DE2503514A1

DE2503514A1 - Doppelkolben-zweitaktmotor

Info

Publication number: DE2503514A1
Application number: DE19752503514
Authority: DE
Inventors: Walter Ribic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1976-08-05

Description

Anmelder: Walter Ribic

46 Dortmund-Barop
Am Beilstück 77

Doppelkolben-Zweitaktmotor

Die Erfindung betrifft einen Benzin- oder Diesel-Doppelkolben-Zweitaktmotor mit gegenläufigen Kolben.

Bekannt sind solche Doppelkolbenmotoren mit in einem Arbeitszylinder gegeneinander auflaufenden Kolben, wobei in der unteren Totpunktlage der Kolben der eine Kolben Einlaßöffnungen für den Kraftstoff bzw. das Kraftstoffgemisch freigibt und der andere Kolben Auslaßöffnungen für das Abgas. Vorteile dieser Art von Doppelkolbenmotoren gegenüber normalen Kolbenmotoren sind geringerer Kraftstoffverbrauch bzw. größere Leistung, gute Regelbarkeit, ein nahezu vollständiger Massenausgleich und eine gute Spülung des Arbeitszylinders (siehe beispielsweise K.H. Küttner, Kolbenmaschinen, ?. Auflage 191^ Seite 230), Nachteile sind konstruktiv aufwendige Übersetzungen, die große Baulänge und, daß sich sogenannte Vorkammern

609832/0026

nicht realisieren lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppelkolbenmotor mit gegenläufigen Kolben so auszugestalten, daß die aufgezeigten Nachteile entfallen.

Bei der Lösung der Aufgabe wird zurückgegriffen auf das an sich bekannte Prinzip ineinanderlaufender Kolben. Eine solche Konstruktion ist beispielsweise beschrieben in der DTPS 657 500. Entsprechende Motoren sind allerdings nie realisiert worden, weil diese Konstruktion mit einer Reihe von Nachteilen behaftet ist. So ist es aufwendig, den äußeren, gleichzeitig den Arbeitszylinder bildenden Kolben in den Außenzylinder einzupassen. Darüber hinaus läßt die Lage der Einlaßöffnung und die der Auslaßöffnung eine durchgreifende Spülung des Arbeitszylinders nicht zu, die des weiteren in unerwünschter Weise zu Materialspannungen über den Querschnitt von Zylindern und Kolben hervorrufenden Temperaturunterschieden führen. Schließlich läßt sich auch hierbei eine Vorkammer nicht realisieren.

Der Erfindung gemäß wird nunmehr ausgehend von einem Benzinoder Diesel-Doppelkolben-Zweitaktmotor, dessen oberer, sich

609832/0026

in in einem äußeren über Kopf einen mit einem Rückschlagventil versehenen Einlaß für den Kraftstoff und/oder Frischluft aufweisenden Zylinder führende/ Kolben in eine hohle., den Arbeitszylinder bildende Kolbenstange übergeht, an der die den Kolben mit der Kurbelstange verbindenden Pleuel angelenkt sind, die in der unteren Totpunktlage des oberen Kolbens durchgängig zu dem Kompressionsraum des äußeren Zylinders vor dem oberen Kolben ist, Auslässe für das Abgas aufweist und in der sich der untere ebenfalls über einen Pleuel mit der Kolbenstange verbundene gegenläufige Kolben führt, mit mindestens einer den Totraum zwischen den beiden Kolben in der oberen Totpunktlage der Kolben beaufschlagenden Zündung und/oder Einspritzdüse vorgeschlagen, die Einlaßöffnungen für den Arbeitszylinder als vom Umfang des Bodens des oberen Kolbens ausgehende, in den von der abgesetzten Kolbenstange des oberen Kolbens gebildeten Arbeitszylinder mündende Kanäle auszubilden, die in der unteren Totpunktlage des oberen Kolbens über Rücksprünge in der Wandung des äußeren Zylinders mit dem Kompressionsraum des äußeren Zylinders kurzgeschlossen sind, und im Arbeitszylinder in der unteren Totpunktlage des unteren Kolbens freigegebene Auslässe vorzusehen, und die Zün- · dung bzw. Einspritzdüse in einem Niveau anzuordnen, das durch die Einlaßkanäle im oberen Kolben in der oberen Totpunktlage

609832/0026

des Kolbens verläuft, wobei mindestens ein Einlaßkanal mit mindestens einer Zündkerze bzw. Einspritzdüse fluchtet.

Aus den ineinanderlaufenden Kolben resultiert einerseits eine in wünschenswerter Weise kurze Baulänge des Motors. Andererseits läßt sich durch eine entsprechende Auslegung des Vorkompressionsraumes ein dementsprechend größerer Ladeeffekt für den Arbeitszylinder realisieren. Die Anordnung der Einlaßöffnungen im Bereich der unteren Totpunktlage des einen Kolbens und die der Auslaßöffnungen im Bereich der unteren Totpunktlage des anderen Kolbens stellt eine durchgreifende Spülung des Arbeitszylinders sicher, die Anordnung einer Mehrzahl von Öffnungen über den Umfang von Zylinder bzw. Kolben vermeidet schädliche Temperaturunterschiede über den Querschnitt des bzw. der Zylinder und Kolben. Auch die Passung des oberen Kolbens in den äußeren Zylinder bereitet keine überdurchschnittlichen Schwierigkeiten. Die Konstruktion, bei der Arbeitszylinder und Zylinderkopf einstückig ausgebildet sind, vermeidet insbesondere auch die mit den herkömmlichen Konstruktionen, bei denen der Zylinderkopf auf den Arbeitszylinder aufgesetzt ist, verbundenen Probleme. Außerdem entfällt das bei der vorbekannten Version der ineinanderlaufenden Kolben noch erforderliche Auslaßventil.

609832/0026

25035H

Die Ausbildung der Einlaßöffnungen als den Arbeitszylinder beaufschlagende Kanäle gestattet eine die Spülung intensivierende exzentrische Beaufschlagung des Arbeitszylinders mit dem Kraftstoff bzw. Kraftstoffgemisch, darüber hinaus in vorteilhafter Weise die Ausbildung mindestens eines der Kanäle als Vorkammer, die ihrerseits dann ebenfalls dem Spüleffekt unterworfen ist.

Bilden Kurbelwanne und äußerer Zylinder ein geschlossenes Gehäuse, erübrigt sich der Zusatz von öl zum Kraftstoff.

Der Doppelkolbenmotor gemäß der Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles weitergehend erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen solchen Benzinmotor im Schnitt,

Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform

des Details A in Figur 1 in größerem Maßstab.

Die die Kurbelwelle 11 aufnehmende ölwanne 12 geht in einen Außenzylinder 121 über, in dem sich der obere Kolben 15 des Doppelkolbenmotors führt, der über an der Kolbenstange

609832/0026

25035U

- 6 angelenkte Pleuel 111 mit der Kurbelwelle 11 verbunden ist.

Die Kolbenstange 131 des oberen Kolbens 13 ist hohl und bildet den eigentlichen Arbeitszylinder, in dem sich der untere Kolben l4 führt, der ebenfalls über ein Pleuel 112 mit der Kurbelwelle 11 verbunden ist.

Am Umfang des oberen Kolbens 15 befinden sich das Innere des Zylinders 131 beaufschlagende Einlaßkanäle 133 für das Benzin-Luftgemisch, die in der unteren Totpunktlage des Kolbens 13 mit Umgehungen 122 in der Wandung des äußeren Zylinders 121 korrespondieren, der über Kopf mit einer ein Rückschlagventil aufweisenden Zuleitung 123 für das Benzin-Luftgemisch versehen ist. Unmittelbar oberhalb der unteren Totpunktlage des unteren Kolbens l4 sind im Zylinder 131 sich durch eine Ringschulter 134 des Zylinders 131 erstreckende Auslaßkanäle 136 für das Abgas vorgesehen, die in der unteren Totpunktlage des oberen Kolbens 13 die Ableitung 126 am Umfang des äußeren Zylinders 121 beaufschlagen. Außerdem ist im Niveau der oberen Totpunktlage des oberen Kolbens in der Wandung des äußeren Zylinders 121 eine Zündkerze l6 vorgesehen, die in der oberen Totpunktlage des Kolbens 13

6098 3 2/002S

mit der Einlaßöffnung 133* im Kolben 13 fluchtet.

Die die Auslaßkanäle 136 aufnehmende Ringschulter 134 trägt zur Führung des Arbeitszylinders I31 im äußeren Zylinder 121 bei.

Der Motor arbeitet folgendermaßen: ;

In der zeichnerischen Darstellung befinden sich beide Kolben 13 und l4 in der unteren Totpunktlage. Im Zylinderraum 124 des äußeren Zylinders 121 befindliches, vorkomprimiertes Benzin-Luftgemisch strömt über die Umgehungen 122 durch die Einlaßkanäle 133 in das Innere 132 des eigentlichen Zylinders

Beim gemeinsamen Übergang der Kolben 13 und l4 in die obere Totpunktlage durch gegenläufige Verlagerung im Sinne der Pfeile B₁₃, B_lif wird das im Zylinder 131 befindliche Benzin-Luftgemisch weitergehend komprimiert und gleichzeitig neues Benzin-Luftgemisch durch die Zuleitung 123 in den Raum 124 des äußeren Zylinders 121 vor dem Kolben 13 angesaugt.

-8 -

609832/0026

25035U

In der oberen Totpunkt lage der Kolben 15 und l4, bei der die Zündkerze 16 mit dem Einlaßkanal 133* im Kolben 15 fluchtet, erfolgt die Zündung des komprimierten Benzin-Luftgemischs mittels der Zündkerze l6 durch den Einlaßkanal 133*·

Der Explosionsdruck verlagert die Kolben 13 und l4 wieder in die untere (dargestellte) Totpunktlage, wobei das in den Zylinderraum 124 des äußeren Zylinders 121 angesaugte Benzin-Luftgemisch wiederum vorkomprimiert wird, einerseits die Auslaßkanäle 136 für das Abgas sowohl freigegeben als auch mit der Ableitung 126 kurzgeschlossen werden, und andererseits das Innere 132 des Zylinders 131 für das vorkoraprimierte Benzin-Luftgemisch über die mit den Einlaßkanälen 133 korrespondierenden Umgehungen 122 des äußeren Zylinders 121. Das dabei in das Innere 132 des Zylinders 131 strömende Benzin-Luftgemisch spült das Abgas durch die Auslaßöffnungen 136 aus.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform mit einer Vorkammer 133* wird in der oberen Totpunktlage des Kolbens 13 zunächst das in der Vorkammer 133* befindliche Benzin-Luftgemisch mit Hilfe der Zündkerze l6 gezündet. Das brennende Gemisch gelangt dann durch den Schußkanal 1331 in den Arbeits-

6098 3 2/0028

zylinder 15 und zündet das darin befindliche Benzin-Luftgemisch.

Beim Überströmen von Benzin-Luftgemisch in der unteren Totpunktlage des Kolbens 13 aus dem Vorkompressionsraum 124 in den Arbeitszylinder 131 wird dann auch die Vorkammer 133* gespült.

- Ansprüche -

609832/002

Claims

J0 25035H Anmelder: Walter Ribic 46 Dortmund-Barop Am Beilstück 77 Ansprüche

1. ) Benzin- oder Diesel-Doppelkolben-Zweitaktmotor, dessen oberer sich in einem äußeren über Kopf einen mit einem Rückschlagventil versehenen Einlaß für den Kraftstoff und/oder Frischluft aufweisenden Zylinder führenden Kolben in eine hohle, den Arbeitszylinder bildende Kolbenstange übergeht, an der die den Kolben mit der Kurbelstange verbindenden Pleuel angelenkt sind, die in der unteren Totpunktlage des oberen Kolbens durchgängig zm dem Kompressionsraum des äußeren Zylinders vor dem oberen Kolben ist, Auslässe für das Abgas aufweist und in der sich der untere ebenfalls über einen Pleuel mit der Kolbenstange verbundene gegenläufige Kolben führt, mit mindestens einer den Totraum zwischen den beiden Kolben in

-Ά-

der oberen Totpunktlage der Kolben beaufschlagenden Zündung und/oder Einspritzdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen für den Arbeitszylinder (131) vom Umfang des Bodens des oberen Kolbens (13) ausgehende, in den von der abgesetzten Kolbenstange (131) gebildeten Zylinder mündende Kanäle (133) sind, die in der unteren Totpunktlage des oberen Kolbens (13) über Rücksprünge (122) in der Wandung des äußeren Zylinders (121) mit dem Kompressionsraum (124) des äußeren Zylinders (121) kurzgeschlossen sind, und der Arbeitszylinder (131) in der unteren Totpunktlage des unteren Kolbens (l4) freigegebene Auslaßöffnungen (136) aufweist und die Zündung (l6) bzw. Einspritzdüse in einem Niveau^ liegt, das durch die Einlaßkanäle (133) im oberen Kolben (13) in der oberen Totpunktlage des Kolbens (13) verläuft, sowie ein Einlaßkanal (133*) mit der Zündung (ΐβ) bzw. Einspritzdüse fluchtet.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Innere des Arbeitszylinders (131) beaufschlagenden Einlaßkanäle (133) exzentrisch verlaufen.

6Q9832/QÖ26

25035H AX.

3. Motor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen sich in einer sich im äußeren Zylinder (121) führenden Ringschulter (13²O des Arbeitszylinders (131) erstreckende, in der unteren Totpunktlage des Kolbens (13) mit einer Ableitung (126) am Umfang des äußeren Zylinders (121) kurzgeschlossene Kanäle (136) sind.

4. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zündung (l6) bzw. Einspritzdüse fluchtende Kanal (133*) als Vorkammer mit einem oder mehreren Schußkanälen (1331) ausgebildet ist.

5. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwanne (12) und der äußere Zylinder (121) ein geschlossenes Gehäuse bilden.

6Q9Ö32/GÖ2!

Leerseite