CH301908A - Schlitzgesteuerter Gegenkolbenverbrennungsmotor. - Google Patents

Description

  Schlitzgesteuerter     Gegenkolbenverbrennungsmotor.       Es sind     Geo-enkolbenverbrennungsmotoren     mit      < lureh    die Arbeitskolben selbst gesteuer  ten Einlass- und     Auslassschlitzen    bekannt,  bei denen, bei nur einer Kurbelumdrehung  die Vorgänge eines Viertaktmotors,     wie    An  saugen, Kompression, Zünden, Expandieren  und     Ausschieben    der Verbrennungsprodukte,  ablaufen. Die bekannten Einrichtungen dieser       Art.    verwenden ein     Zykl@oidenkurbelgetriebe          oder    ein normales Kurbelgetriebe und ein       Zvkloideii:kurbelgetriebe.     



  Ferner ist es bei     Gegenkolbenmotoren    mit  einer     Viertaktarbeitsweise    bei einer     Kurbel-          wellenumdrehun.g    bekannt, einen. Schwing  hebelantrieb der Kolben anzuordnen., jedoch  nur unter Verwendung eines besonderen       Steuerorganes,    das sowohl den. Auspuff als  auch das Ansaugen steuert.  



  Die Erfindung betrifft einen schlitzge  steuerten     (-#e-enkolbenverbrennungsmotor,    des  sen einer Kolben den     Einlasssehlitz    und des  sen anderer Kolben den Auspuffschlitz des  Arbeitszylinders so steuert, dass sich inner  halb einer     Kurbelwellenumdrehung    der     Ar-          heitsv        organ        !g    eines Viertaktmotors mit. Ein  strömung der Ladung nach     Unt.erdruekbil-          dung    mit     Innenkühlwirkung    ergibt.  



  Die Erfindung     liegt    darin, dass die bei  den Kolben mittels je eines     Schwinghebels     und je     einer    durch einen Lenker geführten  Kurbelstange auf ein und dieselbe     Kurbel-          wellenkröpfung    wirken.    In der Zeichnung ist. ein     AiLSführungsbei-          spiel    des     Erfindungsgegenstandes    dargestellt.  



  In     Fig.    1 ist ein     Dreizy        lindermotor    im  Querschnitt.     veranschaulicht..        Fig.    2     zeigt    ein  Getriebe ohne Gehäuse     und.        Fig.    3 dessen       Seitenansicht.        Fig.    4 zeigt die     Gestänge    und  die     Schwinghebelanordnung    schematisch und       Fig.    5 ein     Zeit-Weg-#Dia"gramm        derKolbenbewe-          gung.    Die     Fig.    6 und 7 

  zeigen     einen    Schwing  hebel in. zwei Ansichten.  



  Das dargestellte Beispiel zeigt. einen Mo  tor mit drei     Arbeitszylindern,    deren Achsen  in einer Ebene     liegen:    und     iun    je 60  gegen  einander geneigt. sind. In jedem Zylinder,  der einen Einlass- und einen Auspuffschlitz  besitzt-, bewegen sich zwei Kolben zeitweise       gleiehläufig,    zeitweise gegenläufig, von     wel-          ehen    Kolben der eine den     Einlassschlitz,    der  andere den Auspuffschlitz steuert.

   In der  nachstehenden Beschreibung des Getriebes  sind die im Gehäuse G     gelagerten    Drehachsen  mit. römischen Ziffern, die     sonstigen    Gelenke  mit     aräbischen    Ziffern und die Pleuelstangen,       Lenker    und     Schwinghebel    mit Buchstaben be  zeichnet.  



  Eine einfach gekröpfte Kurbelwelle K,  die im     Kurbelwellenlager    I des     Motoren-          gehäiues    G gelagert     ist,        betätigt    eine Kurbel  stange P,     .die        mit    dem     f-Telenkpunkt    2 an  einem die Kurbelstange führenden Lenker L  angreift, der um das Lager     II    im Motoren  gehäuse G drehbar ist. Die Kurbelstange P  trägt einen Gelenkpunkt 3, an dem die      Pleuelstangen     P,    und P2 angreifen..

   Die  Pleuelstange     P,    greift über den Gelenkpunkt  1 an dem zweiarmigen Schwinghebel     S,    an,  an dessen     Gelenkpunkt    5 die Kolbenpleuel  stange     P3        angreift,    die den den Auspuff       steuernden    Arbeitskolben     K1    im Zylinder     Z1          bewegt.    Der     Schwinghebel        S1    ist in einem  Lager     III,    im     Motorengehäuse    G gelagert.

    Die     Pleuelstange    P2 verbindet den     Gelenk-          piuikt    3 der     Kurbelstange    P mit dem zwei  armigen     Schvringhebel    S2, an dessen     Gelenk-          punkt    6 sie     angreift..    Der Schwinghebel     S-#     betätigt über den     Gelenkpunkt    7 die Kolben  pleuelstange     P,4,    die den den Einlass steuern  den Arbeitskolben K2 im Zylinder Z2 be  wegt.

   Die     Schwinghebel        S1    und S2 schwin  gen hier um die gleiche Achse     III.    Es kön  nen aber auch zwei in einem Abstand vonein  ander im     Gehäuse    G gelagerte Achsen vor  gesehen sein, von denen je eine einender bei  den     Schwinghebel        S1    und S2 schwingbar  trägt.  



  Das Getriebe kann so     dimensioniert    wer  den, dass die Kolbenbewegung :dem in     Fig.    5  dargestellten     Zeitwegdiagramm    entspricht,  wobei die nachstehend     angeführten    Masse und       Winkel    lediglich beispielsweise Bedeutung be  sitzen. Die den Zeiten entsprechenden Win  kelgrade einer     Kurbelumdrehung    sind als Ab  szissen, die Kolbenwege zwischen dem Aus  puffschlitz A und dem     Einlassschlitz    S als  Ordinaten aufgetragen.  



  Angenommen     ist.    eine Arbeitszylinder  büchse, bei der die steuernden Kanten des       Saug-    und des Auspuffschlitzes einen Ab  stand von 71 mm besitzen. Etwa 15      nach     dem Punkt 0  der     Kurbelwell:endrehung     schliesst der     Arbeitskolben        K1    den Auspuff  schlitz A im     Abstande    von 2,5 mm vom Ar  beitskolben K2.     Beide    Kolben bewegen sich  gegen den     Einlassschlitz    S, der vom Arbeits  kolben K2 bei 72  der Kurbeldrehung :geöff  net wird, während :

  der Arbeitskolben     K1     den Auspuffschlitz bereits 17     mm        übersehlif-          fen    und     geschlossen    hat. In der Zeit- von  72-15  =     5'7     der     Kurbeldrehung    werden. die  einem Kolbenabstand von 2,5 mm entspre  chenden Restgase auf 516 mm     Kolbenabstand       expandiert, wodurch ein     L        nterdruek    ent  steht.

   Durch die dabei erfolgende     Expansion     und damit bewirkte Abkühlung     wird    eine       Innenkühlung,    erzielt, die sieh auf den im Zy  linder haftenden Ölfilm     auswirkt..    Bei 72   der     Kurbelzapfenbewegung    tritt das     Brenn-          gemisch    bzw. nur Luft in den     Zt-linder    ein.

    Nachdem der Arbeitskolben K2 den     Einlass-          schlitz    S ganz freigegeben hat, bewegt er  sieh gegen den Auspuffschlitz A, desgleichen  der Kolben     El,    der 1 mm vor dem Auspuff  schlitz A wieder umkehrt. und, ohne den Aus  puffschlitz geöffnet. zu haben, sieh wieder  gegen den     Einlasssehlitz    bewegt.

   In der Stel  lung des Kolbens K     l,        4.        nini    vor dem Auspuff  schlitz A, hat der Arbeitskolben K2 den Ein  lassschlitz S bei     120     der     Kurbeldrehung    über  schliffen und schliesst. ein einem Kolbenab  stand von 68 mm entsprechendes     Saugvolumen     zwischen den beiden Arbeitskolben     El        und     K2 ein. Die beiden Arbeitskolben bewegen  sieh nun gegenläufig, bis sie bei 180  der  Kurbeldrehung die     Kompressionsstellung    mit  dem     Abstande    von 10 mm erreichen.

   Das Gas  gemisch entflammt sieh     und    expandiert zwi  schen den beiden sich     auseinanderbewegenden     Kolben, von denen der Kolben     K1    bei 267   der Kurbeldrehung den. Auspuffschlitz bis  375  der     Kurbeldrehung    freigibt, während  der Kolben K2 seinen äussersten Punkt, im       Expansionstakt    mit. 5 mm vor dem     Einlass-          sehlitz    S, ohne diesen zu öffnen:

  ,     erreicht    und  sich dann     gegen    den     Auspuffschlitz    im Aus  pufftakt bewegt,     nachdem    er mit dem Kol  ben     K1    einem     Maximalvolumen    entsprechend  71,5 mm Abstand eingeschlossen hat, worauf  beider Kurbeldrehung von     360     an ein neues       Arbeitsspiel    beginnt.  



  Wie die     Fig.    1 als Beispiel zeigt, sind um  das     Kurbelwellenla.ger    I drei     Arbeitszylinder     so angeordnet, dass die drei     Zylinderaxen    in  einer Ebene normal zur     Kurbelwellenlageraxe     liegen und ein gleichseitiges Dreieck bilden,  durch dessen Schwerpunkt die     Axe    des Kur  belwellenlagers I geht.

   'Der so charakterisierte       Dreizylinder-Ger"enkolbenmotor        betätigt    von  einer     Kurbelwellenkröpfung    durch drei Kur  belstangen P mittels der     Schwinghebelgetriebe         in jedem seiner drei Zylinder je einen den Aus  puff steuernden Arbeitskolben     K,    und einen  den Einlass steuernden Arbeitskolben K2, wel  che Arbeitskolben die Auspuffschlitze A bzw.

    die     Einlassschlitze    S, entsprechend dem     Kol-          ben-Zeit-Weg-Diagramm    öffnen und schliessen,  so dass das     Kolbenspiel    in einem Zylinder,     hei     einer     Umdrehung    der Kurbelwelle die Cha  rakteristik eines     Gegenkolben-Viertaktmotors     mit einem     Innenkühltakt    aufweist.

   Durch die  Anordnung der     Zylinderaxen    des     Vieleck-          Motors    in einem gleichseitigen Dreieck ergibt  sieh die gegenseitige Phasenverschiebung des  Arbeitsvorganges in den drei Zylindern um  je     120     des Kolben     Zeit-Weg-Dia:grammes.     



  Ganz allgemein sind die Verhältnisse so,  da ss beim     Einkurbel-Vieleck-Gegenkolbenmotor     mit     .\-Zy    lindern von einer     Kurbelwellen-          kröpfung    durch     NE-Kurbelstangen    und     N-          Schwinghebelgetrieben    die Kolben der im       N-Tck    um die     Kurbelwellenaxe    angeordneten       N-Zylinder    mit. einer     Phasenverschiebung    des  Arbeitsspiels in je     zwei        benachbarten    Zylin  dern um<B>3600:</B> N angetrieben werden.  



  Bei     Einzvlinder-Gegenkolbenmotoren    trei  ben die beiden Kolben der     Zylinderbüchse     eine seitlich der Zylinderbüchse angeordnete,  einfach gekröpfte Kurbelwelle, deren     Axe     normal die     Zylinderaxe    kreuzt, mittels je  einer Kurbelstange und je einem Schwing  hebelgetriebe an.    Der Reihenmotor ergibt sich aus der     sinn-          neln@ssen        Hintereinanderreihung    von     N-Ge-          .,enkol'beneinzylindern    an einer N-fach ge  kröpften     Kurbelwelle.     



  Der     -Motor    kann als Wasser- oder luftge  kühlter Vergaser-,     Einspritz-,    Diesel- oder  Halbdieselmotor auch mit:     Wassereinspritzung     gebaut werden.  



  Die beschriebene Ausbildung des Getriebes  ermöglicht den Bau einer Motortype, des       Vieleek-Motors,    mit zentraler, einfach ge  kröpfter Kurbelwelle.  



  Der vorliegende Motor als     Vieleck-Motor     mit zentraler Kurbelwelle ist eine geschlossene       Motortype    mit geringem Raumbedarf.    Da dieser Motor keine Zahnräder aufweist,  ist die technisch einfachste und zuverlässigste       Ausführung    gegeben.  



  Durch das beschriebene Getriebe ist es  möglich, die     Kolben-Zeit-Weg-Linie    des Aus  puffsteuerkolbens     K,    so     zu        gestalten,    dass sich  im Saugtakt ein bedeutend grösserer Saughub  ergibt, als es bei der     Verwendung    eines     Zy-          kloidenkurbelgetriebes    oder Kurbelgetriebes  mit besonderem Aus- und     Einlasssteuerorgan     möglich ist. Der vergrösserte Saughub in Ver  bindung mit der verzögerten Öffnung des  Saugschlitzes gibt eine ausgiebige Innenküh  lung durch Expansion der im Zylinder ent  haltenen Restgase.  



  'Wie die     Fig.    6 und 7 zeigen,     ist    bei den  zweiarmigen Schwinghebeln     Si,        S2    ein     Zug-          und    Druckglied     M    vorgesehen, das die jewei  ligen Gelenkpunkte 4, 5 bzw. 6, 7 miteinander  verbindet, um die     Ausbildung    von, Schwin  gungsresonanzen der Schwinghebelarme zu  verhindern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schlitzgesteuerter Gegend#rolbenverbren- nungsmotor, dessen einer Kolben den Einlass- schlitz und dessen anderer Kolben den Aus- puffschlitz des Arbeitszylinders so steuert, dass sich innerhalb einer Kurbelwellenumdre- hungder Arbeitsvorgang eines Viertaktmotors mit Einströmung der Ladung nach Unter druckbildung mit Innenkühlwirkung ergibt, dadurch gekennzeichnet,

   d'ass die beiden Kol ben mittels je eines Schwinghebels und je einer durch einen Lenker gefiihrten Kurbel stange (P) auf ein und dieselbe Kurbelwellen- kröpfung -wirken. UNTERANSPRACHE 1.

   Motor nach Patentanspruch mit min destens zwei Zylindern, gekennzeichnet durch zwei im Motorgehäuse in einem Lagerpunkt (III) gelagerte zweiarmige 'Schwinghebel (Si und S2), von .denen der eine über eine Kol benpleuelstange (P3) auf den den Auspuff steuernden Kolben (K) eines Zylinders und der andere über eine Kolbenpleuelstange (P.1) auf den.

   den Einlass steuernden Ar beit9kolben (K.-) eines andern Zylinders wir ken, welche Schwirghebel (S'1 und S.,) ander seits d@lreh Pleuelstangen (P1 und P2). an einem gemeinsamen Gelenkpunkt (3) der Kurbelstange (P) angreifen, die mit einem andern Gelenkpunkt (2) am Lenker (L) an greift., der im Motorgehäuse gelagert ist, wel che Kurbelstange (P) auf den Kurbelzapfen (1) der Kurbelwelle (h) wirkt.. 2.

   Motor naeh Unteranspruch 1, daclureli gekennzeichnet, dass mehr als zwei, nämlich '-Arbeitszylinder, so angeordnet sind, dass deren in einer Ebene Liegende Achsen eia gleichseitiges N? Eck bilden, bei dem jede Kur belstange mit dem dazugehörigen Sehwing- hebelgetriebe dem den Einlass steuernden Kolben eines Arbeitszylinders und dem den Auspuff steuernden Kolben des benachbarten Arbeitszylinders zugeordnet ist. 3.

   Motor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeiehnet, dass die Kolben-Zeit-Weg- Diagramme der einzelnen im Arbeitszyklus folgenden Arbeitszylinder um je 360 ]N gegen einander versetzt sind. Motor nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch einen einzigen Arbeitszylinder. 5.

   Motor nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch mehrere in einer Reihe ange ordnete Arbeitszylinder und eine Kurbel welle, deren Zahl von Kröpfungen gleich der Anzahl der in einer Reihe axial hintereinan- derliegender Arbeitszylinder ist.. 6.

   Motor nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endgelenke (4, 5 bzw. 6, 7) der Seliwirnghebel (S1 und S2) miteinander durch ein Zug- und Druck glied (D7) verbunden sind, um die. Ausbil dung von Schwingungsresonanzen, an den Schwinghebeln zu verhindern.