DE1451683A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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P Ü 51 tii.i 21. Oktober 1968

Frank Stelzet, äanau/Hain Str/Jg - 8113 Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine doppelt wirkende Freiflugkolbenmaschine mit axial innen liegenden Ladekammem und axial außen liegenden Brennkammern. Eine derartige, im Zweitaktverfahren arbeitende Maschine ist bekannt (schweizerische Patentschrift 123 38öj. Ein Kolben eines doppelt wirkenden Kompressor! iit hierbei mit einem Kolben des Verbrennungsmotors starr verboMeil. Die Anlage ist unsymmetrisch and hat eine angleiche Massen·*, Last- und Volumenverteilüng der einzelnen Kammern. Diese Nachteile beeinträchtigen die Funktionsfänlgkeit der Maschine. Eiöfe ändere bekannte Anbfdnang (französische Patentschrift l 232 Ü4§) ist zwar symmetrisch; es lassen iiisfi aber keine hohen kolbenfrequenzen erzielen.

dei irfinddidg wird vorgeschlagen, axial von innen Üäch ansei ringförmige Ladekammern, ringförmige Brennkammern und ringförmig· KompreABbrkamnern symmetriich zueinander aüszu- und ahtüordnen. In den Ladekammern, Brennkammern und erstreckt ilen ein einziger durchgehender, freifiiegender fitüfenkölbeh, der zu seiner radialen MitteliimmetrlBCh ist. Bii tade- and Brennkamlern bilden mit d«m Stufenkolben ftibgkammem. jede

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1st von der zugehörigen Bit mil .immer aar über eine ringförmige Stufe des Stufenkolbens getrennt: and Über einem kurzen Überströmkanal verbunden. Durch die auf diese Welse erhaltene Symmetrie ergeben sich bei jedem Hob gleiche Lade- und Expansionsverhältnisse and gleiche Massenbedingungen. Im Ergebnis zeichnet sich die Maschine gemäß der Erfindung durch, einen ruhigen Lauf aus.

Die Lade- and Brennkammern bilden mit den zugehörigen Kolbenstücken den Kraftteil der Maschine. Der Arbeitsteil der Haschine, der Kompressor, 1st In Form von axial außen liegenden Zylinderräumen verwirklicht, im die sich die axial außen liegenden Kolbenstücke hinein ecken. Diese Zylinderräume werden mit Ventilen

Der Kraftteil der Maschine, arbeitet im Zweitaktprinzip und im Gegentakt. Zu diesem Zweck weist jede Xadekammer einen Einlaß* und einen Auslaßschlitz auf. Die Ladekaamer ist mit der zugehörigen Brennkammer durch einen überströmkanal verbunden, und jede Brennkammer 1st mit einem Auslaßschlitz versehen. Der an den Schlitzen vorbeibewegte Kolben steuert den Prozeß. Gegenüber herkömmlichen Zweitaktmotoren ergibt sich der Vorteil, daß keine Pleuelstangen and Kurbeln notwendig sind. Nach der Erfindung arbeitet ein einziger Kolben in zwei Verbrennungsräumen im Gegentakt. Die bewegte Masse 1st klein und deshalb höher verdichtet und kann exakter gesteuert werden, als dies bei üblichen Zweitaktmotoren der Fall ist. Es braucht auch nicht über ein Kurbelwellengehäuse angesaugt und vorverdichtet zu werden. Für die Vorverdichtung ist nach der Erfindung ein genau definierter Verdichtungsraum vorgesehen.

Heitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung.

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Es zeigen:

FIgV 1 eine Systemdarsteilung im Schnitt und

Fig. 2 im Längsschnitt eine bevorzugte Aus führung s form der Erfindung·

Das Prinzip der Maschine ist in Flg. 1 dargestellt, in einem stufenförmig abgesetzten Zylinderraum 10, der durch eine Wand 12 begrenzt ist, befindet sich ein stufenförmig abgesetzter Freikolben 14. Der Kolben 14 ist axial frei bewegbar und besteht aus einem Mittelstück 16 sowie aus zwei Kraftkolbenringen 18 und aus zwei Arbeitskolbenstücken 20. Jeder Kraftkolbenring 18 und jedes Arbeitskolbenstück 20 haben verschiedenen Durchmesser. Die Durchmesser der Kraftkolbenringe und der Arbeitskolbenstücke untereinander sind gleich. Das Mittelstück 16 ist im Durchmesser kleiner als die angrenzenden Arbeitskolbenringe, vorzugsweise gleich groß mit den Arbeitskolbenstücken.

Der Zy linder raum 10 weist ein Mittelteil 22 auf, in dem das Mittelstück 16 geführt wird. An beiden Seiten schließt symmetrisch je ein Raum an, der von dem in diesem Raum geführten Kraftkolbenring 18 in je eine nach innen weisende Ladekammer 24 und in je eine nach außen weisende Brennkammer 26 unterteilt wird. An den äußeren Enden des Zylinderraums 10 befinden sich die Arbeitszylinder 28, in welche sich die Arbeitskolbenstücke 20 hinein- und herausbewegen.

Zum Betrieb der Maschine sind weitere Elemente erforderlich, die In Fig. 2 eingezeichnet sind. Die bereits anhand der Fig. 1 erläuterten Teile sind mit gleichen Bezugszahlen belegt. Jede Ladekammer 24 besitzt einen Einlaßschlitz 3O, dessen Zuführungskanal mit einer nicht dargestellten herkömmlichen Brennstoffvergaser- oder Brennstoffeinspfitzeinrich-

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tung verbunden ist. An einem Auslaßschlitz 32 schließt sich ein überströmkanal 34 an, der in einem Einströmschlitz 36 in der Wand zur Brennkammer 26 eingelassen ist. Für den Austritt der Verbrennungsgase ist ein Auslaßschlitz 38 vorgesehen. Die Steuerung der Schlitze, d. h. das öffnen und Schließen, erfolgt durch den Kolbenring 18. Alle Kolbenstücke tragen Kolbenringe 40. In die Brennkammern 26 sind Zündhilfen, wie ölkerzen oder Zündkerzen 42, eingeschraubt.

Die Arbeltszylinder 28 sind als Kompressionskammern ausgebildet, in denen ein beliebiges Medium, wie Luft, Wasser oder öl, vom Arbeitskolbenstück 20 im Gegentakt angesaugt bzw. verdichtet wird. Jeder Zylinder 28 ist deshalb mit einem Einlaßventil 44 und einem Auslaßventil 46 versehen.

Die Maschine arbeitet folgendermaßen: In der Darstellung von Fig. 2 befindet sich in der linken Brennkammer 26 der Kolbenring 18 in der Kompressionsstellung kurz vor dem Umkehrpunkt und vor dem Entzünden des Gases. Nach der Verbrennung des Gasgemisches wandert der ganze Kolben 14 in Fig. 2 nach rechts. Hierbei preßt der Kolbenring 18 das in die linke Ladekammer 24 eingeströmte Gas in den überströmkanal 34 und nach dem öffnen des Schlitzes 36 in die Brennkammer 26. Während des gleichen Hubes werden in der rechten Brennkammer 26 die Gase vor dem rechten Kolbenring 18 bis zum Entzünden komprimiert. Gleichzeitig strömt über den Einlaßschlitz 30 frisches Brenngas in die rechte evakuierte Ladekammer 24, und aus der linken Brennkammer 26 entweichen die verbrannten Abgase durch den Schlitz 38. Nach Beendigung dieses Hubes wiederholt sich der Ablauf in umgekehrter Richtung.

Es liegt somit ein Zweitakt-Gegentaktverfahren vor. Das Verfahren arbeitet mit einer bekannten Querstromspülung, da in der Brennkammer die Frischgaszufuhr- und die Abgasabführvorrichtung quer zur Kolbenrichtung erfolgen.

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Die gewonnene Kraft wird vom selben einteiligen Kolben durch die Arbeitskolbenstücke 20 in Arbeit umgesetzt. Beim Hub nach rechts in Fig. 2 saugt das Kolbenstück 20 im Arbeitszylinder 28 über das Ventil 44 ein Medium an. Gleichzeitig wird das zuvor angesaugte Medium im rechten Arbeitsraum 28 durch das Ventil 46 hinausgepreßt. Das Medium kann beispielsweise in einem nicht dargestellten Kreislauf eine oder mehrere Turbinen antreiben, die in einzelnen Rädern eines Fahrzeugs untergebracht sind. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter Fahrzeugantrieb geschaffen. Darüber hinaus sind viele andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung denkbar.

Ansprüche;

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Claims (3)

1. PATENTANWALT DIPL-INO- JOACHIM STRASSE, HANAU 1451683

   Frank Stelzer, Hanau/Main Str/Jg - 8113

   Ansprüche :

   ( l.i Doppelt wirkende Freiflugkolbenmaschine mit axial innen
   v—' liegenden Ladekammern und axial außen liegenden Brennkammern sowie mit einem starr gekoppelten, doppelt wirkenden Kompressor, dadurch gekennzeichnet, daß axial von innen nach außen ringförmige Ladekammern (24), ringförmige Brennkammern (26) und die
   Kompressorkammern (28) symmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet sind.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Ladekammern (24),
   Brennkammern (26) und Kompressorkammern (28) ein einziger durchgehender freifliegender Stufenkolben (14) erstreckt, der zu seiner radialen Mittelebene symmetrisch ist.
3. 3. Maschine nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch
   gekennzeichnet, daß jede Ladekammer (24)
   von der zugehörigen Brennkammer (26) durch eine ringförmige Stufe (18) des Kolbens (14) getrennt und über
   einen kurzen überströmkanal (34) verbunden ist.

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   Neue Unterlagen .(Art. ; _Λ 1 ;. 1 Satz 3 des ÄnderunflSfles. v. 4.9.13671