DE3530131A1 - Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine, bestehend aus folgenden Bauteilen, nämlich

• - einem Zylindergehäuse mit wenigstens einem Zylinder, in dessen Innenraum taktweise gesteuert durch jeweils ein Einlaßsteuerorgan
  • a) Luft und Brennstoff entweder getrennt voneinander oder bereits gemischt, und
  • b) eine einen Hydraulikkolben bildende Flüssigkeitsmenge einspeisbar sind,
• - einem unterhalb des/der Zylinder beabstandet davon angeordneten Vor­ ratsbehälter für jene in diesem zu einem bestimmten Füllstand be­ findliche Flüssigkeit, aus der während jedes Zweitaktzyklus′ pro Zylinder einmal eine exakt den Hydraulikkolben bildende Flüssigkeits­ menge entnehmbar ist,
  
• - einem am Zylindergehäuse angeschlossenen Steuergehäuse, das pro Zylin­ der zwei nebeneinander angeordnete, durch eine Zwischenwand getrennte und in den Vorratsbehälter bis unter den Flüssigkeitsspiegel hinein­ ragende Steuerkammer aufweist, in deren durch planparallele Innensei­ ten und runde Aussenseiten begrenten Innenräumen in Dichtkontakt um­ laufende, gegen Verdrehung gesichert auf einer Motorantriebswelle sitzende schweibenförmige Rotoren, nämlich in der Förderkammer ein Förderrotor und in der Entspannungskammer ein Antriebsrotor arbeiten, von denen jeder längs eines Umfangsabschnittes eine beidseitig durch Steuerkanten begrenzte Aussparung besitzt, wobei die Förderkammer über eine die Kammerwand durchdringende Einlaßöffnung und die Ent­ spannungskammer über eine die Kammerwand durchdringende Auslaßöffnung mit der im Vorratsbehälter befindlichen Flüssigkeit in Verbindung ste­ hen und wobei durch die Aussparung am Förderrotor zusammen mit der Kam­ merwand der Förderkammer das Volumen der den Hydraulikkolben bildenden Flüssigkeitsmenge begrenzt ist, wobei ferner in einem Arbeitstakt die in einem Zylinder befindliche, einen Hydraulikkolben bildende Flüssigkeits­ menge
  • a) sich unter dem Druck der nach Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum entstehenden Verbrennungsgase nach Öffnen eines Auslaß­ steuerorganes durch einen Auslaßkanal in die Entspannungskammer und dort in die Aussparung des Antriebsrotors hinein entspannt, dabei an deren Drehrichtung vorderen Steuerkante des letzteren angreift und diesen samt Motorantriebswelle in Rotation versetzt, und
    
  • b) schließlich nach Aufsteuerung der Auslaßöffnung durch die vordere Steuerkante aus der Aussparung in den Vorratsbehälter entweicht, gleichzeitig durch den Förderrotor mit dessen in Drehrichtung hinterer Steuerkante bis zum Verschließen der Einlaßöffnung durch die in Drehrichtung vordere Steuerkante eine neue Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter in die Aussparung des Förderrotors angesaugt wird,
• während im anschließenden Ladetakt durch den Förderrotor mit dessen in Drehrichtung vorderer Steuerkante die in der Aussparung während des Arbeitstaktes aufgenommene neue Flüssigkeitsmenge aus der Aussparung und der Förderkammer heraus bei offenem Einlaßsteuerorgan durch den Einlaßkanal in den Zylinder pumpbar und dadurch die Luft bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch, die bzw. das bereits gegen Ende des Arbeits­ taktes in den Zylinder eingeleitet wurde, komprimierbar ist, gleich­ zeitig mit dem Antriebsrotor nach Schließen der Auslaßöffnung durch die in Drehrichtung hintere Steuerkante noch in der Entspannungskammer befindliche Verbrennungsgase über eine Auspufföffnung austreibbar sind, nach Patentanmeldung P 34 25 128.6-13.

Erprobungen einer solchen Zweitaktbrennkraftmaschine haben gezeigt, daß beim Eintritt der den Hydraulikkolben bildenden Flüssigkeit in einen Zylinder deren Oberfläche nicht glatt, sondern unregelmäßig und von Schwin­ gungen behaftet ist. Letzteres resultiert daraus, weil die Einströmung praktisch einseitig aufwärts gerichtet ist, was insbesondere im oberen Teil des Zylinders zu unruhigen Bewegungen der Flüssigkeitsoberfläche führt, wodurch ein einwandfreier Betrieb beim Zuführen und Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches gestört werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Zweitaktbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Oberfläche der takt­ weise in den Zylinder einzuspeisenden, den Hydraulikkolben bildenden Flüssigkeit nach Eintritt derselben in den Zylinder beruhigbar und damit ein störungsfreier Maschinenbetrieb sichergestellt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zylinder ein darin axial hin- und herbeweglicher Schwimmer vorgesehen ist, der durch fest innerhalb des Zylinders von dessen Zylinderwand radial einwärts beabstandete Führungsbahnen geführt und dessen Abwärtsbewegung in Rich­ tung Triebwerksraum durch einen Anschlag begrenzt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Schwimmers wird die Oberfläche der in den Zylinder einströmenden, den Hydraulikkolben bildenden Flüssig­ keit nachhaltig beruhigt. Damit ist sichergestellt, daß praktisch keine Störungen beim Zuführen und Zünden des im Zylinder befindlichen Brenn­ stoff-Luft-Gemisches auftreten können. Der Schwimmer selbst ist vorzugs­ weise als leichter, dünnwandiger Hohlkörper ausgebildet, der in den äußeren Abmessungen im Vergleich zum Zylinderbohrungsdurchmesser kleiner und damit genügend Zwischenraum vorhanden ist, um eine einwandfreie Ab­ führung der Verbrennungsgase und Spülung des Brennraumes sicherzustellen. Die Führungsbahnen gewährleisten in Verbindung mit dem Anschlag eine sichere und leichtgängige Führung für den Schwimmer, so daß dessen axi­ ale Hubbewegungen in festgesetzten Grenzen ungehindert ablaufen können.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung in Verbindung mit der Zweitaktbrennkraftmaschine, in der diese zur Anwendung kommt, näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1A vereinfacht dargestellt im Schnitt eine hier einzylin­ drige Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der die erfindungs­ gemäße Lösung in Form eines ersten Ausführungsbeispieles aufgezeigt ist.

Fig. 1B einen Querschnitt durch die Darstellung von Fig. 1A ent­ lang der dort eingezeichneten Schnittlinie C-C.

Fig. 1C eine Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Teilausschnitt der Zweitaktbrennkraftmaschine nach Fig. 1A.

Fig. 1D eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Teilausschnitt der Zweitaktbrennkraftmaschine nach Fig. 1A.

Fig. 1E eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem geringfügig abgewandelten Teil der Zweitakt­ brennkraftmaschine nach Fig. 1A.

Fig. 1F einen Querschnitt durch die Darstellung von Fig. 1E ent­ lang der dortigen Schnittlinie F-F.

Fig. 2 vereinfacht dargestellt im Schnitt eine hier vierzylin­ drige Zweitaktbrennkraftmaschine in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 1A gezeigt.

Fig. 3a, 4a, 5a, 6a jeweils einen Schnitt durch die Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß Fig. 1A entlang der dort eingetragenen Schnitt­ linie A-A, mit jeweils einer anderen Stellung bewegter Organe während eines Zweitaktzyklus′.

Fig. 3b, 4b, 5b, 6b jeweils einen Schnitt durch die Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß Fig. 1A entlang der Schnittlinie B-B, mit jeweils einer anderen Stellung bewegter Organe während eines Zwei­ takt-Zyklus′.

In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zunächst ist jene Zweitaktbrennkraft­ maschine hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise beschrieben, bei der die erfindungsgemäße Einrichtung zur Anwendung kommt. Diese Zweitaktbrenn­ kraftmaschine besteht aus folgenden Hauptelementen, nämlich einem Zylin­ dergehäuse 1 mit wenigstens einem Zylinder 2, einem unterhalb des/der letzteren beabstandet davon angeordneten Vorratsbehälter 3 für eine Flüssigkeit 4, und einem am Zylindergehäuse 1 angeschlossenen Steuer­ gehäuse 5, das pro Zylinder 2 zwei nebeneinander angeordnete, durch eine Zwischenwand 6 getrennte und in den Vorratsbehälter 3 bis unter den Flüssigkeitsspiegel 7 hineinragende Steuerkammer, nämlich eine Förder­ kammer 8 und eine Entspannungskammer 9, aufweist. Im Vorratsbehälter 3 ist die Flüssigkeit 4 bis zu einem bestimmten Füllstand vorhanden. Aus diesem Flüssigkeitsvorrat wird während jedes Zweitaktzyklus′ pro Zylin­ der 2 einmal exakt eine einen Hydraulikkolben bildende Flüssigkeitsmenge entnommen, die später wieder vollständig in den Vorratsbehälter 3 zurück­ geleitet wird. Einzelheiten hierzu sind weiter hinten angegeben.

In den durch planparallele Innenseiten 10 und 11 bzw. 12 und 13 sowie runde Außenseiten 14 bzw. 15 begrenzten Innenräumen der Förderkammer 8 und Entspannungskammer 9 arbeiten in Dichtkontakt umlaufende, gegen Verdrehung gesichert auf einer Motorantriebswelle 16 sitzende scheiben­ förmige Rotoren, nämlich in der Förderkammer 8 ein Förderrotor 17 und in der Entspannungskammer 9 ein Antriebsrotor 18. Jeder dieser beiden Rotoren 17, 18 besitzt längs eines Umfangsabschnittes eine beidseitig durch Steuerkanten begrenzte Aussparung, wobei die Aussparung im För­ derrotor 17 mit 19, deren Grund mit 20, deren in Drehrichtung vordere Steuerkante mit 21 und deren in Drehrichtung hintere Steuerkante mit 22 bezeichnet sind, während die Aussparung im Antriebsrotor 18 mit 23, deren Grund mit 24, deren in Drehrichtung vordere Steuerkante mit 25 und deren in Drehrichtung hintere Steuerkante mit 26 bezeichnet sind. Durch die Aussparung 19 am Förderrotor 17 wird zusammen mit der Kammer­ wand 14 der Förderkammer 8 exakt das Volumen der den Hydraulikkolben bildenden und in den Zylinder 2 einzuspeisenden Flüssigkeitsmenge räum­ lich begrenzt und damit auch wertmäßig vorgegeben.

Diese Zweitaktbrennkraftmaschine kann sowohl nach dem Selbstzündungs- als auch Fremdzündungsprinzip und mit jedem herkömmlichen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff arbeiten. In jeden Zylinder 2 sind dabei zur Bildung eines Brennstoff-Luft-Gemisches taktweise gesteuert durch ein Einlaßsteuerorgan Luft und Brennstoff entweder getrennt voneinander oder bereits gemischt einspeisbar.

In Fig. 1A ist durch eine Zündkerze 27 das Prinzip der Fremdzündung die­ ser dort dargestellten Zweitaktbrennkraftmaschine angedeutet. Wie gut aus den Fig. 3b, 4b, 5b und 6b ersichtlich, gelangt entweder zur Verbren­ nung erforderliche Luft oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch über einen Ein­ laßkanal 28 durch ein taktweise gesteuertes Einlaßsteuerorgan 29 in ein zylinderinternes Steigrohr 30 mit auslaßseitig angeordnetem, nur in Zuflußrichtung durchlassendem Rückschlagventil 31 (im einfachsten Fall eine drehbeweglich gelagerte Rückschlagklappe) und von dort in den Innen­ raum des Zylinders 2. Der Brennstoff muß nicht notwendigerweise bereits mit Luft gemischt auf vorgenannten Wegen in den Zylinder 2 gelangen; die Einspeisung des zur Verbrennung erforderlichen Brennstoffes in einen Zylinder 2 kann auch durch einen separaten Brennstoffeinlaßkanal oder ein Einspritzventil erfolgen. Letzteres ist bei der in Fig. 2 für eine Zündfolge 1 - 3 - 2 - 4 ausgelegten vierzylindrigen Zweitaktbrennkraft­ maschine durch Anordnung von Einspritzventilen 32 an der Oberseite der Zylinder 2 und das Fehlen von Zündkerzen angedeutet, so daß diese Zwei­ taktbrennkraftmaschine nach dem Selbstzündungsprinzip mit Einspritzung des Kraftstoffes arbeitet. Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird dabei wie bei der Zweitaktbrennkraftmaschine nach Fig. 1A über die gleichen Organe, also pro Zylinder 2 einen Einlaßkanal 28, ein Einlaßsteuerorgan 29 und ein Steigrohr 30 mit Rückschlagventil 31 in jeweils einen der hier vier Zylinder 2 eingeleitet.

In jeden vorhandenen Zylinder 2 ist über einen Einlaßkanal 33 taktweise gesteuert durch ein Einlaßsteuerorgan 34 mittels des zugehörigen Förder­ rotors 17 eine bestimmte Flüssigkeitsmenge einspeisbar, die aus dem Vorratsbehälter 3 über eine die Kammmerwand durchdringende Einlaßöff­ nung 35 in den Innenraum der Förderkammer 8 angesaugt wird. Details die­ ser Vorgänge sind weiter hinten anhand der Funktionsbeschreibung näher erläutert. Die in einem Zylinder 2 befindliche Flüssigkeit ist aus die­ sem durch einen Auslaßkanal 36 nach Öffnen eines taktweise gesteuerten Auslaßsteuerorgans 37 in die Entspannungskammer 9 einleitbar und aus dieser über eine die Kammerwand durchdringende Auslaßöffnung 38 in den Vorratsbehälter 3 zurückleitbar. Details dieses Vorgangs sind ebenfalls weiter hinten anhand der Funktionsbeschreibung näher erläutert. Bei der im Vorratsbehälter bevorrateten Flüssigkeit kann es sich um Wasser oder um Hydrauliköl oder ein anderes geeignetes flüssiges Medium handeln.

Der Einlaßkanal 33 und der Auslaßkanal 36 zweigen nebeneinanderliegend jeweils unten an einem Zylinder 2 ab und erstrecken sich durch das Zylin­ dergehäuse 1 sowie das sich unten an diesem anschließende Steuergehäuse 5 hindurch bis zur Förderkammer 8 bzw. Entspannungskammer 9 hin.

Das Einlaßsteuerorgan 34 und das Auslaßsteuerorgan 37 für die den Hydrau­ likkolben bildende Flüssigkeit können in einfachsten Fall jeweils durch eine den Einlaßkanal 33 bzw. Auslaßkanal 36 taktweise öffnende und wieder verschließende, zwischen zwei Endstellungen verschwenkbare Ventilklappe gebildet sein (siehe die entsprechenden Darstellungen in der Zeichnung). Die Ventilklappen 34, 37 sitzen fest in bestimmter Lage zueinander auf einer drehbaren Steuerwelle 39 und sind entweder über diese synchronisiert auf die Bewegung der beiden Rotoren 17, 18 oder durch die Rotoren 17, 18 unmittelbar zwangsweise gesteuert betätigbar; letzteres ist in der Zeichnung dargestellt. Die Steuerwelle 39 ist dabei in der Trennebene zwischen Zylindergehäuse 1 und Steuergehäuse 5 in jeweiligen Lagerhalbschalen gelagert. Die Endstellungen der pro Zylinder 2 jeweils beiden Ventilklappen 34, 37 sind durch Anschlagflächen begrenzt, wobei die die Schließstellung der beiden Ventilklappen 34, 37 begren­ zenden Anschlagflächen 40 und 41 jeweils am Boden des Zylindergehäuses 1 angeordnet sind, während die die Öffnungsstellung der pro Zylinder 2 jeweils beiden Ventilklappen 34, 37 begrenzenden Anschlagflächen durch den Grund 20 bzw. 24 der Aussparung 19 bzw. 13 im Förderrotor 17 bzw. Antriebsrotor 18 gebildet sind. Die äußeren Enden der pro Zylinder 2 jeweils beiden Ventilklappen 34, 37 sind dabei so ausgebildet, daß im Falle des Anliegens an dem jeweiligen Grund 20 bzw. 24 der Aus­ sparung 19 bzw. 23 ein dichtender Gleitkontakt gegeben ist. Im Falle einer Steuerung der Ventilklappen über die Steuerwelle 39 ist diese an eine Vorrichtung angeschlossen, die in Abhängigkeit von der Drehstellung der Motorantriebswelle 16 arbeitet und die Steuerwelle 39 dementsprechend betätigt. Im anderen Falle, also wenn die besagten Ventilklappen durch die Rotoren 17, 18 unmittelbar zwangsweise gesteuert sind (welcher Fall in der Zeichnung dargestellt ist), erfolgt diese Zwangssteuerung der pro Zylinder 2 beiden Ventilklappen 34, 37 durch die Umfangsfläche der beiden Rotoren 17, 18; diese Umfangsfläche setzt sich jeweils aus einem äußeren, in Dichtkontakt mit der jeweiligen Kammerwand 14, 15 stehenden Kreis­ segmentbogenstück 42 (am Förderrotor 17) bzw. 43 (am Antriebsrotor 18), den beidseitig jeweils daran anschließenden Steuerkanten 21, 22 bzw. 25, 26 und dem Grund 20, 24 der Aussparung 19, 22 im jeweiligen Rotor 17 bzw. 18 zusammen, wobei die Schwenkbewegungen der beiden Ventilklappen 34, 37 durch die Steuerkanten gesteuert, die Schließstellung durch die Kreis­ segmentbogenstücke und die Öffnungsstellung durch den Grund der Ausspa­ rung gesteuert sind.

Nachfolgend sind die Funktion und das Zusammenwirken der Teile der vor­ stehend beschriebenen Zweitaktbrennkraftmaschine anhand der Fig. 3 bis 6 dargelegt. In diesen Figuren ist ein vollständiger, innerhalb einer Umdrehung der Motorantriebswelle 16 ablaufender, aus Arbeitstakt und Ladetakt bestehender Zweitaktzyklus dieser Brennkraftmaschine anhand ver­ schiedener Stellungen der beiden Rotoren 17, 18, der Einlaßsteuerorgane 29 und 34 sowie des Auslaßsteuerorganes 37 aufgezeigt, wobei in den Fig. 3a, 4a, 5a und 6a die Vorgänge in einer Förderkammer 8 und in den Fig. 3b, 4b, 5b und 6b die Vorgänge in einer Arbeitskammer 9 zu sehen sind. Es bleibt anzumerken, daß die Darstellungen willkürlich aus einem Zwei­ takt-Zyklus herausgegriffene Positionen der miteinander zusammenwirken­ den Teile zeigen. Die Fig. 3a und 3b zeigen die Ausgangsstellung der besagten Maschinenteile für nachfolgende Betrachtungen; dabei ist der Zylinder 2 praktisch vollständig mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge gefüllt, die einen Hydraulikkolben bildet. Die im Brennraum 44 befindliche Luft bzw. das im Brennraum 44 befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch, welche bzw. welches beim Füllvorgang des Zylinders 2 durch die eingepumpte Flüssigkeit komprimiert wurde, entzündet sich im Falle der Ausbildung der Brennkraftmaschine als selbstzündende Brennkraftmaschine bei ent­ sprechendem Druck selbst bzw. bei Ausbildung der Brennkraftmaschine als fremdgezündete Brennkraftmaschine durch Zündung mittels der Zünd­ kerze 27.

Nach Zündung des im Brennraum komprimierten Brennstoff-Luft-Gemisches entsteht Verbrennungsgas, durch dessen Druck im Arbeitstakt die in einem Zylinder 2 befindliche Flüssigkeitsmenge nach Öffnen des Auslaßsteuer­ organes 37 durch den Auslaßkanal 36 in die Entspannungskammer 9 und dort in die Aussparung 23 des Antriebsrotors 18 hineingepreßt wird und dort an der in Drehrichtung vorderen Steuerkante 25 angreift und so den An­ triebsrotor 18 samt Motorantriebswelle 16 in Rotation versetzt (siehe die Bildfolge von Fig. 3b nach Fig. 4b). Nach der Aufsteuerung der Auslaßöff­ nung 38 durch die in Drehrichtung vordere Steuerkante 25 (siehe die Stel­ lung des Antriebsrotors 18 in Fig. 4b) entweicht die in der Aussparung 23 des Antriebsrotors 18 befindliche Flüssigkeitsmenge unter Entspannung in den Vorratsbehälter 3 hinein. (Die diesbezügliche Stellung des Antriebs­ rotors 18 ist gut aus Fig. 4b ersichtlich.) Gegen Ende dieses Vorganges wird wieder frische Luft bzw. ein neues Brennstoff-Luft-Gemisch über das dann offene Einlaßsteuerorgan und das Steigrohr 30 in den Zylinder 2 eingeleitet. Gleichzeitig wird während des vorbeschriebenen Vorganges, also noch während des Arbeitstaktes, durch den Förderrotor 17 mit dessen in Drehrichtung hinterer Steuerkante 22 bis zum Verschließen der Einlaß­ öffnung 35 durch die in Drehrichtung vordere Steuerkante 21 eine neue Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter 3 in die Aussparung 19 ange­ saugt; dieser Vorgang ist gut aus der Figurenfolge von Fig. 3a und Fig. 4a erkennbar.

Im anschließenden Ladetakt (siehe die Figurenfolge über Fig. 5a nach Fig. 6a) wird durch den Förderrotor 17 mit dessen in Drehrichtung vorde­ rer Steuerkante 21 die in der Aussparung 19 während des Arbeitstaktes auf­ genommene neue Flüssigkeitsmenge aus der Aussparung 19 und der Förder­ kammer 8 heraus bei offenem Einlaßsteuerorgan 34 durch den Einlaßkanal 33 in den Zylinder 2 hineingepumpt und dadurch jene Luft bzw. jenes Brennstoff-Luft-Gemisch, die bzw. das vorher schon in den Zylinder 2 eingeleitet wurde, komprimiert. Gleichzeitig wird während dieses Vorganges, also ebenfalls während des Ladetaktes, durch den Antriebs­ rotor 18 nach Schließen der Auslaßöffnung 36 durch die in Drehrichtung hintere Steuerkante 26 (siehe Fig. 5b) noch in der Entspannungskammer 9 befindliches Verbrennungsgas aus dieser herausgetrieben. Das Verbren­ nungsgas entweicht dabei durch die im Vorratsbehälter 3 bevorratete Flüssigkeit 4 in den über den Flüssigkeitsspiegel 7 liegenden Teil des Vorratsbehälters 3. An diesen Teil des Vorratsbehälters könnte eine Abgasauslaßleitung für die Abführung der Abgase angeschlossen sein. Im dargestellten Fall ist für eine zwangsgesteuerte Abführung des Ab­ gases ein vom oberen Teil im Bereich der Ausschubseite der Entspannungs­ kammer 9 abzweigender Auspuffkanal 45 vorgesehen, an dem eine nicht dar­ gestellte Abgasleitung angeschlossen ist. Die zwangsweise Abführung der Abgase aus dem Vorratsbehälter 3 erfolgt dabei durch den Antriebsrotor 18, wobei - wie aus der Figurenfolge beginnend bei Fig. 5b über Fig. 6b und Fig. 3b nach Fig. 4b ersichtlich - zunächst mittels der Steuerkante 25 Abgas durch eine Öffnung 46 zwischen Flüssigkeitsspiegel 7 und einem Kammerwanddurchbruch in den abgasauslaßseitigen Teil der Entspannungs­ kammer 9 eingesaugt wird (siehe Fig. 5b nach Fig. 6b). Anschließend wer­ den die dort in diesem Entspannungskammerteil befindlichen Abgase durch die andere Steuerkante 26 am Antriebsrotor 18 durch den Abgaskanal 45 ausgeschoben (siehe den Bewegungsablauf von Fig. 4b nach Fig. 5b).

Ein solcher, wie vorstehend beschriebener Zweitaktzyklus, der während einer Umdrehung der Motorantriebswelle 16 abläuft, wiederholt sich in gleicher Weise fortlaufend. Aus Sicht der Zeichnung bedeutet dies, daß sich an die Fig. 6a wiederum die Fig. 3a und an die Fig. 6b wiederum die Fig. 3b anschließen würden. Im Fall der Maschine gemäß Fig. 2 laufen diese Vorgänge der Zündfolge 1 - 3 - 2 - 4 entsprechend in den Zylindern win­ kelmäßig versetzt zueinander ab.

Um zu vermeiden, daß beim Einspeisen der den Hydraulikkolben bildenden Flüssigkeit deren Oberfläche zu unruhig ist und sich dies nachteilig auf die Zündung des zu komprimierenden Brennstoff-Luft-Gemisches auswirken kann, ist im Zylinder 2 erfindungsgemäß ein darin axial hin- und herbeweglicher Schwimmer 47 vorgesehen. Dieser Schwimmer 47 ist durch mehrer innerhalb des Zylinders 2 von dessen Zylinderwand radial einwärts beabstandete Führungsbahnen 48 geführt. Außerdem ist ein Anschlag 49 vorhanden, der die Abwärtsbewegung des Schwimmers 47 in Richtung Triebwerksraum begrenzt.

Der Schwimmer 47 ist generell in seinen äußeren Abmessungen in bezug auf den Zylinder 2 kleiner, so daß genügend Zwischenraum zwischen der Zylinderwand und Schwimmeraußenseite für eine einwandfreie Abführung der Verbrennungsgase aus dem Zylinder 2 und Spülung desselben gewähr­ leistet sind. Dieser Schwimmer 47 dient ausschließlich zur Beruhigung der Oberfläche der dem Zylinder 2 zugeführten Flüssigkeitsoberfläche und ist keinesfalls als Kolben zu verstehen, wie er in manchen bekannten Hydraulikmotoren verwendet wird und dort zur Kraftübertragung notwendig ist.

Der Schwimmer 47 ist bevorzugt durch einen leichten dünnwandigen Hohl­ körper gebildet. Dieser Hohlkörper kann, wie in Fig. 1A beispielhaft gezeigt, durch eine Hohlkugel gebildet sein. Alternativ hierzu kann der Hohlkörper außen kreiszylindrisch sein, wie in Fig. 1C gezeigt. Die dem Brennraum zugewandte Stirnfläche 50 dieses kreiszylindrischen Hohlkör­ pers kann beispielsweise eben und im wesentlichen senkrecht zur Zylinder­ achse stehend angeordnet (siehe Fig. 1C) oder halbkugelförmig konvex aus­ gebildet (siehe Fig. 1D) oder nach innen gewölbt sein (siehe Fig. 1E). Dieser so gestaltete, den Schwimmer 47 bildende Hohlkörper ist vornehm­ lich aus dünnem, hitze- und korrosionsbeständigem Metallblech herge­ stellt. Sofern es die Zünddrücke erforderlich machen, kann der Hohlkör­ per innen z. B. durch Querstreben oder dergl. versteift sein.

Die Führungsbahnen 48 können an Leisten 51 angeordnet sein (siehe Fig. 1A, 1B, 1C, 1D), die an der Zylinderinnenwand an deren Umfang vornehmlich- gleichmäßig verteilt befestigt sind. Zwischen jeweils zwei benachbarten Führungsleisten 51 ist jeweils ein den Durchtritt der Verbrennungsgase zu­ lassender Durchlaßquerschnitt gegeben.

Alternativ hierzu können die Führungsbahnen 48 auch an achsparallelen Vorsprüngen 52 (siehe Fig. 1E und 1F) angeordnet sein, die an der Zylin­ derinnenwand vornehmlich gleichmäßig am Umfang verteilt radial einwärts ausgeformt sind. Zwischen zwei solcher Vorsprünge 52 erstreckt sich jeweils ein nutartiger Durchlaßkanal 53, der einen Durchtritt der Verbrennungsgase erlaubt.

Der des weiteren im Zylinder 2 vorgesehene Anschlag 49 kann dort ortsfest und starr angeordnet sein. Dies kann durch eine an zwei einander dia­ metral gegenüberliegenden Leisten 51 angeschlossene Querstrebe 54 (siehe Fig. 1A, 1C, 1D) oder einen den Zylinder 2 vollständig zentrisch quer durchdringenden Anschlagbolzen 55 (siehe Fig. 1E) realisiert sein. Der Anschlag 49 kann alternativ zur starren Anordnung jedoch auch elastisch nachgiebig ausgebildet sein, um die Aufschlagbewegung des Schwimmers 47 zu dämpfen.

Die praktisch unvermeidliche Erwärmung des Schwimmers 47 begünstigt in­ folge der Wärmeabstrahlung auf das Brennstoff-Luft-Gemisch einerseits dessen Zündfähigkeit. Andererseits führt diese Aufheizung des Schwim­ mers dazu, daß ein kleiner Teil der den Hydraulikkolben bildenden Flüs­ sigkeit verdampft, wodurch eine Steigerung des Druckes im Brennraum erzielbar ist.

Eine wie vorstehend beschriebene Zeitaktbrennkraftmaschine ist in einem Versuchsmodell bereits gelaufen und hat so ihre Praxistauglich­ keit und Funktionsfähigkeit bereits unter Beweis gestellt. Dieses Ver­ suchsmodell war dabei etwa so aufgebaut, wie in der Zeichnung darge­ stellt. Es ist jedoch durchaus möglich, anstelle der dort zwecks einfachem Versuchsaufbau verwendeten Teile entsprechend anders gestal­ tete Teile, beispielsweise auch andere Einlaßsteuerorgane 29, 34 und Auslaßsteuerorgane 37, zu verwenden. Im übrigen kann der Vorratsbehäl­ ter 3 an eine Zuleitung angeschlossen sein, über die bei Ablauf der thermischen Prozesse verlustig gehende Flüssigkeitsmengen ersetzbar sind.

Diese Zweitaktbrennkraftmaschine ist bedingt durch ihre Bauart nur dann auch als Kleinmotor geeignet, wenn von der Fertigungsseite her eine hinreichend große Genauigkeit gewährleistet und damit die erforder­ lichte Dichtheit zwischen den statischen und bewegbaren Teilen sicher­ zustellen ist. Die Effektivität dieser Zweitaktbrennkraftmaschine liegt insbesondere im Bereich vergleichbarer mittelgroßer Hubkolbenbrennkraft­ maschinen, die einen Kolbendurchmesser von 15 cm und mehr sowie einen entsprechenden Kolbenhub aufweisen. In einer solchen vergleichbaren Größe eigent sich die beschriebene Zweitaktbrennkraftmaschine insbeson­ dere für solche Anwendungsfälle, bei denen eine konstante Drehzahl ver­ langt wird und diese als Antrieb in stationären Anlagen, z. B. Block­ heizkraftwerken, für einen Generator zur Erzeugung von Strom oder als Antrieb von Pumpen oder dergl. dient.

Dabei kann eine Erwärmung der im Vorratsbehälter bevorrateten Flüssig­ keit durchaus erwünscht sein. Die Erwärmung ergibt sich durch das Hindurchleiten der Abgase durch diese Flüssigkeit. Die erwähnte Flüssig­ keit kann für Heizzwecke ausgenützt werden, wobei dann die im Vorrats­ behälter eingeschlossene Flüssigkeit Wärme an einen zu diesem Zweck beispielsweise in Form von Rohrschlangen hindurchgeführten Heizkreis­ lauf an das darin kanalisierte Heizmedium abgeben kann.

Eine nennenswerte Erwärmung der im Vorratsbehälter vorhandenen Flüssig­ keit könnte aber - sofern dies zweckmäßig ist - auch unterbunden werden. Dies könnte durch ständige Erneuerung des Flüssigkeitsvorrats im Vorratsbehälter erfolgen, was über einen gesteuerten Abfluß und eine direkt gesteuerte Zuleitung frischer, kühler Flüssigkeit aus einer ent­ sprechenden Flüssigkeitsquelle realisierbar wäre. Um eine solche Quelle kann es sich bei stationären Anlagen, beispielsweise um das Grundwasser oder Wasser aus einem naheliegenden Gewässer, handeln.

Die Flüssigkeit im Vorratsbehälter kann im Falle einer unerwünschten Erwärmung jedoch auch an einen Kühlkreislauf angeschlossen und über diesen permanent auf ein bestimmtes Temperaturniveau rückgekühlt werden.

Claims (14)

1. Zweitaktbrennkraftmaschine, bestehend aus folgenden Bauteilen, nämlich

• - einem Zylindergehäuse (1) mit wenigstens einem Zylinder (2), in dessen Innenraum taktweise gesteuert durch jeweils ein Einlaß­ steuerorgan (29, 34),
  • a) Luft und Brennstoff entweder getrennt voneinander oder bereits gemischt, und
  • b) eine einen Hydraulikkolben bildende Flüssigkeitsmenge einspeisbar sind,
• - einem unterhalb des/der Zylinder (2) beabstandet davon angeordneten Vorratsbehälter (3) für jene, in diesem bis zu einem bestimmten Füllstand befindliche Flüssigkeit, aus der während jedes Zwei­ taktzyklus′ pro Zylinder einmal eine exakt den Hydraulikkolben bildende Flüssigkeitsmenge entnehmbar ist,
• - einem am Zylindergehäuse (1) angeschlossenen Steuergehäuse (5), das pro Zylinder (2) zwei nebeneinander angeordnete, durch eine Zwischenwand (6) getrennte und in den Vorratsbehälter (3) bis unter den Flüssigkeitsspiegel (7) hineinragende Steuerkammer (8, 9) auf­ weist, in deren durch planparallele Innenseiten (10, 11, 12, 13) und runde Außenseiten (14, 15) begrenzten Innenräumen in Dicht­ kontakt umlaufende, gegen Verdrehung gesichert auf einer Motor­ antriebswelle (16) sitzende scheibenförmige Rotoren, nämlich in der Förderkammer ( 8) ein Förderrotor (17) und in der Entspannungs­ kammer (9) ein Antriebsrotor (18), arbeiten, von denen jeder längs eines Umfangsabschnittes eine beidseitig durch Steuerkanten (21, 22 bzw. 25, 26) begrenzte Aussparung (19, 23) bestitzt, wobei die Förderkammer (8) über eine die Kammerwand durchdringende Einlaß­ öffnung (35) und die Entspannungskammer (9) über eine die Kammer­ wand durchdringende Auslaßöffnung (38) mit der im Vorratsbehälter (3) befindlichen Flüssigkeit (4) in Verbindung stehen, und wobei durch die Aussparung am Förderrotor (17) zusammen mit der Kammer­ wand der Förderkammer (8) das Volumen der den Hydraulikkolben bildenden Flüssigkeitsmenge begrenzt ist, wobei ferner in einem Arbeitstakt die in einem Zylinder (2) befindliche, einen Hydraulik­ kolben bildende Flüssigkeitsmenge
  • a) sich unter dem Druck der nach Zündung des Brennstoff-Luft- Gemisches im Brennraum (44) enstehenden Verbrennungsgase nach Öffnen eines Auslaßsteuerorgans (37) durch einen Auslaßkanal (36) in die Entspannungskammer (9) und dort in die Aussparung (23) des Antriebsrotors (18) hinein entspannt, dabei an deren Drehrichtung vorderen Steuerkante (25) des letzteren angreift und diesen samt Motorantriebswelle (16) in Rotation versetzt, und
  • b) schließlich nach Aufsteuerung der Auslaßöffnung (38) durch die vordere Steuerkante (25) aus der Aussparung (23) in den Vor­ ratsbehälter (3) entweicht, gleichzeitig durch den Förderrotor (17) mit dessen in Drehrichtung hinterer Steuerkante (22) bis zum Verschließen der Einlaßöffnung (35) durch die in Drehrich­ tung vordere Steuerkante (21) eine neue Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter (3) in die Aussparung (19) des Förder­ rotos (17) angesaugt wird,
• während im anschließenden Ladetakt durch den Förderrotor (17) mit dessen in Drehrichtung vorderer Steuerkante (21) die in der Aus­ sparung (19) während des Arbeitstaktes aufgenommene neue Flüssig­ keitsmenge aus der Aussparung (19) und der Förderkammer (8) heraus bei offenem Einlaßsteuerorgan (34) durch den Einlaßkanal (33) in den Zylinder (2) pumpbar und dadurch die Luft bzw. das Brennstoff- Luft-Gemisch, die bzw. das bereits gegen Ende des Arbeitstaktes in den Zylinder (2) eingeleitet wurde, komprimierbar ist, gleichzeitig mit dem Antriebsrotor (18) nach Schließen der Auslaßöffnung (38) durch die in Drehrichtung hintere Steuerkante (26) noch in der Ent­ spannungskammer (9) befindlichen Verbrennungsgase über eine Auspuff­ öffnung (45) austreibbar sind, nach Patentanmeldung P 34 25 128.613, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (2) ein darin axial hin- und herbeweglicher Schwim­ mer (47) vorgesehen ist, der durch mehrere, innerhalb des Zylin­ ders (2) von dessen Zylinderwand radial einwärts beabstandete Führungsbahnen (48) geführt und dessen Abwärtsbewegung in Rich­ tung Triebswerksraum durch einen Anschlag (49) begrenzt ist.

2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (47) durch einen leichten, dünnwandigen Hohlkör­ per gebildet ist.

3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper durch einen Hohlkugel gebildet ist.

4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper außen kreiszylindrisch ist.

5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Brennraum hin angeordnete Stirnfläche (50) des kreis­ zylindrischen Hohlkörpers halbkugelförmig konvex ist.

6. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Brennraum hin angeordnete Stirnfläche (50) des kreis­ zylindrischen Hohlkörpers eben ist und im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse steht.

7. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum zugewandte Stirnfläche (50) am kreiszylin­ drischen Hohlkörper nach innen gewölbt ist.

8. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus dünnem, hitze- und korrosionsbeständigem Metallblech hergestellt ist.

9. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper innen beispiels­ weise durch Querstreben oder dgl. versteift ist.

10. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (48) an Leisten (51) angeordnet sind, die an der Zylinderinnenwand an deren Umfang vornehmlich gleichmäßig ver­ teilt befestigt sind und zwischen jeweils zwei derselben ein Durchlaß­ querschnitt für den Durchtritt der Verbrennungsgase verbleibt.

11. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (48) an achsparallelen Vorsprüngen (52) ange­ ordnet sind, die an der Zylinderinnenwand vornehmlich gleichmäßig verteilt ausgeformt sind und zwischen jeweils zwei derselben sich ein nutartiger Durchlaßkanal (53) für den Durchtritt der Verbrennungsgase erstreckt.

12. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (49) ortsfest innerhalb des Zylinders (2) angeordnet und starr ist.

13. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (49) innerhalb des Zylinders (2) zwar ortsfest an­ geordnet, zur Dämpfung der Aufschlagbewegung des Schwimmers (47) aber elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

14. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 und 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anschlag (49) durch eine, gegebenenfalls zumindest partiell elastisch verformbare Querstrebe (54, 55) gebil­ det ist, die zumindest den Zylinderinnenraum quer durchsetzt und den Schwimmer (47) bei dessen Abwärtsbewegung zentrisch abfängt.