EP3992424A1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

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Publication number
EP3992424A1
EP3992424A1 EP20205002.7A EP20205002A EP3992424A1 EP 3992424 A1 EP3992424 A1 EP 3992424A1 EP 20205002 A EP20205002 A EP 20205002A EP 3992424 A1 EP3992424 A1 EP 3992424A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
cylinder
combustion engine
internal combustion
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20205002.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Farhad Dashti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Destiler
Original Assignee
Destiler
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Destiler filed Critical Destiler
Priority to EP20205002.7A priority Critical patent/EP3992424A1/de
Publication of EP3992424A1 publication Critical patent/EP3992424A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, having (a) a cylinder and (b) a piston which is movably mounted in the cylinder.
  • the object of the invention is to reduce the disadvantages of the prior art.
  • the invention solves the problem set by an internal combustion engine, which is characterized by a link guide, by means of which the piston is rotatably guided in the cylinder, the link guide consisting of a circumferential groove and a projection which engages in the groove and is guided in it. consists.
  • the internal combustion engine has (a) a working cylinder and (b) a working piston which is movably mounted in the working cylinder, (c) the working piston being connected to the cylinder so that the piston performs a rotary movement when the working cylinder performs a reciprocating movement.
  • the cylinder is a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • combustion takes place in the working cylinder.
  • the combustion chamber is in the working cylinder of the internal combustion engine and the internal combustion engine has a working piston that runs in the working cylinder.
  • This working piston is coupled to the piston in such a way that it transfers the stroke movement of the working piston to the piston or the cylinder.
  • the cylinder can then also be designed as a sleeve or fork. In both cases, the slotted guide converts a stroke movement of the piston or working piston into a rotary movement.
  • the cylinder and the piston, which is movably mounted in the cylinder, and the link guide are preferably components of a conversion unit, which could also be referred to as a gear.
  • the conversion unit causes the conversion of a lifting movement into a rotary movement by means of the slotted guide.
  • the internal combustion engine has two, three, four or more working cylinders, in each of which a working piston is movably mounted, it is advantageous if all working pistons are each connected to a conversion unit and all conversion units are coupled to one another.
  • the internal combustion engine then has a drive shaft for dissipating the torque generated by the internal combustion engine.
  • the piston has a piston top that delimits an expansion space, which can also be referred to as the combustion chamber.
  • the expansion chamber is delimited laterally by an inner cylinder wall of the cylinder and by a cylinder head on the side facing away from the piston. If the working piston is arranged in the combustion chamber of the internal combustion engine, the expansion space is above the working piston.
  • the cylinder or the working cylinder has, in particular in the cylinder head, preferably at least one supply opening for fuel and air and one discharge opening for exhaust gas.
  • the fuel can be, for example, a fuel that is gaseous at room temperature, such as natural gas, or a fuel that is liquid at room temperature, such as gasoline.
  • the piston or the working piston preferably has at least one piston ring, which is arranged circumferentially on a surface of the piston.
  • the piston and/or the working piston preferably has a piston rod which protrudes from an underside of the piston which is located on the side of the piston which is remote from the expansion space.
  • the piston rod is firmly connected to the piston, for example with a material connection.
  • the piston particularly preferably has an internal toothed ring in which the piston rod is mounted in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner with a corresponding external toothed ring.
  • the piston preferably has the circumferential groove and the projection is arranged on an inner cylinder wall of the cylinder.
  • the cylinder has the circumferential groove and the projection is arranged on the piston.
  • the projection is preferably bonded to the piston or the cylinder. If the projection is arranged on the piston, the piston and projection are preferably produced together as a casting. However, it is also possible and advantageous in certain embodiments if the projection is connected to the cylinder or the piston in an exchangeable manner, in particular by a positive and/or non-positive fit. In this case, the projection can be easily replaced if, for example, it has too high a degree of wear.
  • the projection preferably has a circular cross-section.
  • the projection it is also possible for the projection to have a hollow profile and, for example, an annular cross section.
  • the projection engages in the groove and is guided in it. This means that a movement of the piston relative to the cylinder always causes a movement of the projection in the groove and vice versa.
  • the fact that the groove runs around is to be understood as meaning that the groove is closed in itself and runs completely around the inner cylinder wall or a lateral surface of the piston. However, the groove is not formed in an annular manner.
  • the working piston when the internal combustion engine is operated, the working piston performs a stroke movement that is converted into a rotary movement by the conversion unit.
  • This rotary movement is caused and specified by the arrangement of the slotted guide.
  • the projection moves in and thus along the groove and in this way imposes a specific movement pattern on the piston that is dependent on the course of the groove.
  • Operating the internal combustion engine means in particular that fuel and air are introduced into the combustion chamber and are caused to explode, for example by means of an ignition device such as a spark plug. As a result, a force is exerted on the piston or the working piston, which causes it to move.
  • the groove In order for the piston to perform a rotary movement in the cylinder, the groove must, in addition to being circumferential, also run through different positions in the longitudinal direction of the piston or cylinder. In other words, it is necessary for the projection in the groove to be able to have a movement component in the longitudinal direction in addition to a movement component in the circumferential direction.
  • the groove runs, for example, in a wavy, circumferential manner and is closed in itself.
  • the piston rod When the piston rod is firmly connected to the piston, the piston rod rotates at the same rate as the piston. It is possible that the piston performs a lifting and rotating movement, but only a rotating movement transferred to the piston rod.
  • the piston has, in particular, an internal toothed ring, in which the piston rod is mounted in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner with a corresponding external toothed ring.
  • the piston rod therefore preferably only performs a rotary movement.
  • a pure rotational movement is also present if, for example, due to play or external influences such as vibrations, the piston rod moves slightly in the longitudinal direction. Slightly means in particular that a movement distance in the longitudinal direction corresponds to a maximum of 3%, preferably a maximum of 1%, of the length of the piston rod.
  • the groove runs along a periodic function h( ⁇ ) with a period of 360°, where h is the position of the groove along a longitudinal direction of the piston or cylinder and ⁇ is an azimuthal angle of the piston relative to the cylinder with respect to the longitudinal axis is.
  • the longitudinal axis of the piston and the longitudinal axis of the cylinder which can also be referred to as the cylinder axis due to the cylindrical shape of the piston and the cylinder, coincide.
  • the azimuthal angle ⁇ is the angle of rotation around the longitudinal axis of the piston.
  • the direction of rotation is mathematically positive when looking at the top of the piston.
  • the groove preferably has a top dead center at which h( ⁇ ) is maximum and a bottom dead center at which h( ⁇ ) is minimum, with a descending groove arm running from top dead center to bottom dead center and an ascending one Nutarm runs from bottom dead center to top dead center and the groove arms smoothly merge into one another in the dead centers.
  • Which dead center of the groove is the top dead center and which is the bottom dead center is defined by the dead centers of the piston relative to the cylinder.
  • the slope is preferably 45°.
  • the top and bottom dead centers can also be defined by their heights along the longitudinal direction.
  • the top dead center is the highest point of the groove along the longitudinal direction and the bottom dead center is the lowest point of the groove in the longitudinal direction.
  • the longitudinal direction runs from the upper side of the piston to a lower side of the piston when the piston has the groove and the projection is arranged on the inner cylinder wall and from a lower side of the cylinder to the cylinder head if the cylinder has the groove and the projection is arranged on the piston.
  • h( ⁇ ) can also be referred to as h max , and at bottom dead center as h min .
  • the difference between h min and h max is a stroke H of the piston. From bottom dead center to top dead center, the groove or the function along which the groove runs runs with a positive slope towards top dead center. After passing through the top dead center, the descending slot arm runs correspondingly with a negative increase towards the bottom dead center.
  • the fact that the groove arms merge smoothly into one another in the dead centers means in particular that the function h( ⁇ ) in the dead centers can be continuously differentiated at least twice.
  • the function h( ⁇ ) is preferably infinitely often differentiable in the dead centers. Such a smooth transition is advantageous in order to reduce loads on the projection, in particular force peaks which act on the projection when passing through the dead centers.
  • the top dead center and the bottom dead center are then offset by 180° from one another. This also means that the top dead center and the bottom dead center are offset by 180° from one another if, for example due to manufacturing tolerances, the offset is 180° ⁇ 2°, in particular 180° ⁇ 1°.
  • the top dead center and the bottom dead center are preferably located radially opposite one another, being offset from one another along the longitudinal direction.
  • the groove is preferably mirror-symmetrical with respect to a radial section plane of the cylinder or of the piston, in which the top dead center and the bottom dead center lie.
  • a radial section plane is spanned by the radial direction of the piston or the cylinder and the longitudinal direction of the piston or the cylinder and could also be referred to as a longitudinal section plane.
  • h( ⁇ ) preferably decreases strictly monotonically in the descending slot arm and increases strictly monotonically in the ascending slot arm. Strictly monotonic means that for all ⁇ with ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2 h( ⁇ 1 ) ⁇ h ( ⁇ 2 ) holds.
  • the cylinder preferably has at least one opening for introducing a lubricant into the circumferential groove.
  • a lubricant is, for example, a lubricating oil or a lubricating grease.
  • a necessary lubrication of the piston in relation to the cylinder it is particularly necessary to bring about lubrication between the projection and the groove in order to enable the projection to move in the groove as smoothly as possible.
  • the at least one opening for introducing a lubricant is preferably located in the groove when the cylinder has the circumferential groove.
  • the at least one opening is simultaneously suitable for introducing the lubricant that is required for lubricating the piston relative to the cylinder.
  • the lubrication of the piston relative to the cylinder and the lubrication of the projection for movement relative to the groove can take place by means of the same at least one opening.
  • the internal combustion engine preferably has at least two cylinders or working cylinders, one piston or working piston being movably mounted in each cylinder or working cylinder.
  • the internal combustion engine particularly preferably has at least 3 cylinders.
  • Each of the pistons preferably has its own piston rod, with the rotational movement of the piston rods being transmitted to a common drive shaft.
  • the internal combustion engine preferably has an ignition device, for example a spark plug, for igniting fuel introduced into the cylinder or working cylinder, a position determination device for determining a position of the piston or working piston relative to the cylinder or working cylinder, and an electronic control device, the electronic control device being set up is to automatically select an ignition timing of the ignition device depending on a position of the piston or working piston in the cylinder or working cylinder.
  • an ignition device for example a spark plug
  • a position determination device for determining a position of the piston or working piston relative to the cylinder or working cylinder
  • an electronic control device the electronic control device being set up is to automatically select an ignition timing of the ignition device depending on a position of the piston or working piston in the cylinder or working cylinder.
  • a position of the piston relative to the cylinder can be clearly assigned to each angle ⁇ .
  • a position of the piston relative to the cylinder can therefore be determined unambiguously by determining the angle ⁇ .
  • the position determination device is preferably an induction transmitter.
  • the induction transmitter preferably has an increment wheel, for example a gear wheel, which is arranged on the piston rod or on a drive shaft.
  • the ring gear of the incremental wheel has at least one gap where a tooth was left out.
  • An induction transmitter housing is arranged around the incremental wheel and contains, for example, a coil with an iron core on which a permanent magnet is arranged.
  • the electronic control device is preferably set up to select the ignition point in such a way that 0° ⁇ 10° applies at the point of ignition. This ensures that ignition only takes place after the top dead center has been passed and thus the force is exerted on the piston when the projection is located in the descending groove arm.
  • an ignition point it is also possible for an ignition point to be selected which is before the top dead center is passed, for example in a range of 355° ⁇ 360°. This is particularly useful at higher engine speeds, since the combustion time of the air/fuel mixture is independent of the engine speed and there is a time delay between the ignition point and the point in time at which the highest combustion pressure acts on the piston. It is therefore advantageous in certain embodiments to select the ignition point before top dead center is reached, so that the point in time with the highest combustion pressure after top dead center has been passed, in particular at a point in time in which 10° ⁇ 20°, applies.
  • the ignition point is preferably selected in such a way that a combustion focus is reached when 3° ⁇ 8°.
  • the center of combustion is the point in time when 50% of the fuel has been burned.
  • the electrical control device is preferably set up to select the ignition point on the basis of a characteristics map, which includes, for example, the engine speed and the amount of fuel introduced into the expansion chamber.
  • the electronic control device has a data memory or has access to such a data memory in which an ignition point is stored for different speeds of the internal combustion engine that meets one or more of the aforementioned criteria. It is possible and advantageous in certain specific embodiments for the ignition times to be stored as a function of a number of parameters, in particular in addition to the engine speed.
  • Figure 1a shows a piston 6, which is in a cylinder 4, not shown (see Figure 2a ) of an internal combustion engine 2, also not shown, is mounted.
  • the piston 6 has a piston top 8 which is not visible in this view and delimits an expansion space of the cylinder 4 .
  • a piston rod 10 protrudes in Figure 1a upwards, out of the piston 6. It can also be seen that part of the piston rod 10 with a piston rod top 16 also protrudes from the piston top 8 . However, this part of the piston rod has a smaller diameter, preferably 25 mm.
  • the piston itself preferably has a diameter of 50 mm.
  • the piston 6 has a groove 12 which has an ascending groove arm 15 and a descending groove arm 17 .
  • the piston 6 is hollow on the inside and has an indicated internal toothing 9, which meshes with a corresponding, schematically drawn external toothing 11 of the piston rod and is designed in such a way that a stroke-rotary movement of the piston 6 is converted into a rotary movement of the piston rod 10.
  • the direction of rotation of the piston then corresponds to the resulting direction of rotation of the piston rod.
  • the piston rod 10 has, in Figure 1a shown below, has a channel-shaped recess for connection to a drive shaft 36, for example.
  • Figure 1b shows a side view of the piston 6 from Figure 1a , In each case the top dead center OT and the bottom dead center UT of the groove 12 can be seen. It can also be seen that the groove 12 passes through an inflection point W.
  • Figure 2a shows a longitudinal section through the cylinder 4 and the piston 6.
  • the piston 6 has the groove 12, with the bottom dead center UT and the top dead center OT of the groove 12 being visible on the sides of the piston 6.
  • a projection 14 is formed on an inner cylinder wall 18 of the cylinder 4 and engages in the groove 12 and is guided in it, so that they form a link guide 19 .
  • the projection 14 is in the bottom dead center UT of the groove 12. Accordingly, the piston 6 is also in its bottom dead center relative to the cylinder 4. This is the lowest point of the groove in the longitudinal direction L of the piston 6.
  • the piston 6 has two piston rings 20 in the exemplary embodiment.
  • the cylinder On a cylinder top 22, the cylinder has a supply opening 24 for fuel, in this case for gasoline and air, and a discharge opening 26 for exhaust gas.
  • the cylinder has an ignition device 28, in this case a spark plug, for igniting the fuel.
  • the ignition device 28 is connected to an electronic control device 29 which is set up to select an ignition point of the ignition device 28 depending on a position of the piston 6 in the cylinder 4 .
  • An incremental wheel 27 is also arranged on the piston rod 10 and is designed as a gearwheel in the present case.
  • the toothed wheel has a plurality of teeth, which in particular are equally spaced from one another, with some teeth being left out and gaps being formed in this way. These gaps run past a position determination device 31, to which the increment wheel 27 is assigned, and this is set up to detect the passage of the gaps. Since the arrangement of the gear on the piston rod 10 makes it known at which angles ⁇ the gaps pass the position determination device and are recognized, a position of the piston relative to the cylinder can be recognized.
  • the position determination device is connected to the electronic control device 29 so that position data can be sent to it.
  • FIG. 12 shows a further embodiment in which the cylinder 4 has the groove 12 and the projection 14 is formed on the piston 6.
  • the piston 6 is in its bottom dead center relative to the cylinder 4. Accordingly, the projection 14 is in the bottom dead center UT of the groove 12.
  • the bottom dead center UT is also in this embodiment the lowest point of the groove in the longitudinal direction, the longitudinal direction L in this embodiment in the opposite direction to the longitudinal direction L of the embodiment Figure 2a runs.
  • At least one lubricant opening 33 is made in the cylinder in order to introduce a lubricant into the groove 12 .
  • the embodiment shown is the at least one lubricant opening 33 in a side wall of the groove 12, so that the lubricant can be introduced directly into the groove.
  • FIG 3 shows an internal combustion engine 2 according to the invention, which has a working cylinder 42 and a working piston 44 movably mounted therein.
  • the working piston 44 can have piston rings 46.1, 46.2, 36.3.
  • the ignition device 28 is arranged to ignite a fuel-air mixture in a combustion chamber 46 of the internal combustion engine 2.
  • the working piston 44 moves up and down, in other words it executes a pure stroke movement.
  • the working piston 44 is connected to the cylinder 4 of a conversion unit 48 . If the working piston 44 performs a lifting movement, the cylinder 4 also performs a movement. Due to the link guide 19, the piston 6 performs a pure rotary movement. It is possible, but not necessary, for the increment wheel 27 to be present. Alternatively, it is possible for the working piston 44 to be connected to the piston 6 . In this case, the cylinder 4 performs a rotary movement that can be used by a downstream unit.
  • Figure 4a shows a perspective view of a conversion unit 48 of an internal combustion engine according to the invention, in which the cylinder 4 is designed as a sleeve.
  • the conversion unit 48 has a housing 50 on which the cylinder 4 is mounted so that it can move longitudinally, so that it can perform a lifting movement H.
  • the piston 6 is also rotatably mounted on the housing 50 so that it can rotate through an angle of rotation ⁇ . If the working piston 42 (cf. figure 3 ) the stroke movement H stops, the piston 6 rotates.
  • Figure 4b shows the course of the torque M over a hypothetical crankshaft angle ⁇ (compare Figure 5a ).
  • the hypothetical crankshaft angle ⁇ is the angle at which the piston of a conventional piston engine is at the same point as the piston or working piston of the internal combustion engine according to the invention.
  • the internal combustion engine according to the invention can also be referred to as a Dashti engine. It can be seen that the torque M at small crankshaft angles ⁇ , i.e. when the piston or working piston is close to top dead center, is significantly greater than in a classic cylinder engine. The torque that can be tapped is therefore significantly higher.
  • D is the radius of rotation of the crankshaft in meters and ⁇ is the deviation of the crankshaft from the vertical and the unit of torque here is kg.m.
  • the crankshaft angle ⁇ is in Figure 5a shown.
  • every second stroke is a power stroke.
  • ⁇ 0° is the start of combustion.
  • the exhaust pipe opens.
  • ⁇ from 0 to 120°, the force is generated and the piston is lowered by hot gas.
  • L is the cylinder length in cm and D is the crankshaft diameter in cm.
  • D rotation of crankshafts+(cosine of angle * crank radius).
  • the engine according to the invention has a very high maximum torque, so that a power can be achieved with a 6-cylinder engine that is much greater than that of normal engines.
  • Figure 5c shows a single-cylinder embodiment of the internal combustion engine according to the invention.
  • the cylinder 4, in which the piston 6, which cannot be seen, is mounted, has a supply opening 24 for fuel and air, in particular a fuel/air mixture.
  • the cylinder 4 has a cylinder underside 30 which seals radially inwards with the piston rod 10 .
  • In the illustrated cylinder 4 there is an expansion space into which the fuel or the fuel-air mixture is introduced and a further space which is on the opposite side of the piston 6 from the expansion space. This is limited at the bottom by the cylinder bottom 30 and at the top by a piston bottom. Due to the stroke-rotation movement of the piston 6, both the volume of the expansion space and the volume of the space opposite change periodically.
  • ventilation openings 32 are arranged in such a way that air can flow in and out of this space.
  • the ventilation openings 32 it would also be possible for the ventilation openings 32 to be made in the underside 30 of the cylinder.
  • the piston rod 10 has a central recess 34 for connection to a drive shaft 36, not shown.
  • figure 6 1 shows a three-cylinder embodiment of an internal combustion engine 2 according to the invention.
  • Three cylinders 4.1, 4.2 and 4.3, which merge into an engine housing 38, can be seen.
  • a common drive shaft 36 projects out of the motor housing 38 on the side of the motor housing 38 opposite the cylinders.
  • the rotational movement of the piston rods 10 is transmitted to the drive shaft 36 via gear wheels, for example.
  • the drive shaft is in figure 6 shown cut off. However, it is possible and particularly advantageous if it projects even further out of the motor housing 38 .
  • a flange 40 with screw holes is arranged on the motor housing 38, with which the motor can be connected, for example, to a corresponding flange.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor (2), mit (a) einem Zylinder (4), und (b) einem Kolben (6), der in dem Zylinder (4) beweglich gelagert ist. Erfindungsgemäß ist (c) eine Kulissenführung (19) vorgesehen, mittels der der Kolben (6) drehbar in dem Zylinder (4) geführt ist, wobei die Kulissenführung (19) aus einer umlaufenden Nut (12) und einem Vorsprung (14), der in die Nut (12) eingreift und in ihr geführt ist, besteht, sodass der Kolben (6) eine Drehbewegung ausführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Hubkolbenmotor, mit (a) einem Zylinder, und (b) einem Kolben, der in dem Zylinder beweglich gelagert ist.
  • Der wohl bekannteste Verbrennungsmotor ist der Hubkolbenmotor, bei dem der Kolben eine Hubbewegung, also eine lineare Auf- und Abbewegung in dem Zylinder vollführt. Um diese Linearbewegung in eine Drehbewegung umzusetzen, bedarf es weiterer Bauteile, insbesondere einer Kurbelwelle.
  • Daneben gibt es auch Rotationskolbenmotoren, wie beispielsweise den Wankelmotor, bei dem die Verbrennungsenergie direkt in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Ein solcher Motor weist gegenüber einem Hubkolbenmotor einige Nachteile auf, wie beispielsweise Dichtigkeitsprobleme und eine deutliche komplexere Geometrie.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor, der sich durch eine Kulissenführung auszeichnet, mittels der der Kolben drehbar in dem Zylinder geführt ist, wobei die Kulissenführung aus einer umlaufenden Nut und einem Vorsprung, der in die Nut eingreift und in ihr geführt ist, besteht.
  • Vorzugsweise besitzt der Verbrennungsmotor (a) einen Arbeitszylinder und (b) einen Arbeitskolben, der in dem Arbeitszylinder beweglich gelagert ist, (c) wobei der Arbeitskolben mit dem Zylinder verbunden ist, sodass der Kolben eine Drehbewegung ausführt, wenn der Arbeitszylinder eine Hubbewegung ausführt.
  • Es ist folglich möglich, nicht aber notwendig, dass im Zylinder die Verbrennung von Kraftstoff erfolgt. In diesem Fall ist der Zylinder ein Brennraum des Verbrennungsmotors. Alternativ erfolgt die Verbrennung im Arbeitszylinder. In diesem Fall befindet sich der der Brennraum im Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors und der Verbrennungsmotor hat einen Arbeitskolben, der im Arbeitszylinder läuft. Dieser Arbeitskolben ist mit dem Kolben so gekoppelt, dass er die Hubbewegung des Arbeitskolbens auf den Kolben oder den Zylinder überträgt. Der Zylinder kann dann auch als Hülse oder Gabel ausgebildet sein. In beiden Fällen bewirkt die Kulissenführung eine Umwandlung einer Hubbewegung des Kolbens oder Arbeitskolbens in eine Drehbewegung.
  • Hat der Verbrennungsmotor einen Arbeitszylinder, sind der Zylinder und der Kolben, der in dem Zylinder beweglich gelagert ist, sowie die Kulissenführung vorzugsweise Bestandteile einer Umsetzeinheit, die auch als Getriebe bezeichnet werden könnte. Die Umsetzeinheit bewirkt die Umwandlung einer Hubbewegung in eine Drehbewegung mittels der Kulissenführung.
  • Besitzt der Verbrennungsmotor zwei, drei, vier oder mehr Arbeitszylinder, in denen jeweils ein Arbeitskolben beweglich gelagert ist, so ist es günstig, wenn alle Arbeitskolben mit jeweils einer Umsetzeinheit verbunden sind und alle Umsetzeinheiten miteinander gekoppelt sind. Der Verbrennungsmotor hat dann eine Antriebswelle zum Abführen des vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments.
  • Wenn der Zylinder im Brennraum des Verbrennungsmotors angeordnet ist, weist der Kolben eine Kolbenoberseite auf, die einen Expansionsraum, der auch als Brennraum bezeichnet werden kann, begrenzt. Seitlich wird der Expansionsraum von einer Zylinderinnenwand des Zylinders begrenzt und zur von dem Kolben abgewandten Seite von einem Zylinderkopf. Ist der Arbeitskolben im Brennraum des Verbrennungsmotors angeordnet, ist der Expansionsraum oberhalb des Arbeitskolbens.
  • Wenn im Folgenden die Bezeichnungen oben und unten verwendet werden, so sind diese unabhängig von einer Orientierung des Zylinders im Raum und dienen lediglich zur Beschreibung der räumlichen Beziehung der Bauteile zueinander. Die Kolbenoberseite ist folglich stets die dem Expansionsraum zugewandte Seite des Kolbens. Der Zylinder oder der Arbeitszylinder weist, insbesondere im Zylinderkopf, vorzugsweise zumindest eine Zuleitungsöffnung für einen Brennstoff und Luft und eine Ableitungsöffnung für Abgas auf. Bei dem Brennstoff kann es sich beispielsweise um einen bei Raumtemperatur gasförmigen Brennstoff wie Erdgas oder um einen bei Raumtemperatur flüssigen Brennstoff wie Benzin handeln.
  • Zum Abdichten des Expansionsraumes weist der Kolben oder der Arbeitskolben vorzugsweise zumindest einen Kolbenring auf, der umlaufend an einer Mantelfläche des Kolbens angeordnet ist.
  • Der Kolben und/oder der Arbeitskolben weist vorzugsweise eine Kolbenstange auf, die von einer Kolbenunterseite, die sich auf der von dem Expansionsraum abgewandten Seite des Kolbens befindet, abragt. Die Kolbenstange ist gemäß einer Ausführungsform fest, beispielsweise stoffschlüssig mit dem Kolben verbunden sein. Besonders bevorzugt weist der Kolben jedoch einen Innenzahnkranz auf, in welchem die Kolbenstange mit einem korrespondierenden Außenzahnkranz drehfest und längsverschieblich gelagert ist.
  • Vorzugsweise weist der Kolben die umlaufende Nut auf und der Vorsprung ist an einer Zylinderinnenwand des Zylinders angeordnet. Alternativ weist der Zylinder die umlaufende Nut auf und der Vorsprung ist an dem Kolben angeordnet.
  • Der Vorsprung ist mit dem Kolben oder dem Zylinder vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Wenn der Vorsprung an dem Kolben angeordnet werden Kolben und Vorsprung vorzugsweise gemeinsam als Gußteil hergestellt. Es ist jedoch ebenfalls möglich und in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft, wenn der Vorsprung mit dem Zylinder oder dem Kolben auswechselbar, insbesondere durch Form- und/oder Kraftschluss, verbunden ist. In diesem Fall kann der Vorsprung einfach ausgetauscht werden, wenn er beispielsweise eine zu hohen Verschleißgrad aufweist.
  • Der Vorsprung weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass der Vorsprung ein Hohlprofil aufweist und beispielsweise einen ringförmigen Querschnitt hat.
  • Erfindungsgemäß greift der Vorsprung in die Nut ein und ist in ihr geführt. Dies bedeutet, dass eine Bewegung des Kolbens relativ zum Zylinder immer auch eine Bewegung des Vorsprungs in der Nut bedingt und umgekehrt. Darunter, dass die Nut umläuft, ist zu verstehen, dass die Nut in sich geschlossen ist und vollständig um die Zylinderinnenwand oder eine Mantelfläche des Kolbens herum verläuft. Die Nut ist jedoch nicht ringförmig umlaufend ausgebildet.
  • Mit anderen Worten vollführt der Arbeitskolben beim Betreiben des Verbrennungsmotors, eine Hubwewegung, die von der Umsetzeinheit in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Diese Drehbewegung wird durch die Anordnung der Kulissenführung bedingt und vorgegeben. Der Vorsprung bewegt sich in und damit entlang der Nut und prägt auf diese Weise dem Kolben ein bestimmtes und von dem Verlauf der Nut abhängiges Bewegungsmuster auf.
  • Unter dem Betreiben des Verbrennungsmotors ist insbesondere zu verstehen, dass ein Brennstoff und Luft in den Brennraum eingebracht und, beispielsweise mittels einer Zündvorrichtung wie einer Zündkerze, zur Explosion gebracht werden. Dadurch wird eine Kraft auf den Kolben oder den Arbeitskolben ausgeübt, die diesen in Bewegung bringt.
  • Damit der Kolben in dem Zylinder eine Drehbewegung ausführt, muss die Nut neben der Tatsache, dass sie umlaufend ausgebildet ist, auch unterschiedliche Positionen in Längsrichtung des Kolbens oder Zylinders durchlaufen. Mit anderen Worten ist es notwendig, dass der Vorsprung in der Nut, neben einer Bewegungskomponente in Umfangsrichtung, auch eine Bewegungskomponente in Längsrichtung aufweisen kann. Dazu verläuft die Nut beispielsweise wellenförmig umlaufend und in sich geschlossen.
  • Wenn die Kolbenstange fest mit dem Kolben verbunden ist, vollführt die Kolbenstange im gleichen Maße wie der Kolben eine Drehbewegung. Es ist möglich, dass der Kolben zwar eine Hub-Drehbewegung ausführt, jedoch nur eine Drehbewegung auf die Kolbenstange überträgt. Dazu weist der Kolben insbesondere einen Innenzahnkranz auf, in welchem die Kolbenstange mit einem korrespondierenden Außenzahnkranz drehfest und längsverschieblich gelagert ist.
  • Bevorzugt führt die Kolbenstange also nur eine Drehbewegung aus. Eine reine Drehbewegung liegt auch dann vor, wenn beispielsweise aufgrund von Spiel oder äußeren Einflüssen wie Vibrationen geringfügige Bewegungen der Kolbenstange in Längsrichtung auftreten. Geringfügig bedeutet insbesondere, dass eine Bewegungsstrecke in Längsrichtung maximal 3 %, bevorzugt maximal 1 % der Länge der Kolbenstange entspricht.
  • Bevorzugt läuft die Nut entlang einer periodischen Funktion h(ϕ) mit einer Periode von 360° um, wobei h die Position der Nut entlang einer Längsrichtung des Kolbens oder des Zylinders ist und ϕ ein Azimutalwinkel des Kolbens relativ zu dem Zylinder in Bezug auf die Längsachse ist.
  • Die Längsachse des Kolbens und die Längsachse des Zylinders, die aufgrund der zylindrischen Form des Kolbens und des Zylinders auch als Zylinderachse bezeichnet werden kann, fallen zusammen. Der Azimutalwinkel ϕ ist der Drehwinkel um die Längsachse des Kolbens. Der Nullpunkt ϕ = 0 liegt im oberen Totpunkt der Kolbenbewegung. Der Drehsinn ist mathematisch positiv beim Blick auf die Kolbenoberseite.
  • Bevorzugt weist die Nut einen oberen Totpunkt auf, an dem h(ϕ) maximal ist, und einen unteren Totpunkt, an dem h(ϕ) minimal ist, auf, wobei ein absteigender Nutarm von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt verläuft und ein aufsteigender Nutarm von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt verläuft und die Nutarme in den Totpunkten glatt ineinander übergehen. Welcher Totpunkt der Nut der obere Totpunkt und welcher der untere Totpunkt ist, wird über die Totpunkte des Kolbens relativ zu dem Zylinder definiert. Befindet sich der Vorsprung in dem oberen Totpunkt der Nut, so befindet sich der Kolben gleichzeitig in seinem oberen Totpunkt relativ zu dem Zylinder. Befindet sich der Vorsprung in dem unteren Totpunkt der Nut, so befindet sich der Kolben gleichzeitig in seinem unteren Totpunkt relativ zu dem Zylinder.
  • Die Steigung ist vorzugsweise 45°.
  • Der obere und untere Totpunkt können auch über ihre Höhen entlang der Längsrichtung definiert werden. Der obere Totpunkt ist dabei der höchste Punkt der Nut entlang der Längsrichtung und der untere Totpunkt ist der niedrigste Punkt der Nut in Längsrichtung. Dabei verläuft die Längsrichtung von der Kolbenoberseite zu einer Kolbenunterseite, wenn der Kolben die Nut aufweist und der Vorsprung an der Zylinderinnenwand angeordnet ist und von einer Zylinderunterseite zum Zylinderkopf, wenn der Zylinder die Nut aufweist und der Vorsprung an dem Kolben angeordnet ist.
  • Am oberen Totpunkt kann h(ϕ) auch als hmax bezeichnet werden, am unteren Totpunkt entsprechend als hmin. Die Differenz zwischen hmin und hmax ist ein Hub H des Kolbens. Von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt verläuft die Nut bzw. die Funktion, entlang derer die Nut umläuft, mit einer positiven Steigung zu dem oberen Totpunkt. Nach Durchlaufen des oberen Totpunkts verläuft der absteigende Nutarm entsprechend mit einer negativen Steigerung zu dem unteren Totpunkt.
  • Darunter, dass die Nutarme in den Totpunkten glatt ineinander übergehen, ist insbesondere zu verstehen, dass die Funktion h(ϕ) in den Totpunkten zumindest zweifach stetig differenzierbar ist. Bevorzugt ist die Funktion h(ϕ) in den Totpunkten unendlich oft differenzierbar. Ein solcher glatter Übergang ist vorteilhaft, um Belastungen des Vorsprungs, insbesondere Kraftspitzen, die auf den Vorsprung wirken, beim Durchlaufen der Totpunkte zu verringern.
  • Definitionsgemäß liegt der obere Totpunkt bei ϕ = 0. Der untere Totpunkt liegt vorzugsweise bei ϕ = 180°. Der obere Totpunkt und der untere Totpunkt liegen dann um 180° versetzt zueinander. Darunter, dass der obere Totpunkt und der untere Totpunkt um 180° versetzt zueinander liegen, wird auch verstanden, wenn, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, der Versatz bei 180° ± 2°, insbesondere bei 180° ±1 ° liegt.
  • Mit anderen Worten liegen sich der obere Totpunkt und der untere Totpunkt vorzugsweise radial gegenüber, wobei sie entlang der Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Nut spiegelsymmetrisch gegenüber einer Radialschnittebene des Zylinders oder des Kolbens, in der der obere Totpunkt und der untere Totpunkt liegen. Eine Radialschnittebene wird von der Radialrichtung des Kolbens oder des Zylinders und der Längsrichtung des Kolbens oder des Zylinders aufgespannt und könnte auch als Längsschnittebene bezeichnet werden.
  • Bevorzugt fällt h(ϕ) bei dem absteigenden Nutarm streng monoton und steigt bei dem aufsteigenden Nutarm streng monoton. Unter streng monoton ist zu verstehen, dass für alle ϕ mit ϕ 1< ϕ 2 gilt h(ϕ 1)<h (ϕ 2) ist. Der absteigende Nutarm verläuft bevorzugt von ϕ = 0° bis ϕ = 180° und der absteigende Nutarm von ϕ = 180° bis ϕ = 360°.
  • Bevorzugt kann h(ϕ) durch eine Funktion f(ϕ) = H · cos2(0,5ϕ) angenähert werden, wobei für jedes ϕ gilt, dass f(ϕ) um maximal 10 % von h(ϕ) abweicht. Besonders günstig ist, es, wenn die Funktion f(ϕ) abschnittsweise linear verläuft.
  • Bevorzugt weist der Zylinder zumindest eine Öffnung zum Einleiten eines Schmiermittels in die umlaufende Nut auf. Bei einem solchen Schmiermittel handelt es sich beispielsweise um ein Schmieröl oder ein Schmierfett. Neben einer notwendigen Schmierung des Kolbens in Bezug auf den Zylinder, ist es insbesondere notwendig, eine Schmierung zwischen Vorsprung und Nut herbeizuführen, um eine möglichst reibungslose Bewegung des Vorsprungs in der Nut zu ermöglichen.
  • Bevorzugt befindet sich die zumindest eine Öffnung zum Einleiten eines Schmiermittels in der Nut, wenn der Zylinder die umlaufende Nut aufweist. Es ist jedoch ebenfalls möglich und in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft, wenn die zumindest eine Öffnung gleichzeitig zum Einleiten des Schmiermittels geeignet ist, welches zur Schmierung des Kolbens relativ zu dem Zylinder benötigt wird. Mit anderen Worten können die Schmierung des Kolbens gegenüber dem Zylinder und die Schmierung des Vorsprungs für die Bewegung relativ zu der Nut mittels derselben zumindest einen Öffnung erfolgen.
  • Bevorzugt weist der Verbrennungsmotor zumindest zwei Zylinder oder Arbeitszylinder auf, wobei in jedem Zylinder oder Arbeitszylinder jeweils ein Kolben oder Arbeitskolben beweglich gelagert ist. Besonders bevorzugt weist der Verbrennungsmotor zumindest 3 Zylinder auf. Bevorzugt weist jeder der Kolben eine eigene Kolbenstange auf, wobei die Drehbewegung der Kolbenstangen auf eine gemeinsame Antriebswelle übertragen wird.
  • Vorzugsweise weist der Verbrennungsmotor eine Zündvorrichtung, beispielsweise eine Zündkerze, zum Entzünden eines in den Zylinder oder Arbeitszylinder eingebrachten Brennstoffs, eine Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Position des Kolbens oder Arbeitskolbens relativ zu dem Zylinder oder Arbeitszylinder, und eine elektronische Steuereinrichtung auf, wobei die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet ist, automatisch einen Zündzeitpunkt der Zündvorrichtung in Abhängigkeit von einer Position des Kolbens oder Arbeitskolbens in dem Zylinder oder Arbeitszylinder zu wählen.
  • Jedem Winkel ϕ ist eine Position des Kolbens relativ zu dem Zylinder eindeutig zuzuordnen. So befindet sich der Kolben bei ϕ = 0° in seinem oberen Totpunkt relativ zu dem Zylinder und bei ϕ = 180° in seinem unteren Totpunkt relativ zu dem Zylinder. Über eine Bestimmung des Winkels ϕ lässt sich also eine Position des Kolbens relativ zu dem Zylinder eindeutig bestimmen.
  • Die Positionsbestimmungseinrichtung ist vorzugsweise ein Induktionsgeber. Der Induktionsgeber weist vorzugsweise ein Inkrementenrad auf, beispielsweise ein Zahnrad, welches an der Kolbenstange oder an einer Antriebswelle angeordnet ist. Der Zahnkranz des Inkrementenrades weist zumindest eine Lücke auf, an der quasi ein Zahn ausgelassen wurde. Um das Inkrementenrad ist ein Induktionsgebergehäuse angeordnet, in dem sich beispielsweise eine Spule mit einem Eisenkern, an dem ein Dauermagnet angeordnet ist, befindet. Durch Drehung des Inkrementenrades wird in der Spule durch die Bewegung der Zähne des Zahnkranzes an dem Gehäuse vorbei eine Spannung induziert, die - sofern der Zahnkranz keine Lücken aufweist und die Abstände der Zähne zueinander gleich sind - sinusförmig verläuft. Durch die zumindest eine Lücke in dem Zahnkranz verändert sich jedoch der Spannungsverlauf, was dann das Durchlaufen der Lücke anzeigt. Diese Lücke im Zahnkranz kann beispielsweise derart angeordnet sein, dass der Durchlauf der Lücke bei einem Azimutalwinkel von ϕ = 0°, also insbesondere wenn der obere Totpunkt durchlaufen wird, liegt. Auf diese Weise kann die Position des Kolbens relativ zu dem Zylinder ermittelt werden.
  • Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet, den Zündzeitpunkt derart zu wählen, dass zu dem Zündzeitpunkt 0°< ϕ ≤ 10° gilt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine Zündung erst nach Durchlaufen des oberen Totpunktes erfolgt und damit die Kraft auf den Kolben ausgeübt wird, wenn sich der Vorsprung in dem absteigenden Nutarm befindet. Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, dass ein Zündzeitpunkt gewählt wird, der zeitlich vor Durchlaufen des oberen Totpunkts liegt, beispielsweise in einem Bereich von 355° ≤ ϕ ≤ 360°. Dies ist insbesondere bei höheren Drehzahlen sinnvoll, da eine Verbrennungszeit des Luft-Brennstoffgemisches unabhängig von der Drehzahl ist und zwischen Zündzeitpunkt und dem Zeitpunkt, in dem der höchste Verbrennungsdruck auf den Kolben wirkt, ein zeitlicher Versatz liegt. Dadurch ist es in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft, den Zündzeitpunkt vor Erreichen des oberen Totpunkt zu wählen, damit der Zeitpunkt mit dem höchsten Verbrennungsdruck nach Durchlaufen des oberen Totpunktes, insbesondere zu einem Zeitpunkt in dem 10° ≤ ϕ ≤ 20° gilt.
  • Vorzugsweise wird der Zündzeitpunkt derart gewählt, dass ein Verbrennungsschwerpunkt erreicht wird, wenn 3° ≤ ϕ ≤ 8° gilt. Unter dem Verbrennungsschwerpunkt ist der Zeitpunkt zu verstehen, in dem 50% des Brennstoffs verbrannt sind.
  • Die elektrische Steuereinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, den Zündzeitpunkt anhand eines Kennfelds zu wählen, in das beispielsweise die Motordrehzahl und die in den Expansionsraum eingebrachte Brennstoffmenge eingehen. Besonders bevorzugt weist die elektronische Steuereinrichtung einen Datenspeicher auf oder hat Zugriff auf einen solchen Datenspeicher, in dem für unterschiedliche Drehzahlen des Verbrennungsmotors jeweils ein Zündzeitpunkt hinterlegt ist, der eines oder mehrere der vorgenannten Kriterien erfüllt. Es ist möglich und in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft, dass die Zündzeitpunkte in Abhängigkeit mehrerer Parameter, insbesondere neben der Drehzahl, hinterlegt sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
    • Figur 1a
    eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Kolbens für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor,
    Figur 1b
    eine Seitenansicht des Kolbens aus Figur 1a,
    Figur 2a
    eine Längsschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders mit darin gelagertem Kolben für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor,
    Figur 2b
    eine Längsschnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zylinders mit darin gelagertem Kolben,
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
    Figur 4a
    eine perspektivische Ansicht einer Umsetzeinheit eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors,
    Figur 4b
    den Verlauf des Drehmoments in Abhängigkeit von einem gedachten Kurbelwellenwinkel für einen klassischen Zylindermotor und einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor,
    Figur 5a
    einen bekannten Zweitaktmotor zum Vergleichen des Drehmomentverlaufs mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor,
    Figur 5b
    den Verlauf der Funktion f(ϕ),
    Figur 5c
    eine perspektivische Darstellung eines Kolbens oder Arbeitskolbens für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor und
    Figur 6
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Verbrennungsmotors mit vier Zylindern.
  • Figur 1a zeigt einen Kolben 6, der in einem nicht dargestellten Zylinder 4 (siehe Figur 2a) eines ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotors 2 gelagert ist. Der Kolben 6 weist eine in dieser Ansicht nicht sichtbare Kolbenoberseite 8 auf, die einen Expansionsraum des Zylinders 4 begrenzt. Eine Kolbenstange 10 ragt, in Figur 1a nach oben, aus dem Kolben 6 heraus. Es ist zudem zu erkennen, dass aus der Kolbenoberseite 8 ebenfalls ein Teil der Kolbenstange 10 mit einer Kolbenstangenoberseite 16 herausragt. Dieser Teil der Kolbenstange weist jedoch einen geringeren Durchmesser, von vorzugsweise 25 mm, auf. Der Kolben selbst weist vorzugsweise einen Durchmesser von 50 mm auf.
  • Der Kolben 6 weist eine Nut 12 auf, die einen aufsteigenden Nutarm 15 und einen absteigenden Nutarm 17 aufweist.
  • Der Kolben 6 ist innen hohl und weist eine angedeutete Innenverzahnung 9 auf, die mit einer korrespondierenden, schematisch eingezeichneten Außenverzahnung 11 der Kolbenstange in Eingriff steht und derart ausgebildet ist, dass eine Hub-Drehbewegung des Kolbens 6 in eine Drehbewegung der Kolbenstange 10 umgesetzt wird. Die Drehrichtung des Kolbens entspricht dann der resultierenden Drehrichtung der Kolbenstange. Die Kolbenstange 10 weist, in Figur 1a unten dargestellt, eine kanalförmige Ausnehmung beispielsweise zum Verbinden mit einer Antriebswelle 36 auf.
  • Figur 1b zeigt eine seitliche Ansicht des Kolbens 6 aus Figur 1a, wobei jeweils der obere Totpunkt OT und der untere Totpunkt UT der Nut 12 zu erkennen sind. Es ist zudem zu erkennen, dass die Nut 12 einen Wendepunkt W durchläuft.
  • Figur 2a zeigt einen Längsschnitt durch den Zylinder 4 und den Kolben 6. Der Kolben 6 weist die Nut 12 auf, wobei an den Seiten des Kolbens 6 der untere Totpunkt UT und der obere Totpunkt OT der Nut 12 zu erkennen sind.
  • An einer Zylinderinnenwand 18 des Zylinders 4 ist ein Vorsprung 14 ausgebildet, der in die Nut 12 eingreift und in dieser geführt ist, sodass sie eine Kulissenführung 19 bilden. In Figur 2a befindet sich der Vorsprung 14 in dem unteren Totpunkt UT der Nut 12. Entsprechend befindet sich auch der Kolben 6 in seinem unteren Totpunkt relativ zu dem Zylinder 4. Dieser ist der niedrigste Punkt der Nut in Längsrichtung L des Kolbens 6. Der Kolben 6 weist in dem Ausführungsbeispiel zwei Kolbenringe 20 auf.
  • Der Zylinder weist an einer Zylinderoberseite 22 eine Zuleitungsöffnung 24 für Brennstoff, vorliegend für Benzin und Luft, und eine Ableitungsöffnung 26 für Abgas auf. Zudem weist der Zylinder eine Zündvorrichtung 28, vorliegend eine Zündkerze, zum Entzünden des Brennstoffs auf. Die Zündvorrichtung 28 ist mit einer elektronischen Steuereinrichtung 29 verbunden, die eingerichtet ist einen Zündzeitpunkt der Zündvorrichtung 28 in Abhängigkeit einer Position des Kolbens 6 in dem Zylinder 4 zu wählen.
  • An der Kolbenstange 10 ist zudem ein Inkrementenrad 27 angeordnet, welches vorliegend als Zahnrad ausgebildet ist. Das Zahnrad weist eine Mehrzahl von Zähnen auf, die insbesondere in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei einige Zähne ausgelassen sind und auf diese Weise Lücken gebildet sind. Diese Lücken laufen an einer Positionsbestimmungseinrichtung 31 vorbei, der das Inkrementenrad 27 zugeordnet ist, wobei diese eingerichtet ist das Vorbeilaufen der Lücken zu erkennen. Da durch die Anordnung des Zahnrads an der Kolbenstange 10 bekannt ist, unter welchen Winkeln ϕ die Lücken an der Positionsbestimmungseinrichtung vorbeilaufen und erkannt werden, kann eine Position des Kolbens relativ zu dem Zylinder erkannt werden. So befindet sich der Kolben bei ϕ = 0 in seinem oberen Totpunkt und bei ϕ = 180° in seinem unteren Totpunkt. Die Positionsbestimmungseinrichtung ist mit der elektronischen Steuereinrichtung 29 verbunden, sodass Positionsdaten an diese geleitet werden können.
  • Figur 2b zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Zylinder 4 die Nut 12 aufweist und der Vorsprung 14 an dem Kolben 6 ausgebildet ist. Auch in Figur 2b befindet sich der Kolben 6 in seinem unteren Totpunkt relativ zu dem Zylinder 4. Entsprechend befindet sich der Vorsprung 14 in dem unteren Totpunkt UT der Nut 12. Der untere Totpunkt UT ist auch in dieser Ausführungsform der niedrigste Punkt der Nut in Längsrichtung, wobei die Längsrichtung L bei dieser Ausführungsform in die entgegengesetzte Richtung zu der Längsrichtung L der Ausführungsform aus Figur 2a verläuft.
  • In den Zylinder ist zumindest eine Schmiermittelöffnung 33 eingebracht, um ein Schmiermittel in die Nut 12 einzubringen. In der in Figur 2b dargestellten Ausführungsform befindet sich die zumindest eine Schmiermittelöffnung 33 in einer Seitenwand der Nut 12, sodass das Schmiermittel direkt in die Nut eingebracht werden kann.
  • Die übrigen Merkmale der Ausführungsform entsprechen den Merkmalen der Ausführungsform in Figur 2a.
  • Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 2, der einen Arbeitszylinder 42 und einen darin beweglich gelagerten Arbeitskolben 44 aufweist. Der Arbeitskolben 44 kann, wie allgemein bekannt, Kolbenringe 46.1, 46.2, 36.3 aufweisen. Die Zündvorrichtung 28 ist angeordnet zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum 46 des Verbrennungsmotors 2.
  • Im Betrieb bewegt sich der Arbeitskolben 44 auf und ab, er führt in anderen Worten eine reine Hubbewegung aus.
  • Der Arbeitskolben 44 ist mit dem Zylinder 4 einer Umsetzeinheit 48 verbunden. Führt der Arbeitskolben 44 eine Hubbewegung aus, so führt auch der Zylinder 4 eine Bewegung aus. Aufgrund der Kulissenführung 19 führt der Kolben 6 eine reine Drehbewegung aus. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Inkrementenrad 27 vorhanden ist. Alternativ ist es möglich, dass der Arbeitskolben 44 mit dem Kolben 6 verbunden ist. In diesem Fall führt der Zylinder 4 eine Drehbewegung aus, die von einem nachgelagerten Aggregat genutzt werden kann.
  • Figur 4a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Umsetzeinheit 48 eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, bei der der Zylinder 4 als Hülse ausgebildet ist. Die Umsetzeinheit 48 besitzt im vorliegenden Fall ein Gehäuse 50, an dem der Zylinder 4 längsbeweglich gelagert ist, sodass er eine Hubbewegung H ausführen kann. An dem Gehäuse 50 ist zudem der Kolben 6 drehbar gelagert, sodass er sich um einen Drehwinkel ϕ drehen kann. Führt der Arbeitskolben 42 (vgl. Figur 3) die Hubbewegung H aus, dreht sich der Kolben 6.
  • Figur 4b zeigt den Verlauf des Drehmoments M über einen hypothetischen Kurbelwellenwinkel α (vergleiche Figur 5a). Der hypothetische Kurbelwellenwinkel α ist derjenige Winkel, unter dem der Kolben eines herkömmlichen Kolbenmotors an der der gleichen Stelle ist wie der Kolben bzw. der Arbeitskolben des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann auch als Dashti-Motor bezeichnet werden. Es ist zu erkennen, dass das Drehmoment M bei kleinen Kurbelwellenwinkeln α, also wenn sich der Kolben oder Arbeitskolben nahe des oberen Totpunkts befindet, deutlich größer ist als bei einem klassischen Zylindermotor. Das abgreifbare Drehmoment ist damit deutlich höher.
  • Im Folgenden wird beschrieben, wie die Kurve gemäß Figur 4b erhalten wird. In einem Zweitaktmotor wird das Brennstoff-Luft-Gemisch im Arbeitszylinder durch Verringerung des Volumens des Zylinders verdichtet und so der Druck im Zylinder erhöht. Im Gegensatz, je mehr der Kolben sich von dem Zylinderkopf entfernt und nach hinten bewegt, desto geringer wird der Innendruck aufgrund der Vermehrung des Zylindervolumens; was nach Boyles Gesetz definiert wird: P1(V1)=P2(V2).
  • Im obigen Gesetz ist P1 Anfangsdruck, P2 Sekundärdruck, V1 Anfangsvolumen und V2 Sekundärvolumen. Allgemein arbeiten Verbrennungsmotoren nach diesem Gesetz; Luft und Kraftstoff werden beim Absenken des Kolbens in den Zylinder gedrückt und dann werden Luft und Kraftstoff beim Aufgehen des Kolbens im oberen Teil des Zylinders dicht und wegen des Druckabfalls unter dem Kolben wird das Gemisch aus Luft und Kraftstoff unter den Kolben gesaugt und durch einen Funken wird das Gemisch aus Luft und Kraftstoff gezündet. Dann steigt durch Verbrennen des Kraftstoffs im Arbeitszylinder die Lufttemperatur, wodurch sich die Luft im Zylinder ausdehnt und ein übermäßiger Druck verursacht wird. Dieser Druck schiebt den Kolben nach unten und erzeugt Kraft.
  • Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, dreht sich die mit dem Kolben verbundene Kurbelwelle und erzeugt Kraft und Energie. Es ist jedoch zu beachten, dass durch das Absenken des Kolbens das obere Kolbenvolumen zunimmt und der Druck des Kolbens verringert wird. Je mehr der Kolben absteigt, desto mehr wird der Druckabfall und desto weniger wird die Kraft im oberen Teil des Kolbens.
  • Diese Kraft ist durch diese Formel messbar: F=P*S. In diesem Gesetz ist F die momentane Kraft in kg und P der momentaner Druck in bar (kg/cm2) und S ist die Fläche des Kolbens in cm2. Da das gesuchte Drehmoment am Abtrieb der Motorkurbelwelle anliegt, wird der Abtrieb aus der folgenden Gleichung extrahiert: T = F * D * sinα
    Figure imgb0001
  • D ist der Radius der Drehung der Kurbelwelle in Meter und α ist die Abweichung der Kurbelwelle gegenüber der Senkrechten und die Drehmomenteinheit ist hier kg.m. Der Kurbelwellenwinkel α ist in Figur 5a gezeigt.
  • Betrachtet werde das momentane Drehmoment eines Zweitaktmotors mit folgenden Eigenschaften:
    • Kolbendurchmesser: 5cm
    • Drehradius der Kurbelwelle: 2.5cm
    • Druck des Kolbens im Moment der Explosion: 60bar
    • Winkel im Moment der Explosion: 2 Grad
    • Menge der Dichte: 1/10
    • Das momentane Drehmoment ist: F = P * S
      Figure imgb0002
       F = 60 * 3.14 * 2.5 ∧ 2
      Figure imgb0003
       F = 1178 Kg
      Figure imgb0004
       T = F * D * SinØ
      Figure imgb0005
       T = 1178 * 2.5 * 10 ∧ − 2 * SIN 2
      Figure imgb0006
       T = 1.0278 Kg . m
      Figure imgb0007
  • Bei einem Zweitaktmotor ist jeder zweite Takt ein Arbeitstakt. Im Gegensatz dazu: α = 0°sei der Start der Verbrennung. Bei den Winkeln α 120° bis 240° erfolgt das Öffnen der Abgasleitung. Bei den Winkeln α von 0 bis zu 120° erfolgt die Krafterzeugung und Absenkung des Kolbens durch heißes Gas.
  • Wenn die Kurbelwelle dreht und der Kolben sich vom Zylinderkopf entfernt, nimmt bis zu einem Kurbelwellenwinkel α von α=120° im Zylindervolumen oberhalb des Kolbens ständig der Druck ab. Das Auslassventil öffnet und der Druck auf den Kolben ist null.
  • Nun wird die Änderung des Drucks des Kolbenkopfs abhängig von der Bewegung des Kolbens nach unten unter der Annahme:
    • Maximum-Druck: 60bar
    • Radius der Kurbelwelle: 2.5cm
    • Kolbendurchmesser: 5cm
    • Verdichtung: 1:10
    • berechnet.
  • Angesichts des Radius der Kurbelwelle ist die Bewegung des Kolbens 5cm, aber von 5cm werden nur 3.75cm zur Verdichtung verwendet und 1.25cm werden zur Entleerung des Abgases und zur Einspritzung von Kraftstoff und Luft verwendet. Zylinderlänge angesichts der 1/10 Verdichtung:
    L=(3.75∗10)/9=4.1 cm Länge des Dichtraums des Zylinders
    1.25+4.1=5.35 cm Länge der Zylinder
  • Jetzt wird die Verschiebung des Kolbens vom Zylinderkopf und der Druck des Kolbenkopfs für alle 20 Grad berechnet.
  • Der Druck des Kolbenkopfs, wenn der Kolben im obersten Punkt ist, ist 60bar und in dieser Situation ist der Abstand des Kolbens von Zylinderkopf:
    L-D=5.35-5=0.35 cm
  • In der obigen Formel ist L die Zylinderlänge in cm und D der Kurbelwellendurchmesser in cm.
  • D wird aus der folgenden Formel berechnet:
    D= Drehung der Kurbelwellen+(Kosinus des Winkels * Kurbelradius).
  • Die genaue Position des Kolbens musS bekannt sein (Kolbenabstand vom Zylinderkopf): P 1 = 60 bar
    Figure imgb0008
     V 1 = S * I = 19.635 * 0.35 = 6.8 cm ∧ 3
    Figure imgb0009
  • Wenn sich die Kurbelwelle um 20 Grad dreht Druck gleich:
    2.5 + (2.5*cos20)=4.85 cm
    5-4.85=0.15 cm
    0.15+0.35=0.5 cm
    0.5cm ist der Abstand des Kolbens von Zylinderkopf
    V2=19.6∗0.5=9.8 cm^3
    P2=(6.8∗60)/9.8=41.63 bar
  • Es ergibt sich so die folgende Tabelle wie in Figur 4b:
    ø 2 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0 22 0 24 0 26 0 28 0 30 0 32 0 34 0 36 0
    P 60 41. 6 22. 3 13 8.6 6.3 6 5 0 0 0 0.2 4 0.6 9 1.5 6 3.3 8 7.1 8 10. 7
    T 1.0 3 4.9 7 7.0 2 5.5 1 4.1 4 3.0 7 2.1 2 0 0 0 - 0.1 1 - 0.3 3 - 0.6 6 - 1.0 6 - 1.2 0
    Zone für Explosion und Krafterzeugung Zone für Entleerung des Rauchs und Kraftstoffeinspritzung Zone für Verdichtung
  • In der Form ist die Verbindung und die Anwendung der Kolben und Motorantriebswelle. Zu beachten sind die Bewegung des Zylinders und die Drehung der Welle. Die Nut hat eine Neigung von 45° gegenüber dem Wellenquerschnitt. Wird der Weg der Nut im obigen Beispiel für den Mechanismus des Dashti-Motors gezeichnet, ergibt sich das in Figur 5b gezeigte Bild.
  • Im erfindungsgemäßen Motor, der auch als Dashti-Motor bezeichnet werden kann, wird nun das Drehmoment untersucht: Die Beziehung zwischen Druck und Volumen und auch der Kraft und Drehmoment wird aus der folgenden Gleichung berechnet.
    P1(V1)=P2(V2) (bar)
    F=P∗S (kg)
    T=F∗D∗sin45 (kg.m)
  • Der einzige Unterschied zwischen normalen Motoren und Dashti-Motoren liegt in der Art der Berechnung des Drehmoments. In heutigen Motoren ändert sich aufgrund der Verwendung einer Kurbelwelle und einer 360-Grad-Drehung die Sinusposition bei der Kurbelwelleneinspritzung von 0 auf 1. Da der Sinuskoeffizient zwischen Null und Eins ist, wird das Drehmoment immer weniger, aber beim Dashti-Motor ist dieser Koeffizient nur 0.7 und ändert sich bei Drehung nicht.
  • Wiederholt wird jetzt das vorherige Beispiel für den erfindungsgemäßen Dashti-Motor und das Berechnen des momentanen Drehmoments und die entsprechende Tabelle: In Dashti-Motoren mit den Eigenschaften des obigen Beispiels ist der Radius 38mm. Dies ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
    Der Umfang des Mechanismus in der obigen Abbildung beträgt 240 mm, wobei für den Durchmesser
    240/3.14=76.4 mm
    76.4/2=38.2mm
    der Radius 38 mm beträgt. F = P * S
    Figure imgb0010
     F = 60 * 3.14 * 2.5 ∧ 2
    Figure imgb0011
     F = 1178 Kg
    Figure imgb0012
     T = F * D * Sin 45
    Figure imgb0013
     T = 1178 * 38 * 10 ∧ − 3 * SIN 45
    Figure imgb0014
     T = 31.6 Kg . m
    Figure imgb0015
    ø 2 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 24 0 26 0 28 0 30 0 32 0 34 0 36 0
    P 60 23 14. 4 10. 4 8.2 6.7 5.7 0 0 0 0.1 7 0.4 3 0.8 2 1.5 2 3.0 6 9.5
    T 31. 6 12 7.6 5.5 4.2 6 3.5 2.9 6 0 0 0 - 0.0 9 - 0.2 2 - 0.4 2 - 0.7 9 - 1.5 9 0
  • Es ist zu erkennen, dass der erfindungsgemäße Motor über ein sehr hohes Drehmoment-Maximum verfügt, so dass mit einem 6-Zylinder-Motor eine Leistung erzielt werden kann, die viel größer ist als die der normalen Motoren.
  • Man kann sagen, dass die Relation der Leistung des erfindungsgemäßen Motors zu einem herkömmlichen Motor ungefähr 4.43 beträgt.
  • Wird das oben Gesagte untersucht, kann man sagen, dass dieser Motor die Motorindustrie ganz verändern kann und wegen des wenigen Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung für den Umweltschutz von sehr großer Bedeutung ist.
  • Figur 5c zeigt eine einzylindrige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Der Zylinder 4, in dem der nicht zu sehende Kolben 6 gelagert ist, weist eine Zuleitungsöffnung 24 für Brennstoff und Luft, insbesondere ein Brennstoff/Luft-Gemisch auf. Der Zylinder 4 weist eine Zylinderunterseite 30 auf, welche nach radial innen dichtend mit der Kolbenstange 10 abschließt. In dem dargestellten Zylinder 4 befindet sich ein Expansionsraum, in den der Brennstoff bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch eingeleitet wird und ein weiterer Raum, der auf der dem Expansionsraum gegenüberliegenden Seite des Kolbens 6, liegt. Dieser wird nach unten von der Zylinderunterseite 30 und nach oben von einer Kolbenunterseite begrenzt. Durch die Hub-Drehbewegung des Kolbens 6 verändert sich sowohl das Volumen des Expansionsraums als auch das Volumen des gegenüberliegenden Raums periodisch. Aus diesem Grund sind Entlüftungsöffnungen 32 derart angeordnet, dass ein Luftein-und -ausstrom in diesen Raum möglich ist. Alternativ wäre es ebenso möglich, dass die Entlüftungsöffnungen 32 in die Zylinderunterseite 30 eingebracht sind. Die Kolbenstange 10 weist eine zentrale Ausnehmung 34 zum Verbinden mit einer nicht dargestellten Antriebswelle 36.
  • Figur 6 zeigt eine dreizylindrige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors 2. Zu erkennen sind drei Zylinder 4.1, 4.2 und 4.3, welche in ein Motorgehäuse 38 übergehen. Auf der den Zylindern gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 38 ragt eine gemeinsame Antriebswelle 36 aus dem Motorgehäuse 38. In jedem der Zylinder 4.1, 4.2 und 4.3 ist jeweils ein Kolben 6.1, 6.2 und 6.3 gelagert, der jeweils eine Kolbenstange 10 aufweist. Beispielsweise über Zahnräder wird die Drehbewegung der Kolbenstangen 10 auf die Antriebswelle 36 übertragen. Die Antriebswelle ist in Figur 6 abgeschnitten dargestellt. Es ist jedoch möglich und insbesondere vorteilhaft, wenn diese noch weiter aus dem Motorgehäuse 38 herausragt. An dem Motorgehäuse 38 ist ein Flansch 40 mit Schraublöchern angeordnet, mit welchem der Motor beispielsweise mit einem korrespondierenden Flansch verbunden werden kann. Bezugszeichenliste
    2 Verbrennungsmotor 40 Flansch
    4 Zylinder 42 Arbeitszylinder
    6 Kolben 44 Arbeitskolben
    8 Kolbenoberseite 46 Brennerraum
    9 Innenverzahnung 48 Umsetzeinheit
    10 Kolbenstange
    50 Gehäuse
    11 Außenverzahnung
    12 Nut H Hubbewegung
    14 Vorsprung L Längsrichtung
    15 aufsteigender Nutarm OT oberer Totpunkt der Nut
    16 Kolbenstangenoberseite UT unterer Totpunkt der Nut
    17 absteigender Nutarm W Wendepunkt
    18 Zylinderinnenwand α Kurbelwellenwinkel
    19 Kulissenführung ϕ Drehwinkel
    M Drehmoment
    20 Kolbenringe
    22 Zylinderoberseite
    24 Zuleitungsöffnung
    26 Ableitungsöffnung
    27 Inkrementenrad
    28 Zündvorrichtung
    29 elektronische Steuereinrichtung
    30 Zylinderunterseite
    31 Positionsbestimmungseinrichtung
    32 Entlüftungsöffnung
    33 Schmiermittelöffnung
    34 Ausnehmung
    36 Antriebswelle
    38 Motorgehäuse

Claims (12)

  1. Verbrennungsmotor (2), mit
    (a) einem Zylinder (4), und
    (b) einem Kolben (6), der in dem Zylinder (4) beweglich gelagert ist, gekennzeichnet durch
    (c) eine Kulissenführung (19), mittels der der Kolben (6) drehbar in dem Zylinder (4) geführt ist, wobei die Kulissenführung (19) aus einer umlaufenden Nut (12) und einem Vorsprung (14), der in die Nut (12) eingreift und in ihr geführt ist, besteht, sodass der Kolben (6) eine Drehbewegung ausführt.
  2. Verbrennungsmotor (2), gekennzeichnet durch
    (a) einen Arbeitszylinder (42) und
    (b) einen Arbeitskolben (44), der in dem Arbeitszylinder (4) beweglich gelagert ist,
    (c) wobei der Arbeitskolben (44) mit dem Zylinder (4) oder dem Kolben (6) so verbunden ist, dass eine Hubbewegung des Arbeitskolbens mittels der Kulissenführung (19) in eine Drehbewegung umgewandelt wird.
  3. Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kolben (6) die umlaufende Nut (12) aufweist und der Vorsprung (14) an einer Zylinderinnenwand des Zylinders (4) angeordnet ist, oder
    der Zylinder (4) die umlaufende Nut (12) aufweist und der Vorsprung (14) an dem Kolben (6) angeordnet ist.
  4. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) entlang einer periodischen Funktion h(ϕ) mit einer Periode von 360° umläuft, wobei h(ϕ) die Position der Nut (12) entlang einer Längsrichtung L des Kolbens (6) oder des Zylinders (4) beschreibt, und ϕ ein Azimutalwinkel des Kolbens (6) relativ zu dem Zylinder (4) in Bezug auf die Längsrichtung L ist.
  5. Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) einen oberen Totpunkt OT aufweist, an dem h(ϕ) maximal ist, und einen unteren Totpunkt UT aufweist, an dem h(ϕ) minimal ist, wobei ein absteigender Nutarm (17) von dem oberen Totpunkt OT zu dem unteren Totpunkt UT verläuft und ein aufsteigender Nutarm (15) von dem unteren Totpunkt UT zu dem oberen Totpunkt OT verläuft und die Nutarme (15, 17) in den Totpunkten glatt ineinander übergehen.
  6. Verbrennungsmotor (2) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Totpunkt OT bei ϕ = 0° und der untere Totpunkt UT bei ϕ = 180° liegt.
  7. Verbrennungsmotor (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass h(ϕ) bei dem absteigenden Nutarm (17) streng monoton fällt und h(ϕ) bei dem aufsteigenden Nutarm (15) streng monoton steigt.
  8. Verbrennungsmotor (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass h(ϕ)
    (a) durch eine Funktion f(ϕ) = H*cos2(0,5ϕ) beschreibbar ist, wobei H ein Hub des Kolbens (6) ist und für jedes ϕ gilt, dass f(ϕ) um maximal 10% von h(ϕ) abweicht, oder
    (b) abschnittsweise linear ist und eine Steigung von 45°± 3° hat.
  9. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) zumindest eine Schmiermittelöffnung zum Einleiten eines Schmiermittels in die umlaufende Nut (12) aufweist.
  10. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2)
    (a) zumindest zwei Zylinder (4.1, 4.2, 4.3) aufweist, wobei in jedem Zylinder (4.1, 4.2, 4.3) jeweils ein Kolben (6.1, 6.2, 6.3) beweglich gelagert ist oder
    (b) zumindest zwei Arbeitszylinder (42) aufweist, wobei in jedem Arbeitszylinder (42) jeweils ein Arbeitskolben (44) beweglich gelagert ist.
  11. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2)
    eine Zündvorrichtung (28) zum Entzünden eines in den Arbeitszylinder (42) eingebrachten Brennstoffs,
    eine Positionsbestimmungseinrichtung (31) zum Bestimmen einer Position des Arbeitskolbens (6) relativ zu dem Arbeitszylinder (4), und
    eine elektronische Steuereinrichtung (29) aufweist, wobei die elektronische Steuereinrichtung (29) eingerichtet ist, automatisch einen Zündzeitpunkt der Zündvorrichtung (24) in Abhängigkeit von der Position des Arbeitskolbens (6) in dem Arbeitszylinder (4) zu wählen.
  12. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Zweitaktmotor ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4213427A (en) * 1978-06-16 1980-07-22 Alfonso Di Stefano Rotary engine
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DE112014003418T5 (de) * 2013-07-24 2016-04-14 Yi Zhang Rotorpumpe mit fester Schiene und Turbolader-Verbrennungsmotor kombiniert mit einer Rotorpumpe mit fester Schiene
US20200340556A1 (en) * 2016-08-15 2020-10-29 John Richardson Apparatus to convert linear motion to rotary motion

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