DE102004057354B4

DE102004057354B4 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102004057354B4
Application number: DE200410057354
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: PENAZ, VIKTOR, DE; VIKTOR PENAZ, DE
Priority date: 2004-11-27
Filing date: 2004-11-27
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2024-11-28
Also published as: DE102004057354A1

Abstract

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (1) und einem darin geführten Kolben (2), wobei der Zylinder (1) zu beiden Seiten des Kolbens (2) geschlossen ist und im Zylinder (1) die Räume zu beiden Seiten des Kolbens (2) als Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) ausgebildet sind und der Kolben (2) mit einer Kolbenstange (3) verbunden ist, die einen der beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) und deren Steuerungsorgane im Zweitaktverfahren arbeiten und in der Wand des Zylinders (1) etwa in der Hälfte des Kolbenhubes eine vom Kolben (2) gesteuerte, beiden Verdichtungs- und Arbeitsräumen (4, 5) zugeordnete Auslassöffnung (19) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und einem darin geführten Kolben, wobei der Zylinder zu beiden Seiten des Kolbens geschlossen ist und im Zylinder die Räume zu beiden Seiten des Kolbens als Verdichtungs- und Arbeitsräume ausgebildet sind und der Kolben mit einer Kolbenstange verbunden ist, die einen der beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume durchsetzt.
Ein Motor dieser Art ist bekannt aus der Druckschrift US 200410099229 A1 . Dieser Motor arbeitet nach dem Viertraktverfahren, und in den Zylinderdeckeln, welche den Zylinder zu beiden Seiten des Kolbens verschließen, sind Einlassventile, Auslassventile und gegebenenfalls Zündkerzen oder Einspritzdüsen angeordnet. Weil durch einen der Zylinderdeckel auch die Kolbenstange hindurchgeführt ist, ist die Gestaltung der Zylinderdeckel schwierig.
Aus der Druckschrift US 2002/0129777 A1 ist ein im Zweitaktverfahren arbeitender Verbrennungsmotor bekannt, bei dem auf einer Kolbenstange zwei Kolben angeordnet sind, die in zwei koaxiale Zylinder geführt sind. Die beiden Zylinder sind durch eine Zwischenwand, durch welche die Kolbenstange hindurch geführt ist, voneinander getrennt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst kompakten Verbrennungsmotor mit einem verbesserten Verhältnis von Leistung zu Gewicht des Motors zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume und deren Steuerungsorgane im Zweitaktverfahren arbeiten und in der Wand des Zylinders etwa in der Hälfte des Kolbenhubes eine vom Kolben gesteuerte, beiden Verdichtungs- und Arbeitsräumen zugeordnete Auslassöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise wirkt auf den Kolben stets ein Expansionsdruck, weil entweder auf der einen Seite des Kolbens oder auf der anderen Seite des Kolbens in den beiden Verdichtungs- und Arbeitsräumen eine Verbrennung stattfindet. Die Gestaltung der Zylinderdeckel ist einfacher, weil zumindest die Auslassventile mit ihrer Steuerung entfallen.
Die für die Verbrennung benötigte Frischluft kann in einem Verdichter vorverdichtet werden und über Überströmkanäle den beiden Verdichtungs- und Arbeitsräumen zugeführt werden. Dabei ist zweckmäßigerweise der Verdichter ein Kolbenverdichter, dessen Kolben über die Kolbenstange mit dem Kolben des Verbrennungsmotors verbunden ist.
In der folgenden Beschreibung wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine schematische Schnittansicht des Zweitaktverbrennungsmotors nach der Erfindung, bei dem auf einer Seite des Kolbens im ersten Verdichtungs- und Arbeitsraum der Arbeitstakt beginnt und auf der anderen Seite des Kolbens im zweiten Verdichtungs- und Arbeitsraum der Verdichtungstakt beginnt;
2 eine Ansicht entsprechend 1, bei der der Kolben in der Mittelstellung des Hubes steht;
3 eine Ansicht entsprechend 1, bei der der Kolben im unteren Totpunkt steht;
4 eine Ansicht entsprechend 1, bei der der Kolben oberhalb der Mittelstellung nach oben geht.
Der in den 1 bis 4 schematisch dargestellte Verbrennungsmotor weist einen Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 auf und ab verschiebbar geführt ist. Der Kolben 2 ist mit einer Kolbenstange 3 verbunden, welche die lineare Bewegung des Kolbens 2 über einen Kreuzkopf 14 und einen Pleuel 15 in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 16 umsetzt. Der Zylinder 1 weist zu beiden Seiten des Kolbens 2 einen ersten Verdichtungs- und Arbeitsraum 4 und einen zweiten Verdichtungs- und Arbeitsraum 5 auf. Diese Verdichtungs- und Arbeitsräume 4, 5 sind durch einen ersten Zylinderdeckel 6 und einen zweiten Zylinderdeckel 7 geschlossen. Zum Ladungswechsel sind im ersten Zylinderdeckel 6 ein Einlass 8 mit einem Einlassventil 8' und ein Auslass 9 mit einem Auslassventil 9' und im zweiten Zylinderdeckel 7 ein Einlass 10 mit einem Einlassventil 10' und ein Auslaß 11 mit einem Auslassventil 11' angeordnet. Ferner sind in beiden Zylinderdeckeln 6, 7 je nach Betriebsart Einspritzdüsen 12, 13 für den Kraftstoff und bzw. oder Zündkerzen angeordnet.
Der aus den 1 bis 4 ersichtliche Verbrennungsmotor mit angeschlossenem Verdichter arbeitet oberhalb und unterhalb des Kolbens 2 im Zweitaktverfahren. Im Zylinder 1 ist oberhalb des Kolbens 2 ein im Volumen veränderbarer Verdichtungs- und Arbeitsraum 4 und unterhalb des Kolbens 2 ein im Volumen veränderbarer Verdichtungs- und Arbeitsraum 5. Beide Verdichtungs- und Arbeitsräume 4, 5 sind mit Lufteinlässen 8 ausgerüstet, die von einem Ventil 8' oder einem Schieber geöffnet oder geschlossen werden können. In der Mitte des Kolbenhubes befindet sich in der Wand des Zylinders 1 eine Auslassöffnung 19, die vom Kolben 2 oder aber auch durch ein Ventil oder einen Schieber geöffnet oder geschlossen wird.
Koaxial zum Zylinder 1 ist ein Zylinder 21 eines Verdichters 20 angeordnet, dessen Kolben 22 über die Kolbenstange 3 mit dem Kolben 2 des Motors verbunden ist. Oberhalb und unterhalb des Kolbens 22 des Verdichters sind in Nähe der Zylinderdeckel des Verdichters 20 Lufteinlässe 26 und 28 sowie Auslässe 27 und 29 angeordnet, die ebenfalls von Ventilen oder dergleichen geöffnet und geschlossen werden können. In den Einlässen 26 und 28 sind zweckmäßigerweise Rückschlagventile angeordnet.
In 1 steht der Kolben 2 des Motors und der Kolben 22 des Verdichters 20 im oberen Totpunkt. Im Verdichtungs- und Arbeitsraum 4 oberhalb des Kolben 2 befindet sich hochverdichtetes Kraftstoff-Luft-Gemisch, das nun gezündet wird. Einlass 8 und Auslass 19 sind geschlossen.
Im Verdichtungs- und Arbeitsraum 5 unterhalb des Kolbens 2 sind Einlass 9 und Auslass 19 offen, und ferner ist das zum Überströmkanal 30 führende Überströmventil 27' des Verdichters 20 am Ende des Überströmens der vorverdichteten Luft noch offen. Aus dem unteren Verdichtungs- und Arbeitsraum 5 werden die letzten Reste der verbrannten Gase von der einströmenden Luft herausgedrückt.
In 2 sind die Einlassventile 8', 9' zu den Verdichtungs- und Arbeitsräumen 4, 5 geschlossen. Der Arbeitstakt im Raum 4 oberhalb des Kolbens 2 ist im wesentlichen beendet, und im Raum 5 unterhalb des Kolbens 2 beginnt die weitere Verdichtung der übergeströmten Luft.
Im Verdichter 20 saugt der nach unten gehende Kolben 22 durch den geöffneten Einlass 26 Luft in den Ansaug- und Vorverdichtungsraum 24 an, während unterhalb des Kolbens 22 im Ansaug- und Vorverdichtungsraum 25 die Luft bei geschlossenem Einlass 28 und Auslass 29 vorverdichtet wird.
In 3 haben die Kolben 2 und 22 den unteren Totpunkt erreicht. Im oberen Verdichtungs- und Arbeitsraum 4 ist das Einlassventil 8 am Ende des Überströmvorgangs der im Raum 25 vorverdichteten Luft sowie im Auslass 29 des Verdichters 20 das zum Überströmkanal 30 führende Überströmventil 29' noch offen. Im Raum 4 oberhalb des Kolbens 2 ist das Abströmen der verbrannten Gase und das Einströmen der vorverdichteten Luft beendet und im Raum 5 beginnt der Arbeitstakt.
In 4 ist bei hochgehenden Kolben 2 und 22 der Arbeitstakt im Raum 5 unterhalb des Kolbens 2 beendet und der Kolben 2 öffnet die Auslassöffnung 19. Gleichzeitig wird oberhalb des Kolbens 2 die vorverdichtete Luft weiter verdichtet. Aus dem Raum 24 oberhalb des Kolbens 22 des Verdichters 20 strömt vorverdichtete Luft über das geöffnete Überströmventil 27' und das geöffneten Einlassventil 10 in den Verdichtungs- und Arbeitsraum 5 des Motors und verdrängt dort die verbrannten Gase.
Bezugszeichenliste

1: Zylinder
2: Kolben
3: Kolbenstange
4: erster Verdichtungs- und Arbeitsraum
5: zweiter Verdichtungs- und Arbeitsraum
6: erster Zylinderdeckel
7: zweiter Zylinderdeckel
8: Einlass
8': Einlassventil
10: Einlass
10': Einlassventil
12: Einspritzdüse oder Zündkerze
13: Einspritzdüse oder Zündkerze
15: Pleuel
16: Kurbelwelle
19: Auslassöffnung
20: Verdichter
21: Zylinder
22: Kolben
24: erster Ansaug- und Vorverdichterraum
25: zweiter Ansaug- und Vorverdichterraum

Claims

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (1) und einem darin geführten Kolben (2), wobei der Zylinder (1) zu beiden Seiten des Kolbens (2) geschlossen ist und im Zylinder (1) die Räume zu beiden Seiten des Kolbens (2) als Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) ausgebildet sind und der Kolben (2) mit einer Kolbenstange (3) verbunden ist, die einen der beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) und deren Steuerungsorgane im Zweitaktverfahren arbeiten und in der Wand des Zylinders (1) etwa in der Hälfte des Kolbenhubes eine vom Kolben (2) gesteuerte, beiden Verdichtungs- und Arbeitsräumen (4, 5) zugeordnete Auslassöffnung (19) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Verdichtungs- und Arbeitsräumen (4, 5) vorverdichtete Luft aus einem Verdichter (20) zugeführt wird.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ein Kolbenverdichter (20) ist, dessen Kolben (22) mit dem Kolben (2) des Motors verbunden ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) des Verdichters (20) auf der mit dem Kolben (2) des Motors verbundenen Kolbenstange (3) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenverdichter (20) zu beiden Seiten seines Kolbens (22) Ansaug- und Vorverdichtungsräume (24, 25) aufweist, die über mindestens einen Überströmkanal (30) mit den Einlässen (8 und 10) der beiden Verdichtungs- und Arbeitsräume (4, 5) des Motors verbunden sind.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Einlässen (26, 27) der beiden Ansaug- und Vorverdichtungsräume (24, 25) Rückschlagventile angeordnet sind.