DE202024001871U1

DE202024001871U1 - Zweitakt-Motor

Info

Publication number: DE202024001871U1
Application number: DE202024001871.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2024-06-04
Filing date: 2024-09-30
Publication date: 2025-09-08
Anticipated expiration: 2034-10-01

Abstract

Zweitakt-Motor, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Einlassventil (z.B. herkömmliches Tellerventil) oder die durch das Einlassventil gesteuerte mindestens einmal vorhandene Öffnung in der Zylinderwand befinden. Die durch das Einlassventil einströmende Luft wurde durch einen Turbo und/oder Kompressor vorverdichtet. Nachdem beim Arbeitstakt der Kolben das Einlassventil passiert hat, öffnet dieses und das mindestens einmal vorhandene Auslassventil (befindet sich z.B. im Zylinderkopf). Um den Hubraum bestmöglich auszunutzen, sollte die Position des Einlassventils möglichst nahe zum unteren Totpunkt des Kolbens gewählt werden und zwar in der Form, dass bei Volllast (maximale Einspritzmenge) der (antreibende) Verbrennungsdruck im Zylinder, nach dem Passieren des Kolbens vom Einlassventil, gerade vollständig abgebaut ist. Durch das geöffnete Einlass- und Auslassventil erfolgt durch den Ladedruck, durch Frischluft bzw. Frischgas die Spülung (Ausströmen der Abgase durch das Auslassventil). Das Auslassventil schließt sobald die Spülung abgeschlossen ist (keine Abgase mehr im Zylinder), das noch geöffnete Einlassventil schließt danach, sobald die Frischluft bzw. das Frischgas sich mit Ladedruck im Zylinder befinden. Idealerweise hat der Kolben jetzt gerade den unteren Totpunkt erreicht. Danach bemisst sich auch die Länge der konstruktiv festzulegenden Strecke, die der Kolben vom Einlassventil zum unteren Totpunkt zurücklegt (sollte so kurz wie möglich sein). Am unteren Totpunkt sind Einlass- und Auslassventil geschlossen, sodass die dann ausschließlich maximal vorhandene Frischluft oder das maximal vorhandene Frischgas im Zylinder (mit Ladedruck), durch die Aufwärtsbewegung bzw. die Bewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt, für den nächsten Arbeitstakt verdichtet werden können. Die Spülung kann durch einen Unterdruckerzeuger (z.B. nach dem Wankelprinzip) auf der Auslassseite (nach dem Auslassventil) zusätzlich verkürzt, beschleunigt und verbessert werden. Die aus dem Unterdruckerzeuger ausströmenden Abgase können zum Antrieb z.B. eines Turbos genutzt werden und diesen teilweise oder vollständig antreiben (z.B. E-Turbo, Ladedruckregelung).

Description

Der beschriebene Zweitakt-Motor bietet die Vorteile eines Zweitaktmotors (Im Vergleich zum Viertaktmotor viel bessere Leistungsausbeute bei gleichem Hubraum, geringere innere Reibung (Verbrauch) und eliminiert seine Nachteile (herkömmliche Schmierung wie beim Viertaktmotor, keine Beimischung von Öl zum Kraftstoff).
Dadurch dass sich das Einlassventil oder die Einlassventile „unten“ im Zylinder befinden, haben das Auslassventil oder die Auslassventile im Zylinderkopf viel mehr Platz (besserer Gasaustausch). Die Einlassventile können auch relativ groß dimensioniert werden. Weil auf der Auslassseite ein Unterdruck erzeugt werden kann (z.B. Unterdruckerzeuger nach dem Wankel-Prinzip), kann der Gasaustausch zusätzlich beschleunigt werden. Bekannt ist die Möglichkeit den Gasaustausch durch einen Überdruck auf der Einlassseite zu beschleunigen (z.B. durch Kompressor und/oder Turbolader). Die Verwendung eines Elektroturboladers (z.B. E-Turbo), der durch einen Elektromotor den Turbo v.a. bei niederen Drehzahlen allein oder unterstützend antreibt, macht hierbei besonders viel Sinn.
Durch die Verwendung eines SuperValve (Meine weitere Erfindung, Gebrauchsmuster Aktenzeichen: 20 2024 001 078.3) kann der Zweitaktmotor u.a. in einen Segelmodus versetzt werden, indem, durch eine sehr geringe Motorbremswirkung, noch mehr Energie rekuperiert werden kann (-> Hybrid-Fahrzeuge). Durch das Super-Valve kann aber auch eine sehr große Motorbremswirkung erzielt werden.
Der beschriebene Zweitaktmotor ist auch sehr gut für den Rennsport geeignet, z.B. für die Formel 1. Dort sind und bleiben, bis dato, V6-Turbomotoren mit 1,6 Liter Hubraum vorgeschrieben. Auch die Maximaldrehzahl, der maximale Einspritzdruck und der Kraftstoffverbrauch sind begrenzt. Der beschriebene Zweitaktmotor (ob mit oder ohne SuperValve) kann bei allen Drehzahlen viel mehr Leistung entwickeln, als ein Viertaktmotor. Bei gleichstarker Leistungsabgabe hat er eine viel geringere innere Reibung (-> geringerer Verbrauch) als ein Viertaktmotor, da eben für einen Verbrennungsvorgang bzw. einen Arbeitstakt nur eine Kurbelwellenumdrehung notwendig ist. Das führt auch zu einem genaueren und schnelleren Ansprechverhalten. Bei Hybrid-Systemen kann bei Verzögerungs- bzw. Bremsvorgängen wesentlich mehr Energie rekuperiert werden, v.a. bei Verwendung eines SuperValve (Meine weitere Erfindung, Gebrauchsmuster Aktenzeichen: 20 2024 001 078.3). Durch das SuperValve kann bei Bedarf aber auch eine starke Motorbremswirkung erzielt werden (Entlastung des Bremssystems, geringere Erwärmung der Bremsen, geringerer Verschleiß des Bremssystems).
Erklärungen zu Zeichnungen:

1: Kolben am unteren Totpunkt. Einlass- und Auslassventile sind bereits wieder geschlossen.
2: Draufsicht
3: Beispielsweise sind hier 3 Varianten der Ventilbetätigung über Steuerkette und/oder Zahnriemen gezeigt:
- Durchgehende Linie:
  - Verwenden von einer Steuerkette oder einem Zahnriemen für die Einlass- und Auslassventile.
- Kurzgestrichelte Linie:
  - Verwenden von einer Steuerkette oder einem Zahnriemen für die Auslassventile und einer separaten Steuerkette oder einem separatem Zahnriemen für die Einlassventile.
- Verwenden von einer Steuerkette oder einem Zahnriemen für die Auslassventile und jeweils einer separaten Steuerkette oder jeweils einem separatem Zahnriemen für die Einlassventile der linken und rechten Seite.

Bezugszeichenliste für Zeichnungen:

1: Einlassventile
2: Auslassventile
3: Einspritzdüse
4: Zündkerze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Meine weitere Erfindung, Gebrauchsmuster Aktenzeichen: 20 2024 001 078.3 [0004]

Claims

Zweitakt-Motor, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Einlassventil (z.B. herkömmliches Tellerventil) oder die durch das Einlassventil gesteuerte mindestens einmal vorhandene Öffnung in der Zylinderwand befinden. Die durch das Einlassventil einströmende Luft wurde durch einen Turbo und/oder Kompressor vorverdichtet. Nachdem beim Arbeitstakt der Kolben das Einlassventil passiert hat, öffnet dieses und das mindestens einmal vorhandene Auslassventil (befindet sich z.B. im Zylinderkopf). Um den Hubraum bestmöglich auszunutzen, sollte die Position des Einlassventils möglichst nahe zum unteren Totpunkt des Kolbens gewählt werden und zwar in der Form, dass bei Volllast (maximale Einspritzmenge) der (antreibende) Verbrennungsdruck im Zylinder, nach dem Passieren des Kolbens vom Einlassventil, gerade vollständig abgebaut ist. Durch das geöffnete Einlass- und Auslassventil erfolgt durch den Ladedruck, durch Frischluft bzw. Frischgas die Spülung (Ausströmen der Abgase durch das Auslassventil). Das Auslassventil schließt sobald die Spülung abgeschlossen ist (keine Abgase mehr im Zylinder), das noch geöffnete Einlassventil schließt danach, sobald die Frischluft bzw. das Frischgas sich mit Ladedruck im Zylinder befinden. Idealerweise hat der Kolben jetzt gerade den unteren Totpunkt erreicht. Danach bemisst sich auch die Länge der konstruktiv festzulegenden Strecke, die der Kolben vom Einlassventil zum unteren Totpunkt zurücklegt (sollte so kurz wie möglich sein). Am unteren Totpunkt sind Einlass- und Auslassventil geschlossen, sodass die dann ausschließlich maximal vorhandene Frischluft oder das maximal vorhandene Frischgas im Zylinder (mit Ladedruck), durch die Aufwärtsbewegung bzw. die Bewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt, für den nächsten Arbeitstakt verdichtet werden können. Die Spülung kann durch einen Unterdruckerzeuger (z.B. nach dem Wankelprinzip) auf der Auslassseite (nach dem Auslassventil) zusätzlich verkürzt, beschleunigt und verbessert werden. Die aus dem Unterdruckerzeuger ausströmenden Abgase können zum Antrieb z.B. eines Turbos genutzt werden und diesen teilweise oder vollständig antreiben (z.B. E-Turbo, Ladedruckregelung).
Zweitakt-Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens einmal vorhandene Auslassventil und/oder die mindestens einmal vorhandene Zündkerze und/oder die mindestens einmal vorhandene Einspritzdüse im Zylinderkopf befinden.
Zweitakt-Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens einmal vorhandene Auslassventil und/oder die mindestens einmal vorhandene Zündkerze und/oder die mindestens einmal vorhandene Einspritzdüse in der Zylinderwand befinden.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil oder die Ventile in der Form gestaltet sind, dass die Kontur des Ventiltellers der Zylinderwand anpasst ist und sich so plan in diese einfügt, sodass der Kolben bzw. die evtl. vorhandenen Kolbenringe beim Passieren des Ventils oder der Ventile nicht beschädigt werden.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Zylinderwand positionierte Ventil oder die in der Zylinderwand positionierten Ventile soweit zurückgesetzt sind, dass sie beim Öffnen nicht in den Zylinder hineinragen.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile mechanisch (z.B. über Nockenwellen, Königswellen, Stirnräder, Steuerketten, Zahnriemen, Stoßstangen, Schubstangen, Kipphebel, etc.) und/oder elektrisch (z.B. über Stellmotoren) und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder aus Mischformen von diesen betätigt bzw. gesteuert werden. Die Ventile können variable Steuerzeiten aufweisen (z.B. durch eine Nockenwellenverschiebung oder Nockenwellenabsenkung, elektronische Steuerung und/oder Regelung, Rechnerbasierte Steuerung und/oder Regelung, etc.).
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum halbkugelförmig gestaltet sein kann (z.B. Hemi).
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er über eine Saugrohreinspritzung verfügt. Der Kraftstoff wird im mindestens einmal vorhandenen Einlasskanal eingespritzt.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus ihm ausströmenden Abgase dazu genutzt werden um mindestens einen Turbo (z.B. E-Turbo) und/oder mindestens einen Kompressor und/oder mindestens eine Pumpe (z.B. Wasserpumpe, Ölpumpe, Hydraulikpumpe) und/oder mindestens einen Generator und/oder mindestens einen Elektromotor anzutreiben oder unterstützend anzutreiben.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er sowohl als Einzylinder als auch als Mehrzylindermotor verwendet werden kann.
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er für alle Kraftstoffsorten verwendet werden kann (z.B. Benzin, Diesel, Alkohol, Wasserstoff, E-Fuels, etc.).
Zweitakt-Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Viertaktmotor bekannte Schmierung verwendet wird (z.B. Nasssumpfschmierung und/oder Trockensumpfschmierung).