energien durch Nachverbrennung der Abgase mit dem neu hinzugeführten und von den Abgasen brennreif aufbereip teten Kraftstoffgemisch im Expansionsbereich (EX).

17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeich-; net, dass das Kraftstoff-Luftgemisch,ganz gleich, ob Benzin oder Dieselkraftstoffe zugeführt werden, brennreif durch heisse Abgase' im Raum (K) aufbereitet wird, zweitens durch die Nachverbrennung ι der zugeführten Abgase, die im Raum (EX) als raumverdrängendes

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Polster wirken, verhindern -sine hohe Bildung von Schadstoffen von Stickoxiden, so dass die ins Freie abströmenden Abgase einen bis zu 50 1° geringeren Abgasgiftspiegel aufweisen in Gegensatz zu anderen Brennkraftmaschinen.

18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (3, 4) reine Frischluft (Sekundärluft) fördern und verdichten, wird die reine Brennluft im Raum (K) brennreif von den Abgasen durch bärmeauatausch aufbereitet bei gleichzeitiger Aufladung, wobei der Kraftstoff durch Einspritzvorrichtungen im Brennraum der aufbereiteten und hoch verdichteten Brennluft zugesetzt wird.

19. Verfahrer nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuströmung auch kombiniert angeordnet werden kann, so dass vom Abgasabströmbereich (A) die Abgase über den Abgaszuströmschlitz (5a bzw. 6a) wie auch zugleich über das Rückschlagventil (15) und den Zuströmkanal (17 bzw. 17a) zum KomprBS-sionsraum (K) überströmen.

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