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DE19646930A1 - Verbesserter Dualkompressions- und Dualexpansionsmotor - Google Patents

Verbesserter Dualkompressions- und Dualexpansionsmotor

Info

Publication number
DE19646930A1
DE19646930A1 DE19646930A DE19646930A DE19646930A1 DE 19646930 A1 DE19646930 A1 DE 19646930A1 DE 19646930 A DE19646930 A DE 19646930A DE 19646930 A DE19646930 A DE 19646930A DE 19646930 A1 DE19646930 A1 DE 19646930A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
sleeve
valve
internal combustion
piston member
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.)
Ceased
Application number
DE19646930A
Other languages
English (en)
Inventor
John M Clarke
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.)
MID-AMERICA COMMERCIALIZATION CORP.(NON-PROFIT COR
Original Assignee
Caterpillar Inc
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 Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of DE19646930A1 publication Critical patent/DE19646930A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/08Engines with oppositely-moving reciprocating working pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B33/06Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • F02B33/20Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping-cylinder axis arranged at an angle to working-cylinder axis, e.g. at an angle of 90 degrees
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbrennungs­ motoren und insbesonderes auf Verbrennungsmotoren der Kolbenbauart mit mehrfachen zusammenarbeitend wirkenden Kolbenanordnungen.
Es ist wohlbekannt, daß Verbrennungsmotoren Fähigkeiten und Eigenschaften besitzen, die zur Verwendung als Pri­ märantriebe bei verschiedenen Anwendungen wünschenswert sind, wie beispielsweise bei Automobil- und Fahrzeugan­ wendungen, bei Industriemaschinen und bei Anwendungen für stationäre Leitungsquellen. Verschiedene bekannte Konfi­ gurationen des Verbrennungsmotors bzw. Verbrennungs­ triebwerkes sind folgende: das Turbinentriebwerk bzw. der Turbinenmotor, wie er beispielsweise in einem typischen Düsenflugzeug vorzufinden ist, der Wankelmotor, der einen Drehkolben besitzt, und der gelegentlich bei Automobil­ anwendungen zu finden ist, und den Motor mit hin- und herbeweglichem Kolben. Der Verbrennungsmotor mit hin- und herbeweglichem Kolben wird als geeignet und passend für die meisten Anwendungen angesehen, wie beispielsweise die Verwendung bei Automobilen und Lastwägen, bei Industrie- und Baumaschinen und als stationäre Leistungsquellen.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen offen­ sichtlich werden.
Die vorliegende Erfindung ist ein Doppel- bzw. Dualkom­ pressions- und Dualexpansionsmotor mit einer ersten Korn­ pressions- bzw. Druckkammer mit einem zylindrischen er­ sten Kolben, der darin hin- und herbeweglich angeordnet ist, mit einer Brennkammeranordnung mit zwei hin- und herbeweglichen gegenüberliegenden Kolben, die in einer oszillierenden Ventilhülse darin angeordnet sind, um eine Brennkammer zu bilden, wobei die Ventilhülse eine selek­ tive Flußverbindung mit der ersten Kompressions- bzw. Druckkammer vorsieht, und mit einer zweiten Expansions­ kammer mit einem zylindrischen zweiten Kolben, der hin- und herbeweglich darin in selektiver Flußverbindung mit der Brennkammer angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt eine isometrische Außenansicht eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Teilquerschnittsansicht des Innenge­ häuses der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 4 zeigt eine Teilschnittansicht des Außengehäuses der vorliegenden Erfindung entlang der Schnitt­ linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 6A zeigt eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem alternative oszillierende Hülsenmittel eingesetzt werden, und zwar wieder entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Betriebs­ zyklus der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 zeigt eine isometrische Ansicht des Zylinderhül­ senventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine Teilschnittansicht der alternativen oszillierenden Hülsenmittel wie in Fig. 6A ge­ zeigt.
Ein Dualkompressions- und Dualexpansions-Verbrennungs­ motor im allgemeinen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt und wird mit dem Bezugszeichen 10 be­ zeichnet. Für die Zwecke dieser Offenbarung und der bei­ gefügten Ansprüche wird Fig. 1 als "Seitenansicht" be­ zeichnet, wobei die vorliegende Erfindung eine "ho­ rizontale Betriebsachse", einen "oben angeordneten" Ein­ laß an der "Oberseite" und einen "unten angeordneten" Auslaß an der "Unterseite" besitzt. Der Fachmann wird verstehen, daß dieses Richtungsangaben sind, die sich auf den Motor 10 beziehen, die nur zu dem Zwecke vorgesehen sind, beim Verständnis des Motors 10 gemäß der vorlie­ genden Erfindung zu helfen. Diese internen Richtungsbe­ züge beziehen sich nicht auf die äußerliche Orientierung des Motors 10 und der Motor 10 ist nicht auf irgendeine spezielle äußere Orientierung zum Betrieb eingeschränkt und soll es auch nicht sein.
Darüber hinaus sind Untersysteme, die typischerweise bei Verbrennungsmotoren anwendbar sind, und die allgemein in der Technik bekannt sind, wie beispielsweise Lufteinlaß- Reinigungs- und Filtersysteme, Abgassysteme, Schmier- und Kühlsysteme, Turbo- und Superüberladungssysteme und Ge­ triebe- und Endantriebssysteme und ähnliches nicht in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung offenbart. Es wird wieder klargestellt, daß der Fachmann die Anwend­ barkeit dieser verschiedenen Untersysteme gemäß ihrer je­ weiligen Auslegung und Betriebsparameter verstehen wird.
Der Motor 10 weist ein Außengehäuse 12 auf, welches vor­ zugsweise einen oberen Gehäuseabschnitt 14 und einen un­ teren Gehäuseabschnitt 16 besitzt. Auf dem oberen Ge­ häuseabschnitt 14 ist eine nach oben gerichtete erste Kolbenhülse 20 angeordnet, und am unteren Gehäuseab­ schnitt 16 ist eine nach unten gerichtete zweite Kol­ benhülse 22 angeordnet. Die erste Kolbenhülse 20 und die zweite Kolbenhülse 22 sind vorzugsweise zylindrisch mit vertikalen Achsen und gemäß des bevorzugten Ausführungs­ beispiels sind sie koaxial. Darüber hinaus sind die erste Kolbenhülse 20 und die zweite Kolbenhülse 22 jeweils mit Kühlmitteln in Form von ringförmigen, von einander beab­ standeten Kühlrippen 26 versehen, und zwar in Intervallen entlang ihrer jeweiligen Außenflächen, um eine Neben­ kühlung vorzusehen, obwohl diese durch Flüssigkeits­ kühlmäntel bei alternativen Ausführungsbeispielen ersetzt werden können, um eine ordnungsgemäße Kühlung sicherzu­ stellen. Es ist auch klar, daß die Konfiguration des Au­ ßengehäuses 12 beispielhaft ist, und daß das Außengehäuse 12 vergrößert werden kann, so daß sowohl die erste Kol­ benhülse 20 als auch die zweite Kolbenhülse 22 teilweise oder vollständig innerhalb des Außengehäuses angeordnet werden können, wie es die Anwendung des Motors 10 erfor­ dert.
Ein Phasen- bzw. Steuerzahnradgehäuse 30 ist vor dem Au­ ßengehäuse 12 angeordnet. Eine erste Antriebswelle 40 er­ streckt sich horizontal durch dieses Phasen- bzw. Steuer­ zahnradgehäuse 30 und eine erste Zeitsteuer- bzw. Steuer­ scheibe 32 ist an der ersten Kurbelwelle 40 befestigt. Von dieser ersten Zeitsteuerscheibe 32 aus steht ein er­ ster Zeitsteuer- bzw. Steuerriemen 42 mit einer zweiten Zeitsteuerscheibe 44 in Eingriff, die auf einer drehbar montierten Nockenwelle 46 befestigt ist. Die Nockenwelle 46 ist horizontal und parallel zur ersten Kurbelwelle 40. Die erste Zeitsteuerscheibe 32, der Zeitsteuerriemen 42, die zweite Zeitsteuerscheibe 44 und die Nockenwelle 46 bilden zusammen Auslaßventilzeitsteuermittel 48.
Mit Bezug auf die Fig. 2, 3, 4 und 5 ist die vorliegende Erfindung genauer gezeigt. In Fig. 2 ist eine Quer­ schnittsansicht der vorliegenden Erfindung gezeigt, und zwar entlang der Schnittlinien 2-2 der Fig. 1. Das Innen­ gehäuse 120 innerhalb gelegen, ist in Fig. 3 getrennt ge­ zeigt und das Außengehäuse 12 ist getrennt in Fig. 4 ge­ zeigt.
Eine zweite Kurbelwelle 50 ist im Motor 10 angeordnet, und zwar parallel zu und horizontal beabstandet von der ersten Kurbelwelle 40. Auch besitzt jeweils parallel zu und horizontal von der anderen jeweiligen Kurbelwelle be­ abstandet, die erste Kurbelwelle 40 eine erste abgesetzte Kröpfung bzw. Verschiebung 40A und die zweite Kurbelwelle 50 besitzt eine zweite abgesetzte Kröpfung bzw. Verschie­ bung 50A. Die erste abgesetzte Kröpfung 40A ist von der Drehachse der ersten Kurbelwelle 40 um das Maß A von je­ ner Drehachse versetzt, genauso wie die zweite versetzte Kröpfung 50A von der Drehachse der zweiten Kurbelwelle 50 um das Maß A versetzt ist.
Ein drittes Kolbenglied 60 steht mit der ersten versetz­ ten Kröpfung 40A betriebsmäßig in Eingriff und ist zum hin- und herbeweglichen Betrieb in der Betriebskammer des Innengehäuses 120 angeordnet. Dieses dritte Kolbenglied 60 weist einen dritten Kolbenkopf 62 mit einer ersten Brennfläche 64 an seinem äußeren Ende auf, und eine zy­ lindrische dritte Kolbenkopfseitenfläche 66 mit einer An­ zahl von Kolbenringen 68 oder zumindest mit einem Kolben­ ring 68, der darum umlaufend zur Strömungsmittelsteuerung angeordnet ist. Eine dritte Kolbenverbindungsstange bzw. Pleuelstange 70 verbindet den dritten Kolbenkopf 62 mit einer dritten Kolbenkröpfungslageranordnung 72, die ein drittes Kolbenlager 74 aufweist, welches mit der ersten versetzten Kröpfung 40A in Eingriff steht, um eine last­ tragende Drehung der ersten versetzten Kröpfung 40A mit Bezug auf den dritten Kolben 60 zu gestatten, eine erste Lagerkappe 76, um das dritte Kolbenlager 74 an der drit­ ten Kolbenkröpfungslageranordnung 72 durch Sicherungs­ bolzen bzw. -schrauben 78 zu befestigen.
An der zweiten versetzten Kröpfung 50A ist ein viertes Kolbenglied 80 in gleicher Weise betriebsmäßig vorgesehen und ist auch zum hin- und hergehenden Betrieb in der Be­ triebskammer des Innengehäuses 120 angeordnet. Dieses vierte Kolbenglied 80 weist einen vierten Kolbenkopf 82 mit einer zweiten Brennfläche 84 an seinem äußersten Ende auf, und eine zylindrische vierte Kolbenkopfseitenfläche 86 mit einem oder mehreren Parallelen, von einander be­ abstandeten Kolbenringen 88, die umlaufend darum zur Strömungsmittelsteuerung angeordnet sind. Eine vierte Kolbenverbindungsstange bzw. Pleuelstange 90 verbindet den vierten Kolbenkopf 82 mit einer vierten Kolbenkröp­ fungslageranordnung 92, die ein viertes Kolbenlager 94 um die zweite versetzte Kröpfung 50A herum aufweist, um mit der zweiten versetzten Kröpfung 50A in Eingriff zu ste­ hen, um eine lasttragende Drehung davon zu gestatten, ei­ ne zweite Lagerkappe 96, um das vierte Kolbenlager 94 zu sichern, und Sicherungsbolzen 98.
Die dritte Kolbenanordnung 60 und die vierte Kolbenanord­ nung 80 sind betreibbar in einem Innengehäuse 120 ange­ ordnet, welches eine Betriebskammer definiert, und sie sind in der Betriebskammer derart angeordnet, daß die er­ ste Brennfläche 64 und die zweite Brennfläche 84 jeweils zueinander gerichtet sind. Die dritte Kolbenkröpfungs­ lageranordnung 72 und die vierte Kolbenkröpfungslager­ anordnung 92 weisen weiter erste und zweite Tragla­ gerflächen 124 bzw. 126 auf. Jede Traglagerfläche 124 und 126 weist eine im allgemeinen ebene horizontal angeord­ nete obere Lagerstirnseite und eine untere Lagerstirn­ seite auf. Das erste Traglager 124 steht gleitend mit ei­ nem, ersten Innengehäuselager 130 in Eingriff, und das zweite Traglager 126 steht gleitend mit einem zweiten In­ nengehäuselager 132 in Eingriff. Im allgemeinen ist die Länge eines jeden der Innengehäuselager 130 und 132 zu­ mindest die Länge eines Traglagers 124 oder 126 plus zweimal die Verschiebung A der versetzten Kröpfungsteile 40A oder 50A. Die äußersten Enden des Innengehäuses 120 weisen weiter Innengehäuseseitenwände 134 auf, in denen ein erster eiförmiger bzw. halbrunder Schlitz 136 defi­ niert ist, durch den der versetzte Kröpfungsteil 40A frei hindurchgeht, und ein zweiter eiförmiger bzw. halbrunder Schlitz 138, durch den der zweite versetzte Kröpfungsteil 50A frei hindurchgeht. Die ersten und zweiten eiförmigen Schlitze 136 und 138 sind benachbart zu den ersten und zweiten Traglagern 124 bzw. 126 und gestatten eine hori­ zontale hin- und hergehende Querbewegung der ersten und zweiten versetzten Kröpfungsteile 40A und 50A, die sich durch das Innengehäuse 120 erstrecken.
Die ersten und zweiten Innengehäuselager 130 und 132 sind an den gegenüberliegenden äußersten Enden der Betriebs­ kammer angeordnet, die im Innengehäuse 120 definiert ist, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Das Innengehäuse 120 weist weiter einen im wesentlichen zylindrischen Mit­ telabschnitt 140 mit einem Innendurchmesser L auf, der in der Mitte der Betriebskammer definiert ist. Innerhalb dieses Mittelabschnittes 140 des Innengehäuses 120 ist ein Zylinderhülsenventil 150 angeordnet, und zwar mit ei­ ner Horizontalachse, die senkrecht die Achsen der ersten und zweiten versetzten Kröpfungsteile 40A und 50A schnei­ det. Das Zylinderhülsenventil 150 besitzt einen Außen­ durchmesser L1, der im wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser L der Betriebskammer ist, jedoch mit ty­ pischen Bearbeitungsspielen bzw. Freiräumen, um eine freie Drehung des Zylinderhülsenventils 150 um seine Ach­ se zu gestatten. Das Zylinderhülsenventil 150 besitzt ge­ nau so einen Innendurchmesser, der mit typischen Bear­ beitungsspielen eine freie Hin- und Herbewegung der drit­ ten und vierten Kolbenglieder 60 und 80 gestattet. Eine Brennkammer ist in der Betriebskammer definiert, und zwar zwischen der ersten Brennfläche 64 und der zweiten Brenn­ fläche 84 im Zylinderhülsenventil 150.
Auf der oberen Außenseite 140A des Innengehäuse-Mittelab­ schnittes 140 ist ein nach oben gerichtetes erstes Kol­ benglied 170 angeordnet. Das erste Kolbenglied 170 be­ sitzt einen Basisteil 172, der halbzylindrisch um die Achse des Zylinderhülsenventils 150 ist, eine kegel­ stumpfförmige erste Kolbenwand 174 und eine zylindrische erste Kolbenaußenhülsenwand 176 am äußersten oberen Ende der Kolbenwand 174. Der Winkel å der Kegelform, der Kol­ benwand 174 ist derart, daß der Durchmesser der ersten Kolbenwand 174 zu ihrem äußersten Ende ansteigt und daß die zylindrische erste Kolbenaußenhülsenwand 176 einen relativ größeren Durchmesser besitzt als der erste Kol­ benbasisteil 172. Eine Vielzahl von Kolbenringen 178 von herkömmlicher Konstruktion ist in ringförmigen Aufnahme­ nuten um die Kolbenaußenhülsenwand 176 herum angeordnet, und zwar zum gleitenden Eingriff mit der ersten Kolben­ hülse 20. Der erste Kolbenbasisteil 172 definiert weiter ein oder mehrere Ventilfenster 180, die durch das Zylin­ derhülsenventil 150 in Verbindung stehen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sechs erste Kolbenventilfenster 180 vorgesehen.
In ähnlicher Weise ist auf der unteren Außenfläche 140B des Innengehäuse-Mittelabschnittes 140 ein nach unten ge­ richtetes zweites Kolbenglied 190 angeordnet. Das zweite Kolbenglied 190 besitzt einen zweiten Kolbenbasisteil 192, der halbzylindrisch um die Achse des Zylinder­ hülsenventils 150 ist, eine kegelstumpfförmige zweite Kolbenwand 194 und eine zylindrische zweite Kolbenaußen­ hülsenwand 196 am äußersten unteren Ende der Kolbenwand 194. Der Winkel β der Kegelform der zweiten Kolbenwand 194 ist derart, daß der Durchmesser der zweiten Kolben­ wand 194 zu ihrem äußersten Ende zunimmt. Eine Vielzahl von Kolbenringen 198 von herkömmlicher Konstruktion ist in ringförmigen Aufnahmenuten um die untere Kolbenhülsen­ wand 196 angeordnet, und zwar zum gleitenden Eingriff mit der zweiten Kolbenhülse 22. Der zweite Kolbenbasisteil 192 definiert weiter ein oder mehrere Ventilfenster 200, die durch das Zylinderhülsenventil 150 in Verbindung ste­ hen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sechs zweite Kolbenventilfenster 200 eingesetzt.
Die Fig. 2 und 4 offenbaren genauer die Konfiguration des Außengehäuses. Die nach oben gerichtete erste Kolbenhülse 20 weist einen ersten Kolbenzylinderkopf 220 auf, der am oberen äußersten Ende davon befestigt ist. Dieser erste Kolbenzylinderkopf 220 besteht aus einem ringförmigen En­ dring 222, um den ersten Zylinderkopf 220 an der ersten Kolbenhülse 20 zu sichern, eine erste Zylinderkopfwand 224 und einen ersten Zylinderkopfbasisteil 226. Die erste Zylinderkopfwand 224 und der erste Zylinderkopfbasisteil 226 ist im wesentlichen mit dem ersten Kolbenglied 170 konform. Die erste Zylinderkopfwand 224 ist kegelstumpf­ förmig, wobei sie sich nach unten in einem Winkel å1 vom ringförmigen Endring 222 erstreckt, wobei der Winkel å1 im wesentlichen gleich, jedoch geringfügig größer als der Winkel å der ersten Kolbenwand 147 ist, um damit konform zu sein, bzw. zusammenzupassen und doch einiges Spiel zwischen der ersten Kolbenwand 174 und der ersten Zylin­ derkopfwand 224 vorzusehen. Genau so ist die erste Zy­ linderkopfbasis 226 halbzylindrisch um eine Horizon­ talachse senkrecht zu und um einen Abstand A über bzw. von der Achse der ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50 entfernt und sie ist mit dem ersten Kolbenbasisteil 172 konform. In anderen Worten für eine Mittellinie C senkrecht durch die Achsen der ersten und zweiten Kurbel­ wellen 40 und 50, gesehen entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2, wird der Basisteil 172 des ersten Kolbens um eine Achse C + A erzeugt, und der Basisteil 192 des zweiten Kolbens wird um eine Achse C - A erzeugt.
Einlaßventilmittel 230 sind im ersten Zylinderkopf 220 vorgesehen. Wie gezeigt, bestehen diese Einlaßventil­ mittel 230 aus einem oder mehreren herkömmlichen durch Druckdifferenz betätigten Sitzventilen. Die Einlaßven­ tilmittel 230 können auch in Form von herkömmlichen Mem­ branventilen vorgesehen werden, oder, falls erwünscht, können herkömmliche nockenbetriebene oder elektrisch be­ tätigte Ventile eingesetzt werden. Die Einlaßventilmittel 230 wirken vorzugsweise als Rückschlagventil um selektiv bzw. wahlweise einen Luftfluß durch den ersten Zylinder­ kopf 220 in das Außengehäuse 12 zu gestatten, während ir­ gend ein Fluß aus dem Außengehäuse heraus verhindert wird.
Die nach unten gerichtete zweite Kolbenhülse 22 weist ei­ nen zweiten Kolbenzylinderkopf 240 auf, der am unteren äußeren Ende davon befestigt ist. Dieser zweite Kolbenzy­ linderkopf 240 besteht aus einem ringförmigen Endring 242, um den zweiten Zylinderkopf 240 an der zweiten Kol­ benhülse 22 zu sichern, einer zweiten Zylinderkopfwand 244 und einem zweiten Zylinderkopfbasisteil 246. Die zweite Zylinderkopfwand 244 und der zweite Zylinderkopf­ basisteil 246 sind im wesentlichen mit dem zweiten Kol­ benglied 190 konform. Die zweite Zylinderkopfwand 244 ist kegelstumpfförmig wobei sie sich in einem Winkel β1 vom ringförmigen Endring 242 nach oben erstreckt, wobei der Winkel β1 im wesentlichen dem Winkel β der zweiten Kol­ benwand 194 gleich ist, um ein wenig Spiel zwischen der zweiten Kolbenwand 194 und der zweiten Zylinderkopfwand 244 vorzusehen. Genau so ist die zweite Zylinderkopfbasis 246 halbzylindrisch, um eine Horizontalachse senkrecht zu und um einen Abstand A unterhalb der Achse der ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50 entfernt gelegen, und zwar konform mit dem zweiten Kolbenbasisteil 192.
Auslaßventilmittel 250 sind im zweiten Zylinderkopf 240 vorgesehen. Diese Auslaßventilmittel 250 leiten Auslaß­ strömungsmittel an den Auslaß- bzw. Abgasdurchlaß 252 und bestehen aus einem oder mehreren herkömmlichen nockenbe­ triebenen Ventilen, wobei diese durch das Auslaßventil 254, die Ventilhebelanordnung 256, die Auslaßventilnocke 258 und die Nockenwelle 46 beispielhaft dargestellt sind. Die Auslaßventilnocke 258 ist an der Nockenwelle 46 be­ festigt oder integral mit ihr ausgebildet und betätigt die Ventilhebeanordnung 256 und das Auslaßventil 254 an­ sprechend auf die Drehung der Nockenwelle 46. Die Auslaß­ ventilzeitsteuermittel 48 drehen die Nockenwelle 46 mit der erforderlichen Winkelgeschwindigkeit, um das Aus­ laßventil 254 zum ordnungsgemäßen Zeitpunkt zu betätigen, und zwar für die ordnungsgemäße Dauer, um die Verbren­ nungsgase aus dem Motor 10 auszustoßen.
Sowohl die Einlaßventilmittel 230 als auch die Auslaßven­ tilmittel 250 sind in beispielhafter Form offenbart, da solche Ventilbauarten als in der Technik wohlbekannt an­ gesehen werden, und es wird angenommen, daß der Fachmann fähig sein wird, leicht den geeigneten Ventiltyp auszu­ wählen. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, daß die Anzahl, Größe und Bauart der einzusetzenden Ventile gemäß solcher Parameter variieren wird wie beispielsweise die gewünschte Strömungsmittelmassenflußrate, die ge­ wünschte Leistungsausgabe bzw. Leistung des Motors 10 und die Drehzahl, bei der der Motor 10 bei einer ausgewählten Anwendung betrieben werden kann.
Fig. 5 offenbart eine Schnittansicht des Motors 10 durch die Achsen der ersten und zweiten Kurbelwellen 40 bzw. 50. In dieser Ansicht ist die erste Kurbelwelle 40 so ge­ zeigt, daß sie einen Kurbelwellenlagerteil 40B benachbart zu jedem Ende des ersten versetzten Kröpfungsteils 40A aufweist. Jeder erste Kurbelwellenlagerteil 40B wird drehbar in herkömmlichen Lagermitteln getragen, wie bei­ spielsweise in einem (gezeigten) Gleitlager, oder in ei­ nem Wälz- oder einem anderen Lager, welches im Außen­ gehäuse 12 befestigt ist. Genau so ist die zweite Kur­ belwelle 50 derart gezeigt, daß sie einen Kurbelwellenla­ gerteil 50B aufweist, der benachbart zu jedem Ende des zweiten versetzten Kröpfungsteils 50A aufweist. Jeder zweite Kurbelwellenlagerteil 50B wird drehbar in herkömm­ lichen Lagermitteln getragen, wie beispielsweise ein (gezeigtes) Gleitlager oder in einem anderen Lager, wel­ ches im Außengehäuse 12 befestigt ist.
Wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt, erstreckt sich die erste Kurbelwelle 40 durch das Phasen- bzw. Steuerzahnradge­ häuse 30, wie es auch die zweite Kurbelwelle 50 tut. In­ nerhalb des Steuerzahnradgehäuses 30 sind Kurbelwel­ lenphasen- bzw. Kurbelwellensteuermittel 260 enthalten. Diese Kurbelwellensteuermittel 260 stellen sicher, daß sich die erste Kurbelwelle 40 und die zweite Kurbelwelle 50 synchron, jedoch in entgegengesetzten Drehrichtungen drehen. Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels weisen diese Kurbelwellensteuermittel 260 ein erstes Phasen- bzw. Steuerzahnrad 264 auf, welches an der ersten Kurbel­ welle 40 innerhalb des Steuerzahnradgehäuses 30 befestigt ist, und ein zweites Phasen- bzw. Steuerzahnrad 268, wel­ ches an der zweiten Kurbelwelle 50 innerhalb des Steuer­ zahnradgehäuses 30 befestigt ist. Ein erstes Leerlauf­ bzw. Laufzahnrad 274 und ein zweites Leerlaufzahnrad 276 sind im Steuerzahnradgehäuse 30 angeordnet und bilden ei­ nen Teil der Kurbelwellensteuermittel 260. Das erste Leerlaufzahnrad 274 ist an einer ersten Leerlauf- bzw. Laufwelle 284 befestigt, und das zweite Leerlaufzahnrad 276 ist an einer zweiten Leerlaufwelle 286 befestigt, und beide dieser Wellen sind drehbar innerhalb des Steuer­ zahnradgehäuses 30 montiert. Jedes dieser Zahnräder ist mit herkömmlichen Zahnradzähnen um seinen Umfang herum versehen. Die erste Leerlaufwelle 284 ist parallel zu und von der ersten Kurbelwelle 40 beabstandet, so daß das er­ ste Steuerzahnrad 264 in Kontakt mit dem ersten Leerlauf­ zahnrad 274 ist. Die zweite Leerlaufwelle 286 ist paral­ lel zu und von der ersten Leerlaufwelle 284 und der zwei­ ten Kurbelwelle 50 derart beabstandet, daß das erste Leerlaufzahnrad 274 in Kontakt mit dem zweiten Leerlauf­ zahnrad 276 ist, und das zweite Leerlaufzahnrad ist wie­ derum in Kontakt mit dem zweiten Steuerzahnrad 268, um einen Getriebestrang bzw. Zahnradstrang zu bilden. Der Fachmann wird erkennen, daß diese jeweiligen Zahnräder sich am Teilungskreis berühren, und daß sie sich synchron drehen müssen, und daß die ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50 sich in entgegengesetzten Richtungen drehen. Alternativ können natürlich größere erste und zweite Steuerzahnräder 264 und 268 verwendet werden, ohne die Notwendigkeit von ersten und zweiten Leerlaufzahnrädern 274 und 276.
Das Zylinderhülsenventil 150 ist genauer in den Fig. 5, 6 und 8 zu sehen. Brennstoffeinspritzmittel 290 sind an dem Zylinderhülsenventil 150 in einer Mittelposition an­ geordnet, um die Einspritzung von Brennstoff in die Brennkammer im Inneren des Zylinderhülsenventils 150 zu ermöglichen. Die Brennstoffeinspritzmittel 290 selbst sind außerhalb des Zylinderhülsenventils 150 montiert, wobei sie sich senkrecht zu seiner Achse erstrecken. Die Brennstoffeinspritzmittel 290 sind nicht genauer gezeigt, und genauso wenig ist die Leitung zur Brennstofflieferung an die Brennstoffeinspritzmittel 290 gezeigt. Es wird an­ genommen, daß diese dem Fachmann wohl bekannt sind.
Das Zylinderhülsenventil 150 kann eine Einheitskonstruk­ tion sein, jedoch besteht es vorzugsweise aus einem Zy­ linderaußenhülsenelement 152 und einem entsprechenden Zy­ linderinnenhülsenelement 154. Gemäß des bevorzugten Aus­ führungsbeispiels kann ein Freiraum zwischen dem Außen­ hülsenelement 152 und dem Innenhülsenelement 154 defi­ niert sein, in dem ein Kühlströmungsmittelfluß geleitet werden kann, um die Temperatur des Zylinderhülsenventils 150 während des Betriebs abzusenken. Darüber hinaus kön­ nen ungleiche Materialien für das Außenhülsenelement 152 und das Innenhülsenelement 154 verwendet werden. Vorzugs­ weise ist das Außenhülsenelement 152 aus Stahl, was ver­ besserte strukturelle Festigkeit bietet, während das In­ nenhülsenelement 154 Gußeisen oder Keramik sein kann, um verbesserte Abnutzungs- und Temperatureigenschaften für die Betriebskammer vorzusehen.
Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels weist das Zy­ linderhülsenventil 150 ein oder mehrere, und vorzugsweise sechs Hülseneinlaßfenster 300 und ein oder mehrere, und vorzugsweise sechs Hülsenauslaßfenster 310 auf. Wie in den Fig. 2, 3, 6 und 7 zu sehen, sind diese jeweiligen Fenster 300 und 310 positionsmäßig sowohl entlang der Achse des Zylinderhülsenventils 150 als auch winkelmäßig bzw. umlaufend um diese Achse herum beabstandet. Die Hül­ seneinlaßfenster 300 arbeiten mit den jeweiligen ersten Kolbenventilfenstern 180 zusammen, um wahlweise eine Strömungsmittelverbindung in die Betriebskammer zu ge­ statten und zu verhindern, während die Hülsenauslaß­ fenster 310 mit den jeweiligen zweiten Kolbenventilfen­ stern 180 zusammenarbeiten, um eine Strömungsmittelver­ bindung aus der Betriebskammer heraus wahlweise zuzulas­ sen und zu verhindern.
Hülsenoszillationsmittel 330, die genauer in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, sind vorgesehen, um in Drehrichtung bzw. drehend das Zylinderhülsenventil 150 zu oszillieren, um eine zeitgesteuerte, ausgewählte Drehpositionierung des Zylinderhülsenventils 150 zu bewirken, und zwar an­ sprechend auf Veränderungen der Position des Innenge­ häuses 120 innerhalb des Außengehäuses 12. Diese Hül­ senoszillationsmittel 330 weisen zumindest ein Zahnstan­ gengetriebe bzw. eine Zahnstange 332 auf, die an der In­ nenwand des Außengehäuses 12 befestigt ist, wobei sich herkömmliche Getriebe- bzw. Zahnradzähne nach innen zum Innengehäuse 120 hin erstrecken. Ein Zahnradsektor bzw. -abschnitt 334 integral mit dem Zylinderhülsenventil 150 erstreckt sich durch eine geeignete Öffnung im Innenge­ häuse 120 zur Zahnstange 332, wobei sich herkömmliche Zahnradzähne darauf zum Außengehäuse 12 hin erstrecken und mit den Zähnen der Zahnstange 332 in Eingriff stehen.
Vorzugsweise ist der Motor 10 aus Materialien gebildet, die bei typischen Motoranwendungen für geeignet gehalten werden. Der Fachmann wird erkennen, daß die ausgewählten Materialien von einer Vielzahl von Faktoren abhängen. Wo beispielsweise der Motor 10 bei Industrieanwendungen ver­ wendet werden soll, wäre das bevorzugte Material in er­ ster Linie Stahl, wobei Gußeisen bei den ersten und zwei­ ten Kolbenhülsen 20 und 22 und beim Zylinderhülsenventil 150 verwendet wird. Auf der anderen Seite können für An­ wendungen mit begrenzter Lebensdauer, wo das Gewicht und nicht die Haltbarkeit ein Hauptfaktor ist, Komposit- bzw. Verbundmaterialien und Plastik verwendet werden.
Mit Bezug auf Fig. 7 kann dem Betrieb des Motors 10 durch einen Zyklus gefolgt werden, und zwar indem man den Gra­ den der Drehung (Gegen den Uhrzeigersinn) der Kurbelwelle 40 folgt, wie in der Figur gezeigt. Der Dieselbetriebs­ zyklus wird für den Motor 10 beschrieben werden, obwohl dem Fachmann klar sein wird, daß die Einlaßluft eine Luft-Brennstoff-Mischung sein kann, und daß die Brenn­ stoffeinspritzmittel 290 durch eine Funkenzündeinrichtung ersetzt werden können. Die ausgewählten Drehgrade sind repräsentativ und zu Zwecken der Beschreibung. Die Ereig­ nisse, von denen beschrieben wird, daß sie bei 135 bzw. 225° auftreten, sind für den ordnungsgemäßen Betrieb des Motors 10 erforderlich, müssen jedoch nicht an diesem speziellen Drehpunkt auftreten. Die Ereignisse, die vor­ zugsweise bei 135° auftreten, sollten zwischen 0° und 180° auftreten, und jene, die vorzugsweise bei 225° auf­ treten, sollten vorzugsweise zwischen 180° und 360° auf­ treten.
Bei 0°-Drehung haben sich das dritte Kolbenglied 60 und das vierte Kolbenglied 80 innerhalb des Zylinderhülsen­ ventils 150 zueinander hin bewegt, um die Brennkammer auf ihr minimales Volumen zu bringen. An diesem Punkt tritt in dem Zyklus eine Verbrennung in den Brennkammern auf, die kraftvoll auf das dritte Kolbenglied 60 und das vier­ te Kolbenglied 80 wirkt. Die Kolbenglieder wiederum wir­ ken auf ihre jeweiligen ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50, um deren Drehung zu bewirken, aus der ein­ setzbare Leistung gewonnen werden kann. Wenn sich die Kurbelwellen 40 und 50 von den 0° weg drehen, wird das Innengehäuse nach unten getragen, was eine Verringerung des Druckes in der ersten Druckkammer bewirkt, die in der ersten Kolbenhülse 20 zwischen dem ersten Kolbenglied 170 und dem ersten Zylinderkopf 220 definiert ist, was be­ wirkt, daß sich die Einlaßventilmittel 230 öffnen und die Einleitung von Luft in die Einlaßkammer mit geringem Druck zu gestatten. Zur gleichen Zeit werben die Auslaß­ ventilmittel 250 durch die Auslaßventilnocke 258 in der offenen Position gehalten, was das Herausfließen von Aus­ puff- bzw. Abgasen aus der zweiten Expansionskammer ge­ stattet, die in der zweiten Kolbenhülse 220 zwischen dem zweiten Kolbenglied 190 und dem zweiten Zylinderkopf 240 definiert ist. Wenn die Kurbelwellen 40 und 50 sich dre­ hen, um das Innengehäuse nach unten zu tragen, wird das Volumen in der zweiten Expansionskammer verringert und die Ausstoßgase werden daraus ausgewaschen bzw. ausge­ stoßen. Es sei bemerkt, daß die Hin- und Herbewegung des Innengehäuses auf einer Vertikalachse stattfindet, und zwar senkrecht zu den Horizontalachsen der ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50, um die sowohl die Kol­ benhülse 20 als auch die Kolbenhülse 22 gebildet werden.
Bei einer Kurbelwellenposition von 90° hat das Volumen der ersten Kompressions- bzw. Druckkammer sein Maximum erreicht und die Einleitung in die erste Kompressions- bzw. Druckkammer hat aufgehört. An diesem Punkt ist der Druck in der ersten Druckkammer gleich dem Luftdruck der Umgebung, und die Einlaßventilmittel 230 schließen. Die Expansion der verbrannten Gase in der Brennkammer schrei­ tet fort. Das Volumen innerhalb der zweiten Expansions­ kammer hat sein Minimum erreicht, und die Auslaßven­ tilmittel 250 dürfen schließen.
Bei 135° sind die Kolbenglieder 60 und 80 innerhalb des Zylinderhülsenventils 150 gelaufen und haben die sechs Hülsenauslaßfenster 310 im Zylinderhülsenventil 150 frei­ gelegt. An diesem Punkt werden die Hülsenoszillierungs­ mittel 330 selektiv zeitgesteuert und haben das Zylinder­ hülsenventil 150 derart gedreht, daß die Hülsenauslaß­ fenster 310 mit den zusammenarbeitenden zweiten Kolben­ ventilfenstern 200 ausgerichtet sind, was einen Fluß der Verbrennungsgase aus der Brennkammer in die zweite Ex­ pansionskammer gestattet, während der Fluß in die erste Kompressionskammer verhindert wird, wenn die Hülsenein­ laßfenster 300 nicht mit den ersten Kolbenventilfenstern 180 ausgerichtet sind. Das Volumen der zweiten Expan­ sionskammer steigt, wenn sich das Innengehäuse 120 nach oben bewegt, und es tritt eine weitere Expansion der Ver­ brennungsgase in dieser Kammer auf, was eine Kraft auf das zweite Kolbenglied 190 ausübt, welche an die Kurbel­ wellen 40 und 50 über die Innengehäuselager 130 und 132 und die Traglager 124 bzw. 126 übertragen wird. Da zu dieser Zeit das Volumen in der ersten Kompressionskammer abnimmt, wird die Luft darin unter Druck gesetzt.
Bei 180° haben die Hülsenoszillierungsmittel 330 das Zy­ linderhülsenventil 150 weiter gedreht, und zwar derart, daß die Hülsenauslaßfenster 310 nicht länger mit dem da­ mit zusammenarbeitenden zweiten Kolbenventilfenstern 200 ausgerichtet sind, was einen Fluß der Verbrennungsgase in die zweite Expansionskammer verhindert. Die Expansion der Verbrennungsgase geht in der zweiten Expansionskammer weiter, und eine Kompression der Einlaßluft geht in der ersten Kompressionskammer weiter. Die ersten und zweiten Kolbenglieder 60 und 80 sind bei ihrem maximalen Weg und die Brennkammer ist auf maximalem Volumen.
Bei 225° geht die Expansion der Verbrennungsgase in der zweiten Expansionskammer weiter, und die Hülsenoszillie­ rungsmittel 330 werden selektiv zeitgesteuert und haben das Zylinderhülsenventil 150 derart gedreht, daß die Hül­ seneinlaßfenster 300 mit dem damit zusammenarbeitenden ersten Kolbenventilfenstern 180 ausgerichtet sind, was einen Fluß der nun unter Druck gesetzten Einlaßluft in die Brennkammer aus der ersten Kornpressionskammer ge­ stattet, und wobei jegliche Verbindung zur zweiten Ex­ pansionskammer verhindert wird, da die Hülsenauslaßfen­ ster 310 nicht mit den zweiten Kolbenventilfenstern 200 ausgerichtet sind.
Bei 270°-Drehung ist die Expansion der Verbrennungsgase in der zweiten Expansionskammer vollendet und die zweite Expansionskammer ist auf ihrem maximalen Volumen. Die Hülsenoszillierungsmittel 330 haben das Zylinderhülsen­ ventil 150 derart gedreht, daß die Hülseneinlaßfenster 300 nicht länger mit den damit zusammenarbeitenden ersten Kolbenventilfenstern 180 ausgerichtet sind, was jeglichen Fluß der Einlaßluft aus der Brennkammer verhindert. Die Brennkammer wirkt nun als eine zweite Kompressionskammer, die die Einlaßluft weiter unter Druck setzt, wenn die Drehung zu 0°-Drehung hin weitergeht. Auch in dieser Po­ sition werden die Auslaßventilmittel 250 durch die Aus­ laßventilnocke 258 in die offene Position aktiviert bzw. gestellt, was das Herausfließen von Ausstoß- bzw. Abgasen aus der zweiten Expansionskammer gestattet, wenn das Vo­ lumen der zweiten Expansionskammer beginnt abzunehmen. In ähnlicher Weise ist das Volumen der ersten Kompressions­ kammer in dieser Position auf seinem Minimum, und die Einleitung von Einlaßluft wird beginnen, wenn die Drehung über diesen Punkt hinaus zu 90°-Drehung weitergeht.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Hülsenoszillie­ rungsmittel 330 ist in einem Motor 10-1 in Fig. 6A of­ fenbart. Es sei bemerkt, daß, wenn das gleiche Teil oder Merkmal in mehr als einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, es mit dem entsprechenden Bezugszeichen und einer Anfügung bezeichnet werden wird, um beim Verständnis der vorliegenden Erfindung zu helfen. Das alternative Aus­ führungsbeispiel der Hülsenoszillierungsmittel 330 (330- 1) weist einen ersten Vorsprung 340-1 auf, der am Außen­ gehäuse 12-1 befestigt ist, und einen zweiten Vorsprung 342-1, der am Zylinderhülsenventil 150-1 befestigt ist, und zwar vorzugsweise an den Brennstoffeinspritzvorrich­ tungsmitteln 290-1, um die Anzahl der Öffnungen durch das Innengehäuse 120 zu minimieren. Eine Hülsenverbindung 344-1 erstreckt sich zwischen dem ersten Vorsprung 340-1 und dem zweiten Vorsprung 342-1. Ein erster Verbindungs­ stift 346-1 sichert schwenkbar die Hülsenverbindung 344-1 am ersten Vorsprung 340-1 und ein zweiter Verbindungs­ stift 348-1 sichert schwenkbar die Hülsenverbindung 344-1 am zweiten Vorsprung 342-1.
Im Betrieb erzeugt das alternative Ausführungsbeispiel den gleichen Oszillierungsvorgang im Zylinderhülsenventil 150, wie der, der durch das bevorzugte Ausführungsbei­ spiel erzeugt wird. Der zweite Vorsprung 342-1 ist darauf begrenzt, sich um die Achse des Zylinderhülsenventils 150 in der Weise einer Kröpfung zu drehen, während die Hül­ senverbindung 344-1 als eine Verbindung wirkt, um den Ro­ tationsgrad davon relativ zum ersten Vorsprung 340-1 zu begrenzen.
Vorzugsweise definiert die Hülsenverbindung 344-1 zumin­ dest einen inneren Freiraum oder einen Strömungsmit­ teldurchlaß 350-1 vom ersten Vorsprung 340-1 zum zweiten Vorsprung 342-1. Dieser Freiraum oder Strömungsmittel­ durchlaß ist genauer in Fig. 9 gezeigt, die eine Teil­ querschnittsansicht des alternativen Ausführungsbeispiels der Hülsenoszillierungsmittel 330-1 ist. Auf diese Weise kann Strömungsmittel, wie beispielsweise Brennstoff oder Kühlmittel, an den zweiten Vorsprung 342-1 vom ersten Vorsprung 340-1 geliefert werden. Ein erster Flußdurchlaß 352-1 im ersten Verbindungsstift 346-1 gestattet einen Strömungsmittelfluß zum Strömungsmitteldurchlaß 350-1, und ein zweiter Flußdurchlaß 354-1 im zweiten Verbin­ dungsstift 348-1 gestattet einen Strömungsmittelfluß zum Strömungsmitteldurchlaß 350-1.
Verschiedene wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind im Motor 10 zu sehen. Für jede Drehung der Kurbelwellen 40 und 50 tritt ein Einlaß von Einlaßluft für bis zu 180° auf, so daß eine große Luftladung verfüg­ bar ist. Zweitens ist ein langer Leistungshub von 0° bis zu 270° vorgesehen, und zwar abhängig von der Ventilzeit­ steuerung. Auch gestattet die Verwendung von kreisför­ migen Kolben die Anwendung von im allgemeinen bekannten Herstellwerkzeugen und Verfahren, um die Herstellung des Motors 10 durchzuführen, und maximiert die Verwendung bzw. Verwendungsmöglichkeit von leicht erhältlichen Kom­ ponenten, wie beispielsweise ringförmigen Kolbenringen und von Standardbrennstoffeinspritzvorrichtungsausrü­ stung. Das Zylinderhülsenventil 150 erfüllt die Funktion von sowohl der Zylinderhülse, in der die dritten und vierten Kolbenglieder 60 und 80 arbeiten, und wirkt in­ dem sie in Drehrichtung ansprechend auf die Hülsenoszil­ lierungsmittel oszilliert, als das Ventil, um die Zeit­ steuerung der Strömungsmittelübertragung in die und aus der Brennkammer zu steuern, was die Notwendigkeit von zu­ sätzlichen Ventilmechanismen eliminiert. Die Notwendig­ keit von zusätzlichen Ventilsteuerungs- und Zeit­ steuerungsmechanismen wird auch eliminiert. Zusätzlich kann, während der Motor 10 zur Vereinfachung hier mit ho­ rizontal angeordneten ersten und zweiten Kurbelwellen 40 und 50 beschrieben ist, der Motor 10 konstruiert sein, um in irgendeiner Orientierung zu arbeiten. Darüber hinaus werden mechanische Belastungen im Vergleich zu einem ty­ pischen Motor mit hin- und herbeweglichem Kolben wesent­ lich verringert. Beispielsweise werden die Belastungen auf Grund der Verbrennung auf die beiden Kurbelwellen 40 und 50 und auch auf die Komponenten der zweiten Expansi­ onskammer aufgeteilt.
Es gibt alternative Ausführungsbeispiele und Modifika­ tionen der vorliegenden Erfindung, die von einem Fachmann innerhalb dem Geiste und Umfang der Beschreibung und der folgenden Ansprüche vorgenommen werden können.
Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Ein verbesserter Dualkompressions- und Dualexpansionsver­ brennungsmotor wird offenbart, der folgendes aufweist:
ein Außengehäuse mit einer ersten Kolbenhülse und einer zweiten Kolbenhülse, einem hin- und herbeweglichen Innen­ gehäuse, welches innerhalb des Außengehäuses angeordnet ist, wobei das Innengehäuse ein kegelförmiges erstes Kol­ benglied besitzt, welches betriebsmäßig in der ersten Kolbenhülse angeordnet ist, um eine erste Druckkammer zu definieren, und ein zweites kegelförmiges Kolbenglied, welches betriebsmäßig in der zweiten Kolbenhülse angeord­ net ist, um eine zweite Expansionskammer zu definieren, und wobei das Innengehäuse weiter eine Betriebskammeran­ ordnung mit zwei hin- und herbeweglichen, gegenüberlie­ genden Kolben in einem in Drehrichtung oszillierenden Zy­ linderhülsenventil darin definiert, um eine Brennkammer zu bilden, wobei das Zylinderhülsenventil eine selektive Flußverbindung von der ersten Kompressionskammer zur Brennkammer und zur zweiten Expansionskammer von der Brennkammer vorsieht.

Claims (10)

1. Verbrennungsmotor, der folgendes aufweist:
ein Außengehäuse mit einer zylindrischen, nach oben angeordneten ersten Kolbenhülse und mit einer zylindri­ schen, nach unten angeordneten zweiten Kolbenhülse; und
ein Innengehäuse welches in dem Außengehäuse an­ geordnet ist, wobei das Innengehäuse eine Betriebskammer definiert, und weiter ein nach oben angeordnetes erstes Kolbenglied in hin- und hergehendem Eingriff mit der er­ sten Kolbenhülse besitzt, und ein nach unten angeordnetes zweites Kolbenglied in hin- und herlaufendem Eingriff mit der zweiten Kolbenhülse.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das erste Kolbenglied eine kegelstumpfförmige erste Kolbenwand und eine zylindrische erste Kolbenhülsenwand am äußersten En­ de davon aufweist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Kolbenglied weiter einen ersten Kolbenbasisteil mit einem ersten Kolbenventilfenster aufweist.
4. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 3, wobei das zweite Kolbenglied eine kegelstumpfförmige erste Kolbenwand und eine zylindrische erste Kolbenhülsenwand am äußersten En­ de davon aufweist.
5. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 4, wobei das In­ nengehäuse weiter ein drittes Kolbenglied und ein viertes Kolbenglied aufweist, welche in der Betriebskammer ange­ ordnet sind.
6. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 5, wobei das Innen­ gehäuse einen Mittelabschnitt aufweist, auf welchem die ersten und zweiten Kolben angeordnet sind, und wobei es weiter ein darin angeordnetes Zylinderhülsenventil auf­ weist.
7. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei das Hül­ senventil weiter zumindest ein Hülseneinlaßfenster und zumindest ein Hülsenauslaßfenster aufweist.
8. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, insbesondere nach Anspruch 7, wobei der Motor weiter Hülsenoszillierungsmittel aufweist, um in Dreh­ richtung das Zylinderhülsenventil zu oszillieren.
9. Verbrennungsmotor, der folgendes aufweist:
ein Außengehäuse mit einer zylindrischen, nach oben angeordneten ersten Kolbenhülse und mit einer zylin­ drischen, nach unten angeordneten zweiten Kolbenhülse;
ein Innengehäuse, welches in dem Außengehäuse ange­ ordnet ist, wobei das Innengehäuse eine Betriebskammer definiert und weiter einen zylindrischen Mittelabschnitt aufweist, und zwar mit einer oberen Außenfläche, auf wel­ cher ein nach oben gerichtetes erstes Kolbenglied in hin- und herbeweglichem Eingriff mit der ersten Kolbenhülse angeordnet ist, und mit einer unteren Außenfläche, auf der ein nach unten gerichtetes zweites Kolbenglied in hin- und herbeweglichem Eingriff mit der zweiten Kolben­ hülse angeordnet ist;
ein Zylinderhülsenventil, welches in der Betriebs­ kammer des Innengehäuses angeordnet ist, wobei das Zylin­ derhülsenventil weiter zumindest ein Hülseneinlaßfenster und zumindest ein Hülsenauslaßfenster definiert;
Hülsenoszillierungsmittel, um drehbar das Zylinder­ hülsenventil zu oszillieren;
ein drittes Kolbenglied, welches zum hin- und herbe­ weglichen Betrieb in der Betriebskammer des Innengehäuses angeordnet ist; und
ein viertes Kolbenglied, welches zum hin- und herbe­ weglichen Betrieb in der Betriebskammer des Innengehäuses angeordnet ist, um zwischen dem dritten Kolbenglied und dem vierten Kolbenglied eine Brennkammer in der Betriebs­ kammer des Innengehäuses zu definieren.
10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei das Zylin­ derhülsenventil selektiv zeitgesteuert ist, um in Dreh­ richtung die Hülseneinlaß- und -auslaßfenster auszurich­ ten, um selektiv den Fluß von Einlaßluft in die Brennkam­ mer zu gestatten, und um selektiv den Fluß von Verbren­ nungsgasen aus der Brennkammer heraus zu gestatten.
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