WO2009082993A1 - Verbrennungsmotor mit drei verbundenen zylindern - Google Patents

Verbrennungsmotor mit drei verbundenen zylindern Download PDF

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WO2009082993A1
WO2009082993A1 PCT/DE2008/002043 DE2008002043W WO2009082993A1 WO 2009082993 A1 WO2009082993 A1 WO 2009082993A1 DE 2008002043 W DE2008002043 W DE 2008002043W WO 2009082993 A1 WO2009082993 A1 WO 2009082993A1
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Ralf Sikora
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Ralf Sikora
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Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with three connected cylinder chambers, in each of which a piston is arranged reciprocating, wherein the Zylinderhoff ⁇ me form a connected cavity which is provided with at least one inlet and at least one outlet channel for combustion air.
  • Such an internal combustion engine is known from DE 478 361 be ⁇ known. It is an internal combustion engine with airless injection.
  • the pistons are rotationally symmetrical in a three-beam arrangement. You can choose from the Zündungstot Vietnamese ein that is, when all three cylinders close to the center of ste ⁇ hen, rotationally symmetrical apart stre ⁇ ben after ignition.
  • the object of this invention is to improve a motor equipped with three cylinders and pistons in such a way that the performance increases with the same cylinder contents, the control capability is wider and the emission of pollutants is reduced.
  • an internal combustion engine of the aforementioned type whose three cylinders form a T-arrangement, wherein a primary cylinder is arranged with a primary piston perpendicular to two secondary cylinders with secondary pistons arranged therein, which at two sides of the primary cylinder at right angles thereto protrude and in which secondary cylinders are arranged mutually movable in opposite directions.
  • the compression ratio in the cylinder chambers can be varied over wide limits, so that the operation of the machine can be adapted to different types of fuel. This is possible in principle, even when in Be ⁇ drive. Also, individual cylinder groups can be switched off and on when needed to adapt the fuel input to the required performance.
  • the secondary pistons are in mirror image to each other in alignment. This results in the advantage of ease of manufacture and assembly. A space-saving design is achieved when the secondary pistons are offset from each other in relation to the stroke axis. Furthermore, it is possible that the secondary cylinder and secondary piston inner volume, that is with respect to diameter and / or plans, differ from the values of the primary cylinder or primary piston. If a so-called zero compression is desired, the sum of the volumes of the secondary cylinder piston chambers is set by an offset of the control times by 180 ° equal to the volume of the primary cylinder piston chamber. These volumes can be pushed back and forth without any compression effect
  • the secondary pistons are connected via connecting rods with secondary crankshafts.
  • the primary piston is connected via a connecting rod with a primary crankshaft.
  • a planetary gear as it is known as a control gear from the prior art, attached to the Primärkur ⁇ belwelle, whose main output is designed as a toothed wheel or toothed belt.
  • the output gear of the planetary gear is set up as needed and can be adjusted accordingly, and this is preferably done on the primary crankshaft.
  • the phases of the secondary crankshafts can be changed with respect to the primary crankshaft.
  • the adjustment of the output gear of the planetary gear can be done by a corresponding drive, such as an electric motor, with an intermediate gear, which is preferably a worm gear.
  • the transmission has a drive belt, which connects to the respective crankshaft fixed drive wheels.
  • the drive belt may for example be a chain or a toothed belt, which are guided over compatible drive wheels which are connected to the corresponding crankshafts.
  • the lifting phases of the secondary crankshaft and the primary crankshaft can be adjusted depending on or independently.
  • the adjustment can also be performed by changing the drive belt ⁇ distances corresponding elements of secondary crankshaft to primary crankshaft.
  • the piston volume in which, when the pistons are driven together, the piston volume may be ximal is compressible, at least one inlet valve and an outlet valve are arranged.
  • the piston head of the secondary piston can be shaped such that a cavity is formed, into which the primary piston is at least partially retractable when the piston is brought together. In this way, it forms a uniform, known from the prior art for direct injection systems combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of a cylinder block of an internal combustion engine according to the invention
  • FIG. 2 shows the three pistons located within the cylinder block in a first position
  • FIG. 3 shows the three pistons located within the cylinder block in a second position
  • Fig. 4 is a schematic representation of a combustion ⁇ engine with three cylinders, designed as supercharged with compressor or the like.
  • Two-stroke engine with slide control and with a planetary gear, in a first position of the piston to each other;
  • Figures 5 and 6 further illustrations of the internal combustion engine gem. Fig. 4. D
  • FIG. 1 schematically shows a cylinder block 100 as part of an internal combustion engine.
  • the cylinder block 100 Within the cylinder block 100 are three cylinders 1, 2 and 3, in each of which pistons 11, 12, 13 are arranged reciprocatingly.
  • the cylinders 1, 2 and 3 are connected to a cavity.
  • the three cylinders 1, 2 and 3 form an arrangement in the form of a T and are called to distinguish primary cylinder 1, first secondary cylinder 2 and second secondary cylinder 3.
  • the primary cylinder 1 with the primary piston 11 is perpendicular to the two secondary cylinders 2 and 3 with the secondary pistons arranged therein
  • the interior of the cylinder block 100 illustrate the figures 2 and 3, from which also the characteristic piston assembly can be seen.
  • the two secondary pistons 12 are provided.
  • the two secondary pistons 12 and 13, which are arranged in the mutually offset, towards the center of the cylinder block open towards secondary cylinders 2 and 3 are movable, piston bottoms 12 'and 13', in which within the piston volume a cavity 8 is formed such that the Primary piston 11 is retractable over a portion of its height in these double cavities when the secondary pistons 12 and 13 are moved together.
  • the cavity 8 of each secondary piston 12 and 13 describes, as shown in FIG 2 shows a circular part, which is concave incorporated in the piston cylinder wall.
  • FIG. 3 shows the primary piston 11 in a top dead center position in which it causes the highest compression within the primary cylinder 1.
  • the secondary pistons are shown in an intermediate position, so that a desired and optimum compression ratio for the fuel-air mixture is produced.
  • the inlet and outlet valves 15, 16, 17, 18 inserted into the apex area of the upper compression space are closed. There is a self-ignition of the fuel-air mixture according to the diesel principle.
  • the upper vertex surface 11 'of the primary piston is provided with two shoulders 14 and 14' which limit the upper compression volume and, in cooperation with the secondary pistons, form a combustion chamber known for direct injection. After the ignition and combustion of the fuel, the primary piston 11 is pressed down. At the same time, the two secondary pistons 12 and 13 are moved outwards.
  • the free volume of the cylinders 1, 2 and 3 is reduced again by moving the pistons 11, 12, 13 together and the burned air-fuel mixture is blown out of the opened exhaust valves 16, 18 during a subsequent cycle.
  • a large amount of fuel-air mixture is sucked in with open inlet valves 15, 17 and compressed when rejoining.
  • the compression ratio is very high and enables efficient engine operation. Instead of the fuel-air mixture to be sucked, only air can be sucked in and the fuel metered into the combustion chamber shortly before reaching the maximum compression.
  • spark plugs with which ignition sparks can be generated in the combustion chamber, as is customary in engines operating on the Otto principle.
  • FIGS. 4 to 6 Another embodiment of a two-stroke internal combustion engine according to the invention is shown in FIGS. 4 to 6.
  • a cylinder block 200 which is part of the internal combustion engine, an elongated cylindrical secondary bore 20 is incorporated, which ends in two arms and thus comprises two secondary cylinders 22 and 23.
  • Two secondary pistons 32 and 33 move within the secondary cylinders 22 and 23 mirror images of each other, in which case, when they are in the closest proximity to each other, each stand on either side of an opening 26.
  • Both secondary pistons 32 and 33 are connected in opposite directions movable with connecting rods 4 and 5 and connected to crankshafts 6 and 7.
  • the crankshafts 6 and 7 drive two drum wheels 36 and 37.
  • a primary piston 31 is arranged up and down. It moves from a bottom dead center, as shown in Figure 4, to a top dead center. Fig. 6, in which it passes through the opening 26 and passes with its piston crown 31 'between the merged secondary pistons 32 and 33. In this state, the highest compression of the aspirated fuel-air mixture is achieved, the self-ignition and combustion take place.
  • the primary piston 31 is connected via a connecting rod 9 with the primary crankshaft 39, which in turn drives a gear 38.
  • the burned gases expand and drive the pistons 31 to 33 outward until the outlet bore 42 is exposed.
  • the burned gases are expelled to the outside.
  • the pistons 31 to 32 continue to move to the bottom dead center, whereupon air is recirculated via the inlet bores 41 and the inlet slots. When the pistons come together again, the cycle is repeated.
  • crankshaft 35 is connected to a planetary gear 40.
  • the central gear 38 also called sun gear, is surrounded by an internally toothed planet gear 43 and is combed by three planetary gears 44.1, 44.2, 44.3.
  • the Planetenradkranz 43 is connected to the drum wheel 28.
  • the compression ratio of incoming sucked air to the amount of fuel from a maximum to zero can adjust.
  • a shift of the timing of the secondary piston to each other can be used as a control of the compression ratio.
  • a transmission connection of the crankshafts with one another is required. This can be done for example by a synchronously adjusted gear transmission.
  • an embodiment of a transmission connection is selected, in accordance with the figures 4 to 6 Ü over the three drum wheels 36, 37, 28, which belong to the pistons 32, 33, 31, an endlessly guided drive belt 40 is placed.
  • the aim is under the term "drive belt” is also a chain or a toothed belt to be understood.
  • Such belts are connected to the slip-free compati ⁇ bel executed periphery of the drum wheels.
  • the direction of rotation is indicated by an arrow P in FIG.
  • the lifting phases of the secondary and primary pistons are linked together exactly.
  • the primary crankshaft 35 is continuous through all arrangements.
  • the secondary crankshafts are designed as partial crankshafts for each T-arrangement.
  • Individual slave pistons can be switched on or off.
  • As coupling elements differential hub gear or planetary gear are proposed, the Crowabretesrad runs along demand-dependent resistance without resistance, that is, there is no power transmission to the second auxiliary crankshaft.
  • the output gear can also be kept or adjusted.
  • the stopping is effected by means of a brake according to the prior art, as used for example in automatic transmissions, but characterized in that the braked Mauabtriebsrad preferably by an actuator with synchronizing rings according to the prior art or by a corresponding drive in the desired position for a synchronous work with the opposite secondary piston can be brought by a respective own drive belt.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit drei verbundenen Zylinderräumen (1, 2, 3, 21, 22, 23), in denen jeweils ein Kolben hin- und hergehend angeordnet ist, wobei die Zylinderräume einen verbundenen Hohlraum bilden, der mit wenigstens einem Ein- und wenigstens einem Auslasskanal für Verbrennungsluft versehen ist. Hierdurch kann das Verdichtungsverhältnis in den Zylinderräumen über weite Grenzen variiert werden, so dass der Betrieb des Verbrennungsmotors an verschiedene Kraftstoffarten angepasst werden kann.

Description

Verbrennungsmotor mit drei verbundenen Zylindern
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit drei verbundenen Zylinderräumen, in denen jeweils ein Kolben hin- und hergehend angeordnet ist, wobei die Zylinderräu¬ me einen verbundenen Hohlraum bilden, der mit wenigstens einem Ein- und wenigstens einem Auslasskanal für Verbrennungsluft versehen ist.
Ein solcher Verbrennungsmotor ist aus der DE 478 361 be¬ kannt. Es handelt sich hierbei um eine Brennkraftmaschine mit luftloser Einspritzung. Die Kolben sind in einer Dreistrahl-Anordnung rotationssymmetrisch konfiguriert. Sie können aus der Zündungstotpunktstellung, das heißt dann, wenn alle drei Zylinder nahe zum Mittelpunkt ste¬ hen, nach Zündung rotationssymmetrisch auseinander stre¬ ben.
Es ist nicht bekannt, ob eine solche Brennkraftmaschine gebaut wurde. Es erscheint jedoch plausibel, dass die zerklüftete Form des Brennraums einer einwandfreien Flam¬ menentfaltung und Verbrennung entgegensteht. Dies führt wiederum zu einem relativ schlechten Wirkungsgrad und be¬ grenzt die Verringerung der Schadstoffabgäbe . Es stellt sich gegenüber dieser Brennkraftmaschine die Aufgabe, einen mit drei Zylindern und Kolben ausgestatteten Motor dahingehend zu verbessern, dass die Leistungsfähigkeit bei gleichem Zylinderinhalt steigt, die Steuerungsfähigkeit umfassender ist und die Schadstoffabgabe verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor der vorgenannten Art gelöst, dessen drei Zylinder eine T- Anordnung bilden, wobei ein Primärzylinder mit einem Pri- märkolben senkrecht zu zwei Sekundärzylindern mit darin angeordneten Sekundärkolben angeordnet ist, die zu zwei Seiten des Primärzylinders im rechten Winkel von diesem abstehen und in denen Sekundärzylinder zueinander gegenläufig bewegbar angeordnet sind.
Durch eine entsprechende Gestaltung und Steuerung kann das Verdichtungsverhältnis in den Zylinderräumen über weite Grenzen variiert werden, so dass der Betrieb der Maschine an verschiedene Kraftstoffarten angepasst werden kann. Dies ist prinzipiell auch während des laufenden Be¬ triebes möglich. Auch können einzelne Zylindergruppen bei Bedarf ab- und zugeschaltet werden, um den Kraftstoffeinsatz an die jeweils geforderte Leistung anzupassen.
Weiterhin ergibt sich die Möglichkeit, durch eine Ver¬ schiebung der Steuerzeiten für die Sekundärkolben gegen¬ über dem Primärkolben das Verdichtungsverhältnis der an¬ gesaugten Luft zur Kraftstoffmenge von einem Maximum bis Null verstellen zu können. Auch eine leichte Verschiebung der Steuerzeiten der Sekundärkolben zueinander kann als zusätzliche Steuerung des Verdichtungsverhältnisses genutzt werden.
In einer ersten Ausführungsform liegen die Sekundärkolben spiegelbildlich zueinander in Flucht. Hier ergibt sich der Vorteil einer einfachen Herstellung und Montage. Eine platzsparende Bauweise wird erreicht, wenn die Sekundärkolben in Bezug zur Hubachse gegeneinander versetzt liegen. Weiterhin ist möglich, dass die Sekundärzylinder und Sekundärkolben Innenvolumen, das heißt in Bezug auf Durchmesser und/oder Pläne, sich von den Werten des Primärzylinders beziehungsweise Primärkolbens unterscheiden. Wird eine so genannte Null-Kompression gewünscht, so wird die Summe der Volumina der Sekundär-Zylinder-Kolbenräume durch einen Versatz der Steuerzeiten um 180° gleich dem Volumen des Primär-Zylinder-Kolbenraumes gestellt. Diese Volumina werden kann ohne Verdichtungseffekt quasi hin und her geschoben
Vorzugsweise sind die Sekundärkolben über Pleuelstangen mit Sekundär-Kurbelwellen verbunden. Entsprechend ist der Primärkolben über eine Pleuelstange mit einer Primär- Kurbelwelle verbunden.
Um das erzeugte Drehmoment auf eine Kurbelwelle aufzubringen und die entsprechende Steuerung herzustellen, wird vorzugsweise vorgeschlagen, die Sekundär- und die Primärkurbelwelle (n) über ein Getriebe zu verbinden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass an der Primärkur¬ belwelle ein Planetengetriebe, wie es als Steuergetriebe aus dem Stand der Technik bekannt ist, angebracht ist, dessen Hauptabtrieb als Zahnrad oder Zahnriemenrad ausgebildet ist. Das Abtriebsrad des Planetengetriebes wird bedarfsabhängig eingerichtet und kann entsprechend verstellt werden, wobei dies vorzugsweise an der Primärkurbelwelle geschieht. Über einen Treibriemen, eine Kette oder über ein entsprechendes Zahnrad-Getriebe können die Phasen der Sekundärkurbelwellen in Bezug auf die Primärkurbelwelle verändert werden. Die Verstellung des Abtriebrades des Planetengetriebes kann durch einen entsprechenden Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor, mit einem Zwischengetriebe, das vorzugsweise ein Schneckengetriebe ist, erfolgen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Getriebe über einen Treibriemen verfügte, der mit den jeweiligen Kurbelwellen fest verbundene Treibräder verbindet. Dabei kann der Treibriemen beispielsweise eine Kette oder ein Zahnriemen sein, die über kompatible Treibräder, die mit den entsprechenden Kurbelwellen verbunden sind, geführt werden.
Vorzugsweise können durch Verstellung, insbesondere des Steuergetriebes oder der Treibriemens, die Hubphasen der Sekundärkurbelwellen und der Primärkurbelwelle gegeneinander abhängig oder unabhängig verstellt werden. Die Verstellung kann auch durch die Veränderung der Treibriemen¬ abstände entsprechende Elemente von Sekundärkurbelwellen zu Primärkurbelwelle ausgeführt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass im Zentralbereich, in dem bei zusammen gefahrenen Kolben das Kolbenvolumen ma- ximal verdichtbar ist, wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil angeordnet sind.
Der Kolbenboden der Sekundärkolben kann derart geformt sein, dass eine Höhlung gebildet ist, in die bei zusammengeführten Kolben der Primärkolben wenigstens teilweise einfahrbar ist. Auf diese Weise bildet er einen einheitlichen, aus dem Stande der Technik für Direkteinspritzsysteme bekannten Brennraum.
Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors gemäß Erfindung:
Fig. 2 die sich innerhalb des Zylinderblocks befindenden drei Kolben in einer ersten Stellung;
Fig. 3 die sich innerhalb des Zylinderblocks befindenden drei Kolben in einer zweiten Stellung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Verbrennungs¬ motors mit drei Zylindern, gestaltet als mit Kompressor oder dergl. fremdaufgeladenen Zweitakter mit Schiebersteuerung sowie mit einem Planetengetriebe, in einer ersten Stellung der Kolben zueinander;
Figuren 5 und 6 weitere Darstellungen des Verbrennungsmotors gem. Fig. 4. D
Figur 1 zeigt schematisch einen Zylinderblock 100 als Teil eines Verbrennungsmotors. Innerhalb des Zylinderblocks 100 befinden sich drei Zylinder 1, 2 und 3, in denen jeweils Kolben 11, 12, 13 hin- und hergehend angeordnet sind. Die Zylinder 1, 2 und 3 sind zu einem Hohlraum verbunden. Die drei Zylinder 1, 2 und 3 bilden eine Anordnung in Form eines T und werden zur Unterscheidung Primärzylinder 1, erster Sekundärzylinder 2 und zweiter Sekundärzylinder 3 genannt. Der Primärzylinder 1 mit dem Primärkolben 11 steht senkrecht zu den zwei Sekundärzylindern 2 und 3 mit den darin angeordneten Sekundärkolben
12 und 13.
Das Innere des Zylinderblocks 100 verdeutlichen die Figuren 2 und 3, aus denen auch die charakteristische Kolbenanordnung ersichtlich ist. Die beiden Sekundärkolben 12,
13 sind zueinander gegenläufig bewegbar angeordnet. Sie sind über Pleuelstangen 4 und 5 jeweils mit einer Kurbelwelle 6 und 7 verbunden. In Bezug auf die Hubachse H, die parallel und mittig zu den Kolben-Hubachsen verläuft, liegen die Sekundärzylinder 2 und 3 versetzt zueinander.
Die beiden Sekundärkolben 12 und 13, die in den versetzt zueinander angeordneten, zur Mitte des Zylinderblocks hin offenen Sekundärzylindern 2 und 3 beweglich angeordnet sind, haben Kolbenböden 12' und 13', bei denen innerhalb des Kolbenvolumens eine Höhlung 8 derart ausgeformt ist, dass der Primärkolben 11 über einen Teil seiner Höhe in diese doppelte Höhlungen einfahrbar ist, wenn die Sekundärkolben 12 und 13 zusammengefahren sind. Die Höhlung 8 jedes Sekundärkolbens 12 und 13 beschreibt, wie aus Figur 2 hervorgeht, einen Kreisteil, der konkav in die Kolben- Zylinderwand eingearbeitet ist.
Figur 3 zeigt den Primärkolben 11 in einer oberen Totpunktstellung, in der er die höchste Verdichtung innerhalb des Primärzylinders 1 hervorruft. Die Sekundärkolben sind in einer Zwischenstellung gezeigt, so dass ein gewünschtes und optimales Verdichtungsverhältnis für das Brennstoff-Luft-Gemisch hergestellt wird. Die in die Scheitelfläche des oberen Verdichtungsraums eingesetzten Einlass- und Auslassventile 15, 16, 17, 18 sind geschlossen. Es erfolgt eine Selbstzündung des Brennstoff-Luft- Gemisches nach dem Diesel-Prinzip.
Die obere Scheitelfläche 11' des Primärkolbens ist mit zwei Schultern 14 und 14' versehen, die das obere Verdichtungsvolumen begrenzen und im Zusammenspiel mit den Sekundärkolben einen für Direkteinspritzer bekannten Brennraum formen. Nach dem Zündvorgang und bei Verbrennung des Treibstoffs wird der Primärkolben 11 nach unten gedrückt. Gleichzeitig werden die beiden Sekundärkolben 12 und 13 nach außen gefahren.
Entsprechend dem Zündsystem eines Viertakt-Dieselmotors wird bei einem Folgetakt das freie Volumen der Zylinder 1,2 und 3 durch Zusammenfahren der Kolben 11, 12, 13 wieder verkleinert und das verbrannte Luft-Kraftstoff- Gemisch aus den geöffneten Auslassventilen 16, 18 ausgeblasen. Bei erneutem Auseinanderfahren der Kolben wird eine große Menge an Brennstoff-Luft-Gemisch bei geöffneten Einlassventilen 15, 17 eingesogen und bei erneutem Zusammengehen verdichtet. Danach ist wegen der besonderen Kolbenanordnung und des großen Ansaugvolumens das Verdichtungsverhältnis sehr hoch und ermöglicht einen effizienten Motorbetrieb. Anstelle des anzusaugenden Brennstoff-Luft-Gemisches kann auch nur Luft angesaugt werden und der Brennstoff dosiert kurz vor Erreichen des Verdichtungsmaximums in den Brennraum eingespritzt werden.
Je nach verwendetem Brennstoff können zusätzlich auch Zündkerzen eingesetzt werden, mit denen Zündfunken im Brennraum erzeugt werden können, wie dies bei Motoren, die nach dem Otto-Prinzip arbeiten, üblich ist.
Eine weitere Ausführungsform eines Zweitakt-Verbrennungsmotors gemäß Erfindung ist in den Figuren 4 bis 6 dargestellt. In einem Zylinderblock 200, der Teil des Verbrennungsmotors ist, ist eine längliche zylindrische Sekundärbohrung 20 eingearbeitet, die in zwei Armen endet und demnach zwei Sekundärzylinder 22 und 23 umfasst. Zwei Sekundärkolben 32 und 33 bewegen sich innerhalb der Sekundärzylinder 22 und 23 spiegelbildlich zueinander, wobei dann, wenn sie sich in der zueinander engst benachbarten Stellung befinden, je zu beiden Seiten einer Öffnung 26 stehen. Beide Sekundärkolben 32 und 33 sind mit Pleuelstangen 4 bzw. 5 gegenläufig bewegbar verbunden und mit Kurbelwellen 6 und 7 verbunden. Die Kurbelwellen 6 und 7 treiben zwei Trommelräder 36 und 37.
Wie aus den Figuren 4 bis 6 ersichtlich, steht senkrecht vom Zylinderblock 200 ab nach unten und in Verbindung zur Sekundärbohrung 20 ein Primärzylinder 21, der zur Öffnung 26 hin offen ist, wobei die Öffnung 26 soweit aufgebohrt ist, dass ihre lichte Weite dem Innenquerschnitt des Primärzylinders 21 entspricht.
Innerhalb des Primärzylinders 21 ist ein Primärkolben 31 auf- und abgehend angeordnet. Er bewegt sich von einem unteren Totpunkt, wie in der Figur 4 dargestellt, bis zu einem oberen Totpunkt gem. Fig. 6, bei dem er durch die Öffnung 26 hindurchgleitet und mit seinem Kolbenscheitel 31' zwischen die zusammengeführten Sekundärkolben 32 und 33 gelangt. In diesem Zustand wird die höchste Verdichtung des eingesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht, wobei die SelbstZündung und eine Verbrennung erfolgen.
Der Primärkolben 31 ist über eine Pleuelstange 9 mit der Primärkurbelwelle 39 verbunden, die wiederum ein Zahnrad 38 antreibt.
Die Funktion des Verbrennungsmotors gemäß den Figuren 4 bis 6 wird wie folgt beschrieben:
Die durch eine hier nicht dargestellte Fremdaufladung vorverdichtete Luft wird über Einlassbohrung 41 und eine ringförmige Schlitzverteilerhöhlung in den Raum der Sekundärbohrung 20 eingelassen. Die weitere Bewegung der Sekundärkolben 32 und 33 sowie des Primärkolbens 31, wie in Figur 5 dargestellt, schließt die Einlassbohrung 41 ab. Es verdichtet sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die weitere Verdichtung entsprechend der Kolbenstellung gemäß Figur 6 führt zu einer Temperaturerhöhung, wobei das Ein¬ spritzen des Kraftstoff-Luft gemäßes und Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Bereich des oberen Totpunktes erfolgt.
Die verbrannten Gase dehnen sich aus und treiben die Kolben 31 bis 33 nach außen, bis die Auslassbohrung 42 freigelegt wird. Die verbrannten Gase werden nach außen ausgestoßen. Die Kolben 31 bis 32 bewegen sich weiter zum unteren Totpunkt, worauf erneut Luft über die Einlassbohrungen 41 und die Einlassschlitze eingelassen wird. Beim erneuten Zusammenfahren der Kolben wiederholt sich der Zyklus.
Weiterhin ist die Kurbelwelle 35 mit einem Planetengetriebe 40 verbunden. Das zentrale Zahnrad 38, auch Sonnenrad genannt, ist von einem innenverzahnten Planetenradkranz 43 umgeben und wird von drei Planetenrädern 44.1, 44.2, 44.3 gekämmt. Der Planetenradkranz 43 ist mit dem Trommelrad 28 verbunden. Es besteht ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 38 und dem Planetenradkranz 43, deren Relativpositionen zueinander mittels Verstellung angehaltener Getriebeteile mit Hilfe eines hier nicht dargestellten, zusätzlichem Schneckengetriebes, eines Ketten- beziehungsweise Zahnriementriebes mit veränderlichen Trumlängen, mit Bremsen oder Kupplungen stufenlos verändert werden kann. Diese Verstellung ist unter Last anwendbar. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Kolbenbewegungsphasen im Betrieb des Verbrennungsmotors gegeneinander zu verstellen.
Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, durch eine Ver¬ schiebung der Steuerzeiten für die Sekundärkolben gegen¬ über dem Primärkolben das Verdichtungsverhältnis der ein- gesaugten Luft zur Kraftstoffmenge von einem Maximum bis null verstellen zu können. Auch eine Verschiebung der Steuerzeiten der Sekundärkolben zueinander kann als Steuerung des Verdichtungsverhältnisses genutzt werden.
Die Besonderheit an dieser Lösung liegt weiterhin darin, dass während des Verdichtungstaktes die Luft insbesondere im Primärzylinder durch den Effekt der beiden Sekundärkolben in eine besonders starke Verwirbelung versetzt wird, welche eine vollständige und saubere Verbrennung des Kraftstoffes begünstigt.
Um das gesamte, von den Kolben-Zylinder-Anordnungen gemäß Figuren 4 bis 6 erzeugte Drehmoment auf eine gemeinsame Kurbelwelle zu übertragen, hier beispielsweise auf die Kurbelwelle 35 des Primärkolbens 31, ist eine Getriebeverbindung der Kurbelwellen untereinander erforderlich. Dies kann beispielsweise durch ein synchron eingestelltes Zahnrad-Getriebe geschehen.
Insbesondere wird eine Ausführungsform einer Getriebe- Verbindung gewählt, bei der gemäß den Figuren 4 bis 6 ü- ber die drei Trommelräder 36, 37, 28, die zu den Kolben 32, 33, 31 gehören, ein endlos geführter Treibriemen 40 gelegt ist. Dabei soll unter den Begriff „Treibriemen" auch eine Kette oder ein Zahnriemen verstanden werden. Derartige Treibriemen werden schlupffrei mit der kompati¬ bel ausgeführten Peripherie der Trommelräder verbunden. Die Umlaufrichtung ist durch einen Pfeil P in Figur 5 gekennzeichnet. Die Hubphasen der Sekundär- und des Primärkolben sind dabei exakt miteinander verknüpft.
Ferner ist eine Reihen-Schaltung von mindestens zwei T- Anordnungen möglich. Die Primärkurbelwelle 35 ist durchgängig durch alle Anordnungen. Die Sekundärkurbelwellen sind als Teilkurbelwellen für jeweils eine T-Anordnung gestaltet. Einzelne Nebenkolben sind zu oder abschaltbar. Als Koppelelemente werden Differential- Nabengetriebe oder Planetengetriebe vorgeschlagen, deren Nebenabtriebsrad bedarfsabhängig widerstandsfrei mitläuft, das heißt es erfolgt keine Kraftübertragung auf die zweite Nebenkurbelwelle. Das Abtriebsrad kann auch gehalten o- der verstellt werden. Das Anhalten erfolgt mittels einer Bremse nach dem Stande der Technik, wie sie zum Beispiel bei Automatikgetrieben verwendet wird, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass das gebremste Nebenabtriebsrad vorzugsweise durch ein Stellglied mit Synchronringen gemäß dem Stande der Technik oder durch einen entsprechenden Antrieb in die gewünschte Position für ein synchrones Arbeiten mit dem gegenüberliegenden Sekundärkolben durch einen jeweils eigenen Treibriemen gebracht werden kann.
Sirp 01 Bezugszeichenliste
Bezugszeichenliste :
Akte: SIRP Ol Titel Verbrennungsmotor
27
28 Trommelrad
29
30
31 Primärkolben 31' Kolbenscheitel
32 Sekundärkolben 33 Sekundärkolben 34
35 Kurbelwelle
36 Trommelrad 37 Trommelrad 38 Zahnrad
39 Primärkurbelwelle
40 Planetengetriebe 14, 41 Einlassbohrung
42 Auslassbohrung
43 Planetenradkranz
44.1 Planetenräder
44.2 Planetenräder
44.3 Planetenräder H Hubachse
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Claims

Patentansprüche :
1. Verbrennungsmotor mit drei verbundenen Zylinderräumen
(1,2,3; 21,22,23), in denen jeweils ein Kolben hin- und hergehend angeordnet ist, wobei die Zylinderräume
(1,2,3; 21,22,23) einen verbundenen Hohlraum bilden, der mit wenigstens einem Ein- und wenigstens einem Auslasskanal für Verbrennungsluft versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Zylinder (1,2,3; 21,22,23) eine T-Anordnung bilden, bei der ein Primärzylinder (1; 21) mit einem Primärkolben (11; 31) senkrecht zu zwei Sekundärzylindern (2,3; 22,23) mit darin angeordneten Sekundärkolben (12,13; 32,33) angeordnet ist, die zu zwei Seiten des Primärzylinders senkrecht von diesem abstehen, wobei die Sekundärkolben in den Sekundärzylindern zueinander gegenläufig bewegbar angeordnet sind.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkolben (32,33) spiegelbildlich zueinander in Flucht liegen.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkolben (12,13) in Bezug zur Hubachse (H) gegeneinander versetzt liegen.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkolben (12,13; 32,33) über Pleuelstangen (4,5,9) mit Sekundär-Kurbelwellen (6,
7) verbunden sind.
5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkolben (11) über eine Pleuelstange (9) mit einer Primär-Kurbelwelle verbunden ist.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär- und die Primärkurbelwelle (n) (6,7,39) über ein Getriebe verbunden sind.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein über Trommelräder (28, 36, 37), die mit der jeweiligen Kurbelwellen fest verbunden sind, geführter endloser Treibriemen (40) ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubphasen der Sekundär- und als Primärkolben gegeneinander durch Getriebeverstellung abhängig oder unabhängig verstellbar sind.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebe für eine Getriebeverstellung ein Planentengetriebe (40) eingesetzt ist.
10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (40) zwischen die Kurbelwelle (35) des Primärkolbens (31) und dem Trommelrad (28) des Primärkolbens (31) geschaltet ist .
11. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentralbereich, in dem bei zusammen gefahrenen Kolben das Kolbenvolumen maximal verdichtbar ist, wenigstens ein Ein- und ein Auslassventil (15,17; 16,18) angeordnet sind.
12. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkolben als Steuerschieber für Ein- und Auslassbohrungen (41; 42) wirken.
13. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenboden der Sekundärkolben derart verformt ist, dass eine Höhlung (8) gebildet ist, in die bei zusammengeführten Sekundärkolben (12,13) der Primärkolben (11) wenigstens teilweise einfahrbar ist.
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