DE3940027A1 - Doppelkolben-2-takt-verbrennungsmotor mit innerer reinluft-kraftstoffgemischbildung - Google Patents

Doppelkolben-2-takt-verbrennungsmotor mit innerer reinluft-kraftstoffgemischbildung

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DE3940027A1
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Harry Steinke
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Harry Steinke
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    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/14Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on different main shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/28Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders

Description

Die Erfindung betrifft einen 2-Takt-Verbrennungsmotor, bei dem in einem durchgehenden Zylinder 2 Kolben gegeneinander dichtend mit ihren Pleuelstangen auf 2 oberhalb und unterhalb des Zylin­ ders liegende Kurbelwellen wirken.

Somit hat der Doppelkolbenmotor z.B. in 3-Zylinderausführung 6 Kolben, 3 Kraftstoff-Einspritzdüsen, 3 Kerzen, und der gesam­ te Drehmoment wird von 2 Kurbelwellen durch eine verbindende Transmission entnommen.

Der Brennraum bei dem Doppelkolbenmotor befindet sich nicht im Zylinderkopf, wie bei den Einfachkolbenmotoren, sondern in der Mitte des Zylinders zwischen den beiden im oberen Totpunkt sich befindenden Kolben, somit wird bei dem Doppelkolbenmotor pro eine Einspritzung und Zündung 2 Arbeitstakte ausgeführt.

Wenn die beiden Kolben in einem Zylinder sich im unteren Tot­ punkt befinden, das heißt auf der weitesten Entfernung voneinan­ der, machen sie in der Zylinderwandung jeweils direkt oberhalb der Kolben 2 Kanäle frei. Einer von diesen Kanälen ist Einlaß und der andere Auslaß. Somit ist der Doppelkolbenmotor ein 2-Kanalmotor (siehe Bild 1).

Bei der durch die Kolbenbewegung erfolgte Freimachung dieser Kanäle wird durch den Einlaßkanal reine Luft, z.B. aufgeladen von einem von dem Motor selbst angetriebenen Gebläse oder Kom­ pressor in den Zylinder gepreßt, und durchspült ihn, wobei gleichzeitig die Abgase von dem vorherigen Verbrennungsprozeß durch den gegenüberliegenden Auslaßkanal aus dem Zylinder in den Auspuff ausgestoßen werden.

Wenn sich die beiden Kolben aus dem unteren Totpunkt nach oben bewegen, also aufeinander zu, verschließen sie mit ihren Seiten die beiden Kanäle, und beginnen die in dem jetzt dichten Zylin­ der eingeschlossene Spülluft zu verdichten.

Gleichzeitig, gerade als die beiden Kanäle geschlossen sind, wird durch eine pneumatische Kraftstoff-Einspritzdüse Portion von mit dem Druckluft zerstäubten Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Es bildet sich ein Luft-Kraftstoffgemisch, der in dem oberen Totpunkt der beiden Kolben bis zum Maximum kom­ primiert wird. Das war der 1.Takt des Motors (siehe Bild 2).

In dem oberen Totpunkt der beiden Kolben zündet die Zündkerze und es kommt zur Verbrennung des im Brennraum komprimierten Gemisches. Dabei führen die beiden Kolben den Arbeitstakt (2. Takt) aus. Sie bewegen sich voneinander weg zum unteren Totpunkt, wo sie ankommend den Ein- und Auslaßkanal wieder freimachen, und der Prozeß beginnt von Anfang.

Die oben beschriebene Arbeitsweise des Doppelkolbenmotors beruht auf dem Vergaserprinzip, jedoch wird hier das Luft- Kraftstoffgemisch nicht von außen in den Zylinder geführt, sondern direkt in dem Zylinder gebildet.

Diese pneumatische Methode der inneren Gemischbildung wurde von dem Australier Rolf Sarich in seinem 1987 entwickelten Einfach-Kolben-2-Taktmotor angewendet, der aber durch das Ansaugen der Luft durch das Kurbelwellengehäuse und Anwendung von zu der Kolbensteuerung zusätzlicher Steuerelemente, wie Zungen, Drehschiebern und Diaphragmen einige Nachteile des üblichen 2-Takt-Motors beibehalten hat.

Der Doppelkolbenmotor kann auch auf dem Dieselprinzip arbeiten, jedoch muß hier so eine hohe Verdichtung erreicht werden, daß die bei dem Verdichtungstakt (1. Takt) auf Maximum komprimier­ te und dadurch erhitzte reine Spülluft durch den darauf ein­ gespritzten Kraftstoff (z.B. Diesel-Kraftstoff) ohne Zünd­ kerze selbst zündet. Somit entfällt hier die Zündkerze.

Der Doppelkolben -2-Takt-Verbrennungsmotor unterscheidet sich von anderen 2-Takt-Motoren dadurch, daß die Kurbelwel­ lengehäuse des Doppelkolbenmotors keine Verbindung zu dem Brennraum haben, wodurch eine dem 4-Takt-Motor identische Schmierung gewährleistet ist.

Durch seine Doppelkolben-Konstruktion erlaubt er, nur rein kolbengesteuerte Ein- und Auslaßfunktionen ohne Anwendung von Ventilen, Nockenwellen oder anderen verschleißempfind­ lichen Steuerelemente, wie Zungen, Drehschiebern und Dia­ phragmen durchzuführen.

Durch Entfallen dieser Steuerelemente, besonders der Nocken­ welle und Ventile, ist die erhöhte Höhe des Doppelkolben­ motors, bedingt durch Verwendung von 2 Kurbelwellen, nicht wesentlich größer als bei Einfachkolbenmotoren, und bei liegender Unterbringung kann eine optimale Kompaktheit er­ reicht werden.

Die 2 Kurbelwellen des Doppelkolbenmotors sind zusammen im Gewicht und Länge der Kurbelwelle eines Einfachkolben-Reihen- Motors mit der gleichen Kolbenzahl gleich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen durch seine Vorteile geschätzten, aber durch Abgas- und Verbrauchsproble­ me beschatteten 2-Taktmotor so zu verbessern, daß er bei Beibehalten aller seiner Vorteile die gleichen Abgas- und Verbrauchsqualitäten sowie Schmierung eines 4-Takt-Motors aufweist.

Dieses Problem wird hier durch die der Erfindung zur Grunde liegende Konstruktion des Doppelkolbenmotors gelöst.

Doppelkolben-2-Takt-Verbrennungsmotor mit innerer Reinluft-Krafstoff­ gemischbildung besteht aus durchgehendem Zylinder, in dem 2 Kolben gegeneinander dichtend auf 2 gegenüberliegende Kurbelwellen wirken.

Im Zylinder zwischen den beiden Kolben befinden sich 2 Kanäle: Ein- und Auslaßkanal. Bei entgegengesetzter Bewe­ gung der beiden Kolben zum oberen und unteren Totpunkt werden die Kanäle durch die Kolben geöffnet oder geschlos­ sen, wodurch eine Reinluftspülung oder Reinluftkompression im Zylinder erfolgt.

In dem Brennraum, der sich in der Mitte des Zylinders zwi­ schen den beiden Kolben befindet, haben eine pneumatische Kraftstoff-Einspritzdüse und Kerze Zugang. Der Doppelkolben­ motor arbeitet auf dem Prinzip innerer Luft-Kraftstoffge­ mischbildung, dabei wird die reine Luft durch einen vom Motor angetriebenen Gebläse oder Kompressor in den Zylin­ der gepreßt.

Die 2 Kurbelwellengehäuse haben keine Verbindung zu dem Brennraum. Der Doppelkolbenmotor arbeitet nur rein kolben­ gesteuert. Es werden alle Vorteile eines 2-Takt-Motors mit Schmierung sowie Abgas- und Verbrauchsqualitäten eines 4-Takt-Motors geschaffen.

Claims (3)

1. Doppelkolben-2-Takt-Verbrennungsmotor mit innerer Reinluft-Kraftstoff­ gemischbildung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durchgehenden Zylinder 2 Kolben gegeneinander dichtend mit ihren Pleuelstangen auf 2 gegenüberliegende Kurbelwellen wirken.
2. Doppelkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderwandung zwischen den beiden Kolben, direkt oberhalb der Kolben, wenn sie im unteren Totpunkt stehen, sich 2 Kanäle befinden; ein Kanal ist Einlaß und der andere Auslaß.
3. Doppelkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Zylinders im Brennraum, der sich zwischen den beiden Kolben, wenn sie im oberen Totpunkt stehen, befindet, durch die Zylinderwandung eine Kraftstoff-Einspritzdüse und eine Zündkerze in den Brennraum Zugang haben.
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