DE69806147T2

DE69806147T2 - Vorrichtung in einem verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE69806147T2
Application number: DE69806147T
Authority: DE
Inventors: Leif Dag Henriksen
Original assignee: SINUS HOLDING AS BREVIK
Current assignee: SINUS HOLDING AS BREVIK
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: HUP0000736A2; WO1998049436A1; ATE219551T1; NO971906D0; EP0977938B1; NO971906L; PL190094B1; CZ377799A3; HUP0000736A3; CA2287378A1; PL336380A1; EP0977938A1; ES2178835T3; CN1253607A; JP2001522429A; PT977938E; DE69806147D1; CN1097149C; RU2178528C2; DK0977938T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung in einem Verbrennungsmotor umfassend eine Anzahl von Motorzylindern, die in einer Ringreihe um eine gemeinsame Antriebswelle angeordnet sind und parallel zu der Antriebswelle verlaufende Zylinderachsen haben, wobei jeder Zylinder ein Paar von entgegengesetzten Kolben, die aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind, und für jedes Paar Kolben eine gemeinsame dazwischenliegende Arbeitskammer aufweist, während jeder Kolben mit seiner axial beweglichen Kolbenstange versehen ist, deren freies äußeres Ende über eine Auflagerolle gegen seine jeweiligen kurvenförmige, das heißt "sinus"-ähnlich kuvenförmige, Kurvenbahnführungsvorrichtung aufliegt, die an entgegengesetzten Enden des Zylinders angeordnet ist und die Bewegungen des Kolbens relativ zu dem zugeordneten Zylinder steuert.
Aus der US 5 031 581 (1989) ist eine Lösung entsprechend wie eingangs erwähnt bekannt. Mehr im besonderen ist darin ein Viertakt-Verbrennungsmotor mit zwei getrennten Kurvenbahnführungsvorrichtungen vorgeschlagen. Jede Kurvenbahnführungsvorrichtung arbeitet mit ihrem jeweiligen Kolbensatz und mit ihrem jeweiligen Satz von Auflagerollen gemäß dem an sich bekannten "sinus"-ähnlichen Konzept zusammen.
In der GB 2 019 487 ist ein Vier-Zylinder-Zweitakt-Motor gezeigt. Die Zündung tritt gleichzeitig in zweien der vier Zylinder, das heißt in Paaren von alternierend aufeinander folgenden Zylindern, auf. In der Patentbeschreibung ist angegeben, dass die Kontur der Kurvenbahn derart ausgebildet sein kann, dass die Kolben in Zusammenhang mit der Expansion des Verbrennungsproduktes in einer günstigsten Weise bewegt werden können. Es ist eine erwünschte Ebene oder gleichbleibende Kontur zum Entleeren oder Ausspülen von Abgasen, bevor neuer Kraftstoff in den Zylinder eingeführt wird, verwendet. In den Zeichnungen ist an jeder der beiden zueinander gegenüberliegenden Kurvenbahnnuten eine mehr oder weniger geradlinige, lokale Kurvenbahnkontur an wechselseitigen Umkehrpunkten gezeigt, die zueinander direkt gegenüber liegen und "sinus"-ähnliche Kurvenabschnitte bilden. Mehr im einzelnen ist die geradlinige Kurvenbahnkontur an nur einem der beiden aufeinander folgenden Umkehrpunkte der "sinus"-ähnlichen Kurve, die die "sinus"- ähnlichen Kurvenabschnitte bildet, dargestellt, nämlich dort, wo die jeweiligen Kolben nacheinander ihre jeweils am meisten entfernt liegenden äußeren Positionen bei maximal geöffneten Austritts- und Nachladungsöffnungen einnehmen.
Die vorliegende Erfindung, die sich primär auf Zweitaktmotoren bezieht, aber die auch Viertaktmotoren angewendet werden kann, geht von einer Kolbenanordnung und Zylinderanordnung gemäß der vorerwähnten US 5 031 581 aus.
In der FR-A-2 732 722 ist eine zweitteilige Antriebswelle dargestellt. Jeder Antriebswellenteil ist mit einer scheibenförmigen Kurvenbahnführungsvorrichtung versehen, die in einer zu der Antriebswellenachse geneigten Ebene angeordnet ist, um eine mathematische Sinuskurvenbewegung des relevanten einen Kolbens jedes Paar entgegengesetzter Kolben zu erzeugen. Es ist vorgeschlagen, das Kompressionsverhältnis durch axiales Einstellen des Relativabstandes zwischen den den Antriebswellenteilen und entsprechend des Relativabstandes zwischen jedem Paar entgegengesetzter Kolben zu steuern. Diese axiale Einstellung ist durch eine axiale Bewegung des einen Antriebswellenteiles relativ zu dem anderen Antriebswellenteil geschaffen, das heißt ein Antriebswellenteil ist axial beweglich und die andere Antriebswelle ist axial unbeweglich.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es Ziel, das Kompressionsverhältnis in den Zylindern des Motors in einer ähnlichen Weise wie in der FR-A-2 732 722 vorgeschlagen, aber mit zusätzlichen Vorteilen regulieren zu können. Es ist von besonderem Interesse, eine Motorkonstruktion zu schaffen, die in einer gesteuerten, genauen und zuverlässigen Weise basierend auf einem konstruktional einfachen und zuverlässigen Antriebswellenaufbau arbeitet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kurvenbahnführungsvorrichtung mit "sinus"-ähnlicher Kurvenform anstelle der in der FR-A-2 732 722 vorgeschlagenen scheibenförmigen Kurvenbahnführungsvorrichtung zu verwenden. Durch die Verwendung einer Kurvenbahnführungsvorrichtung mit einer "sinus"-ähnlichen Kurvenform wird ermöglicht, die zugeordneten Kolben in einer vorteilhafteren Weise zu führen, um die gesamte Motorwirkung zu verbessern. Genauer ermöglicht die Kurvenbahnführungsvorrichtung mit "sinus"-ähnlicher Kurvenform die Eingliederung von unterschiedlichen lokalen Variationen an jedem Motortakt, um die Gesamtmotorwirkung zu verbessern. Es ist jedoch von äußerster Wichtigkeit, dass die Kurvenbahnführungsvorrichtungen und deren Verbindung mit der Antriebswelle eine günstige Ausbildung haben und ausreichend betriebszuverlässig sind.
Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kurvenbahnführungsvorrichtungen relativ zu einer einstückigen Antriebswelle axial beweglich ist und mit einem Hydraulikmechanismus versehen ist, um separat die Position dieser wenigstens einen Kurvenbahnführungsvorrichtung einzustellen, was eine Regulierung des Relativabstandes zwischen den Kolben einschließt, wobei der Hydraulikmechanismus eine ringförmige Druckölkammer und einen Simulatorkolben aufweist, wobei der Simulatorkolben diese Kammer in zwei Unterkammern unterteilt und wobei jede Unterkammer an jeweils einen von zwei Druckölkreisläufen angeschlossen ist.
Durch die Regulierung der Position allein für die eine Kurvenbahnführungsvorrichtung wird die Regulierungsanordnung besonders einfach, und weitere wesentliche Vorteile können bei der allgemeinen Funktion des Motors erzielt werden, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Alternativ zu der Regulierung der Position für nur eine Kurvenbahnführungsvorrichtung ist es möglich, die Position für jede der Kurvenbahnführungsvorrichtungen synchron oder einzeln zu regulieren, was ganz davon abhängt, ob eine zusätzliche Einstellung zwischen den Bewegungen der Kolben in jedem Kolbenpaar erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung ist man in der Lage, das Kompressionsverhältnis in der Arbeitskammer zwischen zwei Kolben des oder jedes Zylinders des Motors in einer ganz einfachen und zuverlässigen Weise mittels des Hydraulikmechanismus' zu regulieren.
Angesichts dessen, dass die Kurvenbahnführungsvorrichtung für den einen Kolben jedes und aller der Zylinder gemeinsam ist, kann effektiv und in genau steuerbarer Weise eine entsprechende Regulierung der Position für den einen Kolben jedes der Zylinder relativ zu dessen zugeordnetem Zylinder mittels einer und derselben druckölregulierten Kurvenbahnführungsvorrichtung erzielt werden. Dies bedeutet, dass die Position der einen der Führungseinrichtungen und demgemäss die Position des diesbezüglichen Kolbens jedes Kolbenpaares in gesteuerter und zuverlässiger Weise mittels eines ganz unkomplizierten Hydraulikmechanismus', das heißt mittels unter Druck gesetztem Öl, eingestellt werden kann.
Gemäß der Erfindung ist es ermöglicht, das Arbeitsvolumen zwischen Kolben des Zylinders so zu regulieren, wie dies erforderlich sein kann, das heißt während des Gebrauchs und insbesondere während eines Kaltstarts des Motors und zurück auf Normalbetrieb, nachdem der Motor ausreichend warm gelaufen ist.
Eine günstige konstruktionelle Lösung der vorliegenden Erfindung ist, dass eine einstückige Antriebswelle verwendet wird und dass jede Kurvenbahnführungsvorrichtung mit der Antriebswelle drehbar ist und dass wenigstens eine Kurvenbahnführungsvorrichtung axial beweglich entlang der Antriebswelle ist. Dies bedeutet, dass die Kurvenbahnführungsvorrichtungen und die Antriebswelle in ganz kompakter und in den Abmessungen begrenzter Konstruktion verwirklicht werden können.
Eine weitere günstige konstruktionelle Lösung der vorliegenden Erfindung ist, dass die Druckölkammer in einem Ringraum zwischen der Antriebswelle und der Kurvenbahnführungsvorrichtung gebildet ist und dass der Kolben von seiner Kurvenbahnführungsvorrichtung aus radial einwärts in diese Kammer vorsteht.
Es ist auch vorteilhaft, dass der Kolben parallel zu der Achse der Antriebswelle durch einen Satz Treibbolzen durchsetzt ist, welche eine gewisse Axialbewegung des Kolbens relativ zu der Antriebswelle erlauben, während die Teibbolzen an ihren jeweiligen entgegengesetzten Enden an die Antriebswelle angeschlossen sind und an ein an die Antriebswelle befestigtes Tragelement angeschlossen sind.
Es ist gemäß der Erfindung besonders interessant, das Kompressionsverhältnis in Zusammenhang mit dem Starten des Motors, das heißt bei einem Kaltstart, zu ändern. Es ist weiter interessant, zusätzlich das Kompressionsverhältnis während des Betriebs verändern zu können, um hierdurch während des Normalbetriebes das günstigste Kompressionsverhältnis, das möglich ist, zu erhalten. Folglich kann es von Interesse sein, das Kompressionsverhältnis während des Betriebs des Motors aus verschiedenen Gründen zu ändern.
Es ist gemäß der Erfindung bevorzugt, dass ein Kolben des Zylinders, der zum Regulieren der Position des zugeordneten Zylinders ausgebildet ist, einen Kolben bildet, der ein Öffnen und Schließen von Austrittsöffnungen des Zylinders steuert.
In der Praxis steuert dieser eine Kolben jedes Zylinders das Öffnen und Schließen von einer oder mehrerer Austrittsöffnung(en) des Zylinders und der andere Kolben jedes Zylinders steuert das Öffnen und Schließen einer oder mehrerer Nachladungsöffnung(en).
Dementsprechend ist gleichzeitig, wenn das Kompressionsverhältnis zwischen den Kolben reguliert wird, zusätzlich die Möglichkeit erzielt, die Öffnungs- und Schließfolge der zugeordneten Austrittsöffnungen zu regulieren.
Unter anderem können hierdurch die Durchströmungsdurchgänge der Austrittsöffnungen nach Bedarf begrenzt werden. Weiter kann der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Austrittsöffnungen in Bezug auf den Normalbetrieb verschoben werden.
Unter anderem können hierdurch gemäß der Erfindung eine günstige getrennte Steuerung der Austrittsöffnungen über die eine Kolbengruppe und eine getrennte günstige Steuerung der Nachladungsöffnungen über die andere Kolbengruppe mittels deren jeweiligen getrennten Kurvenbahnführungsvorrichtungen erzielt werden.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche einige praktische Ausführungsformen zeigen und in denen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Motors gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 1a und 1b in einem entsprechenden Segment von Fig. 1 lebensnotwendige Teile des Motors zeigen und in Fig. 1a Kolben des Motors in einer Position mit maximalem gegenseitigen Abstand und in Fig. 1b mit minimalem gegenseitigen Abstand darstellen;
Fig. 2 schematisch einen ersten Querschnitt, dargestellt an einem Ende des Zylinders, an welchem ein Nachladungslufteinlass gezeigt ist, zeigen;
Fig. 3 schematisch einen zweiten Querschnitt, dargestellt an dem anderen Ende des Zylinders des Motors, an welchem ein Auspuffauslass gezeigt ist, zeigt;
Fig. 4a schematisch in einem dritten Querschnitt den Mittelabschnitt des Motorzylinders zeigt, wo der Kraftstoff geliefert wird und die Zündung des Kraftstoffes auftritt, dargestellt in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 4b in einem Fig. 4a entsprechenden Querschnitt den Mittelabschnitt des Zylinders gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 5a in einem Längsschnitt ein Segment des Motors nach Fig. 1b zeigt;
Fig. 5b eine Kurvenbahnführungsvorrichtung mit zugehöriger Antriebswelle, dargestellt in einem Längsschnitt mit einem Segment des Motors nach Fig. 1b zeigt;
Fig. 5c einen Kreuzkopf in Seitenansicht zeigt;
Fig. 5d und 5e den Kreuzkopf nach Fig. 5c von oben bzw. von unten zeigen;
Fig. 5f die Kolbenstange in Seitenansicht gesehen zeigt;
Fig. 5g die Kolbenstange nach Fig. 5f von oben gesehen zeigt;
Fig. 5h einen Kolben nach der Erfindung in einem Vertikalschnitt zeigt;
Fig. 6-8 schematisch dargestellt und in der Zeichnungsebene ausgebreitet ein allgemeines Bewegungsmuster für den ersten von zwei jedem Zylinder zugeordneten Kolben, verwendet in Verbindung mit einem Dreizylindermotor und in unterschiedlichen Winkelpositionen relativ zu der Drehbewegung der Antriebswelle dargestellt, zeigen;
Fig. 6a schematisch das Prinzip der Übertragung von Antriebskräften zwischen der Rolle der Kolbenstange und einem zugehörigen sich schräg erstreckenden Abschnitt der "Sinus"-Fläche zeigt;
Fig. 9 schematisch dargestellt und in der Zeichnungsebene ausgebreitet ein genaueres Bewegungsmuster für zwei Kolben jedes Zylinders zeigt, in unterschiedlichen Winkelpositionen relativ zu der Drehbewegung der Antriebswelle dargestellt und in Verbindung mit einem Fünf-Zylinder- Motor dargestellt;
Fig. 10 in einer Fig. 9 entsprechenden Darstellung die Kolben in jeweiligen Positionen relativ zu den zugeordneten Zylindern in einer nachfolgenden Arbeitsposition zeigt;
Fig. 11 schematisch ein Segment eines zentralen Abschnitts einer "Sinus"- Fläche für zwei zugeordnete Kolben jedes Zylinders zeigt;
Fig. 12 eine detaillierte Kurvenkontur für eine "Sinus"-Fläche für einen ersten Kolben in jedem Zylinder zeigt;
Fig. 13 eine entsprechende detaillierte Kurvenkontur für eine "Sinus"-Fläche für einen zweiten Kolben in jedem Zylinder zeigt;
Fig. 14 eine vergleichende Zusammenstellung der Kurvenkonturen nach den Fig. 12 und 13 zeigt;
Fig. 15 im Schnitt und im Längsschnitt eine alternative Konstruktion einer Kurvenbahnführungsvorrichtung mit zugeordneten Druckrollen, die an dem äußeren Ende einer Kolbenstange angeordnet sind, zeigt;
Fig. 16 die gleiche Alternativlösung, wie sie in Fig. 15 dargestellt ist, in einem Schnitt in Richtung radial auswärts von der Kurvenbahnführungsvorrichtung gezeigt, zeigt;
Fig. 17 und 18 in Draufsicht bzw. im Horizontalschnitt die Führung des Kopfabschnittes der Kolbenstange entlang eines Paars von Steuerstangen, die zueinander parallel verlaufen, zeigen.
In Zusammenhang mit Fig. 1 soll hier allgemein auf einen Zweitakt-Verbrennungsmotor 10 Bezug genommen werden. Insbesondere soll solch ein Motor 10 beschrieben werden, der an das sogenannte "Sinus"-Konzept angepasst ist. In Fig. 1 ist insbesondere ein Verbrennungsmotor 10 gemäß der Erfindung im Querschnitt und in einer schematischen Weise dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 10 gemäß der Erfindung im Querschnitt und in einer schematischen Weise dargestellt. Als eine Ausführungsform ist ein Zweitakt-Verbrennungsmotor 10 gezeigt, aber wie erwähnt kann die Lösung auch auf einen Viertakt-Motor angewendet werden, wobei die spezielle Ausführungsform eines solchen hier nicht beschrieben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist speziell eine Lösung zur Änderung des Kompressionsverhältnisses des Motors während des Gebrauchs vorgeschlagen. Die Änderung des Kompressionsverhältnisses kann jedoch auch einen Einfluss auf die verbleibenden Betriebsbedingungen des Motors haben, wie dies aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf unterschiedliche Aspekte gemäß der Erfindung, die direkte oder indirekte Bedeutung für verschiedene Funktionen des Motors und die sich daraus ergebenden Wirkungen haben.
Ein Ziel gemäß der folgenden Erfindung ist unter anderem eine günstige Steuerung des Öffnens und Schließens von Austrittsöffnungen 25 und Nachladungsöffnungen 24, wie weiter unten näher beschrieben wird.
Weiter wird auf eine Verbrennung in einer speziell begrenzten Verbrennungskammer K1 abgezielt, wie genauer unten beschrieben wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Antriebswelle von der Konstruktion her in Form einer Antriebs-Stumpf-Welle gezeigt, die sich axial und zentral durch den Motor 10 hindurch erstreckt.
Die Antriebswelle 11 ist mit einem radial nach außen vorstehenden ersten Kopfabschnitt 12a versehen, der eine erste Kurvenbahnführungsvorrichtung bildet. Die Antriebswelle ist weiter mit einem gleichwirkend nach außen vorstehenden zweiten Kopfabschnitt 12b versehen, der eine zweite Kurvenbahnführungsvorrichtung bildet.
Die Kopfabschnitte/die Kurvenbahnführungsvorrichtungen 12a, 12b sind in der dargestellten Ausführungsform getrennt dargestellt und einzeln jeweils mit ihrer Befestigungseinrichtung mit der Antriebswelle 11 verbunden.
Die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a umgibt die Antriebswelle 11 an deren einem Ende Ha und bildet eine Endabstützung über einen Befestigungsflansch 12a' gegen eine Endoberfläche 11b der Antriebswelle 11 und ist an der Antriebswelle mittels Befestigungsschauben 12a" stationär gesichert.
Die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b umgibt einen verdickten Abschnitt 11c der Antriebswelle 11 an deren entgegengesetzten Endabschnitt 11d. Die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b ist nicht wie die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a direkt an der Antriebswelle 11 gesichert, sondern ist andererseits um ein begrenztes Ausmaß axial entlang der Antriebswelle 11 axial verschiebbar angeordnet, insbesondere mit der Idee, das Kompressionsverhältnis in den Zylindern 21 des Motors 10 regeln zu können (nur der eine einer Anzahl von Zylindern ist in Fig. 1 gezeigt).
Der Endabschnitt 11d (siehe Fig. 1 und 5a) der Antriebswelle 11 bildet einen radial gekröpften Hülsenabschnitt, an welchen ein tassenförmiges Tragelement 13 befestigt ist. Das Tragelement 13 ist mit einem Befestigungsflansch 13' versehen, der mit Befestigungsschrauben 13" an den Endabschnitt 11d der Antriebswelle 11 gesichert ist. Zwischen einer oberen Endoberfläche 13a des Tragelementes 13 und einer gegenüberliegenden Schulteroberfläche 11e der Antriebswelle 11 ist eine Druckölkammer 13b gebildet. In der Druckölkammer 13b ist ein Kompressionssimulator 12b' in Form eines einen Kolben bildenden Führungsflansches gleitbar aufgenommen, der von der Innenseite der Kurvenbahnführungsvorrichtung radial nach innen in die Druckölkammer 13b zur gleitenden Anlage gegen die Außenoberfläche des Endabschnittes 11d vorsteht.
Um eine Relativdrehung zwischen der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b und dem Tragelement 13 und der Antriebswelle 11 zu vermeiden, ist der Führungsflansch 12b' durch eine Reihe von Führungsstiften 12' durchgriffen, die jeweils in Bohrungen in der Endoberfläche 13a des Tragelementes 13 und in der Schulteroberfläche 11e der Antriebswelle 11 verankert sind.
Die Druckölversorgung der und die Druckölableitung aus der Druckölkammer 13b geschehen über Durchgangsleitungen 11f und 11g durch einen Endabschnittsdeckel 11d der Antriebswelle 11.
Eine Ölführungseinrichtung 14, die axial einwärts in zueinander ausgerichtete Axialbohrungen in dem Endabschnitt 11d der Antriebswelle 11 und in den Befestigungsflansch 13' des Tragelementes 13 eingesetzt ist, sorgt dafür, dass Drucköl und rücklaufendes Öl zu und aus den Leitungen 11f und 11g über getrennte Führungsleitungen 14a und 14b und benachbarte Ringnuten 14a' und 14b' in der Ölführungseinrichtung 14 geleitet wird.
Die Steuerung von Drucköl und rücklaufendem Öl in die und aus der Druckölkammer 13b an entgegengesetzten Seiten des Kompressionssimulators 12b' der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b findet von einer entfernt angeordneten handelsüblichen Steueranordnung aus, die nicht weiter gezeigt ist, in einer nicht weiter gezeigten Weise statt.
Die Antriebswelle 11 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, an entgegengesetzten Enden mit äquivalenten Antriebswellenhülsen 15a und 15b verbunden. Die Hülse 15a ist mit Befestigungsschrauben 15a' an der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a befestigt, während die Hülse 15b mit Befestigungsschrauben 15b' an dem Tragelement 13 befestigt ist. Die Hülsen 15a und 15b sind drehbar in jeweils einer von zwei entgegengesetzten Haupttraglagern 16a, 16b montiert, die an entgegengesetzten Enden des Motors 10 in einer jeweiligen Endabdeckung 17a bzw. 17b befestigt sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Endabdeckungen 17a und 17b entsprechend an einen mittleren Motorblock 17 mittels Befestigungsschrauben 17' befestigt.
Innerhalb des Motors 10 sind eine erste Schmierölkammer 17c zwischen der Endabdeckung 17a und dem Motorblock 17 und eine zweite Schmierölkammer 17d zwischen der Endabdeckung 17b und dem Motorblock 17 gebildet. Es sind eine an die Endabdeckung 17b befestigte gesonderte Kappe 17e und eine äußere Ölleitung 17f zwischen der Ölleitungskammer 17c und der Ölkappe 17e gezeigt. Weiter ist ein Saugkopf 17g dargestellt, der an eine Schmierölleitung 17h angeschlossen ist, welche eine Verbindung zwischen der Schmierölkammer 17d und einer externen Schmierölanordnung (nicht weiter gezeigt) bildet.
Die Ölführungseinrichtung 14 ist mit einem eine Abdeckung bildendem Kopfabschnitt 14c versehen, der an die Endabdeckung 17b des Motors 10 mit Befestigungsschrauben 14c' befestigt ist. Der eine Abdeckung bildende Kopfabschnitt 14c bildet endweise außerhalb des Traglagers 16b eine Abdichtung relativ zu der Schmierölkammer 17c. Entsprechend ist an der Abdeckung 17a endweise außerhalb des Traglagers 16a eine Dichtungsabdeckung 14d mit einem zugeordneten Dichtungsring 14e befestigt.
Der Motor 10 ist folglich allgemein aufgebaut aus einem Abtriebsbauteil, das heißt einem drehbaren Bauteil, und einem Antriebsbauteil, das heißt einem nicht drehenden Bauteil. Das Abtriebsbauteil umfasst die Antriebswelle 11 des Motors und das Tragelement 13 der Antriebswelle und die Antriebswellenhülsen 15a/15b zuzüglich den Kurvenbahnführungs- Vorrichtungen 12a und 12b, die mit der Antriebswelle 11 verbunden sind. Das nicht drehende Antriebsbauteil umfasst die Zylinder 21 des Motors mit dem zugeordneten Kolben 44, 45.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Regulierung/Einstellung der Kompressionsrate des Motors durch Bewirkung einer internen Regulierung/Einstellung, das heißt wechselseitig zwischen Teilen des Abtriebsbauteiles, geschaffen. Mehr im Einzelnen wird die eine Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b axial rückwärts und vorwärts relativ zu der Antriebswelle 11 verschoben, das heißt innerhalb eines definierten Bewegungsraumes innerhalb der Druckölkammer 13a, die durch den Führungsflansch 12b' und die Teilkammern der Ölkammer 13a an entgegengesetzten Seiten des Führungsflansches 12b' festgelegt ist.
In der Praxis ist es eine Frage der Regulierung/Einstellung einer Länge von einigen wenigen Millimetern für kleinere Motoren und von einigen Zentimetern für größere Motoren. Die jeweiligen Volumenunterschiede der zugeordneten Arbeitskammern haben jedoch äquivalente Kompressionswirkungen in den unterschiedlichen Motoren.
Zum Beispiel kann eine stufenweise oder stufenlose Regulierung der Verdichtungsverhältnisse je nach Bedarf in Betracht gezogen werden, zum Beispiel angepasst mit einer schrittweisen Steuerung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b in jeweilige Positionen relativ zu der Antriebswelle 11. Die Steuerung kann zum Beispiel automatisch mittels an sich bekannter Elektronik, die auf unterschiedlicher Temperaturerfassungsausrüstung oder dergleichen basiert, erfolgen. Alternativ kann die Steuerung durch manuelle Steuerung über geeignete Regulierungs-/Einstellungseinrichtungen erfolgen, die hier nicht weiter gezeigt sind.
Durch Bewirkung der Regulierung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b in Verbindung mit dem Abtriebsbauteil des Motors vermeidet man eine Beeinflussung auf die allgemeine Steuerung der Anordnung eines zugeordneten Kolbens 44, einer zugeordneten Kolbenstange 48, einem Hauptauflagerad 53 und einem Hilfsrad 55, das heißt, eine Beeinflussung auf die mechanische Verbindung zwischen dem Antriebsbauteil und dem Abtriebsbauteil wird vermieden.
Andererseits wird mit solch einer Regulierung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b eine axiale Regulierung intern in dem Antriebsbauteil in solch einer Weise erzielt, dass die Gesamtanordnung von Kolben 44, Kolbenstange 48, Hauptauflagerad 53 und Hilfsrad 55 kollektiv mittels der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b relativ zu dem zugeordneten Zylinder 21 verschoben werden kann, und dies unabhängig von der konkreten Kompressionsregulierung in der Praxis.
In Fig. 1 und 1b ist durch eine gestrichelte Linie ein Mittelabstand 44' zwischen den Kolbenköpfen der Kolben 44, 45 bei einem normalen Kompressionsverhältnis angezeigt, wenn die Kurvenbahnführungsrichtung 12b die in Fig. 1 dargestellte Position einnimmt. Durch die durchgezogene Linie ist ein Mittelabstand 44" zwischen den Kolbenköpfen der Kolben 44, 45 angezeigt, wenn der Führungsflansch 12b' der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b maximal nach oben gegen die Schulteroberfläche 11e der Kolbenstange 11 gedrückt ist.
Der Motor 10 ist in drei stationäre Hauptbauteile, das heißt ein Mittelelement, das den Motorblock 17 bildet, und zwei eine Abdeckung bildende Gehäuseelemente 17a, 17b, die an jeweils einem der Enden des Motors 10 angeordnet sind, aufgeteilt gezeigt. Die Gehäuseelemente 17b, 17c sind folglich dazu geeignet, an ihrem jeweiligen Ende des Motorblockes 17 ihre jeweiligen Kurvenbahnführungsvorrichtungen 12a, 12b, Auflageräder 53 und 55 und deren zugeordneten Lager an den jeweiligen Kolbenstangen 48, 49 abzudecken. Das gesamte Antriebsbauteil und das gesamte Abtriebsbauteil des Motors sind folglich wirksam in dem Motor 10 eingeschlossen und in einem Ölbad in den zugeordneten Schmierölkammern 17c und 17d aufgenommen.
Der Motorblock 17 der dargestellten Ausführungsform wird in Verbindung mit einem Dreizylindermotor verwendet, der entsprechend mit drei umfangsmäßig getrennten Motorzylindern 21 ausgebildet ist. Nur der eine der drei Zylinder 21 ist in den Fig. 1, 1a und 1b gezeigt.
Die drei Zylinder 21, die um die Antriebswelle 11 herum mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 120º angeordnet sind, sind gemäß der dargestellten Ausführungsform als getrennte, Zylinder bildende Einsetzelemente ausgebildet, die in einer zugeordneten Bohrung in dem Motorblock 17 eingeschoben sind.
In jeden Zylinder/Zylinderelement 21 ist eine hülsenförmige Zylinderbuchse 23 eingesetzt. In der Buchse 23 sind, wie weiter in Fig. 1a und 1b (siehe auch Fig. 2 und 3) gezeigt ist, eine Ringserie von Nachladungsöffnungen 24 an dem einen Ende der Buchse 23 und eine Ringserie von Austrittsöffnungen 25 an dem anderen Ende der Buchse 23 ausgebildet.
Äquivalent sind in der Wand 21a des Zylinders 21 Nachladungsöffnungen 26 angeordnet, die radial mit den Nachladungsöffnungen 24 der Buchse 23, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ausgerichtet sind, während Austrittsöffnungen 27, die radial mit den Austrittsöffnungen 25 der Buchse 23 ausgerichtet sind, äquivalent in der Zylinderwand 21a ausgebildet sind, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
In Fig. 1 sind eine Einlassringleitung 28 für Nachladungsluft, welche die Nachladungsöffnung 26 umgibt, und ein radial außerhalb liegender Nachladungslufteinlass 29 gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstrecken sich die Nachladungsluftleitungen 28 mit einem markant schrägen Winkel u relativ zu einer durch die Zylinderachse verlaufenden Radialebene A und sind insbesondere geeignet, die Nachladungsluft auf einen Rotationsweg 38 innerhalb des Zylinders 21 zu bringen, wie dies durch den Pfeil B in Fig. 2 gezeigt ist.
Weiter ist in Fig. 1 eine Auspuffauslassringleitung 30, die die Austrittsöffnungen 27 umgibt, zuzüglich eines Auspuffauslasses 31 gezeigt, der sich radial nach außen öffnet.
In Fig. 3 ist weiter ein äquivalent schräger Verlauf der Austrittsöffnungen 27 mit einem Winkel v relativ zu der Radialebene A durch die Zylinderachse gezeigt, der insbesondere dazu geeignet ist, die Auspuffgase aus dem Rotationsweg 38 innerhalb des Zylinders auf einen äquivalenten Rotationsweg außerhalb des Zylinders 21 zu leiten, wie dies durch den Pfeil C gezeigt ist. Die Austrittsöffnungen 27 sind sich radial nach außen öffnend gezeigt, um den Auswärtsfluss der Auspuffgase aus dem Zylinder 21 nach außen in Richtung auf die Auspuffauslassleitung 30 zu erleichtern.
In konventionell bekannter Weise wird die Nachladungsluft verwendet, um die Auspuffgase aus einer vorangegangenen Verbrennungsphase in dem Zylinder hinauszudrücken und zusätzlich Frischluft für einen nachfolgenden Verbrennungsprozess in den Zylinder zu liefern. In diesem Zusammenhang wird gemäß der Erfindung auf eine an sich bekannte Weise in dem Kompressionstakt eine rotierende Luftmasse, wie durch Pfeile 38 (siehe Fig. 1a und Fig. 4a) gezeigt, in der Arbeitskammer K des Zylinders 21 verwendet.
In Fig. 1a, 1b und 4a ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder Kraftstoffdüse 32 gezeigt, die in einem Hohlraum 33 in der Zylinderwand 21a aufgenommen ist. Die Einspritzvorrichtung/Düse 32 hat ein spitzes Ende 32' (siehe Fig. 4a), das durch eine Bohrung 34 in der Zylinderwand 21a hervorsteht. Die Bohrung 34 führt mit einem schrägen Winkel 21a, der nicht weiter in Fig. 4a bezeichnet ist, aber der dem in Fig. 2 gezeigten Winkel u entspricht, durch die Zylinderwand 21a hindurch. Das spitze Ende 32' steht weiter durch eine Bohrung 35 in der Buchse 23 vor, die mit der Bohrung 34 ausgerichtet ist. Eine Mündung 36 (siehe Fig. 4a) der Düse/Einspritzvorrichtung 32 ist so angeordnet, dass ein Kraftstoffstrahl 37, wie dies in Fig. 4a gezeigt ist, gerade vor einer Zündkerze 39 (möglicherweise einem Zündstift), die in einer Kammerzone angeordnet ist, die einen Teil der Verbrennungskammer K1 (siehe Fig. 1b) bildet, schräg nach innen in eine durch die Pfeile 38 gezeigte rotierende Luftmasse in dem Zylinder 21 gerichtet.
In Fig. 4b ist eine alternative Konstruktion zu der in Fig. 4a gezeigten Lösung gezeigt, hier sind zusätzlich zu einer ersten Kraftstoffdüse 32 und einer ersten Zündanordnung 39 eine zweite Kraftstoffdüse 32a und eine zweite Zündanordnung 39a in einer und derselben scheibenförmigen Verbrennungskammer K1 gezeigt. Beide Düsen 32 und 32a sind entsprechend wie mit Bezug auf Fig. 4a beschrieben ausgebildet, und beide Zündanordnungen 39 und 39a sind entsprechend wie mit Bezug auf Fig. 4a beschrieben ausgebildet. Bei der Düse 32a sind die zugeordneten Bauteile mit der zusätzlichen Bezugsbezeichnung "a" gezeichnet.
In der dargestellten Ausführungsform von Fig. 4b sind die Düsen 32, 32a mit einem Winkelbogen von 180º zueinander versetzt gezeigt, während die Zündanordnungen 39, 39a entsprechend mit einem Winkelbogen von 180º zueinander versetzt gezeigt sind. In der Praxis können die Relativabstände je nach Erfordernis, das heißt mit unterschiedlichen gegenseitigen Abständen, die zum Beispiel von dem Zeitpunkt der Zündungen zueinander gesehen oder dergleichen abhängen, abgeändert sein.
Weiter ist in Fig. 1 ein Kühlwassersystem zum allgemeinen Kühlen des Zylinders 21 gezeigt. Das Kühlwassersystem umfasst einen nicht weiter gezeigten Kühlwassereinlass, der eine erste Kühlwasserringleitung 41 und eine zweite Kühlwasserringleitung 42 hat. Die Leitungen 41, 42 sind miteinander über eine Ringserie von sich axial erstreckenden Verbindungsleitungen 43 (siehe Fig. 3) verbunden. Die sich axial erstreckenden Leitungen 43 führen durch die Zylinderwand 21a in jeder Zwischenzone 27a zwischen den Austrittsöffnungen 27 hindurch, so dass diese Zonen 27a lokal einem Durchfluss von Kühlmedium unterliegen und hierdurch vor Überhitzung geschützt werden. Der Kühlwasserauslass, der nicht weiter in Fig. 1 gezeigt ist, ist entfernt von dem Kühlwassereinlass in einer nicht weiter gezeigten Weise mit der Kühlwasserleitung 42 verbunden.
Innerhalb der Buchse 23 gibt es zwei axial bewegliche Kolben 44, 45, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Unmittelbar an der jeweiligen Oberseite 44a, 45a der Kolben und an den Kolbenmantelkanten 44b, 45b der Kolben ist ein Satz von Kolbenvierteln 46 in einer an sich bekannten Weise angeordnet. Die Kolben 44, 45 sind in einem Zwei-Takt-Motorsystem synchron aufeinander zu und voneinander weg beweglich.
Weitere Details der Kolben sind in Fig. 5h gezeigt. Der Kolben 44 ist in Form einer relativ dünnwandigen Kappe gezeigt, die einen Oberseitenabschnitt 44a und einen Mantelabschnitt 44b hat. Ganz innen innerhalb des Innenhohlraumes des Kolbens ist eine Stützscheibe 44c angeordnet, darauf folgt ein Kopfelement 48c für eine zugeordnete Kolbenstange 48, ein Stützring 44d und ein Klemmring 44e.
Das Kopfelement 48c ist mit einer konvex gerundeten Oberseitenoberfläche 48c' und einer konkav gerundeten Bodenoberfläche 48c" versehen, während die Stützscheibe 44c mit einer äquivalent konkav gerundeten oberen Stützoberfläche 44c' ausgebildet ist und der Stützring 44d mit einer konvex gerundeten unteren Stützoberfläche 44d' versehen ist. Das Kopfelement 48c ist folglich dazu geeignet, relativ zu dem Kolben gesteuert durch die Stützoberflächen 44c' und 44d' um eine theoretische Achse verdreht zu werden. Durch Anlage gegen einen Schulterabschnitt 44f innerhalb des Kolbens sorgt der Ring 44e dafür, dass das Kopfelement 48c - und hierdurch die Kolbenstange 48 - ein gewisses Maß von Passung und hierdurch eine gewisse Möglichkeit der Drehung um die theoretische Achse des Kolbens 44 während des Betriebs hat.
Das Kopfelement 48c ist mit einem mittleren, hülsenförmigen Tragabschnitt 48 g versehen, der Rippenabschnitte 48g' hat, die seitwärts nach außen vorstehen, und einen verriegelnden Eingriff mit äquivalenten (nicht weiter gezeigten) Hohlräumen innerhalb der zugeordneten Kolbenstange 48 (siehe Fig. 1a und 1b) bilden.
In Fig. 1a sind die Kolben 44, 45 in ihrer einen äquivalenten einen äußeren Position gezeigt. Diese äußere Position, wo es einen maximalen Abstand zwischen den Kolben 44, 45 gibt, ist hier allgemein als Totpunkt 0a für den Kolben 44 und Ob für den Kolben 45 bezeichnet.
In den Totpunktpositionen 0a und 0b lässt der Kolben 44 die Nachladungsöffnungen 24 frei, während der Kolben 45 die Austrittsöffnungen 25 freilässt, wobei das Öffnen und Schließen der Nachladungsöffnungen 24 durch die Positionen des Kolbens 45 in dem zugeordneten Zylinder 21 gesteuert wird, während das Öffnen und Schließen der Austrittsöffnungen 25 durch die Positionen des Kolbens 44 in dem zugeordneten Zylinder 21 gesteuert wird. Diese Steuerung wird im folgenden genauer mit Bezug auf die Fig. 12-14 beschrieben.
Zusätzlich wird diese Steuerung mit zusätzlichen Wirkungen in Bezug auf die vorerwähnte Regulierung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b entlang der Antriebswelle 11 beschrieben.
Wenn die Kolben 44, 45 ihre entgegengesetzten äußeren Positionen, wo es einen minimalen Abstand gibt, wie dies in Fig. 1b gezeigt ist, einnehmen, so sind diese Positionen üblicherweise als Totpunktpositionen bezeichnet. Jedoch sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Kolben 44, 45 in und an diesen Totpunktpositionen stationär, d. h. ohne oder grob gesagt ohne axiale Bewegung relativ zueinander. Dadurch, dass die Kolben nicht nur in den Totpunktpositionen, sondern auch in benachbarten Abschnitten der jeweiligen "Sinus"-Fläche, wie dies weiter unten beschrieben wird, stationär gehalten werden, kann eine volumenmäßig mehr oder weniger konstante Arbeitskammer (Verbrennungskammer) über eine bestimmte Bogenlänge geschaffen werden, das heißt über einen beträchtlich längeren Abschnitt der "Sinus"-Fläche als bisher bekannt.
Folglich sind die Kolben 44, 45 über einen Abschnitt der "Sinus"-Fläche, der hier als "Totabschnitt" 4a für den Kolben 44 und als "Totabschnitt" 4b für den Kolben 45 bezeichnet wird, in Ruhe oder grob gesagt in Ruhe. Diese Totabschnitte 4a und 4b sind weiter in den Fig. 12 und 13 dargestellt.
An diesen Totabschnitten ist in der Arbeitskammer K ein sogenannter "Totabstand" gebildet, der hier (aus Gründen die aus dem folgenden ersichtlich werden) als die Verbrennungskammer K1 bezeichnet wird. Die Verbrennungskammer K1 ist gemäß der Erfindung hauptsächlich in und an einem Übergangsabschnitt zwischen der Kompressionsphase und der Expansionsphase des Zwei-Takt-Motors definiert, wie dies im folgenden genauer beschrieben wird.
Während der Expansionsphase, das heißt ab der in Fig. 1b gezeigten Position des Kolbens bis zu der in Fig. 1a gezeigten Position des Kolbens, wird die Arbeitskammer K von einem minimalen Volumen, gezeigt durch die Verbrennungskammer K1, allmählich auf ein maximales Volumen, wie in der Fig. 1a und bei den Totpunkten 0a und 0b in Fig. 9 und 10 gezeigt, expandiert, wobei die Verbrennungskammer K1 allmählich mit einer weiteren Kammer K2, in der der Expansions- und Kompressionstakt der Kolben 44, 45 stattfindet, expandiert wird.
Gemäß der Erfindung ist die Verbrennungskammer K1 zu einem beträchtlichen Ausmaß in dem Totabschnitt/Totabstand definiert. In der Praxis kann jedoch die Verbrennung auch ein wenig gerade außerhalb des Totabstandes stattfinden, was weiter unten genauer erläutert wird.
Im Zusammenhang mit der Veränderung des Kompressionsverhältnisses in der Arbeitskammer kann es bei der in Fig. 10 gezeigten Position auch eine Frage nach unterschiedlichen Volumen in der Verbrennungskammer K1 geben, ganz danach, welche Regulierung während des Gebrauchs des Motors bewirkt wird. Aus dem oben erwähnten heraus sollte es in diesem Fall auch eine Frage nach unterschiedlichen Volumen in der Verbrennungskammer an der in Fig. 1a gezeigten entgegengesetzten Position geben.
Jedoch muss man beachten, dass die Kolbenhübe der einzelnen Kolben 44, 45 unter allen Betriebsbedingungen unabhängig von dem Kompressionsverhältnis, das eingesetzt werden muss, genau gleich lang sind.
Gemäß der Erfindung ist die Verbrennungskammer K1 zu einem beträchtlichen Ausmaß in dem Totabschnitt/Totraum gebildet. In der Praxis kann jedoch die Verbrennung auch ein wenig gerade außerhalb des Totraumes andauern, was unten genauer erläutert wird.
Jeder Kolben 44, 45 ist steif mit seiner jeweiligen rohrförmigen Kolbenstange 48 und 49 verbunden, die in einer geradlinigen Bewegung über eine sogenannte Kreuzkopfsteuerung 50 geführt ist. Die Kreuzkopfsteuerung 50 ist teilweise in dem Motorblock 17 und teilweise in dem jeweiligen Abdeckelement 17a und 17b an dem äquivalenten freien äußeren Ende der jeweiligen Kolbenstange 48, 49 angeordnet. Die Kreuzkopfsteuerung 50, die im Detail in Fig. 5a gezeigt ist, bildet eine Axialführung für die Kolbenstange 48 und 49 gerade innerhalb und gerade außerhalb des Motorblockes 17.
Gemäß Fig. 5a, auf die nun Bezug genommen wird, gibt es einen Drehstift 51, der an einem Ende der rohrförmigen Kolbenstange 48 befestigt ist und kreuzweise quer durch die Kolbenstange 48 geführt ist, d. h. durch ihren Rohrhohlraum 52. An einem Mittelabschnitt 51a des Drehstiftes 51, d. h. innerhalb des Hohlraumes 52, ist, eine schwenkbare Hauptrolle 53 drehbar montiert, während an einem Endabschnitt 51b des Drehstiftes 51 an der nach außen gerichteten Seite 48a der Kolbenstange 48 eine schwenkbare Hilfsrolle 55 drehbar montiert ist.
Die Hauptrolle 53 umfasst einen inneren Nabenabschnitt 53a mit einem Rollenlager 53b und einen äußeren Randabschnitt 53c. Der Randabschnitt 53c ist mit einer doppelt gekrümmten, d. h. kugelschnittförmigen Rollenoberfläche 53c' versehen.
Die Hilfsrolle 55 hat einen der Hauptrolle 53 entsprechenden Aufbau und umfasst einen inneren Nabenabschnitt 55a, ein mittleres Rollenlager 55b und einen äußeren Randabschnitt 55c mit kugelabschnittsförmiger Rollenoberfläche 55c'.
Die Hauptrolle 53 ist dazu geeignet, entlang einer im Querschnitt konkav gekrümmten Rollenoberfläche 54 abgerollt zu werden, die einen Teil einer sogenannten "Sinus"-Kurve 54' wie in Fig. 6-8 gezeigt, bildet. Durch den Einsatz einer kugelabschnittsförmigen Rollenoberfläche 53c', die entlang einer äquivalent gekrümmten Führungsoberfläche 54 der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a und 12b entlang rollt, kann ein wirksames Stützgegenlager zwischen der Rolle 53 und der Führungsoberfläche 54 unter verschiedenen Arbeitsbedingungen und möglicherweise auch mit einer etwas schräg angeordneten Rolle und/oder einer schräg angeordneten Kolbenstange 48 (49) sichergestellt werden, so wie das bei der drehbaren Befestigung der Kolbenstange 48 in dem Kolben 44, wie in Fig. 5h gezeigt, zugelassen wird.
Die "Sinus"-Kurve 54' ist an der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a und 12b der Antriebswelle an einer Seite ausgebildet, die von den dazwischenliegenden Zylindern 21 äquivalent axial nach außen gerichtet ist. Die Hilfsrolle 55 ist dazu geeignet, auf und entlang einer äquivalenten, weiteren im Querschnitt konkav gekrümmten "Sinus"-Kurve (nicht weiter gezeigt), entlang einer Rollenoberfläche 56a an einem Rollenweg abgerollt zu werden, der in der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a (und 12b) radial gerade innerhalb der Rollenoberfläche 54 ausgebildet ist.
Bei dem in Fig. 5a dargestellten Ausführungsbeispiel ist die "Sinus"-Kurve 54a' radial ganz außen angeordnet, während die "Sinus"-Kurve 56a' an der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a mit radialem Abstand innerhalb der "Sinus"-Kurve 54a' angeordnet ist. Alternativ kann die "Sinus"-Kurve 54a' (in einer nicht weiter gezeigten Weise) radial innerhalb der "Sinus"-Kurve 56a' angeordnet sein.
An jeder der Kurvenbahnführungsvprrichtungen 12a und 12b ist ein entsprechendes Paar von "Sinus"-Kurven 54a', 56a' in einer nicht weiter gezeigten Weise ausgebildet, und jede "Sinus"-Kurve kann nach Bedarf mit einer oder mehrerer "Sinus"-Flächen versehen sein.
In Fig. 1 ist schematisch auf eine Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a und 12b Bezug genommen, während die Details der zugeordneten "Sinus"-Kurven und "Sinus"-Flächen weiter in den Fig. 9-14 gezeigt ist.

Das "Sinus"-Konzept

Allgemein kann das "Sinus"-Konzept mit einer ungeraden Anzahl (1, 3, 5 u. s. w.) von Zylindern angewendet werden, während eine gerade Anzahl (2, 4, 6 u. s. w.) "Sinus"-Flächen eingesetzt ist, und umgekehrt.
In einem Fall, bei dem bei jeder der Kuvenbahnführungsvorrichtungen 12a, 12b eine einzelne "Sinus"-Fläche (die eine "Sinus"-Spitze und einen "Sinus"-Boden hat) verwendet ist, das heißt die "Sinus"-Fläche überdeckt einen Winkelbogen von 360º, ist es jedoch unerheblich, ob eine ungerade Anzahl oder eine gerade Anzahl von Zylindern verwendet werden. Dementsprechend kann mit einer Anzahl von zwei (oder mehr) "Sinus"-Flächen zum Beispiel eine größere oder kleinere Anzahl von Zylindern je nach Bedarf eingesetzt werden.
Der besagte Fall mit einer einzelnen "Sinus"-Ebene kann insbesondere zur Verwendung in schnell laufenden Motoren, die mit Geschwindigkeiten über 2000 U/min angetrieben werden, von Interesse sein.
Gemäß dem "Sinus"-Konzept kann der einzelne Motor "intern" in Bezug auf die Geschwindigkeit je nach dem mit Getriebe versehen sein, welche Anzahl von "Sinus"-Spitzen und "Sinus"-Böden bei jeder 360º-Drehung der Antriebswelle verwendet ist. Mit anderen Worten können gemäß dem "Sinus"-Konzept beide Motoren genau in dem Bereich von Umdrehungen pro Minuten gebaut werden, der für die einzelne Anwendung relevant ist. Allgemein sind die in Reihe aufeinanderfolgend angeordneten Zylinder des Motors des dargestellten Ausführungsbeispiels mit zugeordneten Kolben in spezifischen Winkelpositionen um die Achse der Antriebswelle, zum Beispiel entlang der "Sinus"-Fläche oder entlang der Reihe von "Sinus"-Flächen (der "Sinus"-Kurve) mit gleichen Zwischenabständen zueinander, angeordnet.
Beispielsweise können für einen Zwei-Takt- oder Vier-Takt-Motor mit drei Zylindern (siehe Fig. 6) für jede 360º-Drehung zwei "Sinus"-Spitzen und zwei "Sinus"-Böden und vier dazwischen liegende schräge Oberflächen eingesetzt werden, das heißt zwei "Sinus"-Flächen sind nacheinander an jeder Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a, 12b angeordnet. Folglich können in einem Vier-Takt-Motor vier Takte für jeden der beiden Kolben der drei Zylinder bei jeder Umdrehung der Antriebswelle der Kurvenbahnführungsvorrichtungen und vier Takte für jeden der beiden Kolben der drei Zylinder in einem Zwei-Takt-Motor erzielt werden.
Entsprechend können bei einem Zwei-Takt-Motor mit fünf Zylindern, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, für jede 360º Umdrehung eine "Sinus"-Kurve mit zwei "Sinus"-Spitzen und zwei "Sinus"-Böden und vier dazwischen liegenden schrägen Flächen eingesetzt werden, das heißt zwei "Sinus"-Flächen sind nacheinander bei jeder Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a, 12b angeordnet, so dass bei einem Zwei-Takt-Motor vier Takte für jeden der beiden Kolben der fünf Zylinder bei jeder Umdrehung erzielt werden.
Die Auflagerollen der Kolben sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit äquivalent gleichen Winkelzwischenräumen, das heißt in äquivalenten Drehwinkelpositionen entlang der "Sinus"-Kurve angeordnet, so dass sie nacheinander äquivalenten Kolbenbewegungen in äquivalenten Positionen entlang der jeweiligen "Sinus"-Flächen unterworfen werden.
Die Motorleistung wird folglich von den unterschiedlich Kolben 44, 45 nacheinander über die Auflagerollen 53 in der axialen Richtung der Antriebswelle 11 über jeweilige "Sinus"- Kurven jeweils mit deren "Sinus"-Fläche, übertragen, und die Antriebswelle 11 wird hierdurch einer Zwangsdrehung um ihre Achse unterworfen. Dies geschieht, indem Kolbenstangen des Motors parallel zu der longitudinalen Achse der Antriebswelle bewegt werden und Auflagerollen der Kolbenstangen zwangsweise entlang der "Sinus"-Flächen abrollen.
Die Motorleistung wird hierdurch in einer axialen Richtung von den Auflagerollen der Kolbenstangen zu den "Sinus"-Flächen übertragen, die zusammen mit der Antriebswelle 11 um ihre Achse zwangsgedreht werden. Mit anderen Worten wird eine Übertragung einer Bewegungsleistung aus einer oszillierenden Kolbenbewegung auf eine Drehbewegung der Antriebswelle erzielt, wobei die Bewegungsleistung direkt von den jeweiligen Auflagerollen der Kolbenstangen auf die "Sinus"-Flächen der Antriebswelle übertragen wird.
In Figur Ba ist schematisch eine Auflagerolle 53 an einem sich schräg erstreckenden Abschnitt einer "Sinus"-Kurve 8a dargestellt. Axiale Antriebskräfte von einem zugeordneten Kolben 44 mit einer Kolbenstange 48 sind in Form eines Pfeils Fa gezeigt, und äquivalent in einer radiale Ebene zerlegte, auf die "Sinus"-Fläche 8a übertragene Drehkräfte sind durch einen Pfeil Fr gezeigt.
Die Drehkräfte können aus der Formel 2 abgeleitet werden:
Fr = Fa · tanφ.
Gemäß der Erfindung erreicht man unter anderem, dass mittels einer besonderen Ausbildung der erfindungsgemäßen "Sinus"-Fläche der Expansionstakt der Kolben 44, 45 - winkelmäßig relativ zu dem Drehbogen der Antriebswelle in Ansatz gebracht - größer wird als der Kompressionstakt der Kolben 44, 45. Trotz der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Kolbenbewegungen in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen kann hierdurch eine relativ gesehen gleichförmigere Übertragung einer Bewegungskraft auf die Antriebswelle 11 und zusätzlich ein "gleichförmigerer", das heißt vibrationsfreierer Motorlauf sichergestellt werden.
Fig. 6-8 zeigen schematisch die Betriebsweise eines Drei-Zylinder-Motors 10, wobei nur der eine Kolben 44 der beiden zusammenarbeitenden Kolben 44, 45, und zwar dargestellt in einem Zustand ebener Ausbreitung entlang einer zugehörigen "Sinus"-Kurve 54', die aus zwei aufeinanderfolgenden "Sinus"-Flächen besteht, zuzüglich der zugeordneten Hauptrolle 53 der zugeordneten einen Kolbenstange 48 gezeigt ist. In jeder der Fig. 6-8 sind schematisch der zugeordnete eine Kolben 44 in jedem der drei Zylinder 21 des Motors gezeigt, wobei eine äquivalente Anordnung für den Kolben 45 an dem entgegengesetzten Ende des Zylinders verwendet ist. Aus Gründen der Klarheit sind der Zylinder 21 und der entgegengesetzte Kolben 45 in Fig. 6-8 weggelassen worden, nur der Kolben 44, dessen Kolbenstange 48 und dessen Hauptrolle 53 sind gezeigt. Axiale Bewegungen des Kolbens 44 sind durch einen Pfeil 57, der den Kompressionshub des Kolbens 44 markiert, und einen Pfeil 58, der den Expansionshub des Kolbens 44 markiert, dargestellt. Die "Sinus"-Kurve 54' ist mit einem unteren Rollweg 54 gezeigt, der eine doppelte Kontur in Form einer "Sinus"-Fläche hat und allgemein die Bewegung der Hauptrolle 53 in einer axialen Richtung führt, indem er mehr oder weniger konstant eine abwärts gerichtete Kraft von dem Kolben 44 über die Hauptrolle 53 auf den Rollenweg 54 in dem Expansionstakt und eine aufwärts gerichtete Kraft von dem Rollenweg 54 über die Hauptrolle 53 auf den Kolben 44 in dem Kompressionstakt bewirkt. Die Hilfsrolle 55 (nicht weiter in Fig. 6-8 gezeigt) ist mit einer sicheren Passung relativ zu einem oberen Rollweg 54b, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist, aufgenommen. Aus Darstellungsgründen ist der Rollweg 56b vertikal oberhalb der Hauptrolle 53 in Fig. 6-8 gezeigt, um so die Maximalbewegung der Hauptrolle in einer Axialrichtung relativ zu dem Rollweg 54 anzuzeigen. In der Praxis ist es die Hilfsrolle 55, die die Bewegungsmöglichkeit der Hauptrolle 53 axial relativ zu ihrem Rollweg 54 steuert, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist.
Die Hilfsrolle 55 ist normalerweise nicht aktiv, sondern steuert die Bewegung oder den Kolben 44 in einer axialen Richtung in denjenigen Augenblicken, in dem die Hauptrolle 53 eine Tendenz hat, sich selbst von dem die Kurvenbahn bildenden Rollweg 54 abzuheben. Während des Betriebes kann hierdurch ein Anheben der Hauptrolle 53 in einer unerwünschten Weise relativ zu dem Rollweg 54 vermieden werden. Der Rollweg 56 für die Hilfsrolle 55 ist, wie in Fig. 5 gezeigt, normalerweise in festem passenden Abstand von dem zugeordneten Rollweg 56a angeordnet.
In Fig. 6-8 ist die "Sinus"-Kurve 54' mit einem ersten relativ steil und relativ geradlinig verlaufendem Kurvenabschnitt 60 und einem nachfolgenden mehr oder weniger gekrümmten, eine Spitze formenden Übergangsabschnitt/Totabschnitt 61 und einem zweiten sich relativ leichter geneigt erstreckenden, relativ geradlinig verlaufenden Kurvenabschnitt 62 und einem nachfolgenden gebogenen Übergangsabschnitt/Totabschnitt 63 gezeigt. Diese Kurvenkonturen sind jedoch nicht im Detail repräsentativ für die Kurvenkonturen, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden, Beispiele für korrekte Kurvenkonturen sind detaillierter in den Fig. 12 und 13 dargestellt.
Die "Sinus"-Kurve 54' und die "Sinus"-Fläche 54 sind in den Fig. 6-8 mit zwei Spitzen 61 und zwei Böden 63 und zwei Paaren von Kurvenabschnitten 60, 62 gezeigt. In Fig. 6-8 sind drei Kolben 44 und deren jeweilige Hauptrolle 53 in äquivalenten Positionen entlang einer zugeordneten "Sinus"-Kurve in zueinander unterschiedlichen, aufeinander folgenden Positionen dargestellt. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass die relativ kurzen ersten Kurvenabschnitte 60 zur Folge haben, dass zu allen Zeiten nur eine Hauptrolle 53 an einem kurzen Kurvenabschnitt und zwei oder ungefähr zwei Hauptrollen 53 an den beiden längeren Kurvenabschnitten 62 zu finden sind. Mit anderen Worten können mit der dargestellten Kurvenkontur unterschiedliche Formen von Kurvenabschnitten für den Kompressionstakt relativ zu der Form der Kurvenabschnitte für den Expansionstakt eingesetzt werden. Unter anderem kann hierdurch sichergestellt werden, dass die beiden Hauptrollen 53 jederzeit den Expansionstakt überlappen, während die dritte Hauptrolle 53 einen Teil des Kompressionstaktes bildet. In der Praxis wird die Bewegung des Kolbens 44 mit relativ größeren Bewegungsgeschwindigkeiten in der Axialrichtung in dem Kompressionstakt gegenüber dem Expansionstakt erzielt. An sich haben diese unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten keinen negativen Einfluss auf die Drehbewegung der Antriebswelle 11. Im Gegenteil bedeutet dies, dass man beobachten kann, dass mit solch einer zueinander unsymmetrischen Ausbildung der Kurvenabschnitte 60, 62 gleichförmigere und weniger Vibrationen erzeugende Bewegungen in dem Motor erzielt werden können.
Weiter wird relativ zu der Zeit, die für den Kompressionstakt reserviert ist, eine Verlängerung der Zeit erzielt, die in dem Expansionstakt zur Verfügung gestellt wird.
In einem praktischen Aufbau nach den Fig. 6-8 ist bei einer 180º-Arbeitssequenz eine Bogenlänge von etwa 105º für den Expasionstakt und eine äquivalente Bogenlänge von etwas 75º für den Kompressionstakt gewählt. Tatsächliche Bogenlängen können aber beispielsweise zwischen 110º und 95º liegen, was den Expansionstakt betrifft und äquivalent zwischen 70º und 85º liegen, was den Kompressionstakt betrifft.
Bei der beispielsweisen Verwendung eines Satzes von drei Zylindern 21, dem wie oben beschrieben drei Paar von Kolben 44, 45 zugeordnet sind, sind zwei Spitzen 61 und zwei Böden 63 für jede 360º-Umdrehung der Antriebswelle 11, das heißt zwei Expansionstakte pro Kolbenpaar 44, 45 pro Umdrehung, eingesetzt.
Bei Verwendung von z. B. vier Paaren von Kolben, können entsprechend drei Spitzen und drei Böden, d. h. drei Expansionstakte pro Kolbenpaar pro Umdrehung eingesetzt werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 9-10 ist ein Fünf-Zylinder-Motor mit fünf Paaren von Kolben, denen zwei Spitzen und zwei Böden zugeordnet sind, das heißt mit zwei Expansionstakten pro Kolbenpaar pro Umdrehung, diskutiert.
Typische Kurvenbahnführungsanordnung gemäß der Erfindung.
Im folgenden wird unter Bezug auf die Fig. 9 und 10 eine bevorzugte Ausführungsform des "Sinus"-Konzeptes gemäß der Erfindung detaillierter in Zusammenhang mit einem Fünf- Zylinder-Zweitakt-Verbrennungsmotor mit zugeordneten, zueinander unterschiedlichen Kurvenbahnführungskurven 8a, 8b wie in Fig. 9 und 10 und in Fig. 12 und 13 gezeigt beschrieben.
In Fig. 14 ist schematisch eine ganz in der Mitte liegende theoretische Kurvenbahnführungskurve 8c gezeigt, die die Volumenänderung der Arbeitskammer K, von einem Minimum, wie es in der Verbrennungskammer K1 in den Totzonen 4a und 4b gezeigt ist, auf ein Maximum, wie es in der maximalen Arbeitskammer K in den Totpunkten Oa und Ob (siehe Fig. 9-10 und 12-14) gezeigt ist, zeigt.
Gemäß der Erfindung ist die Kurve 8b, wie dies in Fig. 12-14 dargestellt ist, an dem Totpunkt Ob mit einem Rotationswinkel von 14º vor den Totpunkt 9a der Kurve 8a phasenverschoben.
Die Drehrichtung der Kurven 8a, 8b, das heißt die Drehrichtung der Antriebswelle 11, ist durch den Pfeil E dargestellt.
In den Fig. 9 und 10 sind schematisch fünf Zylinder 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 und 21-5 dargestellt, die zu zwei zugeordneten Kurven 8a und zwei Kurven 8b gehören, welche in einer schematisch darstellenden Weise in einer und derselben Ebene ausgebreitet sind. Die fünf Zylinder 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 und 21-5 sind in jeweiligen Winkelpositionen mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 72º gezeigt, das heißt in Positionen, die gleichförmig um die Achse der Drehwelle 11 verteilt sind.
In Fig. 12 ist eine erste Kurve 8a gezeigt, die eine Bogenlänge von 180º aus einer Position 0º/360º bis zu einer Position 180º abdeckt. Eine entsprechende Kurve 8a (siehe Fig. 9) erstreckt sich über eine entsprechende Bogenlänge von 180º aus der Position 180º bis zur Position 360º. Mit anderen Worten gibt es pro 360º Umdrehung der Kurbelwelle zwei hintereinander folgende Kurven 8a.
Die Kurve 8a zeigt in der Position 0º/360º einen ersten Totpunkt 0a. Von der Position 0º bis zu einer Position 38,4º ist ein erster Übergangsabschnitt 1a gezeigt, der einem ersten Teil eines Kompressionstaktes entspricht, und von der Position 38,4 bis zu der 59,2º ist ein sich schräg (nach oben) erstreckender geradliniger Abschnitt 2a gezeigt, der einen Hauptteil des Kompressionstaktes entspricht, und von der Position 59,2º bis zu einer Position 75º ist ein zweiter Übergangsabschnitt 3a gezeigt, der einem Endteil des Kompressionstaktes entspricht.
Danach ist von der Position 75º bis zu einer Position 85º in Zusammenhang mit einem zweiten Totpunkt ein geradliniger Totabschnitt 4a gezeigt, der über eine Bogenlänge von 10º hinwegreicht.
Ab der Position 80º bis zur Position 95,8º ist ein Übergangsabschnitt 5a gezeigt, ab der Position 95,8º bis zu der Position 160º ist ein sich schräg nach unten erstreckender geradliniger Abschnitt 6a gezeigt, und ab der Position 160º bis zu der Position 180º ist ein Übergangsabschnitt 7a gezeigt. Die drei Abschnitte 5a, 6a, 7a bilden zusammen einen Expansionsabschnitt.
In der Position 180º ist ein neuer Totpunkt 0a gezeigt, und danach läuft die Kurvenbahnführungskurve über eine zweite entsprechende Kurve 8a ab der Position 180º bis zu der Position 360º weiter, das heißt mit zwei Kurven 8a, die sich zusammen über eine Bogenlänge von 360º erstrecken.
In Fig. 13 ist eine äquivalente (spiegelbildliche) Kurvenkontur für die verbleibende Kurve 8b mit einem Totpunkt Ob und aufeinander folgenden Kurvenabschnitten 1b-7b gezeigt.
Es ist gezeigt: der Kurvenpunkt Ob in einer Position 346º,
- der Kurvenabschnitt 1b zwischen den Positionen 346º und 3º,
- der Kurvenabschnitt 2b zwischen den Positionen 3º und 60º,
- der Kurvenabschnitt 3b zwischen den Positionen 60º und 75º,
- der Kurvenabschnitt 4b zwischen den Positionen 75º und 80º,
- der Kurvenabschnitt 5b zwischen den Positionen 80º und 101,5º,
- der Kurvenabschnitt 6b zwischen den Positionen 101,5º und 146º, und
- der Kurvenabschnitt 7b zwischen den Positionen 146º und 166º, das heißt mit dem erneut in der Position 166º gezeigten Totpunkt Ob.
Die Kurvenbahnführung läuft mit einer entsprechenden Kurve 8b zwischen den Positionen 166º und 346º (siehe Fig. 10) weiter.
Die erste Kurve 8a (Fig. 12) steuert das Öffnen (Position 160º/340ºf) und Schließen (Position 205º/25º) der Austrittsöffnungen 25.
Die zweite Kurve 8b (Fig. 13) steuert das öffnen (Position 146º/326º) und Schließen (Position 185º/5º) der Nachladungsöffnungen 24.
In Fig. 14 ist eine Phasenverschiebung von 14º zwischen den Totpunkten 0a und Ob bei dem dargestellten schematischen Vergleich der Kurven 8a und 8b gezeigt. Die Kurve 8b, dargestellt durch gestrichelte Linien in Fig. 14, ist zu Vergleichszwecken in spiegelbildlicher Form relativ zu der Kurve 8a gezeigt, die ihrerseits mit durchgezogenen Linien in Fig. 14 gezeigt ist. Durch strichpunktierte Linien ist die in der Mitte liegende theoretische Kurve 8c gezeigt, die ungefähr ähnlich oder gleich einer mathematischen "Sinus"-Kurvenkontur ist.
In Fig. 9 und 10 ist die "Sinus"-Fläche 8b in einer Position von 14º vor der Position der "Sinus"-Fläche 8a gezeigt. Die fünf Zylinder 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 und 21-5 sind in aufeinanderfolgenden Positionen relativ zu der zugeordneten "Sinus"-Fläche und einzeln in aufeinander folgenden Arbeitspositionen gezeigt, wie in dem folgenden Diagramm 1 und Diagramm 2 gezeigt ist.
Die Austrittsöffnungen 25 werden andererseits über eine Bogenlänge von 39º offengehalten, das heißt über eine Bogenlänge, die relativ zu der Bogenlänge, bei welcher die Nachladungsöffnungen offen sind (siehe Fig. 14), um 14º phasenverschoben ist.
Die Nachladungsöffnungen 24 können folglich über eine Bogenlänge von 20º (siehe die Kurvenabschnitte 1a-3a in Fig. 12 und der einzelne schraffierte Abschnitt A' in Fig. 14) nach dem Schließen der Austrittsöffnungen 25 geöffnet sein. Dies bedeutet, dass die Kompressionskammer über die letzt erwähnte Bogenlänge von 20º unter anderem mit einem Überschuss von Nachladungsluft versorgt werden kann, das heißt mit komprimierter Luft überladen ist.
Von Fig. 14 ist aus den abgegrenzten, einzeln schraffierten Abschnitten B' ersichtlich, dass die Austrittsöffnungen 25 über eine Bogenlänge von 14º offengehalten werden können, bevor die Nachladungsöffnungen 24 sich öffnen.
Die besagten Abschnitte A' und B' zeigen die axialen Abmessungen der Austrittsöffnungen 25 und die axialen Abmessungen der Nachladungsöffnungen 24 in einem jeweiligen äußeren Abschnitt der Arbeitskammer K. Die Öffnungen 24 und 25 können hierdurch mit gleicher Höhe an jedem Ende der Arbeitskammer K ausgebildet werden. Diese Höhe ist in den Fig. 12-14 durch λ2 gezeigt.
In einer Winkelzone von 5º (von der Position 75º zur Position 80º - siehe insbesondere Fig. 13) der "Sinus"-Fläche 8b und in einer Winkelzone von 10º (von der Position 75º bis zur Position 85º - siehe insbesondere Fig. 12) der Kurve 8a wird der jeweils zugeordnete Kolben 44 und 45 mit einem minimalen Abstand A von beispielsweise 15 mm zwischen dem Kolbenkopf 44a und der Mittellinie der Arbeitskammer maximal gedrückt gehalten.
Unter Bezug auf Fig. 12 ist weiter zu beobachten, dass sich über eine Bogenlänge von 36,6º von der Position 59,2º bis zu der Position 95,8º der Abstand zwischen den Kolbenköpfen relativ wenig ändert. Der Abstand von dem Kolbenkopf 44a bis zu der Mittellinie 44' wird von einem Minimum λ = 15 mm (in dem Totabschnitt 75º-80º) auf einen 20 mm-Abstand (Position 95º in Fig. 13) geändert.
Entsprechend wird der Abstand von dem Kolbenkopf bis zu der Mittellinie 44' von einem Minimum λ = 15 mm in dem Totabschnitt 75º-80º auf einen 25 mm-Abstand an der Position 57º, Fig. 13, geändert.
Über besagte Bogenlänge von 36,6º wird das Volumen der Verbrennungskammer K1 zwischen den Kolben 44, 45 näherungsweise konstant gehalten.

Kombinierte Effekte der beiden phasenverschobenen "Sinus"-Flächen

Aus Fig. 14 sind die Konturen der jeweiligen beiden Kurven 8a, 8b ersichtlich, die schematisch, spiegelbildlich zueinander gezeigt sind. Die Kurve 8a ist real mit einer durchgezogenen Linie gezeigt, während die Kurve 8b in einem um die Mittelachse zwischen den Kolben 44, 45 gespiegelten Bild mit gestrichelter Linie gezeigt ist. Die Kurve 8c zeigt eine theoretische genau in der Mitte liegende Kurve zwischen den Kurven 8a, 8b. Es ist ersichtlich, dass die genau in der Mitte liegende Kurve 8c eine Kontur hat, die näher an einer Sinus- Kurvenkontur liegt als die Konturen der Kurven 8a, 8b einzeln. Folglich kann, selbst wenn man eine relativ unsymmetrische Kontur der Kurven 8a, 8b zueinander bekommt, eine relativ symmetrische Kontur der genau in der Mitte liegenden Kurve 8c erhalten werden.

Kraftstoff wird eingespritzt

In der Nähe der Kompressionsphase in der Kurvenzone 3a und 3b wird Kraftstoff in einem Strahl mit einer Strömung in den rotierenden Nachladungsluftstrom hinein eingespritzt und wird effektiv in dem rotierenden Nachladungsluftstrom vermischt/zerstäubt.

Zündungsinitiator

Unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung, das heißt in der Nähe der Kompressionsphase, wird eine elektronisch gesteuerte Zündung in dem Kurvenbereich 3a und 3b initiiert. Es wird für eine effektive Drehung der Gasmischung aus Nachladungsluft und Kraftstoff in einer Kraftstoffwolke hinter der Zündungsanordnung gesorgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man vorteilhafterweise auf eine Zündungsverzögerung von 7 bis 10% relativ zu dem üblichen Zündwinkel abzielen.

Verbrennungsphase

In der dargestellten Ausführungsform beginnt die Verbrennung unmittelbar nach der Zündung und wird hauptsächlich über einen begrenzten Bereich hinweg vollendet, in welchem die Kolben etwa eine maximal hineingedrückte Position einnehmen, das heißt in der Nähe der Kurvenzone 3a, 3b, das heißt in einem Bereich, wo die Kolben einer minimalen Axialbewegung unterliegen. Die Verbrennung schreitet hauptsächlich oder bis zu einem beträchtlichen Ausmaß dort fort, wo die Kolben 44, 45 an dem inneren Totabschnitt 4a und 4b in Ruhe gehalten werden, das heißt über eine Bogenlänge von 10º bzw. 5º. Jedoch dauert die Verbrennung je nach Erfordernis zu einem größeren oder kleinerem Ausmaß in dem folgenden Übergangsabschnitt 5a, 5b und in dem Hauptexpansionsabschnitt 6a, 6b abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle fort. Als Folge der drehenden Kraftstoffwolke in der Verbrennungskammer K1 in dem Totabschnitt 4a, 4b und dadurch, dass man die Flammenfront in der scheibenförmigen Verbrennungskammer relativ kurz halten kann, kann in allen Fällen eine Kraftstoffzündung für die Hauptmasse der Kraftstoffwolke in der Verbrennungskammer K1 sichergestellt werden, das heißt innerhalb des Totabschnittes 4a, 4b. In der Praxis kann man mit größtenteils entsprechenden Vorteilen eines definierten Volumens der Arbeitskammer K zulassen, dass sich die Verbrennungskammer zu dem Abschnitt 5a, 5b gerade außerhalb des Totabschnittes 4a, 4b hin ausdehnt

Verbrennungsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit der Verbrennung liegt wie bekannt in einer Größenordnung von 20- 25 Meter pro Sekunde. Durch die Anwendung eines Doppelsatzes von Kraftstoffdüsen und eines entsprechenden Doppelsatzes von Zündungsanordnungen, die über jedes Viertel des Umfangswinkels der Arbeitskammer verteilt sind (siehe Fig. 4b) kann der Verbrennungsbereich effektiv über die gesamte scheibenförmige Verbrennungskammer K1 hinweg abgedeckt werden. In der Praxis kann hierdurch eine besonders günstige Verbrennung mit relativ kurzen Flammenlängen erreicht werden.

Optimale Verbrennungstemperatur

Als eine Folge der konzentrierten Zündungs-/Verbrennungszone 3a, 3b, die in der Kammer K, gerade vor der Verbrennungskammer K1 und dem Bereich 5a, 5b unmittelbar nach der Verbrennungskammer K1 ausgebildet ist, das heißt in einem koherenten Bereich 3a - 5a und 3b-5b, wo die Kolben 44, 45 in Ruhe oder überwiegend in Ruhe sind, ist es möglich, die Verbrennungstemperatur von gewöhnlich ungefähr 1.800ºC auf 3.000ºC zu erhöhen. Es ist hierdurch möglich, eine optimale (nahezu 100%ige) Verbrennung der Kraftstoffwolke zu erzielen, sogar bevor die Kolben 44, 45 voll den Expansionstakt begonnen haben, d. h. an dem Ende der Kurvenabschnitte 5a, 5b.

Keramikring

Es ist für einen Keramikring gesorgt, das heißt ein keramischer Überzug ist in einer Ringzone zwischen der Arbeitskammer K, die einem Verbrennungsbereich (3a-5a, 3b, 5b) entspricht, aufgebracht, so dass hohe Temperaturen speziell in der Verbrennungskammer K1 verwendet werden können, aber auch in dem folgenden Abschnitt 5a, 5b des Verbrennungsbereiches. Der Keramikring, der mit einer durch eine gestrichelte Linie 70 angedeuteten Abmessung in Fig. 12-14 gezeigt ist, umfasst die gesamte Verbrennungskammer K1 und ist zusätzlich in der Verbrennungskammer weiter nach außen über eine Strecke A3 hinweg verlängert.

Einführungsexpansionstakt

Nachdem zumindest beträchtliche Anteile des Kraftstoffes in dem vorerwähnten Verbrennungsbereich (3a-5a, 3b, 5b) verbraucht worden sind und gerade der Expansionstakt begonnen worden ist, gibt es allgemein optimale Bewegungskräfte. Mehr insbesondere bedeutet dies, dass durch die Kurvenbahnführung entlang der Kurven 8a, 8b ein optimales Antriebsmoment erzielt wird, das sofort mit dem Expansionstakt in dem Übergangsbereich 5a, 5b beginnt und sich in dem Übergangsbereich 5a, 5b hin zu einem Maximum erhöht. Das Antriebsmoment wird bei Fortführung des Expansionstaktes (in dem Bereich 6a, 6b) und wenigstens an dem Anfang dieses Bereichs, als Folge einer möglichen Nachverbrennung von Kraftstoff in diesem Bereich trotz der volumenmäßigen Expansion, die allmählich in der Kammer K auftritt, wenn der Expansionstakt durch diese vorwärts schreitet, weitgehend konstant gehalten.

Expansionsphase

Gemäß der gezeigten Ausführungsform findet die Kompressionsphase relativ zu den Kurven 8a, 8b unter Neigungswinkeln von zwischen etwa 25º und etwa 36º an den jeweiligen beiden Kurven 8a und 8b statt, das heißt mit einem Hauptwinkel (siehe Fig. 14) von etwa 30º. Wenn erwünscht, können die Neigungswinkel (und der Hauptwinkel) zum Beispiel bis etwa 35º oder, falls erforderlich, mehr erhöht werden. Die Expansionsphase findet dementsprechend in der dargestellten Ausführungsform bei zwischen etwa 22º und 27º an den beiden Kurven 8a und 8b statt, das heißt bei einem Hauptwinkel (siehe Fig. 14) von etwa 24º.
Als eine Folge der relativ steilen (Haupt-)Kurvenkontur von 30º in der Kompressionsphase und der relativ leichter geneigten Kontur von 24º in der Expansionsphase wird eine besonders günstige Erhöhung der Zeitdauer des Expansionstaktes relativ zu der Zeitdauer des Kompressionstaktes erzielt.
Gemäß der Erfindung kann man mittels dieser unsymmetrischen Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit in dem Kompressionstakt und der Bewegungsgeschwindigkeit in dem Expansionstakt den Beginn des Verbrennungsprozesses in der Kompressionsphase näher an den inneren Totpunkt verschieben und hierdurch einen größeren Teil des Verbrennungsprozesses zu dem Beginn der Expansionsphase zeitlich verschieben, ohne dass dies negative Folgen für die Verbrennung hat. Folglich kann eine bessere Steuerung und eine effektivere Verwendung der Bewegungskräfte der Kraftstoffverbrennung in der Expansionsphase als bisher erzielt werden. Unter anderem kann eine ansonsten möglicherweise auftretende unkontrollierte Verbrennung aus der Kompressionsphase über den Totpunkt hinaus zu der Expansionsphase verlagert werden und hierdurch können "Druckpunkte", die mit einer unkontrollierten Verbrennung in der Kompressionsphase einhergehen, in brauchbare Arbeit in der Expansionsphase umgewandelt werden.
Durch Verlängerung der Expansionsphase auf Kosten der Kompressionsphase wird eine relativ höhere Kolbenbewegung in der Kompressionsphase als in der Expansionsphase erzielt. Dies hat einen Einfluss auf jeden Satz Kolben in dem Verbrennungsmotor in jedem einzelnen Arbeitszyklus.

Dreheffekt in der Arbeitskammer

In der Arbeitskammer wird eine Drehung der Gase erzeugt durch Ausstoßen der Auspuffgase über schräg angeordnete Austrittsöffnungen 25 (siehe Fig. 2) gefolgt durch das Einblasen von Nachladungsluft über die schräg angeordneten Nachladungsluftöffnungen 24 (siehe Fig. 3). Hierdurch wird ein rotierender, das heißt wendelförmiger Gasströmungsweg (siehe Pfeil 38 in dem Zylinder 21-1 in Fig. 9) erstellt, welcher über den gesamten Arbeitstakt hinweg aufrechterhalten wird. Der Dreheffekt wird in dem Verlauf des Arbeitstaktes reaktiviert, das heißt während der Einspritz-, der Zündungs- und der Verbrennungsphase.
Es wird folglich für einen neuen Dreheffekt an dem Gasstrom 38 während des Übergangs in den Arbeitstakt gesorgt, der durch Einspritzen von Kraftstoff über die Düse 36 und nachfolgende Kraftstoffzündung über die Zündungsanordnung 39 auferlegt wird, wobei die begleitende Verbrennung eine richtungsfeste Flammenfront mit einer zugehörigen Druckwellenfront erzeugt, die sich grob mit dem bereits erzeugten Gasstrom 38 decken. Der Dreheffekt wird nachfolgend während des gesamten Kompressionstaktes aufrechterhalten und wird während des Übergangs reaktiviert durch die Krafteinspritzung in einem schräg angeordneten Düsenstrahl 37, wie in Fig. 4a gezeigt, mittels einer entsprechend schräg angeordnete Düsenmündung 36. Zusätzlich Dreheffekte werden in der Verbrennungsphase erzielt.
Noch eine zusätzliche Erhöhung des Dreheffektes kann gemäß dem wie in Fig. 4b gezeigten Aufbau erreicht werden durch die Anwendung einer zusätzlichen (zweiten) Kraftstoffdüse 37a, die winkelmäßig versetzt relativ zu der Kraftstoffdüse 37 angeordnet ist, und durch die Anwendung einer zusätzlichen Zündungsanordnung 39a, die winkelmäßig relativ zu der ersten Zündungsanordnung 39 versetzt angeordnet ist. Wenn die Austrittsöffnungen 25 sich an dem Ende des Arbeitstaktes wieder öffnen, wird das Auspuffgas mit einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit, das heißt mit einer hohen Drehgeschwindigkeit, während des Austritts von Auspuffgasen über die schräg angeordneten Austrittsöffnungen ausgestoßen. Weiter wird der Dreheffekt der Auspuffgase aufrechterhalten, wenn sich sofort die schräg angeordneten Nachladungsöffnungen 24 öffnen, so dass die restlichen Austrittsgase nahe der Expansionsphase und dem Beginn der Kompressionsphase mit einem Dreheffekt aus der Arbeitskammer K ausgespült werden. Danach wird der Dreheffekt, nach Schließen der Austrittsöffnungen aufrechterhalten, wenn die Nachladungsöffnungen über eine beträchtliche Bogenlänge andauernd offen gehalten werden.

Regulierung des Kompressionsverhältnisses des Motors während des Betriebes

Gemäß der Erfindung ist es möglich, das Volumen zwischen den Kolben 44, 45 der Zylinder 21 durch Regulierung des gegenseitigen Abstandes zwischen den Kolben 44, 45 zu regulieren. Es ist hierdurch möglich, direkt das Kompressionsverhältnis in dem Zylinder 21 nach Bedarf, beispielsweise während des Betriebes des Motors, mittels einer einfachen Regulierungstechnik angepasst an das "Sinus"-Konzept zu regulieren.
Es ist insbesondere gemäß der Erfindung interessant, das Kompressionsverhältnis in Verbindung mit dem Starten des Motors, das heißt bei einem Kaltstart, relativ zu einem möglichen günstigsten Kompressionsverhältnis während des gewöhnlichen Betriebes zu regulieren. Aber es kann auch interessant sein, das Kompressionsverhältnis während des Betriebes aus verschiedenen anderen Gründen zu ändern.
Eine konstruktionelle Lösung für solch eine Regulierung gemäß der Erfindung basiert auf einer Drucköl-gesteuerten Regulierungstechnik. Alternativ kann beispielsweise eine elektronisch gesteuerte Regulierungstechnik eingesetzt werden, die nicht weiter hierin gezeigt ist, um das Kompressionsverhältnis zu regulieren.
Alternativ kann eine entsprechende Regulierungsmöglichkeit auch für den Kolben 45 mittels Ersetzen der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a durch eine Kurvenbahnführungsvorrichtung, wie sie entsprechend für die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12b gezeigt ist, eingesetzt werden.
Es ist gemäß der Erfindung ersichtlich, dass es möglich ist, die Position beider Kolben 44, 45 in dem zugeordneten Zylinder über deren jeweilige Kurvenbahnführungsanordnung mit deren jeweiliger Regulierungsmöglichkeit in einer zueinander unabhängigen Weise zu regulieren.
Es ist auch ersichtlich, dass die Regulierung der Position der Kolben in dem' Zylinder je nach Bedarf synchron für beide Kolben 44, 45 oder einzeln bewirkt werden kann.
In den Fig. 15 und 16 ist schematisch eine alternative Lösung gezeigt für bestimmte Details an einer Kurvenbahnführungsvorrichtung, auf welche hier durch die Bezugsnummer 112a Bezug genommen wird, und für eine zugeordnete Kolbenstange, gezeigt durch die Bezugsnummer 148, sowie für ein Paar Druckrollen, gezeigt durch die Bezugsnummern 153 und 155.

Die Kurvenbahnführungsvorrichtung 112a

Bei dem Aufbau gemäß Fig. 1 ist die Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a mit einer relativ raumbenötigenden Ausbildung mit zugeordneten Rollen 53 und 55 gezeigt, die nebeneinander in der radialen Richtung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 12a angeordnet sind, das heißt, die eine Rolle 53 ist radial außerhalb der verbleibenden Rolle 55 angeordnet, und die zugeordneten "Sinus"-Nuten 54, 55c sind entsprechend radial getrennt an deren jeweiligen radialen Vorsprüngen dargestellt.
Bei dem alternativen Aufbau nach den Fig. 15 und 16 ist die Kurvenbahnführungsvorrichtung 112a mit zugeordneten Druckkugeln 153, 155 gezeigt, die nacheinander in der axialen Richtung der Kurvenbahnführungsvorrichtung 112a angeordnet sind, das heißt mit einer Kugel an jeder jeweiligen Seite eines einzelnen gemeinsamen Vorsprunges, der in Form eines dazwischenliegenden Ringflansches 112 dargestellt ist. Der Ringflansch 112 ist gezeigt mit einer oberen "Sinus"-Kurve, die eine "Sinus"-Nut 154 zum Führen einer oberen Druckkugel 153 bildet, welche die Hauptauflagekugel der Kolbenstange 148 bildet, und mit einer unteren "Sinus"-Kurve, die eine "Sinus"-Nut 155a zum Führen einer unteren Druckkugel 155 bildet, welche die Hilfsauflagekugel des Kolbens 148 bildet. Die Nuten 154 und 155a haben, wie in Fig. 15 gezeigt, eine seitlich konkav gerundete Form, die der Kugelkontur der Kugeln 153, 155 entspricht. Der Ringflansch 112 ist mit relativ geringer Dicke gezeigt, aber die geringe Dicke kann im Hinblick auf die Festigkeit dadurch kompensiert werden, dass der Ringflansch 112 in Umfangsrichtung eine selbstverstärkende "Sinus"- Kurvenkontur hat, wie durch den sich schräg erstreckenden Schnitt des in Fig. 16 dargestellten Ringflansches angedeutet ist. In Fig. 15 ist der Ringflansch 112 im Schnitt segmentförmig gezeigt, während in Fig. 16 ein umfangsmäßig lokal definiertes Segment des Ringflansches 112 im Querschnitt von der inneren Seite des Ringflansches 112 aus gesehen gezeigt ist.
Es kann eine größtenteils entsprechende Ausbildung mit den vorerwähnten Details bei beiden Kurvenbahnführungsvorrichtungen verwendet sein, das heißt auch bei der nicht weiter gezeigten Kurvenbahnführungsvorrichtung, die der unteren Kurvenbahnführungsvorrichtung gemäß Fig. 1 entspricht.

Die Kolbenstange 148

Gemäß Fig. 1 ist eine rohrförmige, relativ voluminöse Kolbenstange 48 gezeigt, während in der alternativen Ausführungsform gemäß den Fig. 15 und 16 eine dünnere, kompakte, stangenförmige Kolbenstange 148 mit einem C-förmigen Kopfabschnitt 148a mit zwei zueinander entgegengesetzten Kugelhaltern 148b, 148c für eine jeweilige Druckkugel 153, 155 gezeigt ist.
Die Kolbenstange 148 kann in einer nicht weiter gezeigten Weise mit äußeren Schraubgewinden versehen sein, die mit inneren Schraubgewinden in dem Kopfabschnitt zusammenwirken, so dass die Kolbenstange und hierdurch der zugeordnete Kugelhalter 148 in erwünschten axialen Positionen relativ zu dem Kopfabschnitt 148a justiert werden können. Dies kann unter anderem die Montage des Kugelhalters 148b und seiner zugeordneten Kugel 153 relativ zu dem Ringflansch 112 erleichtern.
In Fig. 16 ist der Ringflansch 112 mit einer minimalen Dicke an sich schräg erstreckenden Abschnitten des Ringflansches gezeigt, während der Ringflansch 112 in einer nicht weiter gezeigten Weise eine größere Dicke an den Bergen und Tälern der "Sinus"-Kurve haben kann, so dass ein gleichförmiger oder weitgehend gleichförmiger Abstand zwischen den Kugel 153, 154 entlang des gesamten Umfangs des Ringflansches sichergestellt werden kann.
Mit der Bezugszahl 100 wird hier auf einen Schmieröleinlass Bezug genommen, der sich intern in dem C-förmigen Kopfabschnitt 148a in eine erste Leitung 101 zu einem Schmierölauslass 102 in dem oberen Kugelhalter 148b und in eine zweite Leitung 103 zu einem Schmierölauslass 104 in dem unteren Kugelhalter 148c abzweigt.

Die Druckkugeln 153, 155

Anstelle der gemäß Fig. 1 gezeigten schwenkbaren Rollen 53, 55, die in Kugellagern montiert sind, sind gemäß den Fig. 15 und 16 Druckkugeln 153, 155 gezeigt. Die Druckkugeln 153, 155 sind hauptsächlich dazu geeignet, relativ geradlinig entlang der zugeordneten "Sinus"-Nuten 154, 155a zu rollen, man kann, falls erforderlich, aber auch zulassen, dass sie zusätzlich bis zu einem bestimmten Ausmaß in der jeweiligen Nut seitwärts rollen. Die Kugeln 153 und 155 sind identisch ausgebildet, so dass die Kugelhalter 148a, 148b und deren zugeordnete Kugelläufe auch zueinander identisch ausgebildet sein können und so dass die "Sinus"-Kurven 154/155a zueinander auch identisch ausgebildet sein können.
Die Druckkugeln 153, 155 sind hohl und schalenförmig mit einer relativ geringen Wanddicke gezeigt. Hierdurch werden Druckkugeln mit geringem Gewicht und kleinem Volumen erhalten, und zusätzlich wird eine gewisse Elastizität der Kugel zur lokalen Entlastung von extremen Druckkräften erzielt, die an sich in der Kugel auftreten.
In den Fig. 17 und 18 ist ein Paar Führungsstangen 105, 106 gezeigt, die durch innere Führungsnuten 107, 108 entlang entgegengesetzter Seiten des Kopfabschnittes 148a der Kolbenstange 148 hindurchgeführt sind.

Claims

1. Anordnung in einem Verbrennungsmotor (10) umfassend eine Anzahl von Motorzylindern (21), die ringförmig um eine gemeinsame Antriebswelle (11) angeordnet sind und parallel zu der Antriebswelle verlaufende Zylinderachsen haben, wobei jeder Zylinder ein Paar von Kolben (44, 45), die aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind, und für jedes Paar Kolben eine gemeinsame dazwischenliegende Arbeitskammer (K) aufweist, während jeder Kolben (44, 45) mit seiner jeweiligen axial beweglichen Kolbenstange (48, 49) versehen ist, deren freies äußeres Ende über eine Auflagerolle (53) gegen seine jeweilige kurvenförmige, d. h. "sinus"-ähnlich kurvenförmige, Kurvenbahnführungsvorrichtung (12a, 12b) aufliegt, die an entgegengesetzten Enden des Zylinders (21) angeordnet ist und die Bewegungen des Kolbens relativ zu dem zugeordneten Zylinder steuert, dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens eine (12b) der Kurvenbahnführungsvorrichtungen (12a, 12b) relativ zu einer einstückigen Antriebswelle (11) axial versetzbar ist und mit einem Hydraulikmechanismus versehen ist zum separaten Einstellen der Position dieser wenigstens einen Kurvenbahnführungsvorrichtung (12b) in axialer Richtung einschließlich Regulierung des Relativabstandes zwischen den Kolben (44, 45), insbesondere zur Regulierung des Verdichtungsverhältnisses in der gemeinsamen Arbeitskammer (K) zwischen den Kolben, dass der Hydraulikmechanismus eine ringförmige Druckölkammer (13b) und einen Simulatorkolben (12b') aufweist,

dass der Simulatorkolben (12b') diese Kammer (13b) in zwei Unterkammern unterteilt und dass jede Unterkammer an jeweils einen von zwei Druckölkreisläufen angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Druckölkammer (13b) in einem Zwischenraum zwischen der Antriebswelle (11) und der Kurvenbahnführungsvorrichtung (12b) ausgebildet ist und

dass der Simulatorkolben (12b') von der Kurvenbahnführungsvorrichtung (12b) radial nach innen in die Kammer (13b) vorsteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass der Simulatorkolben (12b') parallel zu der Achse der Antriebswelle (11) durch einen Satz Treibbolzen (12') durchsetzt ist, die eine gewisse Axialbewegung des Simulatorkolbens (12b') relativ zu der Antriebswelle (11) erlauben,

während die Treibbolzen (12') an ihren jeweils entgegengesetzten Enden an die Antriebswelle (11) und an ein an die Antriebswelle (11) befestigtes Tragelement (13) angeschlossen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (11) an ihrem äußeren Ende mit einem radial abgestuften Endabschnitt axial verlängert ist, welcher mit dem Tragelement (13) in Form eines tassenförmigen Endteiles fest verbunden ist, wobei die Druckölkammer (13b) sich zwischen der Antriebswelle (11) und dem tassenförmigen Tragelement (13) befindet.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölführungseinrichtung (14), die axial durch eine Axialbohrung in dem tassenförmigen Tragelement (13) und weiter nach innen in eine Axialbohrung in der Antriebswelle (11) und ausgerichtet mit dieser vorsteht, mit einem Paar innerer sich axial erstreckender Druckölleitungen (14a, 14b) versehen ist, welche sich radial nach außen in ihre jeweils zugeordneten Druckölringe (14a', 14b') entleeren, welche mit einer Druckölleitung (11f, 11g) zu den jeweiligen Unterkammern der Druckölkammer (13b) in Verbindung stehen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,

dass der eine Kolben (44) des Zylinders (21) das Öffnen und Schließen einer oder mehreren Austrittsöffnung(en) (24) des Zylinders (21) steuert, und

dass der verbleibende Kolben (45) des Zylinders (21) das Öffnen und Schließen einer oder mehrerer Nachladungsöffnung(en) (25) steuert.