DE60121185T2

DE60121185T2 - Zwei-takt-zyklus für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE60121185T2
Application number: DE60121185T
Authority: DE
Inventors: Drazen Paut
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: US6874454B2; EP1319121B1; ATE331878T1; DE60121185D1; HRP20000632A2; WO2002025078A1; US20040025816A1; EP1319121A1

Description

Technisches Gebiet

– Klassische Kolbenmotoren (Kolben – Stange bzw. Gestänge – Kurbelwelle) ausgeführt als "V"-Motoren (3), "Boxer"-Motoren, "Stern"-Motoren, "H"-Motoren.
– Motoren mit Doppelkolben, die unter einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind (1).
– Motoren mit zweiseitigen Kolben (2).

Das Problem zu lösen bedeutet, den Zyklus von Zwei-Takt-Motoren zu verbessern.
Hintergrund der Erfindung
Zwei-Takt-Motor-Ausführungen existieren bereits (siehe beispielsweise FR-A-2 708 668):

– Einlaßregulierung über ein Ventil, das durch die Nockenwelle geregelt bzw. gesteuert wird, während die Entleerung bzw. Abführung über einen Kanal im Zylinder ermöglicht wird.
– Zylinderbeladungs- und -ausbringregulierung über ein Durchgangsloch des transversalen Spülungssystems, mit der Unterstützung des Bodens des ablenkenden Kolbens.
– Zylinderbeladungs- und -ausbringregulierung über ein Durchgangsloch im Zylinder und mittels der Entnahme- bzw. Abzugsspülung.
– Zylinderbeladungs- und -ausbringregulierung über ein Durchgangsloch und mittels der Ein-Weg-Spülung mit dem angewendeten Doppelzylinder.
– Regulierung der Entleerung bzw. des Auslasses über ein Ventil, das durch die Nockenwelle geregelt bzw. gesteuert wird, und der Einlaß ist über ein Durchgangsloch im Zylinder bereitgestellt.
– Zylinderbeladungs- und -ausbringregulierung über die Ventile, die durch die Nockenwelle geregelt bzw. gesteuert sind bzw. werden.

Es sollte erwähnt werden, daß eine Installierung des rotierenden bzw. Drehventils in jedem entleerenden bzw. abführenden Durchgangsloch möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist wesentlich für die vorliegende Erfindung, daß zwei Zylinder im Joch arbeiten. Ein Zylinder wirkt als Kompressor (Pumpe) (1), während der andere als Motor (2) wirkt. Kolben in den Zylindern weisen die Phasenverzögerung zueinander in der Weise auf, daß der Kompressorkolben (3) in bezug auf den Motorkolben (4) um mehr als eine Hälfte des Hubs vorverlegt ist, was bedeutet, wenn einer der Kolben im oberen oder unteren Totpunkt (UDP oder LDP) ist, ist der andere Kolben im Mittelpunkt zwischen UDP und LDP, und umgekehrt. 4 zeigt das gesamte Zwei-Takt-Zyklus-Schema der vorliegenden Erfindung, wo der Kompressorzylinder (1) und der Motorzylinder (2) nahe zueinander der Einfachheit halber gezeichnet sind. Jede besondere Art von Motor, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, ist in 1, 2 und 3 gezeigt. Der ganze Zyklus verstreicht in einer Kurbelwellenumdrehung. 4a zeigt den Augenblick, wenn der Kompressorkolben (3) in seinem Hubmittelpunkt ist, während der Motorkolben (4) am unteren Totpunkt (LDP) ist. In diesem Augenblick hat der Kompressor die Luft vorkomprimiert, während Verbrennungsgas beinahe vollständig den Motor über den Auslaßkanal (15) verlassen hat.
In Folge des höheren Drucks im Kompressor und im komprimierenden Rohr (5) als im Motor überwindet die Druckdifferenz die Kraft der Feder (6) und das Ventil (7) öffnet, wie dies auch das Auslaß-Reed-Ventil (8) des Kompressors tut, was dazu führt, daß Luft in den Motorzylinder (2) eintritt. Auf diese Weise wird das Beladen des Motorzylinders (2) mit der frischen Luft ermöglicht, und auch ein Ausspülen mittels Luftüberschuß des restlichen Verbrennungsgases aus diesem speziellen Zylinder; all dies ist möglich, weil der Durchmesser des Kompressorzylinders (1) und der Durchmesser des Motorzylinders (2) in einer derartigen Weise verschieden sind, daß Dk > Dm (4a).
4b zeigt den Augenblick, wenn der Kompressorkolben (3) den UDP erreicht hat und an den Motor die gesamte angesaugte Luft geliefert hat, während der Motorkolben (4) die Hälfte des Takts bzw. Hubs passiert hat und die Luft-Kraftstoff-Mischung komprimiert, weil der abführende Kanal (15) durch den Motorkolben (4) überlappt und geschlossen ist bzw. wird, und die Einspritzvorrichtung (11) den Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt hat (somit weist der Motor der vorliegenden Erfindung keine Kraftstoffverluste auf, wie sie die Zwei-Takt-Motoren des Standes der Technik aufweisen). Nun übersteigt der Druck im Motor den Druck im komprimierenden Rohr (5), wodurch der Feder (6) ermöglicht wird, das Ventil (7) zu schließen. 4c zeigt den Augenblick, wenn der Kompressorkolben (3) die Hälfte des Hubs passiert hat und die frische Luft durch das Einlaß-Reed-Ventil (9) einsaugt, wo die Menge dieser Luft durch die Drossel bzw. Drosselklappe (10) geregelt bzw. gesteuert wird. Im gleichen Augenblick hat der Motorkolben (4) den UDP erreicht und die Kompression der Luft-Kraftstoff-Mischung beendet, und auch die Zündkerze (13) startet die Zündung. 4d zeigt den Augenblick bzw. Moment, wenn der Kompressorkolben (3) den LDP erreicht hat und das Ansaugen der Luft beendet hat, während der Motorkolben (4) angetrieben, durch das Verbrennungsgas, die Hälfte des Hubs passiert hat. 4e zeigt den Kompressorkolben (3), der die Luft komprimiert, während der Motorkolben (4) den LDP erreicht hat. Das Verbrennungsgas, unterstützt durch den Überschuß an Luft aus dem Kompressor, ist zur Atmosphäre ausgetreten, indem es durch den vor kurzem geöffneten Auslaßkanal (15) und durch das rotierende Auslaßventil (14) hindurchtritt. Der Zyklus wird wiederholt.
Vorteile der vorliegenden Erfindung:

– Der Unterschied zwischen dem Durchmesser des Kompressorzylinders (1) und dem Durchmesser des Motorzylinders (2) (Dk > Dm, aus 4a) gibt uns die Gelegenheit, den Motor mit der gewünschten Menge an Frischluft zu beladen und den Überschuß an Luft für ein Spülen zu besitzen, was nicht bei Zwei-Takt-Motoren des Standes der Technik möglich ist.
– Die Expansion ist länger, weil der Auslaßkanal (15) niedriger positioniert ist, als es bei Zwei-Takt-Motoren des Standes der Technik möglich ist. Siehe H1 bei 4a.
– Durch ein wechselweises Koppeln von einigen bzw. mehreren Modellen ist es leicht möglich, Mehrreihen-Motoren zu erhalten.

Bedeutung der Bezugszeichen bei 1, 2, 3 und 4:

1: Kompressor-(Pumpen-)Zylinder
2: Motorzylinder
3: Kompressor-(Pumpen-)Kolben; zweiseitiger Kolben bei 1 und einseitiger Kolben bei 3
4: Motorkolben; zweiseitiger Kolben bei 1 und ein seitiger Kolben bei 3
5: Kompressorrohr
6: Spiral- bzw. Schraubenfeder
7: Einlaßventil des Motors
8: Auslaß-Reed-Ventil des Kompressors
9: Einlaß-Reed-Ventil des Kompressors
10: Drosselklappe bzw. Drossel
11: Einspritzeinrichtung
12: Kurbelwelle
13: Zündkerze
14: rotierendes Auslaßventil
15: Durchgangsloch (Kanal) im Motorzylinder
16: Stange bzw. Gestänge
17: zweiseitiger Kolben (Motor – Kompressor)

Eines der erfinderischen Motordesigns:
1 zeigt einen Zwei-Zylinder-"X"-Motor mit einem zweiseitigen Kolben. Ein Kolben wirkt als der Kompressorkolben (3), und der andere wirkt als der Motorkolben (4), während die Kompressor- und Motorkammern miteinander über das Kom pressorrohr (5) verbunden sind. Da die Beanspruchung bzw. Belastung nicht hoch ist, sind die Kompressorventile (8) und (9) als Reed-Ventile ausgeführt, während das Einlaßventil (7) des Motors, welches mehr Beanspruchung erleidet, als ein Standardventil ausgeführt ist. Im abführenden Kanal des Motorzylinders ist für ein besseres Funktionieren des Motors das rotierende bzw. Drehventil installiert.

Claims

Zwei-Takt-Zyklus-Brennkraftmaschine, wie klassische Motoren, mit einer Stange bzw. einem Gestänge, einer Kurbelwelle, wie "V"-Motoren, Reihenmotoren, "Boxer"-Motoren, "Stern"-Motoren, "H"-Motoren oder Motoren mit einem zweiseitigen Kolben, welcher wenigstens ein Paar von Zylindern aufnimmt, von welchen einer als ein Kompressor und der andere als ein Motor wirkt, mit einer Möglichkeit eines wechselweisen bzw. gegenseitigen Koppelns von einigen Paaren, um einen Mehrreihenmotor zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor wenigstens ein Paar von Zylindern aufweist, von welchen einer der Kompressorzylinder (1) ist und der andere der Motorzylinder (2) ist, wobei jeder Zylinder einen Kolben aufnimmt, wobei die Kolben eine Phasenverzögerung zueinander in einer Weise aufweisen, daß, wenn sich einer der Kolben an einem der Totpunkte (LDP oder UDP) befindet, sich der andere in dem Mittelpunkt (zwischen LDP und UDP) und umgekehrt befindet, und weiters gekennzeichnet dadurch, daß die Kompressorzylinder (1) mit dem Motorzylindern (2) über ein komprimierendes bzw. Kompressorrohr (5) verbunden sind, und daß der Kompressorzylinder Einlaß-Reed-Ventile (9) und Auslaß-Reed-Ventile (8) aufweist, während der Motorzylinder (2) ein Einlaßventil (7) aufweist, welches durch die Druckdifferenz zwischen den Kompressorrohr (5) und der Motorkammer (2) geöffnet oder durch die Federkraft geschlossen ist bzw. wird, wenn die Druckdifferenz null wird, und auch den Auslaßkanal (15) umfaßt, welcher das Auslaß-Drehventil (14) umfaßt, und weiters gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser "Dk" des Kompressorzylinders (1) größer als der Durchmesser "Dm" des Motorzylinders (2) ist, und weiters dadurch gekennzeichnet, daß bei einem wechselweisen Koppeln von einigen Paaren von Zylindern die Mehrreihenmotoren erhalten werden können, welche Motoren Benzin, Diesel oder Gas konsumierende Motoren sein können, und schließlich dadurch, daß diese Zwei-Takt-Zyklus-Brennkraftmaschine auch ein Motor mit zweiseitigen Kolben, welche um 90° zueinander positioniert sind, oder mit zweiseitigen Kolben sein kann, welche parallel positioniert sind.