DE2613577A1

DE2613577A1 - Hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2613577A1
Application number: DE19762613577
Authority: DE
Inventors: Guenther Dylla
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1977-10-13

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Wt rcKMANN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

7. Z6TJF77

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Günther Dylla, 8 München 90, Watzmannstraße 5

Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle, Pleuelstange und Kreuzgelenkverbindung zwischen Pleuel und Kolben, bei der der Kolben drehbar gelagert ist und während eines Hubzyklus eine Drehbewegung von η χ Ι8θ ausführt und im Verlauf einer 36O °-Drehung mittels eines Kanals den Brennraum nacheinander mit einem am Zylinderumfang angeordneten Einlaßkanal und einem Auslaßkanal verbindet, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 28 122.5).

Bei der im Hauptpatent ... (P 25 28 122.5) beschriebenen Brennkraftmaschine ist der den Einlaßkanal bzw. Auslaßkanal mit dem Brennraum verbindende Kanal im Kolben verhältnismäßig lang ausgebildet, so daß Verluste bei der Füllung des Brennraumes und beim Ausströmen der verbrannten Gase eintreten. Diese Verluste führen zu einer Verminderung der erreichbaren Leistung der Brennkraftmaschine. Darüber hinaus treten thermische Überbelastungen des Kolbens auf.

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Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine nach dem Hauptpatent zu verbessern und die thermische Belastung des Kolbens zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfind ungsg,emäß dadurch gelöst, daß der Kolben an seiner dem Zylinderkopf zugewandten Seite als ein nach oben offener, einen Boden aufweisender Topf ausgebildet ist und der Zylinderkopf einen in den Kolben hineingreifenden Ansatz aufweist und daß der den Brennraum mit dem Einlaßkanal bzw» Auslaßkanal verbindende Kanal als eine im wesentlichen radial verlaufende Bohrung oder als Schlitz im Kolbenmantel des oberen topfförmigen Teils des Kolbens ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung des Brennraumes und des Kanales wird eine wesentliche Verkürzung des Einlaß- und Auslaßweges erreicht und die eingangs erläuterten Nachteile vermieden. Die Länge des Kanales, der den Brennraum mit dem Einlaß- bzw. Auslaßkanal verbindet, entspricht bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung nur der Dicke de3 Kolbenmantels, die verhältnismäßig gering gehalten werden kann. Verluste im Einlaßkanal bzw. Auslaßkanal sind gegenüber der Ausführungsform nach dem Hauptpatent wesentlich vermindert. Auch führt die vergrößerte Oberfläche des topfförmigen Teils zu einer höheren thermischen Belastbarkeit des Kolbens. Die zugeführten Frischgase kühlen den Kolben besonders wirkungsvoll. Schließlich sind keine Kolbenringe erforderlich, da der Kolben auf hydrodynamischem Weg während seiner Drehbewegung geschmiert und abgediohtet wird und die Verbrennung in dem topfförmigen Teil erfolgt.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüohen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. In dieser zeigen:

Eig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung;

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Fig. 2 einen Schnitt in einer gegenüber Fig. 1 um 90° gedrehten Ebene;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Zylinder einer abgeänderten Ausführungsform.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, ist ein Kolben 1 in einem Zylinder 2 auf- und abbewegbar geführt. Der Zylinder 2 weist an seinem Umfang einen Einlaßkanal 3 und einen Auslaßkanal 4 auf, die auf dem Umfang um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, da die dargestellte Brennkraftmaschine nach dem Viertakt-Verfahren arbeiten soll. Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 können die Kanäle 3 und 4 als Längsschlitze ausgebildet sein, wie dies durch das Bezugszeichen 4o angedeutet ist (Fig. 4).

Mit einer Kolbenstange 8 ist der Kolben 1 durch eine kardanische Anlenkung 7 verbunden. Die Pleuelstange ist zweiteilig ausgeführt, wobei das Oberteil 9 durch einen fest angeordneten Wellenstumpf 10 verlängert Ist, der durch eine Bohrung im Unterteil mit der Pleuelstange 8 drehbar hindurchgeführt ist und an seinem Ende ein Kegelrad 11 trägt. Auf dem Wellenstumpf 10 sitzt ein Axialdruoklager 1Oa_rüber das sich das Oberteil 9 an dem Unterteil abstützt. Die auf dem Kolben 1 einwirkende Kraft wird somit nicht auf die Kegelräder 11, 14 übertragen. Bei Drehung des Kegelrades 11 dreht sich demnach der Kolben 1 entsprechend mit. In einer Gabel 12 des Unterteils der Pleuelstange 8 ist eine Welle 13 drehbar gelagert, mit der ein Gegenzahnrad 14 fest verbunden ist. Die Welle 13 ist in Kurbelschwungmassen 15 und 16 außermittig in bezug auf die Kurbelwelle 17 gelagert und ist durch Stellsohrauben 18 oder ähnliche Befestigungsmittel fest mit den Kurbeischwungmassen verbunden. Die Kurbelwelle 17 ist, wie dies nur rein schematisoh in Fig. 2 angedeutet ist, üblioherweise in einem

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mit dem Zylinder 2 verbundenen Kurbelgehäuse 19 gelagert.

Bei Drehung der Kurbelwelle 1.7 vollführt der Kolben in bekannter Weise eine Hubbewegung und aufgrund der Anordnung der Zahnräder 11 und 14 auch eine Drehbewegung um seine Längsachse la.

Der Kolben 1 ist in seinem oberen Bereich als ein nach oben offener, einen Boden Ib und einen Mantel Ic aufweisender Topf ausgebildet, in den ein Ansatz 32 eines Zylinderkopfes 30 hineingreift, wobei der Ansatz 32 ebenfalls topfförmig ausgebildet ist und in seinem Boden eine Bohrung 31 für eine Zündkerze aufweist. Im Mantel Ic des oberen Bereiches des Kolbens 1 ist eine radiale Bohrung 20a vorgesehen, in der entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ein büchsenartiges Gleitstück 22 verschiebbar gelagert und entweder durch Pliehkraftwirkung oder durch die Wirkung einer Feder 23 gegen die Zylinderwand gedrückt wird. Die Bohrung 20a verbindet während der Auf- und Abbewegung des Kolbens 1 den mit 33 bezeichneten Brennraum nacheinander mit dem Einlaß 3 und dem Auslaßkanal 4. Eine Abdichtung der Innenwand des Mantels Ic des Kolbens 1 gegenüber der Außenwand des Ansatzes 32 des Zylinderkopfes erfolgt nicht, da sonst eine unerwünschte Verdichtung in dem Raum 2a stattfinden würde, der sich zwischen der Oberkante des Kolbens und dem Zylinderkopf befindet.

Die Innenwand des den Topf bildenden Mantels Ic und die Außenwand des Ansatzes 32 sind konisch ausgebildet. Die Konizität des Ansatzes führt dazu, daß die Abgase leichter aus dem Raum 2a zwischen der Oberkante des Kolbens und den Zylinderkopf entweichen können.

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Wird anstelle des dargestellten Übersetzungsverhältnisses von 2 : 1 der Zahnräder ]1 und 14 ein Übersetzungsverhältnis 1 : 1 gewählt und der Einlaßkanal 3 gegenüber dem Auslaßkanal 4 nicht wie dargestellt um 90 ° sondern um l80 gegeneinander versetzt, so ist es möglich, diese Brennkraftmaschine nach dem Zweitakt-Verfahren arbeiten zu lassen.

Der Kolben kann anstelle der Bohrung 20a einen Schlitz aufweisen, sofern es die Steuerung des Ein- und Auslasses erforderlich machen. Bedingung ist nur, daß die Füllung des Brennraumes etwa in einer oberen Totpunktlage beginnt und in der unteren Totpunktlage beendet ist und daß auch der Auslaß in der für Brennkraftmaschinen hin- und hergehenden Kolben bekannter Abhängigkeit vom Kolbenhub erfolgt.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung dieser Schlitzsteuerung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß eine Brennkraftmaschine dieser Art für Methanol-Betrieb geeignet ist, da keine Überhitzung von Ventilen eintreten kann, wie dies bei ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen eintritt.

- Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

Pat ent ansprUehe

1./Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle, Pleuel-Spange und Kreuzgelenkverbindung zwischen Pleuel und Kolben, bei der der Kolben drehbar gelagert ist und während eines Hubzyklus eine Drehbewegung von η χ l30 ° ausführt und im Verlauf einer 360 °-Drehung mittels eines Kanals den Brennraum nacheinander mit einem am Zylinderumfang angeordneten Einlaßkanal und einem Auslaßkanal verbindet, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 28 122.5) dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) an seiner dem Zylinderkopf (30) zugewandten Seite als ein nach oben offener und einen Boden (Ib) aufweisender Topf ausgebildet ist und der Zylinderkopf (30) einen in den Kolben hineingreifenden Ansatz (32) aufweist und daß der den Brennraum (33) mit dem Einlaßkanal (3) bzw. Auslaßkanal (4) verbindende Kanal als eine im wesentlichen radial verlaufende Bohrung (20a) oder als Schlitz im Kolbenmantel (ic) des oberen topfförmigen Teils des Kolbens ausgebildet ist. ,

2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Innenwand des Mantels (Ic) des topfförmigen Teils des Kolbens als auch die Außenwand des Ansatzes (32) konisch ausgebildet sind und vorzugsweise gleiche Konizität aufweisen.

3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Kolbens (1) während eines Hubzyklus gleich 36Ο ° ist (n = 2, Zweitaktbetrieb) .

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ORIGINAL INSPECTED

4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Kolbens während eines Hubzyklus gleich l80 ° ist (n = 1, Viertaktbetrieb) . '

5. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Kolbens (1) während d'er Hubzyklen kontinuierlich erfolgt.

6. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle (17) ein festes Zahnrad (14) befestigt ist, auf dem sich ein an der drehbaren Pleuels-taTige (8) gelagertes, mit dem am Kolben (1) befestigten Pleuelstangenteil (9) fest verbundenes Gegenzahnrad (11) beim Drehen der Kurbelwelle abwälzt und den Kolben beim Drehen der Kurbelwelle (17) im Zylinder (2) dreht.

7. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Kolbens (1) im wesentlichen nur im Bereich der Totpunkte erfolgt.

8. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß- und Auslaßkanal (3, 4) in der Zylinderwand in Umfangsrichtung im wesentlichen um 90 ° gegeneinander versetzt sind (Viertaktbetrieb).

9. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch J5 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß- und Auslaßkanal (3, 4) in der Zylinderwand in Umfangsrichtung im wesentlichen um 180 ° gegeneinander versetzt sind (Zweitaktbetrieb).

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10. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet', daß der Ein- und Auslaßkanal 03, 4) im wesentlichen eine um 45 °- gegen die Zylinderachse geneigte Langform (4c) aufweist.

11. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7" oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Kolbens (1) in den Tdtpunktbereichen durch an den Kurbelschwungmassen angeordnete Anschläge erfolgt, die im Totpunktbereich am Mitnehmerstück-des Kolbens angreifen und- diesen verdrehen. --- - '- ·■

12. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (20a) oder der Schlitz in der Kolbenwand (Ic) vom Brennraum (33) gegen die Zylinderwand durch ein mit Feder- und/oder Fliehkraft an die Zylinderwand gedrängtes und in der Bohrung bzw. dem Schlitz verschiebbares hohles Dichtungsstück (22) abgedichtet ist.

13. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (8)-geteilt ausgeführt ist und zwischen dem am Kolben (1) befestigten Pleuelstangenteil (9) und dem mit der Kurbelwelle (17) verbundenen Pleuelstangenteil (10) ein Axialdrucklager (10a) angeordnet ist. . · -.. .

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