DE2656833A1

DE2656833A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2656833A1
Application number: DE19762656833
Authority: DE
Inventors: Martin Verstorben Krummer
Original assignee: BECCAR; Krummer A E G G; KRUMMER CARMEN M S JAKOB DE
Current assignee: BECCAR; Krummer A E G G; KRUMMER CARMEN M S JAKOB DE
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1977-06-16
Also published as: AU2039176A; ES454179A1; IT1070001B; BR7608419A; SE7614093L; JPS5297008A; FR2335699A1; IL51052A0; NL7613853A; AR204891A1

Description

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die als Vergaser- oder Sinspritzmasehine ausgebildet ist, bei der mindestens ein Zylinder vorhanden ist, in dem ein auf- und abbewegbarer Kolben arbeitet, welcher über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle wirkt, und bei der der Zylinder zusammen mit dem von ihm aufgenommenen Kolben eine Baugruppe bildet, die um eine zur Achse der Kurbelwelle parallele Achse hin- und herschwenkbar ist, und zwar derart, daß während des Betriebs die übliche Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder von hin- und hergehenden Winkelbewegungen der Zylinder- und Kolbenbaugruppe begleitet ist.

Genauer gesagt, bezieht sieh die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine, bei der die Verwendung eines um eine zur Kurbelwellenachse parallele Achse hin- und herschwenkbaren Zylinders zu einer besseren Ausnutzung der Gaskräfte des verbrennenden Kraftstoff-Luft-Gemisches führt, bei der sich gleichzeitig praktisch ein vollkommenes dynamisches Gleichgewicht erzielen läßt und bei der die Möglichkeit besteht, im Vergleich zu Brennkraftmaschinen bekannter Art einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen»

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3ei einer na.cli dem Zweitaktverfahren .arbeitenden erfindungs-.'jemä^en Brennkraftmaschine besteht gegenüber bekannten Brennkraftmaschinen ein wesentlichen Unterschied darin, da.?> der Zylinder, in dem der Kolben arbeitet, an beiden ündsn geschlossen ist, daß das eine 2nde, und zwar gewöhnlich das untere Slide, mit einer ouchse versehen ist, in der die Pleuelstange gleitend geführt ist, daß der Kolben somit im Zylinder zwei voneinander abgewandte Kammern oder Hohlräume abgrenzt, daß in der einen Kammer, insbesondere der von dem ersten Snde des Zylinders abgevandten Kammer, welche allgemein die obere Kammer bildet, die Entspannung der Verbrennungsgase stattfindet, während die erste oder untere Kammer eine Vorverdichtungskammer für das Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet, und daß daher im Gegensatz zu bekannten Brennkraftmaschinen die Vorverdichtung im Zs^linder selbst und nicht etwa im Kurbelgehäuse stattfindet.

Da gemäß der Erfindung jeder Zylinder um die genannte Achse schwenkbar ist, kann die Pleuelstange mit dem zugehörigen Kolben starr verbunden sein und mit ihm eine funktioneile Einheit bilden, so daß der Kolbenboden ohne Rücksicht auf die jeweilige Stellung der Kolben- und Pleuelstangenbaugruppe stets einen rechten Kinkel mit der Achse der Pleuelstange bildet. Diese Anordnung ermöglicht eine maximale Ausnutzung der Gaskräfte, denn bei der erfindungsgesiäßen Brennkraftmaschine tritt nicht die seitliche Kraftkomponente auf, die bei bekannten Brennkraftmaschinen nicht zu vermeiden ist, da sich der Tfinkel zwischen der Kolbenachse und der Pleuelstangenachse ständig ändert; diese sich entsprechend ändernde seitliche Kraftkomponente führt bei bekannten Brennkraftmaschinen zu einem nicht vermeidbaren Leistungsverlust.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die Luftbzw. Gemischzufuhr ebenso wie die Abfuhr der Abgase durch die schwingende Bewegung des Zylinders gegenüber dem Gehäuse gesteuert, d_oh. diese Bewegung führt dazu, daß der Ansaugkanal periodisch in Deckung mit einem Einlaßkanal im Gehäuse gebracht wird, und auch der Auslaßkanal des Zylinders wird

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periodisch in bzw. außer Deckung mit einem entsprechenden Abgaskanal im Gehäuse gebracht.

Gemäß einem v/eiteren Merkmal der .Erfindung ist der Zylinder der Brennkraftmaschine als starres Bauteil ausgebildet, zu dem ein Körper gehört, dessen äußere ümfangsfläche einen Teil einer Zylinderfläche bildet, welche sich in einem Schnitt ciuer zur Achse der Zylinderfläche über einen Bereich von mehr als IBO erstreckt; der Hohlraum, in dem der liolben gleitend geführt ist, und der eine zylindrische Innenform h?.t, ist so angeordnet, daß sich seine Achse im rechten !/inkel zur Achse der Zylinderfläche erstreckt. Somit hat der Sylinderkörper sowoh'l auf eier Unterseite als auch zu beiden Seiten eine zylindrische Fläche, die sich nicht notwendigerweise bis zum oberen 3nde des Zylinders erstreckt und gleichachsig mit der Schwenkachse des Zylinders angeordnet ist. Die zylindrische Außenfläche des Zylinders bewegt sich gegenüber einer entsprechenden zv/eiten Zylinderflache, mit der das Gehäuse versehen ist. Zu beiden Seiten der Zylinderfläche sind die Ansaug- und Auslaßkanäle des Zylinders angeordnet, die sich periodisch in Deckung mit zugehörigen Kanälen im Gehäuse bringen lassen. Die hin- und hergehende Schv/enkbewegung des Zylinders gegenüber dem Gehäuse ermöglicht es, die genannten Verbindungen nach Bedarf herzustellen bzw. zu unterbrechen.

Wird die Kurbelwelle gedreht, bewegt sich die Pleuelstange abwechselnd nach oben und unten, wobei sich der Kolben im Zylinder entsprechend bewegt und der Zylinder außerdem um seine Schwenkachse hin- und hergeschwenkt wird; das Brenngemisch tritt über den EinlaSkanal und den Ansaugkanal in den Hohlraum des Zylinders unterhalb des Kolbens ein, während sich der Kolben nach oben bewegt; beim Abwärtshub des Kolbens wird die Verbindung zwischen seinem Ansaugkanal und dem Einlaßkanal im Gehäuse unterbrochen, und das Brenngemisch wird in einem bestimmten Ausmaß vorverdichtet; sobald der Kolben seinen inneren bzw. unteren Totpunkt erreicht, gibt er den Ansaugkanal frei, so daß das vorverdichtete Brenngemisch in den Raum über dem Kolben überströmen kann; nunmehr beginnt

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eier iiolben, sich nach oben zn bewegen, um das Gemisch su verdichten, bis n?he dem oberen bzw. äußeren Totpunkt die Zündung erfolgt. Während des Abwärtshubes des Kolbens entspannen sich die Gase, bis der Kolben den AusIe!".'kanal freigibt, der sich jetzt in Deckung nit den Auslasskanal des Gehäuses befindet, so daß die Abgase in der üblichen L'eise entweichen können.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen ε.η einen Ausführxmgsbeispiel näher erläutert, i's zeigt:

JFIq. 1 einen senkrechten a7.-ia.len Schnitt einer ei-findungsgemäßen 3rennki-cftniaschine rait einem Sylinder;

ij'ig. :' eins perspektivische Darstellung des einen Teil der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 bildenden Sylinderkörpers; v.nr

Fig. S bis 10 jeweils in einen I''ig. 1 ähnelnden Schnitt eine der Stellungen, ve 1 ehe die ;..Iaupt teile der Brennkraftmaschine v/ährend eines Arbeitsspiels durchlaufen, wobei sich die Kurbelwelle entgegen dem Uhrzeigersinne dreht.

Gemäß ITig. I und 2 gehört zu der dargestellton -;rennkrcftmaschine mit nur einem Zylinder ein Gehäuse 1, auf dom ein einen Zylinder bildender körper 2 hin- und herdrehbar gelagert ist; in dem Körper 2 befindet sich ein allgemein stehend angeordneter zylindrischer I£ohlraun bzw. eine Kammer, die ©inen Eolben 2 enthält, welcher starr mit einer Pleuelstange <. verbunden ist, die sich im rechten Tfinkel zum ebenen oberen Boden des Kolbens 3 erstreckt und deren unteres ⁷'nde mit einem Liirbelzapfen 5 einer Kurbelwelle bekannter Art zusammenarbeitet, zu der Zurbelwangen 3 und Hsuptlagerzapfen 7 gehören. Lie Pleuelstange 4 ragt durch eine Ijuchse, die in den Boden des Sylinderkörpers 2 eingebaut ist, welcher im Gehäuse 1 mit Hilfe von Lagerzapfen 9 hin- und herschwenkbar gelagert ist.

Zu dem Zxrlinderkörper 2 gehören ein allgemein zylindrischer unterer Abschnitt 10 und ein Kopfabschnitt 11, welch letzterer

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BAD ORK5INAU

auf bekannte 'reise mit einer verstellbaren Abdeckung versehen ist, v/elche nicht einen Gegenstand der VJrfindung bildet; an oberen 3ncle des "ylinäerkörpers ist eine kleine obere ICainmer '}..", vorhanden, die dem Jäolbenboö.en sugevandt ist und es z.Ji. nit v-ilfG- dar Elektroden 17 ei nor Zündkerze bekannter Art öler der~l. ermöglicht, drr. jrenajeinißcli im ^"linder zu zünden.

I:n zylindrischen Abschnitt 1\< des Uylinderkörpers 2 sind ein Lv$lr31zr..n?l ':'.:' und ein Jlnsaugkanal 1·.' ausgebildet, die auf voneinr.naei" rojev/andten .Seiten jevreils allgemein gegenüber entsprechenden Kanälen IC' und. IC im Gehäuse 1 so angeordnet sin:·, ο.ε.2 die Kanäle des Zylinders je nach der jeweiligen "■'inkelstellung des flinders vollständig oder teilv/eise in Fluchtung nit den zugehörigen Krnälen des Gehäuses stehen oder geschlossen gehalten v/erden.

Γio ^v-^rirkungsv,*eise der erfindungsgeraäßen .brennkraftmaschine ist im folgenden anhand von Fig. ? bis 10 nähei* erläutert.

In l/'ig. c befindet sich der I'olben ?. am oberen Totpunkt, und das Genisch *.-,-ira in der bei 12 angedeuteten Weise gezündet, vährend gleichzeitig auf der Unterseite des Kolbens das Ansr.usen einer frischen Geuischladung über den Ansaugkanal 14 su ."i'nde geführt wird; hierbei kann ein praktisch bedeutungsloser Teil des Gemisches über den Auslaßkanal 13 entweichen; in der Praxis ist dieser Verlust vernachlässigbar gering, denn tatsächlich verdrängt das frische Gemisch die 3teste der von der vorausgehenden Zündung stammenden Abgase.

Fig. 4 veranschaulicht den Beginn der Entspannung der Gase oberhalb des Kolbens 3. Hierbei können praktisch keine Gase mehr über den Ansaugkanal 14 einströmen oder über den Auslaßkanal 13 entweichen.. Die Kurbelwelle hat den achten Teil einer Umdrehung zurückgelegt, und da der Kolben nach unten gedrückt wird, beginnt die Vorverdichtung des Gemisches auf der Unterseite des Kolbens.

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In Fig. 5 hat die Kurbelwelle ein weiteres Achtel einer Umdrehung zurückgelegt, und der Kolben 3 hat den Hittelpunkt seiner Kubstrecke während des Abwärtshubes erreicht. i?eide Kanäle IS und 14 sind vollständig geschlossen, und die Vorverdichtung unterhalb des Kolbens nimmt weiter zu, v/ährend die gesarate Gaskraft genau in Richtung der Achse der Pleuelstange 4 auf den Kolben und die Pleuelstange wirkt.

In Fig. 6 hat die Kurbelwelle ärei Achtel einer Umdrehung zurückgelegt. Da der Kolben ?. eine entsprechende Dicke hat, hielt er vorher den Auslaßkanal 13 geschlossen, so da3 das sich entspannende Gemisch nicht entweichen konnte; mit dem öffnen des Auslaßkanals 13 wird erst begonnen, wenn sich der Kolbenboden nach unten am Auslaßkanal vorbeibewegt, wobei der Auslaßkanal 13 gleichzeitig in Fluchtung mit den äußeren Auslaßkanal 15 kommt, während der Ansaugkanal 14 noch geschlossen ist, da er nicht einmal teilweise in Fluchtung mit dem Einlaßkanal 16 stehto Die verbrannten Gase beginnen somit, zu der nicht dargestellten Abgasleitung abzuströmen.

Tn Fig. 7 hat der Kolben S seinen Abwärtshub beendet, der Auslaßkanal Ic ist vollständig geöffnet, so daß die verbrannten Gase ungehindert entweichen können, und gleichzeitig hat sich der Kolben 3 vollständig am Ansaugkanal 14 vorbeibewegt, so daS das vorverdichtete Gemisch aus dem Baum unterhalb des Kolbens zum Zylinderraum über dem Kolben strömen kann, ua das vollständige Verdrängen der verbrannten Gase zu beschleunigen und den Zylinderraum einschließlich des Ansaugkanals 14 über den 3inla3kanal 16 mit frischem Gemisch zu füllen.

7ig. 8 vera-nschaulicht den Beginn des Aufwärtshubes des Kolbens 3, während dessen der Ansaugkanal 14 teilweise verschlossen wird, da der Kolben den oberen Zylinderraum jetzt unzugänglich macht, während das frische Gemisch in den Raum unter dem Kolben einzuströmen beginnt. Gleichzeitig wird mit dem Schließen des Auslaßkanals 13 begonnen, während die letzten Reste der verbrannten Gase entweichen können. Gleichzeitig beginnt das Verdichten des frischen Gemisches über dem Kolben.

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Eierbei verschließt der Kolben den Auslasskanal VS, und das vorher in der beschriebenen Yeise vorverdichtete Gemisch wird weiter verdichtet.

In 2?ig· 9 hat der Kolben bei seinem Aufv/ärtshub die Mitte seiner Hubstrecke erreicht; hierbei ist das Gemisch im oberen Z3^1inderraum zunehmend verdichtet '.»/orden; gleichzeitig nimmt die Zufuhr von frischem Gemisch zum unteren Zylinderraum über den Ansaugkanal 14 zu, der jetzt vollständig geöffnet ist, während der Auslaßkanal 13 vollständig geschlossen ist, so daß keine Gase entweichen können.

In Fig. 10 hat die Kurbelwelle nur noch ein Achtel einer Umdrehung bis zur Beendigung des Aufwärtshubes des Kolbens zurückzulegen; hierbei ist das Gemisch oberhalb des Kolbens 3 bereits in hohem I-iaße verdichtet, während die Zufuhr von frischen Gemisch zur Unterseite des Kolbens weiter zunimmt, wobei der Auslasskanal 13 immer noch geschlossen ist.

Danach erreichen die beweglichen Teile der Haschine wieder ihre aus Fig. S ersichtliche Stellung, und nachdem das beschriebene Arbeitsspiel beendet ist, wird erneut eine Zündung bewirkt, woraufhin das nächste Arbeitsspiel beginnt.

v.'ie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich die Pleuelstange 4 stets im rechten T/inkel zum Boden des Kolbens S, so daß im Gegensatz zu bekannten Brennkraftmaschinen keine seitlichen Kraftkomponenten auftreten. Außerdem besteht praktisch ein vollkommenes dynamisches Gleichgewicht, und die Ursachen für das Auftreten von Reibung sind weitgehend ausgeschaltet. Daher ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine den bekannten Brennkraftmaschinen bezüglich ihrer Leistung und ihres Wirkungsgrades überlegen.

Auf die Einzelheiten des Zusammenbaus der Teile, der Befestigung der oberen Abdeckung des Zylinders, der Schmierung, der Kühlung usw. wurde nicht näher eingegangen, da es sich hierbei nicht um Gegenstände der Erfindung handelt.

Ansprüche:

7 0.9 8 2

Claims

\U, Jrennkrr-ftnasc>.ine uit mindestens einer.! un eine Achse hin- und berseirv/enirbc.ren :.-linder und einen Geheure, in den eine Kurbelwelle ue.lagert ist, wobei ait jeden der erzzentripchen Kurbelzapfen der Kurbelwelle eine i-louelstenge zusammenarbeitet, die an ihren entgegengesetzten .Inde si it einen Kolben verbunden ist, welcher hin- und herbe'^regbpr in einen 37*- lindrischen '-ohlrc.un geführt ist, der r;u einen durch das Gehäuse unterstützten -Tohlkörper gehört, wobei der -'oblraum Ansang- und Auslaßkanäle aufweist, die in Deckung; i.iit zugehörigen, in dein Gehäuse ausgebildeten Kanälen bringbar sind, und v/obei die Kanäle während des J-Iin- und "ergaa^s des HoI-bens jeweils teilweise oder vollständig geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet , daß der hohlkörper durch ein allgemein zylindrisches bauteil (10) gebildet wird, dessen Achse parallel zur Achse der Kurbelwelle verläuft, da3 der in dem Hohlkörper ausgebildete Hohlraum eine Längsachse hat, die im rechten Winkel zu den beiden genannten Achsen verläuft, daß der Kohlraum sowohl am oberen als auch ε,τ,ι unteren 3nde geschlossen ist, da:3 am unteren Sncle des :lolilre.ums eine öffnung vorhanden ist, mit deren '»/and die Pleuelstange (-i)mit einem minimalen Spielraum zusammenarbeitet, da3 die Pleuelstange mit dem Kolben (Γ) starr verbunden ist und sich längs der Kolbenachse und im rechten 'vinkel sum Kolbenboden erstreckt, daß der Hohlkörper gegenüber dem Gehäuse (1) mittels einer Achse (3) hin- und herdrehbar gelagert ist, die mit der Mittellinie des allgemein zylindrischen Teils und seiner äußeren Umfangsfläche übereinstimmt, da3 die äußere Uufangsfläche des Hohlkörpers gleitend mit einer zu ihr passenden, am Gehäuse ausgebildeten zweiten Fläche zusammenarbeitet, daß der Ansaugkanal (16) und der AuslaSkanal (13) des Hohlkörpers in dem allgemein zylindrischen Teil einander gegenüber angeordnet sind und daß die zugehörigen, im Gehäuse ausgebildeten Kanäle (16, 15) divergierend angeordnet sind und an der zweiten zylindrischen Fläche münden.

■ι-
2. Drennkraftnasehinc nach Anspruch 1, dadurch ^e

net, cla3 der allgemein zylindrische Teil (?.O) des "ob!körpers eine einen Teil eines Zylinders bildende äußere "L"-if£.ags:'läcIic hat, die sich um ihre Achse über einen '.'inkelberoich von über 1.30° erstreckt, und daß die dazu passende, an dem Gehäuse (1) ausgebildete zweite fläche einen Teil einer !33'linderfläche
bildet, die den gleichen .Durchmesser ha,t wie die zuerst genannte Fläche, sich jedoch um ihre Achse über einen kleineran Tvinkelbereich erstreckt als die erste Fläche.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Iffnung, mit der die Pleuelstange (4) zusammenarbeitet, eine Lagerbuchse eingebaut ist.
4. Brennkraftmaschine na.ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugkanal (14) und der Auslasskanal (Ic) des
zylindrischen Teils (10) des Hohlkörpers an der zylindrischen Umfangsfläche des Hohlkörpers münden und parallel zur Achse
der hin- und hergehenden Schwenkbevegungen des Hohlkörpers
gegenüber dem Gehäuse (1) eine ländliche "uerschnittsform
haben.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit dem zylindrischen Teil (10), dessen Mittellinie parallel zur Achse der Kurbelwelle verläuft,
mit der Achse (9) zusammenhängt, mittels welcher er gegenüber dem Gehäuse (1) hin- und herdrehbar gelagert ist.

Der Patentanwalt

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