DE2707163A1

DE2707163A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2707163A1
Application number: DE19772707163
Authority: DE
Inventors: Josef Daubner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1978-08-24

Description

Josef Daubner ' 74 Tübingen

Albrechtstraße 28 VERBRENMUNGSMDTOR

Die Neuerung betrifft einen Verbrennungsmotor ohne Kurbelwelle, der besonders für den Antrieb von Kraftfahrzeugen geeignet ist.

Im gesamten Kraftfahrzeugbau werden nahezu nur Kolbenmotoren mit Kurbelwelle verwendet. Diese Motoren haben zwei wesentliche Nachteile:

1. Bei jedem Hub müssen Kolben und Pleuelstange vom Totpunkt aus auf Höchstgeschwindigkeit beschleunigt und dann bis zur Bewegungsumkehr wieder abgebremst werden. Die zu diesen Beschleunigungsvorgängen notwendigen Kräfte müssen vom Motor aufgebracht werden und vermindern daher seine Nutzleistung.

2. Bei schrägstehender Pleuelstange zerlegt sich die Kolbenkraft am Kolbenbolzen in die Pleuelstangenkraft und in eine Seitenkraft (Normalkraft). Diese Seitenkraft drückt den Kolben gegen die Zylinderlauffläche und verursacht eine unregelmäßige Abnutzung. Kolben und Zylinder werden unrund.

Die genannten Nachteile wirken sich besonders bei höheren Drehzahlen aus, da bei steigender Drehzahl

a) auch die Massenkräfte von Kolben und Pleuelstange steigen,

b) ein stärkerer Verschleiß der unregelmäßig sich abnützenden Teile (Kolben, Zylinder) eintritt.

Diese nachteiligen Umstände werden durch die im Anspruch 1 beschriebene Neuerung auf einen Bruchteil der Vergleichswerte bei Motoren mit Kurbelwelle reduziert, wodurch einerseits der Verschleiß herabgestzt und andererseits die Nutzleistung gesteigert wird. Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt dadurch, daß bei der vorliegenden Konstruktion die Zylinder nicht feststehende Bauteile sind, sondern kreisförmig um die Hauptachse und parallel zu dieser angeordnet sind und in die Drehbewegung des Motors einbezogen werden, wobei der Kolbenhub dadurch erreicht wird, daß die Pleuel in einem "Kurbelring¹¹ gelagert sind, der zu der UmIaufebene der Zylinder in einem bestimmten Winkel geneigt ist und sich gleichsinnig zur Umlaufbahn der Zylinder dreht.

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Durch diese Anordnung wird einerseits erreicht, daß die Pleuel während der ganzen Umdrehung nahezu senkrecht zum Kolbenboden stehen und andorrrseite, daß Kolben und Pleuel nur in geringem Umfang in Hubrichtung bonchleunigt und wieder abgebremst werden. (Vgl· dazu Abschnitt 11 des Ausführungsbeiepiels).

Die Fr ißchganzufuhr und die Abnahme der Auspuffgase erfolgt über ffif.tstehcnde Gaskanäle, die ringförmig ausgebildet und mit Dichtringen versehen sind. Während der Drehbewegung des Motors gleiten die Ein- und Auslaßöffnungen der Zylinder (Zweitakter), bzw. der Zylinderköpfe (Viertfakter) über die feststehenden und nach außen abgedichteten Gasksnäle, so daß das Frischgas angesaugt, bzw. die Abgase aufgestoßen werden können. (Vgl. Abschnitt III des Ausführungsbeir.piels).

Die "Viertaktsteuerung" erfolgt über Steuerscheiben, Schieber oder Ventile herkömmlicher Bauart, die im Zylinderkopf verankert sind. Für das "Zweitnktverlahren" sind die Zylinder am Zylinderfuß verschlossen und gegen das zylindrische Pleuel abgedichtet, so daß der dadurch entstehende Haum im unteren Teil des Zylinders als Vorverdichtungsraum dient, bzw. es wird eine Ladepumpe (z.B. Roots-Gebläse) für die Aufladung der Zylinder verwendet.

Einige der durch die Neuerung erzielbaren Vorteile bestehen in folgenden Punkten:

1. Die Kolben drücken während der gesamten Umdrehung nahezu senkrecht auf die Pleuel, wodurch sich ein geringerer Verschleiß von Kolben und Zylindern ergibt.

2. Kolben und Pleuel werden während eines Hubes nur in geringem Umfang in Hubrichtung beschleunigt und abgebremst, was eine Kraftersparnis und damit eine erhöhte Nutzleistung zur Folge hat.

3- Die Motordrehzahl kann (bei genügendem Querschnitt der Ein- und Auslaßkanäle) erhöht werden, wodurch sich eine erhöhte Leistung bei gegebenem Hubraum ergibt.

/}. Die Massenkräfte von Zylinderkopf, Zylindern, Kolben, Pleueln und Kurbelring wirken sich vorteilhaft auf den Gleichlauf des Motors aus.

5· Es ergibt sich ein im Verhältnis zur herkömmlichen Bauart geringeres Leistungsgewicht (kg/PS).

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Neuerung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigern

Fig. 1 Längsschnitt durch den Motor
Fig. 2 Seitenansicht des Motors von links (Schnitt) Fig. 3 Draufsicht auf den Motor (nur sichtbare Kanten) Fig. 4 Drehmomentverlaufskurve

Fig. 5 Kurbelgetriebe ohne beschleunigte Teile (schematisch) Fig. 6 Kurbelgetriebe ohne seitlichen Kolbendruck (schematiech) Fig. 7 Kurbelgetriebe; Kombination von Fig. 5 und Fig. 6 (schematisch) Fig. 0 Abweichung der Pleuelumlaufbahn von der Umlaufbahn der Zylinder, bezogen auf Fig. 1

Fig. 9 Geringste Abweichung der Pleuelumlaufbahn von der Umlaufbahn der Zylinder

Fig. 10 Steuerung eines Zylinders durch Steuerscheiben (Ans. u. Verd.) Fig. 11 Steuerung eines Zylinders durch Steuerscheiben (Arb. u. Ausp.) Fig. 12 Steuerung von vier Zylindern durch Steuerscheiben Fig. 1} Zündfolgen und Verteilung der Takte bei vier Zylindern Fig. 14 Schnitt durch den Abnehmerring
Fig. 15 Draufsicht auf den Abnehmerring
Fig. 16 Seitenansicht des Abnehmerringes
Pig. 17 Schnitt durch den doppelten Abnehmerring Fig. 16 Draufsicht auf den doppelten Abnehmerring Fig. 19 Seitenansicht des doppelten Abnehmerringes Fig. 20 Schomatische Darstellung der Ventilsteuerung Fig. 21 Steuerung von vier Zylindern durch zwei Nockenwellen Fig. 22 Schnitt durch den Steuerkopf mit übereinanderliegenden Ansaug- und Auspuffkanälen

Fig. 23 Schematischer Schnitt durch Zyünder und Ringkanäle beim Zweitaktverfahren

Fig. 24 Schematischer Schnitt durch den Zweitaktmotor in Höhe dee Auspuffkanal s

Fig. 25 Ansaugvorgang durch die aufgebohrte Hauptachse (Schnitt) Fig. 26 Schnitt durch die Vorrichtung für Kraftstoffeinspritzung

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In Fiβ. 1 ist tier Motor in einer Längsschnittzeichnung schematisch daryestei.lt.

J. AUFBAU UND LACKHUNG DES IDTOKS

Das 3-teiLige Gehäuse besteht aus dem Kurbelgehäuse (13)» dem Gehäuseuiittelteil (21) und dem Gehäusedeckel (2t>). Durch die Mitte des Gehäuses führt die Hauptschse (2), die mittels Wälzlager (3,4,15»16,31) im Gehäuse und in dem mit dem Gehäuse verschraubten Steuerkopf (29) in axialer (3,16) und in radialer Richtung (4,15»31) gelagert und durch Konturmuttern oder eine Kronenmutter (1) gegen Verschiebung in Achsrichtung gesichert ist·

Wine abgesetzte Scheibe (Zylindertrommel) (18), die durch eine Feder (20) gegen Verdrehung gesichert ist, ist auf die Hauptachse (2) aufgepreßt und dient der Halterung der (2 bis beliebig vielen) Zylinder (19)» die in gleichem Abstand zueinander und zur Achsmitte in die Zylindertrommel (1ü) eingelassen sind. (Die Bezeichnung "JJy linder trommel" wird {',ewahlt, weil die blinder (19) prinzipiell nicht einzeln aufgehängt werden müssen, sondern als gesamte "Trommel" gegousen werden können, wodurch diese b'cheibe (10) entfällt). Durch Verschraubung der Zylindertrommel (1ü) mit dem Zylinderkopf (24) durch 4 Maschinenschrauben werden die Zylinder (19) befestigt.

Der Kurbeiring (ö), (der je nach Bauart des Motors auch als Scheibe oder sternförmig ausgebildet sein kann), ist durch ein Radiallager (9) und durch ein Axiallager (7) im Kurbelgehäuse (13) gelagert. In den Kurbelring (ti) kann der jeweils innere Laufring der Lager (7,9) eingearbeitet sein.

Der Kurbelring (ü) ist zu der Zylindertrommel (18) in einem bestimmten Winkel geneigt (je nach gewünschtem Kolbenhub) und dient der Lagerung der Pleuel (12). Die Pleuellager (11) sind in Fig. 1 (Viertakter) sowohl am Pleuelfuß als auch am Pleuelkopf (Kolben) als Kugelgelenke ausgobildet.

Ki ne andere vorteilhafte Möglichkeit der Pleuellagerung besteht bei einer Konstruktion gemäß Fig. 1 darin, den Pleuelkopf (Kolben) in herkömmlicher Weise durch einen Kolbenbolzen zu lagern, da dieses Lager nur in einer Drehrichtung beansprucht wird. Der Pleuel fuß kann durch ein Kreuzgelenk gelagert werden. Eine solche Anordnung iet für das Zwei- und Viertaktverfahren verwendbar.

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11. UALj KUHUKLUhTIiIKBK (Kolben, Pleuel, Kurbelring)

1. Wirkunflswüirq des Kurbelgetriebes (Vgl. Fig. 1)

Dreht eich die Hauptachse (2), die mit der Zylindertrommel (1Θ) fest verbunden ist um 180 , so dreht sich der Kurbelring (β), der über den Zahnkranz (6,14) mit der Zylindertrommel (18) verbunden ist, ebenfalls um 1Θ0 und bringt den Kolben (17) vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (ΟΤ) und umgekehrt. Die Drehbewegung erfolgt dadurch, daß der Kolbendruck über das Pleuel (12) auf den zur Zylindertrommel (1H) schräg stehenden Kurbelring (θ) übertragen wird, der von OT nach UT ausweicht (Drehung um 1öO ), so daß sich die Gase im Hubraum ausdehnen können; d.h. die Kolbenkraft erzeugt am Kurbelring (ü) ein Drehmoment, das durch den Zahnkranz (6,14) auf die Zylindertrommel (1ö) und die Hauptachse (2) übertragen wird.

(in diesem Zusammenhang ist der Kurbelring (d) als schiefe Ebene aufzufassen, an der die durch das Pleuel übertragene Kolbenkraft in die Komponenten H und N zerlegt wird. Das Drehmoment (M ^ F ·■ a) wird durch das Produkt aus Hangabtrieb H und dem jeweiligen Abstand a der Wirkungslinie von H zur Drehachse des Kurbelringes (θ) erzeugt) .

Nach der "goldenen Hegel der Mechanik" ( A = P · s ) ist es (bei gegebenem Hub und Hubraum) für die während des Arbeitstaktes geleistete Arbeit prinzipiell ohne Bedeutung, in welchem Winkel der Kurbelring (0) zu der Zylindertrommel (18) steht, da das Produkt aus F· s immer gleich bleibt. (Der Neigungswinkel des Kurbelringes (8) kann bei gegebenem Hub durch Veränderung des Abstandes der Zylinder (I9) zur Hauptechse (2) variiert werden).

Da die Komponente N der Kolbenkraft durch Kugellager (7,9) aufgefangen wird, sind unterschiedliche Reibungsverluste (durch unterschiedliches N bei unterschiedlicher Neigung des Kurbelringes (θ)) βο minimal, daß der Neigungswinkel des Kurbelringes (θ) auch in dieser Hinsicht ohne Belang bleibt.

Das Drehmoment ist bei Verwendung des Kurbelringes (θ) regelmäßiger als bei Verwendung der Kurbelwelle. Fig. 4 zeigt den Vergleich des zeichnerisch ermittelten Drehmomentverlaufs bei

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angenommenem gleichmäßigem Kolbendruck vom oberen bis zum unteren Totpunkt. Die unterbrochene Linie (74) bezieht sich auf des Kurbelwellen- Kurbelgetriebe, die durchgezeichnete Linie (75) auf das Kurbelgetriebe mit Kurbelring·

2. Kurbelfietriebe ohne beschleunigte Teile (Vgl. Fig. 5)

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, legen Kolben (17) und Pleuel (12) während einer halben Umdrehung des Kurbelringes (θ) den Hubweg vom unteren zum oberen Totpunkt zurück, ohne in Hubrichtung beschleunigt zu werden. Dieser Sachverhalt ist darauf zurückzuführen, daß die Drehachse des Kurbelringes (θ) zur Hauptachse (2) seitlich versetzt ist, so daß die Pleuel (12) senkrecht zum Kurbelring (8) stehen. Nach Fig. 5 gibt es daher (bei konetanter Jiotordrehzahl) keinerlei beschleunigte Teile im Kurbelgetriebe} lediglich die Kolben werden gekippt. (Der nicht durchgezeichnete Kolben in Fig. 5 zeigt die ursprüngliche Kolbenstellung vor der Drehung des Kurbelringes (8) um 180°). Allerdings stehen in diesem Fall die Pleuel während der ganzen Umdrehung schräg zum Kolbenboden, so daß sich eine unregelmäßige Abnützung von Kolben und Zylindern ergibt. Das Drehmoment (H « F*a) ergibt sich bei dieser Konstruktion aus dem Produkt der Normalkraft des Kolbens und dem jeweiligen Abstand der Wirkungslinie zur Drehachse der Hauptachse (2).

5. Kurbelgetriebe ohne seitlichen Kolbendruck (Vgl. Fig. 1 u. 6)

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß bei dieser Anordnung die Pleuel (12) während des ganzen Kolbenhubes nahezu senkrecht zum Kolbenboden stehen, also kaum seitlicher Kolbendruck auftritt. Abweichungen der Umlaufbahn der Pleuel (76) von der Umlaufbahn der Zylinder (77) sind in Fig. 8 dargestellt 1 Infolge der Neigung des Kurbelringes (8) führt das Pleuel (12) während einer Umdrehung des Motors eine geringfügige Pendelbewegung aus.

Fig. 9 stellt den Fall der geringsten seitlichen Abweichung der Pleuelumlaufbahn (76) von der Umlaufbahn der Zylinder (77) dar. Da jedoch bei laufendem Motor Massenkräfte von Kolben (17) und Pleuel (12) in radialer Richtung auftreten, ist es günstiger, bei der

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Konstruktion von den Verhältnissen in Fig. θ auszugehen, da der seitliche Kolbendruck während des Arbeitstaktes der Fliehkraft von Kolben (17) und Pleuel (12) entgegenwirkt, 80 daß sich die beiden Kräfte teilweise gegenseitig aufheben.

Im Gegensatz zu dem Kurbelgetriebe nach Fig. 5 müssen Kolben (17) und Pleuel (12) bei einer Konstruktion nach Fig. 6 in einem bestimmten Umfang beschleunigt werden. In Fig. 6 int der Gesamth'ib (78) angegeben, der.bezüglich der Beschleunigungsvorgänge von Kolben (17) und Pleuel (12) aufgeteilt werden kann in den Anteil, den Kolben (Π) und Pleuel (12) während eines Hubes zurücklegen, ohne in Hubrichtung beschleunigt zu werden (79) und jenen Anteil, in dessen Umfang Beschleunigung stattfindet (80). (Diese Trennung der beiden Hubanteile (79,80) dient nur der graphischen Veranschaulichung des Sachverhaltes; real gehen beide Anteile (79»8O) stetig ineinander über).

Um die in Hubrichtung wirksamen Massenkräfte von Kolben (17) und Pleuel (12) möglichst niedrig zu halten, kann bei einer Konstruktion gemäß Fig. 1, bzw. Fig. 6 (senkrechter Kolbendruck) der Kolben (17) auf "Kompressionshöhe" verkürzt werden, da keine weitergehende Führung des Kolbens (I7) notwendig ist. Auch für das Pleuel (12) besteht weniger als beim Kurbelwellenpleuel die Gefahr des Abknikkens, so daß auch dieses geringer dimensioniert sein kann. Die Drehmomenterzeugung bei einer Konstruktion gemäß Fig. 6 ist auf S. 5 erläutert.

4· Kombinierte Bauart des Kurbelgetriebes (Vgl. Fig. 7)

Diese Konstruktion ist eine Kombination aus den Bauarten gemäß den Figuren 5 und 6; sie stellt gewissermaßen den "mittleren Fall" dar. Zwar verringert sich bei der Bauart nach Fig. 7 die Beschleunigung der Kolben (I7) in Hubrichtung gegenüber der Bauart nach Fig. 6 (vgl. die Strecken mit den Bezugszeichen (80) in den Figuren 6 und 7), dafür aber sind die Pleuel (12) um die Hälfte des Neigungswinkels des Kurbelringes (8) zur Ebene des Kolbenbodens geneigt, so daß seitlicher Kolbendruck auftritt. Dies wirkt sich jedoch insofern nicht allzu nachteilig aus, als während des höchsten Arbeitsdruckes (oberes Drittel des Arbeitstaktes) die Seitenkraft (Normalkraft) dee Kolbens (I7) den radialen Massenkräften

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von Kolben (I7) und Pleuel (12) entgegengerichtet ist und somit teilweise aufgehoben wird. Dies gilt für die oberen zwei Drittel des Kolbenhubes; erst etwa ab Beginn des letzten Drittels des Hubes wird der genannte Sachverhalt in das Gegenteil verkehrt, d.h. ab hier beginnen die beiden Kräfte sich zu addieren. Prinzipiell kann die seitliche Verschiebung des Kurbelringes (8) zur Haptachse (2) beliebig zwischen den Grenzen, die durch Fig. und Fig. 6 gegeben sind, variiert werden, so daß ein optimales Minimum bezüglich der in Hubrichtung wirksamen Massenkräfte und des seitlichen Kolbendruckes gefunden werden kann. Das Drehmoment ist bei der Konstruktion gemäß Fig. 7 zusammengesetzt aus den Drehmomentarten, die für Fig. 5 und Fig. 6 beschrieben wurden.

5. Andere Bauarten des Kurbelgetriebes

Weitere Varianten des Kurbelgetriebes bestehen darin, daß

a) die Hauptachse (2) nicht drehbar gelagert, sondern am Schnittpunkt der Drehachsen des Kurbelringes (θ) und der Hauptachse (2) abgewinkelt wird. Bei dieser Ausführung mit "starrer" Achse (2) wird bezüglich der Lagerung umgekehrt verfahren wie bei der Ausführung nach Fig.1: Steuerkopf (29) ohne Lagerf Zylinderkopf (24) und Zylindertrommel (18) auf Hauptachse (2) gelagert. Der Kurbelring (8) wird auf dem abgewinkelten Teil der Hauptachse (2) radial und axial gelagert, so daß der Kolbendruck durch die im Gehäuse (13,25) fest verankerten Hauptachse (2) aufgefangen wird. Die Kaftabnahme erfolgt bei dieser Konstruktion am Kurbelring (8).

b) die Hauptachse (2) verlängert und der Kurbelring (8) beidseitig mit Axiallagern (7) im Kurbelgehäuse (I3) gelagert wird. Damit wird eine Konstruktion als "Gegenläufer¹¹ möglich. Die Kraftabnahme erfolgt dann entweder an einer der beiden Stirnseiten an der Hauptachse (2) oder in der Mitte an einem am Kurbelring (8) zusätzlich angebrachten Zahnkranz.

c) die Hauptachse (2) am Schnittpunkt mit der Drehachse des Kurbelringes (8) mit einem Kreuzgelenk versehen und abgewinkelt wird. Dadurch würde der Zahnkranz (6,14) entfallen; allerdings ergibt sich durch das Kreuzgelenk eine unregelmäßige Drehbewegung des abgewinkelten Teile der Hauptachse (2).

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5« Baufiröße, Hubraum, beschleunigte Massen

Der Anteil am Kolbenhub, den Kolben (17) und Pleuel (12) zurücklegen, ohne in Hubrichtung beschleunigt zu werden, ist abhängig vom Grad der Neigung des Kurbelringes (θ) und von seiner seitlichen Verschiebung zur Hauptachse (2). Die Neigung des Kurbelringes wiederum ist bei gegebenem Hub abhängig von seinem Durchmesser.

Fällt ein größerer GehäusedurchmeEser nicht bedeutsam negativ ins Gewicht (z.B. bei Standmotoren), so kann der Durchmesser des Kurbelringes (θ) so gewählt werden, daß sich nur eine sehr geringe Hassenbeschleunigung in Hubrichtung ergibt. Für den Fahrzeugbau, bei dem die Baugröße und das Gewicht des Motors eine wesentliche Rolle spielen, ergibt sich bei einer Konstruktion nach Fig.1 eine im Vergleich zu Kurbelwellen-Motoren eher geringere Dimensionierung und eine wesentliche Gewichtsverminderung des Motors, wobei die Massenbeschleunigung in Hubrichtung bei dieser Bauart (senkrechter Kolbendruck) um ca. die Hälfte, bei der Bauart gemäß Fig. 7 auf etwa ein Viertel reduziert wird.

III. STEUERUNG

1. Steuerung beim Viertakt-Verfahren

Da es sich bei Fig. 1 um einen im 4-Takt-Verfahre η arbeitenden Motor handelt, erfolgt die Steuerung im Zylinderkopf (24). Grundsätzlich kann der Kurbelring-Motor über Schieber, Steuerscheiben oder über Ventile herkömmlicher Bauart gesteuert werden. Die vorliegende Konstruktion ist mit Steuerscheiben ausgestattet.

Bei der 4-Takt-Steuerung wird gemäß Fig. 1 unterschieden zwischen den eigentlichen Steuervorrichtungen (in diesem Fall Steuerscheiben) (26), die in dem sich drehenden Zylinderkopf (24) verankert sind und die je nach Erfordernis die Gasöffnungen zu den Zylindern (19) freigeben oder verschließen, und dem "Steuerkopf" (29), der als feststehendes Bauteil mit dem Gehäusedeckel (25) verschraubt ist und über den die Zufuhr des Frischgases und die Abnahme der Auspuffgase erfolgt.

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Grundsaätzlich kann die itischgaszufuhr und die Abnahme der Auspuffgase durch denselben Durchlaß im Zylinderkopf (24) erfolgen. Falls sich bei einer solchen Anordnung das Frischgas während des Ansaugvorganges zu stark erwärmt, sind getrennte Ansaug- und Auspufföffnungen (vor allem bei Ventilsteuerung) zweckmäßig.

Die vorliegende Konstruktion (Fig. 1) ist mit "Steuerscheiben" (22) und mit nur einer Öffnung für den Gasein- und Austritt ausgestattet.

a) Viertakt-Steuerung unter Verwendung von "Steuerscheiben" bei einem Kanal für den Gasein- und Austritt (Vgl. Fig. 10,11,12).

Da der Zylinderkopf aus Aluminium hergestellt ist, wird er entsprechend Fig. 1 mit einer plangeschliffenen Grundplatte (22) aus verschleißfesterem Material versehen. (Die Platte (22) wird wie z.B. Ventilsitzringe in den Zylinderkopf (24) "eingeschrumpft" und und zusätzlich mit diesem verschraubt). Die Steuerscheiben (26) liegen dieser Platte (22) flach auf und erhalten durch die Lagerzapfen (28) ihre Führung. Auf den Steuerscheiben (26) liegt die Deckplatte (27)» die mittels Senkschrauben mit der Grundplatte (22) verschraubt ist. (Distanzhülsen in Höhe der Steuerscheiben (26) gewährleisten, daß die Steuerscheiben (26) drehbar bleiben, aber luftdicht gegen die beiden Platten (22,27) abschließen).

Die Steuerscheiben (26) werden über den feststehenden Zahnkranz (j50) des Steuerkopfes (29) bei einer Untersetzung von 1:2 angetrieben, d.h. sie rollen sich bei 2 Umdrehungen der Hauptachse (2) einmal ab (1 Umdrehung).

Die Steuerung eines Zylinders über 4 Takte hinweg ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt:

Wie Fig. 10 zeigt, enthalten die Steuerscheiben (26) je eine Ansaug- (80) und eine Auspufföffnung (81). Während des Ansaugtaktes (82) durchläuft die Ansaugöffnung (80) der Steuerscheibe (26) die Öffnungen (48) der Grundplatte (22) und der Deckplatte (27). Über den Verdichtungs-(83) und Arbeitstakt (84) hinweg bleibt die Öffnung (48) zum Zylinder (I9) geschlossen. Zi Beginn des Auspufftaktes (85) gibt die Auspufföffnung (81) der Steuerscheibe (26) die

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die Öffnung (48) für den Gasaustritt frei, so daß die Aurpuffgase entweichen können.

(Die nach Beendigung des Ansaugvorganges (82) sich in der Öffnung (80) der Steuerscheibe (26) befindliche Frischgasmenge bleibt während der Umdrehung der Steuerscheibe (26) in dieser eingeschlossen und steht für die nächste Füllung zur Verfügung, so daß nahezu keine Frischgasverluste entstehen).

Fig. 12 zeigt die Steuerung von 4 Zylindern. Aus Fig. 13 sind die Zündfolgen (I-3-4-2) und die Verteilung der Arbeitstakte zu ersehen.

b) Steuerkopf (Vgl. Fig. 16)

Der Steuerkopf (29) wird durch den Abnehmerring (37) in eine Ansaug- (86) und eine Auspuffhälfte (87) unterteilt. Der plangeschliffene Abnehmerring (37) ist im Gleitsitz in den Steuerkopf (29) eingepaßt und wird durch Federdruck (38) gegen die ebenfalls plangeschliffene Deckplatte (27) gedrückt. ( Zur besseren Abdichtung der Gase kann der in den Steuerkopf (29) eingepaßte Abnehmerring (37) zusätzlich mit Dichtringen versehen werden).

Bewegt sich bei einer Drehung der Hauptachse (2) um 180 der Kolben (17) von unteren zum oberen Totpunkt (Verdichten (83) oder Auspuffen (85)), so gleitet die Öffnung (48) des Zylinderkopfes (24) über den Auspuffkanal (87) des Abnehmerringes (37)· Gibt die Steuerscheibe (26) während dieses Vorganges die Öffnung (48) des Zylinderkopfes (24) frei (Auspuffen (85)), so werden die Auspuffgase in den Auspuffkanal (87) des Abnehmerringes (37) gestoßen und treten durch den Steuerkopf (29) in den Auspuffkrümmer (68). Der Ansaugvorgang erfolgt in analoger Weise über das Ansaugrohr (67) und den Ansaugkanal (86) des Abnehmerringes (37)·

Bei getrennter Ansaug- und AuspuffÖffnung im Zylinderkopf (24) erfolgen Zufuhr und Abnahme der Gase in getrennten Ringkanälen des Steuerkopfes (29) (getrennte Umlaufbahnen für Frischgas und Auspuffgase). Dabei können die Ringkanäle nebeneinander (Gasdurchtritt in axialer Richtung) oder übereinander (Gasdurchtritt in radialer Richtung) oder z.B. unter einem Neigungswinkel von 45⁰ angeordnet sein.

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c) Ventilsteuerung (Vgl. Fift. 20)

In Fig. 20 ist die Ventilsteuerung schematisch dargestellt. Der Antrieb der Ventile erfolgt über einen Schneckentrieb. Die fest stehende "Schnecke" (90) des Steuerkopfes (290) tritt anstelle des Stirnrades (30) bei Scheibensteuerung. Die Steigung der Verzahnung ist so bemessen, daß sich das im Zylinderkopf (240) verankerte Schneckenrad (91) bei zwei Umdrehungen des Kotors einmal abrollt, also eine Untersetzung von 1 ι 2 vorliegt. Die Steuerung der Ventile erfolgt durch Nocken (92) über Stößelstangen (93) und Kipphebel (94)·

Für jeden Zylinder wird eine gesonderte Nockenwelle (95) verwendet. Im Prinzip können jedoch 4 Zylinder auch über 2 Nockenwellen (950) gesteuert werden (Vgl. Fig. 21). Dabei wird an den Stirnseiten der Nockenwellen (950) eine entsprechende Nockenscheibe (96) angebracht.

Der Gasaustausch kann über einen doppelten Abnehmerring (37^) nach Fig. 19 erfolgen oder ohne Abnehmerring direkt durch den Steuerkopf (29ΟΟ) nach Fig. 22. Dabei liegen die Ansaug- (θ6θϋ) und Auepufföffnungen (Θ700) des Z^linderkopfes (²4⁰⁰) übereinander. Der Ring (45ΟΟ) ist in den Zylinderkopf (24ΟΟ) eingepreßt. In den Steuerkopf (2900) sind Dichtringe (97) eingepaßt, die nach dem Prinzip von Kolbenringen abdichten (Spannung nach außen) und die sich mit dem Ring (45ΟΟ) mitdrehen.

d) Schiebersteuerung

Bei der Schiebersteuerung können jeweils eine oder zwei Öffnungen pro Zylinder für den Gasaustausch verwendet werden.

Bei der Steuerung durch Schieber entfallen Grundplatte (22) und Deckplatte (27) im zylinderkopf (24). An deren Stelle tritt eine Führungsplatte, die mit dem Zylinderkopf (24) verschraubt ist und in die die Schieber in einer u-förmigen Führung eingelassen sind. Der Antrieb der Schieber kann über Nocken (92) und Rückholfeder nach dem Prinzip der Ventilsteuerung erfolgen.

Der GasaustauBch kann bei einem Schieber je Zylinder über den Abnehmerring (37)» bei 2 Schiebern je blinder über den doppelten Abnehmerring (370) oder über den Steuerkopf (29ΟΟ) erfolgen.

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2. Das Zweitaktverfahren (Vgl. Fifi. 23,24,25)

Für den Bau eines mehrzylindrigen Zweitaktmotors gibt es bei der Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Kurbelgetriebes mehrere Möglichkeiten.

a) Die Zylinder (190) werden am Zylinderfuß verschlossen und gegen das zylindrische Pleuel (120) abgedichtet, so daß der dadurch im unteren Teil des Zyü^nders (190) entstehende Raum als Vorverdichtungsraum dient. Der Gasaustausch erfolgt über zwei übereinander angeordneten Ringkanälen an der Außenseite der Zylinder, dem Ansaugkanal (86000) und dem Auspuffkanal (87000). Dabei sind die Kanäle (86000, 87000) nur so weit geöffnet, als es für den Ansaug- und AuspuffVorgang nötig ist. (Vgl. Fig. 24ι Schnitt in Höhe des Auspuffkanals (87OOO)).

b) Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Ansaugvorgang durch die aufgebohrte Hauptachse (200) (Fig. 25) erfolgen zu lassen, da diese mittels eines Simmerringes (98) leicht abzudichten ist. Die Ansaugkanäle der Zylinder (19O) sind dabei fest mit der Hauptachse (200) verbunden, so daß nur ein Ringkanal (87OO) für den Auspuffvorgang erforderlich ist. (Der Ansaugvorgang kann auch beim Viertakt-Verfahren durch die aufgebohrte Hauptachse (200) erfolgen).

c) Falls die Abdichtung der Zylinder (19O) am Zylinderfuß umgangen werden soll, ist eine Ladepumpe (z.B. Roots-Gebläse) zu verwenden, wobei das vorverdichtete Gemisch durch die aufgebohrte Hauptachse (200) in die Zylinder gedrückt wird.

3« Kraftstoffeinspritzung (Vgl. Fig. 26)

Bei der Kraftstoffeinspritzung (z.B. Diesel) werden die Hochdruckleitungen (99) von den Einspritzdüsen über den Zylinderkopf nach ^n ten geführt, verlaufen durch die aufgebohrte Hauptachse (2000) und münden in einem auf die Hauptachse (2000) fest aufgesetzten Ring (100). Die Hochdruckleitung (99O) von der Einspritzpumpe mündet in

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einen mit entsprechenden Bohrungen versehenen Bolzen (101), der durch eine Überwurfmutter (102) mit der Stirnseite gegen den auf der Hauptachse (2000) aufgesetzten Ring (100) gedrückt wird. (Der feststehende Bolzen (101) ist über einen Haltebügel (IO3) mit dem Gehäuse ▼erschraubt) .

Befindet sich der Kolben auf dem oberen Totpunkt, so stehen die Druckleitungen (99 und 99O) senkrecht aufeinander, so daß der Einspritzvorgang erfolgen kann.

Das Lecköl, das sich in dem Ring (IOO) ansammelt, und das Lecköl der Einspritzdüsen wird durch die Leckölleitung (IO4) zum Kraftstoffbehälter zurückgeführt. (Die Leckölleitungen der Einspritzdüsen sind in Fig. 26 nicht eingezeichnet; sie verlaufen jedoch wie die Druckleitungen (99) und münden in der Mitte des Ringes (100), von wo eine entsprechende Bohrung in dem Bolzen (ΙΟΙ) die Verbindung zur Leckölleitung (104) herstellt).

IV. SCHMIERUNG

Die Schmierung des Kurbelring-Motors kann sowohl beim Zwei- als auch beim Vier-Takt-Verfahren durch Druck-Umlaufschmierung oder durch Frischölschmierung erfolgen. In beiden Fällen dient'der Raum (62) im Kurbelgehäuse (13) als ölbehälter. Die ölpumpe (61) wird über den Zahnkranz (5) des Kurbelringes (8) angetrieben.

Eine öl-Druckleitung (60) führt durch das Kurbelgehäuse (13) zu einem durch Federdruck (69) gegen den Kurbelring (θ) gedrückten Schmierring (37)» von wo aus das öl durch eine Bohrung (56) zum Pleuellager (11) gelangt, das mit ölnuten (55) versehen ist. Von dort aus gelangt das öl durch eine Bohrung (54) im Pleuel (12) zum Pleuelkopf (5I)· Eine weitere Öldruckleitung (58) führt zur Hauptachse (2), von wo das Öl durch die Bohrung (52) zum Zylinderkopf (24) gelangt und dort die beweglichen Teile versorgt. (Die Ölleitung (52) kann auch auBerhalb der Hauptachse (2) durch die Zylindertrommel (18) verlegt werden). Das Rücköl sammelt sich in einer ölnute (47) vor dem Simmerring (46) und wird durch eine Rückleitung zwischen den Zylindern (19) in das Kurbelgehäuse zurückgeführt. Im freien Raum (10) des Kurbelgehäuses (13) kann ein bestimmter öl-

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stand herrschen, so daß Kolben (17) und Zylinder (I9) durch das Spritzöl geschmiert werden. (U.U. könnten Kolben (I7) und Zylinder (19) auch vom Pleuelkopf (51) her geschmiert werden und das Rücköl aus dem freien Raum (10) des Kurbelgehäuses (13) könnte abgesaugt werden).

Bei der Frischöl-Schmierung liefert die ölpumpe (61) nur so viel öl an die Schmierstellen, als dort verbraucht wird.

V. ZÜNDUNG

Die Klemme 1 der Zündspule (Niederspannung) wird an den Unterbrecher (35) angeschlossen. Von Klemme 4 der Zündspule führt das Hochspannungskabel (41) zum Verteiler (4O), der mit dem Zylinderkopf (24) verschraubt ist. Vom Verteiler (40) führt das Zündkabel (43) zur Zündkerze (44)·

(Gegebenenfalls können Unterbrecher und Verteiler zusammengebaut und vor die Keilriemenscheibe verlegt werden. Dabei werden die Zündkabel über den Zylinderkopf nach unten und durch die aufgebohrte Hauptachse zum Verteiler geführt).

VI. KÜHLUNG

Da die Zylinder (I7) und der Zylinderkopf (24) bei laufendem Motor um die Hauptachse (2) rotieren, erfolgt die Kühlung durch die an den Kühlrippen vorbeistreichende Luft. Durch entsprechende Leitbleche an den Kühlrippen und Öffnungen im Gehäusedeckel (25) und im Gehäusemittelteil (21) kann bewirkt werden, daß der laufende Motor wie ein Gebläse wirkt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1 Λ Verbrennungsmotor, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahr- ^"zeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (19) kreisförmig um die Hauptachse (2) und parallel zu dieser angeordnet sind und in die Drehbewegung des Motors einbezogen werden, wobei der Kolbenhub dadurch erreicht wird, daß die Pleuel (12) in einem Kurbelring (8) gelagert sind, der zu der Umlauf ebene der ^linder (19) in einem bestimmten Winkel geneigt iet und der sich gleichsinnig zur Umlaufbahn der Zylinder (19) dreht.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Kraftstoff-Luft-Gemisches und die Abnahme der Auspuffgase beim Zweitakt-Verfahren und beim Viertakt-Verfahren während der Drehbewegung der Zylinder (19) über feststehende Ringkanäle (86,87); (860,870); (8600,8700); (86000,87000) erfolgt.
5· Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr beim Zweitaktverfahren und beim Viertaktverfahren durch die aufgebohrte Hauptachse (200) und die Abnahme der Auspuffgase über einen feststehenden Ringkanal (87,870,8700,87000) erfolgt.
4« Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er über Steuerscheiben (26) gesteuert wird, die im Zylinderkopf (24) verankert sind und deren Ansaug- (80) und Auspufföffnung (81) den Gaseintritt und den Gasaustritt regulieren, wobei sie sich an einem feststehenden Stirnrad (30) des Steuerkopfes (29) während zweier Umdrehungen des Motors einmal abrollen.
5· Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung über Schieber erfolgt, die im Zylinderkopf (24) verankert sind und deren Antrieb über obenliegende Nockenwellen (95, 95Ο) und Rückholfedern erfolgt, wobei die Nockenwellen (95,950) mit einem Schneckenrad (91) versehen sind, das sich an einer feststehenden Schnecke^ (90) des Steuerkopfes (290) bei 2 Umdrehungen

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des Motors einmal abrollt.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung über Ventile erfolgt, die im Zylinderkopf (24O) verankert sind und über obenliegende Nockenwellen (95,95°) angetrieben werden, wobei die Nockenwellen (95,95°) mit einem Schnekkenrad (91) versehen sind, das sich an einer feststehenden Schnekke (90) des Steuerkopfes (290) bei 2 Umdrehungen des Motors einmal abrollt.
7· Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzung über einen an der Stirnseite der Hauptachse (2000) aufgesetzten Ring (100) und einen feststehenden und mit entsprechenden Bohrungen versehenen Bolzen (ΙΟΙ) erfolgt, der durch eine Überwurfmutter (102) mit der Stirnseite gegen den Ring (100) gedrückt wird.
8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelring (8) durch Wälzlager (7,9) in radialer und in axialer Richtung im Kurbelgehäuse (13) gelagert ist, wobei der innere Ring der Wälzlager (7,9) in den Kurbelring (8) eingearbeitet sein kann.
9· Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelring (θ) über einen Zahnkranz (6,14) mit der Zylindertrommel (18) verbunden ist.
10. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelring (8) über einen Zahnkranz (5) die Ölpumpe (61) antreibt.
1. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung von Kolben (17) und Pleuel (12) mittels Kugelgelenken (11) erfolgt.
12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Kolben (I7) durch einen Kolbenbolzen und die Lagerung der Pleuel (12) durch Kreuzgelenke erfolgt.

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