DE3405061A1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Verbrennung smotor

Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und bezieht sich insbesondere auf Antriebsanordnungen zwischen den Kolben und den Abtriebswellen von Verbrennungsmotoren. Die Erfindung betrifft insbesondere relativ kleine leichtgewichtige Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise die, die bei ferngesteuerten kleinen leichten Flugzeugen beispielsweise für Aufklärungszwecke verwendet werden, die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Verbrennungsmotortyp beschränkt.

Bei üblichen Verbrennungsmotoren sind ein Kolben, der _ axial innerhalb eines eine Verbrennungskammer bildenden Zylinders bewegbar ist, eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle und eine Pleuelstange zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle vorgesehen. Bei derartigen Kolbenmaschinen, die im Zweitaktzyklus arbeiten, wirken die Gaskräfte auf dem Kolben im allgemeinen in Richtung auf die Kurbelwelle. Die Hauptkräfte, die während des Betriebs längs der Achse der Pleuelstange wirken, bestehen aus den auf den Kolben wirkenden Gaskräften, die über ihn die Pleuelstange beaufschlagen, und aus den "Massenkräften" , die ebenfalls durch den Kolben auf die Pleuelstange ausgeübt werden. Außer bei den höchsten Geschwindigkeiten sind die Gaskräfte auf jeden Fall größer als

■die Massenkräfte, so daß die Pleuelstange druckbelastet wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine andere Antriebs-Übertragungsanordnung zwischen einem Kolben und einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die bei einem Motor mit einem vorgegebenen Hubraum ein leichteres Herstellen und eine verringerte Größe und damit ein verringertes Gewicht ermöglicht.

Gemäß der Erfindung ist ein Verbrennungsmotor mit einem Zylinder,einer Verbrennungskammer in dem Zylinder und zwei einander gegenüberliegenden Kolben, die in dem Zylinder angeordnet und relativ zueinander und voneinander wegbewegbar sind, wobei die Verbrennungskammer zwischen den beiden Kolben gebildet ist, wobei jeder Kolben eine Innenseite besitzt, die eine bewegbare Wand der Verbrennungskammer bildet, und auch eine Außenseite aufweist, und wobei sich zwei Drehabtriebswellen in etwa quer zu der axialen Bewegungsrichtung der Kolben erstrecken, vorgesehen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kolben frei unabhängig voneinander in dem Zylinder bewegbar sind, wobei ein exzentrischer Abschnitt an jeder Abtriebswelle drehfest mit dieser vorgesehen ist, wobei jeder Kolben einen exzentrischen Nockenstößelabschnitt an seiner Außenseite besitzt, wobei jeder exzentrische Nockenstößelabschnitt so angeordnet ist, daß er gegen den zugeordneten exzentrischen Abschnitt der jeweiligen Abtriebswelle so anliegt, daß die nach außen gerichteten Gaskräfte, die innerhalb der Verbrennungskammer entstehen und auf die Kolbeninnenseiten einwirken, auf die exzentrischen Abschnitte zum Antrieb der Abtriebswellen übertragbar sind.

Vorzugsweise sind die Ausbildungen der exzentrischen Abschnitte und der exzentrischen Nockenstößelabschnitte so vorgesehen, daß die auf die Innenseiten der Kolben

wirkenden Gaskräfte zur Aufrechterhaltung des Kontakts zwischen den exzentrischen Nockenstößelabschnitten und den exzentrischen Abschnitten während des überwiegenden Teils des Betriebszyklus des Motors ausreichen. Insbesondere sind vorzugsweise die Ausbildungen der exzentrischen Abschnitte und der exzentrischen Nockenstößelabschnitte so vorgesehen, daß die während der Bewegung der Kolben aufeinander zu diesen über die exzentrischen Abschnitte vermittelten Momente nicht ausreichen, um die exzentrischen Nockenstößelabschnitte gegen die auf die Innenseiten der Kolben einwirkenden Gaskräfte aus dem Kontakt mit den exzentrischen Abschnitten zu bewegen, wenn die Kolben sich in ihrer oder nahe ihrer dichtesten relativen Näherung zueinander befinden, so daß die exzentrischen Nockenstößelabschnitte während des gesamten Betriebszyklus des Motors in Kontakt mit den exzentrischen Abschnitten bleiben.

Jeder exzentrische Nockenstößelabschnitt weist vorzugsweise ein Drehelement auf, das drehbar an der Außenseite des Kolbens derart montiert ist, daß es einen Wälzkontakt zwischen dem exzentrischen Nockenstößelabschnitt und dem exzentrischen Abschnitt vorsieht. Das Drehelement kann drehbar in einer Lageranordnung montiert sein, zu der eine Lagerwelle gehört, an der das Drehelement konzentrisch befestigt ist, wobei die Achse der Lagerwelle in etwa parallel zu der zugeordneten Abtriebswelle verläuft, und wobei die Lagerwelle gegenüberliegende Enden aufweist, die drehbar in an der Außenseite der jeweiligen Kolben vorgesehenen Lagern befestigt sind.

Um aus der Verbrennungskammer Verbrennungsprodukte auszutreiben und diese durch ein brennbares Luft/Kraftstoffgemisch zu ersetzen, besteht der Motor vorzugsweise aus einer Einlaßöffnung in dem Zylinder für den Zugang eines Luft/Kraftstoffgemische zu der Verbrennungskammer und. eine Auspufföffnung in dem Zylinder zum Auslassen der

Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer, wobei die beiden Kolben innerhalb des Zylinders während eines Kompressionshubes zur Komprimierung des Luft/Kraftstoffgemischs aufeinander zu bewegbar und während eines Expansions- bzw. Arbeitshubes bei Zündung der komprimierten Füllung voneinander weg bewegbar sind, und ein Aufladegebläse, das zum Einpressen des Luft/Kraftstoffgemischs durch die Einlaßöffnung in die Verbrennungskammer vorgesehen ist. Zu dem Aufladegebläse gehört vorzugsweise eine Pumpenkammer mit Innenkammerwänden, einem angetriebenen Rotor, der exzentrisch innerhalb der Pumpenkammer montiert ist, wenigstens ein Pumpenflügel, der einen inneren schwenkbar mit dem Rotor verbundenen Rand und einen Außenrand besitzt, der unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft während der Drehung des Rotors an die Pumpenkammerwände angreift, und sich schwenkbar zu dem Rotor zurückzieht, eine Einlaßöffnung zur Aufnahme eines bei der Kraftstoffüllung verwendeten Fluids, wobei die Einlaßöffnung in der Pumpenkammerwand an einer Expansionsseite derselben angeordnet ist, an der der Außenrand des wenigstens einen Flügels sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen von dem Rotor wegbewegt, und eine Auslaßöffnung, die in der Pumpenkammerwand an einer Kompressionsseite derselben angeordnet ist, an der der äußere Rand des wenigstens einen Flügels sich nach innen zu dem Rotor zurückzieht, und an der die Kammerseitenwand sich dem exzentrisch montierten Rotor nähert, wobei die Auslaßöffnung mit der Einlaßöffnung des Zylinders zur unter Druck erfolgenden Zuführung des Fluids zu dem Motor in Verbindung steht. Vorzugsweise ist der Rotor in einer derartigen Richtung antreibbar, daß der äußere Rand des oder jeden Flügels hinter Jessen inneren Rand, derart hinterherläuft, daß irgendein über die Auslaßöffnung übertragener Fluldgegendruck zwischen dem Flügelaußenrand und den Kammerwänden durch Verschwenken des Flügels auf den Rotor entlastbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind auch dem anschließenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert Werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten möglichen Ausbildungsform; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten möglichen bevorzugten Ausbildungsform mit einer anderen Art einer Drehsperre für den Kolben; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer dritten möglichen Art einer Kolbendrehsperreinrichtung. 15

In den Fig. 1 und 2 ist ein Verbrennungsmotor dargestellt, bestehend aus einem Zylinder 10, einer Verbrennungskammer 11 in dem Zylinder 10, und zwei einandergegenüberliegenden Kolben 12 und 13 innerhalb des Zylinders 10, die relativ aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Die Verbrennungskammer 11 ist zwischen den beiden Kolben 12, begrenzt bzw. gebildet. Jeder Kolben 12, 13 besitzt eine Innenseite 14, die eine bewegliche Wand der Verbrennungskammer 11 bildet, und weist auch eine Außenseite 15 auf. Zwei Abtriebsdrehwellen 17, 18 erstrecken sich in etwa quer zu der axialen Bewegungsrichtung der Kolben 12, 13. Die Kolben 12, 13 sind unabhängig voneinander frei in dem Zylinder 10 bewegbar.

Ein exzentrischer Abschnitt, der als Nockenabschnitt 20 dargestellt ist, ist an jeder Abtriebswelle 17, 18 drehfest mit diesen vorgesehen. Jeder Kolben 12, 13 weist einen exzentrischen Stößelabschnitt in der Form eines Nockenstößelabschnitts 21, 22 an seiner Außenseite 15 auf, wobei jeder Nockenstößelabschnitt 21, 22 sich gegen den zugeordneten Nockenabschnitt 20 der jeweiligen Abtriebswelle 17, 18 derart abstützt, daß er nach außen ge-

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* richtete Gaskräfte, die im Innern der Verbrennungskammer 11 auftreten und auf die Innenseiten 14 des Kolbens wirken, auf die Nockenabschnitte 20 derart überträgt, daß er die Abtriebswellen 17, 18 antreibt. 5

Die Ausbildungen der Nockenabschnitte 20 und der Nockenstößelabschnitte 21, 2 2 sind so vorgenommen, daß die auf die Innenseiten 14 der Kolben 12, 13 wirkenden Gaskräfte ausreichen, um den Kontakt zwischen den Nockenstößelabschnitten 21, 22 und den Nockenabschnitten 20 für den überwiegenden Teil und bevorzugt für den gesamten Arbeitszyklus des Motors aufrechtzuerhalten.

Das Inkontakthalten der Nockenstößelabschnitte 21, 22 mit den Nockenabschnitten 20 über den überwiegenden Teil des Arbeitszyklus ergibt sich dann, wenn die Kraft des Gasdruckes an den Innenseiten 14 der Kolben 12, 13 stets die ' Kraft des Gasdruckes an den Außenseiten 15 der Kolben 12, 13 übersteigt. Vorzugsweise sind die Ausbildungen der Nockenabschnitte 20 und der Nockenstößelabschnitte 21, 22 so getroffen, daß die Bewegungs- bzw. Trägheitskräfte der Kolben, die ihnen während der Bewegung der Kolben 12, 13 aufeinander über die Nockenabschnitte 20 mitgeteilt werden, nicht ausreichen, damit die Nockenstößelabschnitte 21, 22 sich aus dem Kontakt mit den Nockenabschnitten 20 entgegen den auf den Innenseiten 14 der Kolben 12,13 wirkenden Gaskräfte bewegen, wenn sich die Kolben 12, 13 in oder nahe ihrer dichtesten relativen Näherungsstellung zueinander befinden, so daß die Nockenstößelabschnitte 21, 22 während des gesamten Arbeitszyklus des Motors in Kontakt mit den Nockenabschnitten 20 bleiben. Das heißt, die auf die Innenseiten 14 der Kolben 12, 13 wirkenden Gaskräfte reichen aus, um eine Trennung der Nockenstößelabschnitte 21, 22 und der Nockenabschnitte 20 selbst während der letzten Abschnitte des Kompressionshubes und/ oder frühere Abschnitte des Zündungs- oder Arbeitshubes zu verhindern.

Der Zylinder 10 besitzt Einlaßöffnungen 25, durch die ein Xuft/Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer 11 eingelassen Werden kann, und Auslaßöffnungen 26, durch die die Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer ausgestoßen werden können. Während des Arbeitszyklus des Motors kann die das Luft/Kraftstoffgemisch aufweisende Kraftstoffüllung bei der Bewegung der Kolben 12, 13 aufeinander zu (Kompressionshub) komprimiert werden, und die komprimierte Kraftstoffüllung kann so gezündet werden, daß sie die Kolben 12, 13 während eines Arbeits- bzw. Expansionshubes voneinander weg treibt. Die beiden Kolben 12, sind den jeweiligen Abtriebswellen 17, 18 zugeordnet, und die beiden Abtriebswellen 17, 18 sind so miteinander gekoppelt, daß sie (in nicht dargestellter Weise) synchron drehbar sind.

Die Abtriebswellen 17, 18 in dem Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung nehmen die Stelle der Kurbelwellen bei einem üblichen Verbrennungsmotor ein. Die Abtriebswellen 17, 18 erstrecken sich in rechten Winkeln zu der axialen Bewegungsricntung der Kolben 12, 13. Jede Abtriebswelle 17, 18 kann mehr als einen Nockenabschnitt 20 bei einem Motor mit mehreren Zylindern 10 und zugeordneten Kolben 12, 13, die entlang der Länge der Abtriebswellen 17, 18 angeordnet sind, versehen sein. Die Nockenabschnitte 20 können jeweils von einer profilierten Nockenfläche gebildet sein, wie bei der dargestellten kreisförmigen Nockenfläche 23, die exzentrisch relativ zur Drehachse der Abtriebswellen 17, 18 angeordnet ist.

Jeder Nockenstößelabschnitt 21, 22 in den Fig. 1 bis 3 weist ein als Scheibe oder Rolle dargestelltes Drehelement 24 auf, das drehbar an der Außenseite 15 der Kolben 12, so befestigt ist, daß eine Wälzberührung zwischen dem Nockenstößelabschnitt 21, 22 und dem Nockenabschnitt 20 geschaffen wird, um hierdurch Reibungsenergieverluste.und Komponentenverschleiß zu verringern. Das Drehelement 24

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ist drehbar mittels einer Lageranordnung befestigt, zu der eine Lagerwelle 29 gehört, zu der konzentrisch das Drehelement 24 befestigt ist, wobei die Drehachse der Lagerwelle 29 in etwa parallel zu den zugeordneten Abtriebswellen 17, 18 verläuft und wobei die gegenüberliegenden Enden der Lagerwelle 29 drehbar in (nicht dargestellten) Lagern montiert sind, die an der Außenseite 15 des jeweiligen Kolbens 12, 13 vorgesehen sind.

Eine die Drehung verhindernde Einrichtung bzw. Drehsperre 30 ist für jeden Kolben 12, 13 vorgesehen (in den Fig. 1 und 2 repräsentiert durch den Kolben 13) und dienen dazu, die Drehung des Kolbens 13 innerhalb des Zylinders 10 um die Bewegungsachse zu verhindern. Bei der Ausführungsform von Fig. 1 weist die Drehsperre 30 einen Ansatz 31 in Form eines Zapfens oder dgl. auf, der sich von der Innenfläche des Zylinders 10 nach innen erstreckt, wobei der Ansatz 31 funktionell einer sich in axialer Richtung erstreckenden Nut 32 zugeordnet ist, die in der Oberfläche des Kolbens 13 vorgesehen ist, der an die Innenfläche des Zylinders 10 angreift. Die Anordnung ist so getroffen, daß jedes Bestreben des Kolbens, sich innerhalb des Zylinders 10 um seine Bewegungsachse beim Hin- und Herlaufen zu drehen, durch den Ansatz 31 verhindert wird, der an die Wandungen der axialen Nut 32 angreift.

Bei einer anderen möglichen Ausbildungsform, die in Fig. dargestellt ist, wird die Drehsperre 30 durch die Profilierung des Drehelements 24 vorgesehen, die den Nockenstößelabschnitt 22 bildet, und indem eine komplementäre Profilierung an dem Nockenabschnitt 20 der Abtriebswelle 18 vorgesehen wird. Beispielsweise ist das Drehelement in Form einer mit Flanschen versehenen Scheibe oder Walze dargestellt, wobei sich der Flansch radial von einer Seite der Umfangsflache der Scheibe 24 erstreckt, die an die Nockenfläche 23 angreift, wobei der Flansch 35 den Rand der kreisförmig oder anders profilierten Nockenfläche derart

überlappt, daß wiederum jeglichem Drehbestreben des Kolbens 13 durch den an die Seitenfläche des Nockenrades 20 angreifenden Flansch 35 entgegengewirkt wird.

In Fig. 2 weist die Drehsperre 30 eine oder mehrere Stangen 37 auf, die parallel zu der Drehachse des Zylinders 10, jedoch von dieser beabstandet angeordnet sind. Die Stangen 37 sind der Außenseite 15 des Kolbens 13 und einem die Abs .· triebswelle 18 umgebenden Gehäuses 38 des Motors derart zugeordnet, daß sie eine Drehung des Kolbens um die Drehachse des Zylinders 10 verhindern. Insbesondere sind die Stangen 37 an dem Kolben 13 befestigt und greifen verschiebbar in die Löcher 39 in dem Gehäuse 38 ein. Die Stangen 37 ι können offensichtlich andererseits auch in dem Gehäuse 38

j 15 befestigt sein und in Löcher in der Außenseite 15 des j Kolbens 13 eingreifen.

In den Fig. 1 und 2 sind die beiden Abtriebswellen 17, 18 synchron drehend miteinander verbunden, indem (nicht dargestellte) Riemenscheiben oder dgl. an entsprechenden Enden der Abtriebswellen 17, 18 vorgesehen sind, um die ein Zahnriemen oder dgl. derart läuft, daß sich die Abtriebswellen 17, 18 synchron drehen. Auf Wunsch kann alternativ eine Kettenantriebsanordnung oder eine gleichwirkende Vorrichtung verwendet werden.

Der Motor ist ein Zweitaktmotor, so daß jede relative Näherung der Kolben 12, 13 ein Kompressionshub und jede relative Entfernung einen Expansions- oder Arbeitshub des Motors bildet. Die beiden Kolben 12, 13 sind so angeordnet, daß sie sich einander äußerst nahe in einem mittleren Abschnitt des Zylinders 10 nähern können, an dem die Zündkerze 4 0 zur Zündung des komprimierten Luft/Kraftstoffgemischs zur Einleitung des Arbeitshubs vorgesehen ist.

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Die Einlaßöffnungen 25 sind an einem oder in Richtung eines Endes des Zylinders 10 und die Auslaßöffnungen 26 an dem

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gegenüberliegenden Ende des Zylinders 10 angeordnet. Die Einlaßöffnungen 25 und die (in Fig. 2 nicht dargestellten) Auslaßöffnungen 26 können mittels '.zugeordneter Ventile geöffnet und geschlossen werden, die über eine Nockenwelle etwa in üblicher Weise betätigt werden können.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausbildungsform sind die Einlaßöffnungen 25 und die Auslaßöffnungen 26 jedoch so angeordnet, daß sie von den jeweiligen Kolben 12, 13 geöffnet und geschlossen werden. In Fig. 1 · öffnet der Kolben 13 die Einlaßöffnungen 25. Die Einlaßöffnungen 25 bestehen aus einfachen Öffnungen in der Wand des Zylinders 10, die freilegbar und dadurch von dem zugeordneten Kolben (12 in Fig. 1, 13 in Fig. 2) geöffnet werden können, wenn er, wie dargestellt, seine äußerste Bewegungsstellung erreicht. Die Einlaßöffnungen 25 und die Auslaßöffnungen 26 werden beide gleichzeitig geöffnet, wobei der unter Druck erfolgende Einlaß der Kraftstofffüllung durch die Einlaßöffnungen 25 wenigstens einen Teil der Verbrennungsprodukte aus den Auslaßöffnungen 26 herausdrückt.

Die Einlaßöffnungen 25 stehen in Verbindung mit einem Einlaßverteiler 41, der sich um die Außenseite des Zylinders 10 herum erstreckt. In gleicher Weise stehen die Auslaß-Öffnungen 26 in Verbindung mit einem Auslaßverteiler 42, der sich über wenigstens einen Teil der Außenseite des Zylinders 10 erstreckt.

Zu dem dargestellten Motor gehört auch ein Aufladegebläse 45 (Fig. 2), das das Kraftstoff/Luftgemisch. durch die Einlaßöffnungen 25 in die Verbrennungskammer 11 einpreßt. In der Zeichnung erhält das Aufladegebläse 45 ein Luft/ Kraftstoffgemisch aus einer Mischeinrichtung 46, die Kraftstoff durch einen Einlaß 47 und Luft durch einen Einlaß 48 aufnimmt. Auf Wunsch können auch andere Anordnungen verwirklicht werden. Beispielsweise kann das Aufladegebläse 45 so angeordnet sein, daß es Luft kompri-

mieit, zu der nach der Kompression Kraftstoff hinzugeführt wird. Das Einführen des Luft/Kraftstoffgemischs unter Druck ist wünschenwert, um die Luft/Kraftstofffüllung rasch in den Zylinder 10 einzuführen, und bei der bevorzugten Anordnung des dargestellten Motors drückt das Einführen des Luft/Kraftstoffgemischs unter Druck durch die Einlaßöffnungen 25 in den Zylinder 10 wenigstens einen Teil der Verbrennungsprodukte aus den Auslaßöffnungen heraus.

Das Aufladegebläse 45 ist als Kreiselpumpe dargestellt, die von der Abtriebswelle 17 des Motors, erforderlichenfalls durch ein (nicht dargestelltes) geeignetes Getriebe angetrieben wird.

Die dargestellte Kreiselpumpe weist eine Pumpenkammer mit inneren Kammerwänden 51 und einen angetriebenen Rotor 52 auf, der exzentrisch innerhalb der Pumpenkammer 50 montiert ist. Zu dem Aufladegebläse 45 gehören drei Pumpenflügel 53, die jeweils einen schwenkbar mit dem Rotor 52 verbundenen inneren Rand 54 und ein äußeren Rand 55 aufweisen, der sich während der Drehung des Rotors 52 auf Grund der Zentrifugalkraft an die Pumpenkammerwand 51 anzulegen vermag und der sich schwenkbar zu dem Rotor 52 zurückzuziehen vermag.

Das Aufladegebläse 45 weist eine Einlaßöffnung 46 für die Aufnahme des Luft/Kraftstoffgemischs auf, wobei die Einlaßöffnung 56 in der Pumpenkammerwand 51 an einer Expansionsseite (linke Seite in Fig. 2) angeordnet ist, an der die Außenwand 55 jedes Flügels 53 sich nach außen von dem Rotor 52 unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wegbewegt. Das Aufladegebläse 45 weist auch eine Auslaßöffnung 57 auf, die in der Pumpenkammerwand 51 an einer Kompressionsseite (rechte Seite der Kammer 50 in Fig. 2) angeordnet ist, an der die Außenkante 55 jedes Flügels

*. sich nach innen zu dem Rotor 52 zurückzieht, und an der sich die Kammerseitenwand 51 dem exzentrisch montierten Rotor 52 nähert. Die Aulaßöffnung 57 kommuniziert über die Verbindungsleitung 58 und den Einlaßverteiler 51 mit den Einlaßöffnungen 25 des Zylinders 10, um dem Motor das Luft/Kraftstoffgemisch unter Druck zuzuführen.

Der Rotor 52 wird in Richtung des Pfeils A in Fig. 2 derart angetrieben, daß die Außenwand 55 jedes Flügels hinter dessen Innenrand 54 hinterherläuft, wodurch jeglicher durch die Auslaßöffnung 57 übertragener Flüssigkeitsgegendruck zwischen dem Flügelaußenrand 55 und der Kammerwand 51 durch Verschwenken des Flügels 53 zu dem Rotor 52 entlastet werden kann.

Das Aufladegebläse 45 weist ein Gehäuse 60 auf, das die Pumpenkammer 50 bildet. Die Pumpenkammer 50 kann in etwa zylindrisch mit einem Paar gegenüberliegender (nicht dargestellter) Endwandungen ausgebildet sein, von denen eine durch eine entfernbare Abdeckplatte gebildet sein kann, die einen Zugang zu der Kammer 50 zum Zusammenbau und zu Wartungszwecken ermöglicht .Die zugeordnete Abtriebswelle 17 kann sich durch die andere Endwand erstrecken.

Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung 57 so angeordnet, daß sich das Fluid nicht expandiert, wenn es in die Auslaßöffnung 57 eintritt, da dies verlustreich für den Beaufschlagungsbetrieb des Rotors 52 wäre.

Die Flügel 53 sind vorzugsweise in etwa rechteckig. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist jeder Flügel 53 quer zu seiner radialen Breite gekrümmt, um gegenüberliegende konkave und konvexe breite Oberflächen 62, 63 vorzusehen, wohei die konkave Fläche 62 auf den Rotor 52 weist und in etwa komplementär zur Außenfläche des Rotors 52 derart ausgebildet ist, daß der Flügel 53 zu einer vollständig

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zurückgezogenen Stellung verschwenken kann, wobei die konkave Fläche 62 dicht über der Rotoraußenfläche liegt siehe den obersten Flügel in Fig. 2. Bei der Drehung in Richtung des Pfeils A wird Fluid (Luft, Kraftstoff oder das Luft/Kraftstoffgemisch) vor den konvexen Flügelflächen 63 komprimiert, und von der Rückseite der konkaven Flügelflächen 62 wird Fluid in die Pumpenkammer 50 eingesaugt, wenn die Flügel 53 über die Einlaßöffnung 56 streichen.

Die drei Flügel 53 besitzen derart radiale Breiten, daß die Flügel 53 im wesentlichen die gesamte gekrümmte Oberfläche des Rotors bzw. seinen Umfang bedecken, wenn alle Flügel 5 3 vollständig auf den Rotor 52 zurückgezogen sind.

Das heißt, daß bei Vorsehen von drei Flügeln 53 jeder einen Krümmungsradius der konkaven Fläche besitzt, der genau so groß ist wie der Radius der Außenfläche des Rotors 52, und jede Flügelbreite entspricht näherungsweise einem Drittel des Außenumfangs des Rotors 52.

Jeder Flügel 53 ist an seinem Innenrand 54 mit einem vergrößerten Schwenkkopf versehen, wobei der Rotor 52 mit einer komplementären Nut 65 versehen ist, die in dem radialen äußeren Abschnitt der Nut 65 eine verengte öffnung 66 besitzt, wobei der Schwenkkopf in der Nut 65 aufgenommen ist und die verengte öffnung 66 ein radiales Entfernen des Schwenkkopfes aus der Nut 65 verhindert. Die Schwenkköpfe erstrecken sich längs der Innenränder 54, und die Nuten 65 verlaufen parallel zur Drehachse des Rotors 52. Jeder Flügel 53 kann mit dem Rotor 52 vereinigt werden, indem die Schwenkköpfe in die komplementäre Nut von einem Ende des zylindrischen Rotors eingeschoben werden.

Die Pumpenflügel 53 können aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein. Vorzugsweise wird ein steifes, verschlßi ßfestes Material verwendet, wie beispielsweise Metall.

Es ist-zu erkennen, daß ein übermäßiger Gegendruck in dem Auslaß 57 nicht die beschriebene Pumpe beschädigt, da die.Flügel 53 in Richtung auf den Rotor 52 in Abhängigkeit von irgendeinem übermäßigen Gegendruck zur Ermöglichung einer Druckentlastung zwischen den Außenrändern 55 der Flügel 53 und der Kammerseitenwand 51 verschwenken können. Demzufolge wird eine Rückzündung in dem Verbrennungsmotor diesen Pumpentyp nicht beschädigen.

Beim Betrieb des Motors mit gegenüberliegenden Kolben, die die Antriebsanordnung zwischen den Kolben 12, 13 und den Abtriebswellen 17, 18 in einem Aufbau gemäß der Erfindung aufweist, wird, beginnend mit den Kolben 12, in ihrer größten Annäherung, das Luft/Kraftstoffgemisch zwischen den Kolben 12, 13 komprimiert worden sein, wenn sie zusammen bewegt sind und die Füllung wird nun durch die Zündkerze 40 gezündet, um auf diese Weise die Kolben 12, 13 voneinander wegzutreiben. Die auf die Innenseiten 14 der Kolben 12, 13 wirkenden äußeren Gaskräfte werden durch die Nockenstößelabschnitte 22 an den Außenseiten der Kolben 12, 13 auf die an den jeweiligen Abtriebswellen 17, 18 vorgesehenen Nocken 23 übertragen, wodurch sie einen Antrieb auf die Abtriebswellen 17, 18 übertragen, Wenn sich die Kolben 12, 13 nach außen zu ihrem größten Trennabstand bewegen, werden die Auslaßöffnungen 26 zunächst freigegeben und die Verbrennungsprodukte beginnen unter Wirkung des Restdrucks in dem Zylinder 10 in die Atmosphäre auszutreten. Bei weiterer Beabstandung der Kolben 12, 13 werden die Einlaßöffnungen 25 freigegeben, und eine frische Ladung eines Luft/Kraftstoffgemischs beginnt in den Zylinder 10 unter Druck aus dem Aufladegebläse 45 einzutreten. Das Einführen der frischen Füllung wird fortgesetzt, wenn die Kolben 12, 13 ihre größte Beabstandung erreichen und bis die Einlaßöffnungen 25 ge- schlossen werden, wenn sich die Kolben 12, 13 aufeinanderzu bewegen. Das Einführen einer frischen Füllung in den

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Zylinder 10 dient auch dazu, Verbrennungsprodukte aus dem Zylinder 10 auszutreiben, während die Auslaßöffnungen 26 offen bleiben. Bei der weitesten Beabstandung der beiden Kolben 12, 13 werden die Einlaß- und die Auslaßöffnungen auf ihr größtmögliches Maß geöffnet. Eine fortgesetzte Drehung der Abtriebswellen 17, 18 bringt die Nocken- 23 dazu, die Kolben 12, 13 aufeinanderzu zu treiben, wobei die Nocken 23 über die Nockenstößel 22 wirksam werden, die an den Außenseiten 15 der Kolben 12, 13 vorgesehen sind. Während dieses Kompressionsabschnitts des Zyklus halten die Gaskräfte, die durch die komprimierte 'und nach außen auf die Kolben 12, 13 einwirkende Luft/ Kraftstoffüllung ausgeübt werden, die Nockenstößel 22 selbst gegen die Bewegungs- oder Trägheitskräfte der sich nähernden Kolben 12, 13, die bestrebt sind,die Nockenstößel 22 aus der Berührung mit den Nocken 23 zum Ende des Kompressionshubes hin zu bringen, in Kontakt mit den jeweiligen Nocken 23.

Die Antriebsanordnung zwischen den Kolben 12, 13 und den Abtriebswellen 17, 18 bei dem Motor gemäß der Erfindung ist insbesondere für einen kleinen leichtgewichtigen zwangsläufig gespülten Zweitaktmotor wie oben beschrieben geeignet. In diesem Fall liegen die Gasdrücke an den Außenseiten 15 der beiden gegenüberliegenden.Kolben 12,13 in der Nähe des Umgebungsdrucks und 'die an den Innenseiten 14 der Kolben 12, 13 stets oberhalb des Umgebungsdrucks. Das Ersetzen der üblichen Kurbelwelle durch Abtriebswellen 17,18 mit einem oder mehreren kreisförmig oder anderer Weise profilierten Nocken 23 und das Er- u setzen der üblichen Pleuelstangen durch die Drehnockenstößel 21 ermöglicht es, daß der erfindungsgemäße Motor leicht hergestellt und die Größe und damit das Gewicht des Motors bei einem bestimmten Hubraum verringert werden kann. Der vorteilhafte Effekt für die Motorgröße tritt

insbesondere bei dem oben beschriebenen zwangsläufig ge-' spülten Zweitaktmotor mit gegenüberliegenden Kolben auf.

- Leerseite -

Claims (1)

1. Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Zylinder, einer Verbrennungskammer in dem Zylinder, zwei einander gegenüberliegenden Kolben, die in dem Zylinder angeordnet und relativ zueinander und voneinander wegbewegbar sind, wobei die Verbrennungskammer zwischen den beiden Kolben gebildet ist, wobei jeder Kolben eine Innenseite besitzt, die eine bewegbare Wand der Verbrennungskammer bildet, und auch eine Außenseite aufweist, und wobei sich zwei Drehabtriebswellen in etwa quer zu der axialen Bewegungsrichtung der Kolben erstrecken, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolben (12, 13) frei unabhängig voneinander in dem Zylinder (10) bewegbar sind, wobei ein exzentrischer Abschnitt (20) an jeder Abtriebswelle (17, 18) drehfest mit dieser vorgesehen 1st, wobei jeder Kolben (12, 13) einen exzentrischen Nockenstößelabschnitt (21 , 22) an seiner Aussenseite (15) besitzt, wobei jeder exzentrische Nockenstößelabschnitt (21, 22) so angeordnet ist, daß er

   exzentrischen Abschnitt (20)

   der jeweiligen Abtriebswelle (17, 18) so anliegt, daß

   " '-· ·"-■- "-* ^: 34UbUb I

   die nach außen gerichteten Gaskräfte, die innerhalb der Verbrennungskammer j 11) entstehen und auf die Kolbeninnenseiten (14) einwirken, auf die exzentrischen Abschnitte (20) zum Antrieb der Abtriebswellen (17, 18) übertragbar sind.

   2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausbildungen der exzentrischen Abschnitte (20) und der exzentrischen Nockenstößelabschnitte (21, 22) so vorgesehen sind, daß die auf die Innenseiten (14) der Kolben (12, 13) wirkenden Gaskräfte zur Aufrechterhaltung des Kontakts zwischen den exzentrischen Nockenstößelabschnitten (21, 22) und den exzentrischen Abschnitten (20) während des überwiegenden Teils des Betriebszyklus des Motors ausreichen.

   3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausbildungen der exzentrischen Abschnitte (20) und der exzentrischen Nockenstößelabschnitte (21, 22) so vorgesehen sind, daß die während der Bewegung der Kolben (12, 13) aufeinander zu diesen über die exzentrischen Abschnitte (20) vermittelten Momente nicht ausreichen, um die exzentrischen Nockenstößelabschnitte (21, 22) gegen die auf die Innenseiten (14) der Kolben (12, 13) einwirkenden Gaskräfte aus dem Kontakt mit den exzentrischen Abschnitten (20) zu bewegen, wenn die Kolben sich in ihrer oder nahe ihrer dichtesten relativen Näherung zueinander befinden, so daß die exzentrischen Nockenstößelabschnitte (21, 22) während des gesamten Betriebszyklus des Motors in Kontakt mit den exzentrischen Abschnitten (20) bleiben.

   4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch ■ . gekennzeichnet , daß jeder exzentrische

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   19OSO7£

   eier Ansatz funktionell einer sich axial erstreckenden Nut (32) zugeordnet ist, die in der Oberfläche des an die Innenfläche des Zylinders (10) angreifenden Kolbens (12, 13) vorgesehen ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß jegliches Bestreben des Kolbens (12, 13), sich in dem Zylinder (10) um dessen Bewegungsachse beim Hin- und Herlaufen zu drehen, durch den an die Wandungen der axialen Nut (32) angreifenden Ansatz (31) verhinderbar ist.

   9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehsperre (30) durch eine Profilierung (35) des Drehelements (24) und durch eine komplementäre Profilierung (23) des exzentrischen Abschnitts (20) der Abtriebswelle (17, 18) gebildet ist.

   10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehsperre (30) eine oder mehrere Stangen (37) aufweist, die parallel zu der Achse des Zylinders (10) versetzt angeordnet sind, wobei eine oder mehrere Stangen (37) der Aussenseite (15) des Kolbens (12, 13) und einem die Abtriebswelle (17, 18) umgebenden Gehäuse (38) des Motors derart zugeordnet sind, daß die Drehung des Kolbens (12, 13) um die Achse des Zylinders (10) verhinderbar ist.

   11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß zu dem Motor weiterhin gehört:

   eine Einlaßöffnung (25) in dem Zylinder (10) für den Zugang eines Luft/Kraftstoffgemischs zu der Verbrennungskammer (11) und

   eine Auspuff öffnung (26)· in dem Zylinder (10) zum·' Auslassen der Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer (11),

   * -. wobei die beiden Kolben (12, 13) innerhalb des Zylinders (10) während eines Kompressionshubes zur Komprimierung des LuftZKraftstoffgemischs aufeinander zu bewegbar und während eines Expansions- bzw. Arbeitshubes bei Zündung der komprimierten Füllung voneinander weg bewegbar sind; und ein Aufladegebläse (45), das zum Einpressen des LuftZKraftstoffgemischs durch die Einlaßöffnung (25) in die Verbrennungskammer (11) vorgesehen ist, 0 bestehend aus

   einer Pumpenkammer (50) mit inneren Kammerwänden (51), einem angetriebenen Rotor (52), der exzentrisch innerhalb der Pumpenkammer (50) montiert ist, wenigstens einemPumpenflügel (53) , der einen inneren schwenkbar mit dem Rotor (52) verbundenen Rand (54) und einen Außenrand (55) besitzt, der unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft während der Drehung des Rotors (52) an die Pumpenkammerwände (51) angreift, und sich schwenkbar zu dem Rotor (52) zurückzieht, einerEinlaßöffnung (56) zur Aufnahme eines bei der Kraftstoffüllung verwendeten Fluids, wobei die Einlaßöffnung (56) in der Pumpenkammerwand (51) an einer Expansionsseite derselben angeordnet ist, an der der Außenrand des wenigstens einen Flügels (53) sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen von dem Rotor (52) wegbewegt, und einerAuslaßöffnung (57), die in der Pumpenkammerwand (51) an einer Kompressionsseite derselben angeordnet ist, an der der äußere Rand (55) des wenigstens einen Flügels (53) sich nach innen zu dem Rotor (52) zurückzieht, und an der die Kammerseitenwand (51) sich dem exzentrisch montierten Rotor (52) nähert, wobei die Auslaßöffnung (57) mit der Einlaßöffnung (25) des Zylinders (10) zur unter Druck erfolgenden Zuführung des Fluids zu dem Motor in Verbindung steht.

   12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (52) in einer solchen Richtung antreibbar ist, daß der äußere Rand (55) des wenigstens einen Flügels (53) hinter dessen Innenrand (54) hinterherläuft, wodurch

   jeder durch die Auslaßöffnung (57) übermittelte Fluidgegendruck zwischen dem Flügelaußenrand (55) und den Kammerwänden (51) durch Verschwenken des Flügels (53) auf den Rotor (52) entlastbar ist. TO

   13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der wenigstens eine Flügel (53) über seine radiale Breite zum Vorsehen von einander gegenüberliegenden konkaven und konvexen Flächen (62, 63) gekrümmt ist, wobei die konkave Fläche (62) auf den Rotor (52) weist und in etwa komplementär zu der Außenfläche des Rotors (52) derart verläuft, daß der Flügel (53) in eine vollständig zurückgezogene Stellung verschwenkbar ist, wobei die konkave Fläche (62) dicht über der Rotoraußenfläche liegt.

   14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet / daß zahlreiche Pumpenflügel (53) vorgesehen sind, wobei jeder Flügel (53) schwenkbar mit dem Rotor (52) verbunden und so angeordnet ist, daß die vollständig zurückgezogenen Flügel im wesentlichen den gesamten Umfang des Rotors (52) abdecken.

   15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der wenigstens eine Flügel (53) an seinem Innenrand (54) mit einem vergrößerten Schwenkkopf versehen ist, wobei der Rotor (52) eine komplementäre Nut (65) mit einer verengten Öffnung (66) in dem radialen äußeren Abschnitt der Nut (65) aufweist und wobei der Schwenkkopf in der Nut

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   (65) aufgenommen ist und das radiale Entfernen des Schwenkkopfs aus der Nut durch die verengte Öffnung

   (66) verhinderbar ist.

   16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtriebswellen (17, 18) zur synchronen Drehung miteinander gekoppelt sind.

   17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßöffnung (25) aus einer abdeckbaren Öffnung in dem Zylinder (10) besteht und durch einen der Kolben (12) bei Erreichen seines äußersten Bewegungsausmaßes freigebbar ist, daß die Auslaßöffnung (26) von einer Öffnung in dem Zylinder (10) gebildet ist, die abdeckbar und durch den anderen Kolben (13) bei Erreichen seines äußeren Bewegungsausmaßes freigebbar ist, wobei die Einlaß- und die Auslaßöffnungen (25, 26) beide gleichzeitig offen sind, wodurch wenigstens ein Teil der Verbrennungsprodukte über die Auslaßöffnung (26) durch unter Druck erfolgendem Einlaß der Kraftstoffüllung durch die Einlaßöffnung (25) austreibbar ist.

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