DE3012022A1

DE3012022A1 - Verbrennungs-kolbenkraftmaschine

Info

Publication number: DE3012022A1
Application number: DE19803012022
Authority: DE
Inventors: Karl 3350 Kreiensen Burgsmüller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3012022C2

Description

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PATENTANWÄLTE DIPL-ING. HORST ROSE "* "* DIPL-ING. PETEA KQSjEJL·

Unsere Akten-Nr. :1716/13 Bad Gandersheim2 7. MRZ. 1980 Karl BURGSKÜLLER

Verbrennungs»Kolbenkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine mit wenigstens einem jeweils wenigstens einen Kolben aufnehmenden Zylinder, wobei jeder Kolben über wenigstens eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle, gelenkig verbunden ist, und mit je Zylinder einem Verbrennungsraum, der in einen ersten Verbrennungsraum von sich während des Betriebs der Maschine änderndem Volumen und wenigstens einen innerhalb einer Außenkontur des zugehörigen Kolbens angeordneten zweiten Verbrennungsraum von während des Betriebs der Maschine gleichbleibendem Volumen unterteilt ist, wobei der erste Verbrennungsraum mit dem zweiten Verbrennungsraum über wenigstens eine durch den Kolben bestimmte Verbindungsöffnung in ständiger Verbindung steht.

Bei bekannten Dieselmaschinen dieser Art("HÜTTE, des Ingenieurs Taschenbuch", Band II A, 28. Auflage 1954, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, Seite 779 und 780, Bild 93 und 94), nämlich dem "Saurer-Verbrennungsraum" und dem ^MMAN-Kugelbrennraum", wird der Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt. Der zweite Verbrennungsraum im Kolben hat entweder eine herzähnliche Querschnittsfläche oder die Gestalt eines Kugelteils und dient jeweils der Unterstützung der Gemischbildung durch zusätzliche Luftbewegung im Verbrennungsraum. Die Verbindungsöffnung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsraum ist jeweils verhältnismäßig groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber bekannten Maschinen bei gleichbleibender Leistung den

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. 01 Kraftstoffverbrauch zu senken.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die wenigstens eine VerbindungsÖffnung zumindest teilweise als DUsenöffnung ausgebildet ist. Während des Verdldnfcungstakts strömt unter Druckerhöhung Luft oder Gemisch durch die wenigstens eine DUsenöffnung in den zweiten Verbrennungsraum. Durch die wenigstens eine Düsenöffnung hindurch kann auch Kraftstoff oder Wasser direkt in den zweiten Verbrennungsraum hinein eingespritzt werden.

In jsdem Fall wird das zündfähige Gemisch praktisch gleichzeitig in dem ersten und dem zweiten Verbrennungsraum gezündet. Das Gemisch in dem zweiten Verbrennungsraum dehnt sich unter Steigerung von Temperatur und Druck aus und tritt bei entsprechender Kolbengeschwindigkeit strahlartig durch die wenigstens eine Düsenöffnung mit sehr grosser Geschwindigkeit in den ersten Verbrennungsraum aus. Der Reaktionsimpuls übt einen erheblichen zusätzlichen Energieimpuls oder Schub auf den Kolben und damit auf das Triebwerk aus und ergänzt die Antriebsenergie aufgrund der Verbrennung im ersten Verbrennungsraum. Dadurch reduziert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch gegenüber herkömmlichen Verbrennungs-Kolbenkraftmaschinen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Düsenöffnung durch einen in. den Kolben eingesetzten Düsenkörper gebildet. Der Düsenkörper kann z. B. in eine Gewindebohrung des Kolbens eingeschraubt sein und zur Verschleißminderung aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff, z. B. aus Keramik, bestehen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung fluchtet der Düsenkörper zumindest in der oberen Totpunktstellung des Kolbens mit einer die Hindurchführung des DUsenkörpers zu Montagezwecken gestattenden, von außen zugänglichen Durchbrechung, z. B. Gewindebohrung, in einem Zylinderkopf. In die Gewindebohrung kann z. B.

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eine Zündkerze oder Einspritzdüse eingeschraubt werden. So läßt sich der Düsenkörper mit nur geringem Montageaufwand ohne große Zerlegung der Maschine entweder bei Verschleiß oder zu Einstellzwecken austauschen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Düsenöffnung in dem Kolben mit ihrer Längsachse in einer rechtwinklig zu einer Längsachse eines Kolbenbolzens verlaufenden Ebene und gegenüber einer Längsachse des Kolbens in Richtung einer beim Arbeitshub des Kolbens vergleichsweise stark belasteten seitlichen Schaftfläche des Kolbens versetzt angeordnet. Dies mindert die Belastung der seitlichen Schaftfläche und damit einen sonst zu erwartenden höheren Verschleiß von Zylinder und Kolben, Das gilt insbesondere für herkömmliche Maschinen, die nachträglich gemäß der Erfindung ausgerüstet wurden.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn nach der Erfindung die Ebene durch die Längsachse des Kolbens verläuft.

Kippmomente können vermieden werden, wenn nach der Erfindung die Längsachse der Düsenöffnung die Längsachse des Kolbenbolzens schneidet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Düsenöffnung in dem Kolben koaxial mit einer Längsachse des Kolbens angeordnet.

Nach einer anderen Auoführungsform der Erfindung ist die Düsenöffnung in einem Kolbenboden vorgesehen, der haubenförmig ausgebildet ist und an seinem Umfang mit dem Kolben über ein Gewinde gasdicht verbunden ist. So läßt sich auf verhältnismäßig kostengünstige und einfach Weise der gewünschte Effekt erzielen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste und jeder zweite Verbrennungsraum durch wenigstens einen Füllkanal miteinander verbindbar, wobei eine Einmündung jedes Füllkanals in den zweiten Verbrennungsraum durch eine federnd an einer Innenwand des zweiten Verbrennungsraums anliegende Venti.lzunge verschließbar ist. -A-

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Auf diese Weise wird die Füllung des zweiten Verbrennungsraums mit Luft oder zündfähigem Gemisch erleichtert. Die Ventilzungen öffnon beim Verdichtungshub des Kolbona und sorgen für eine sichere Füllung des zweiten Verbrennungsraums bei geringerem Aufwand an Energie.

Fertigungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn erfindungsgemäß mehrere Ventilzungen Bestandteile einer an dem Kolben befestigten Ventilkappe sind.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind der wenigstens eine zweite Verbrennungsraum als Umfangsnut in dem Kolben und die Düsenöffnung als Ringspalt zwischen einem Kolbenboden und einer Innenfläche des Zylinders ausgebildet. Die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 12 und 13 gestatten eine einfache Änderung der Größe der Düsenöffnung. Dabei kann erfindungsgemäß ein Umfangsbereich des Koibenbodens mit einer hochtemperaturbeständigen und verschleißfesten Panzerung versehen sein. Dies schützt den Kolbenboden vor Beeinträchtigung durch das verbrennende und mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsenöffnung strömende Gemisch.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der Innenfläche des Zylinders oder des Zylinderkopfes eine den Ringspalt im Bereich der oberen Totpunktstellung des Kolbens vergrößende ringförmige Ausnehmung vorgesehen. Die Ausnehmung erleichtert und verbessert die Füllung des zweiten Verbrennungsraums mit Luft oder zündfähigem Genisch und ermöglicht praktisch gleichzeitiges Zünden in beiden Verbrennungsräumen.

Günstigen Einfluß auf die Strömungsverhältnisse und damit den Wirkungsgrad der Maschine hat es, wenn erfindungsgemäß ein Umfangsbereich des Kolbenbodens, ausgehend von einem nittleren Bereich, eine sich nach oben und innen erstreckende erste Schrägfläche und eine sich

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nach unten und innen erstreckende zweite Schrägfläche aufweist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung 1st der wenigstens eine zweite Verbrennungsraum als Umfangsnut in °5 dem Kolben ausgebildet, während die wenigstens eine Düsenöffnung in einem mittleren Bereich eines Kolbenbodens verläuft.

Dabei kann erfindungsgemäß die DUsenöffnung zu dem Kolben koaxial angeordnet und durch über den Umfang ver- ^O teilte Zweigkanäle mit der Umfangsnut verbunden sein. So ist ein schneller und vollständiger Strömungsaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsraum möglich.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Verbrennungsraum ein Kolbenboden mit einem mit einer Innenfläche des Zylinders zusammenwirkenden Kolbenring angeordnet. Der Kolbenring kann zur Verbesserung seiner Funktion schräg geschlitzt sein. Erfindungsgemäß kann der Kolbenring oben eine im Abstand von der Innenfläche des Zylinders befindliche Fase aufweisen. Auf diese Weise kann zwar Luft oder zündfähiges Gemisch aus dem ersten Verbrennungsraum an dem Kolbenring vorbei in den zweiten Verbrennungsraum strömen, jedoch nicht umgekehrt. Dies dient einer guten und im Wi rkunpsgrad günstigen Füllung des zweiten Verbrennungsraums.

Zur Verringerung seiner Masse unter Beibehaltung hoher Festigkeit und guter Elastizität kann erfindungsgemäß der Kolbenring hohl ausgebildet sein.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kolbenring von kreis- oder kreisringförmiger Querschnittsfläche, wobei der Kolbenring in eine nach außen V-förmig erweiterte Umfangsnut des Kolbens hinein-

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rngt und eine untere schräge Begrenzungsfläehe der Umfangsnut mit im Abstand voneinander über den Umfang verteilten, den Kolbenring stützenden Konsolen versehen iet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Innenfläche des Zylinders im Bereich, der oberen Totpunktstellung des Kolbens wenigstens eine sich nur über einen Teil des Zylinderumfangs erstreckende taschenförmige Ausnehmung vorgesehen. Dies gestattet eine im Wirkungsgrad günstige Füllung des zweiten Verbrennungsräume unter Aufrechterhaltung der Führung des Kolbenrings.

Fertigungstechnisch günstig ist es, wenn erfingunsgemäß der Kolbenboden mittels eines mittigen Gewindefortsatzes in eine Gewindebohrung eines Kolbenzwischenbodens eingeschraubt ist.

Günstige Strömungs- und Verb-rehnungsverhältnisse ergeben sich, wenn erfindungsgemäß die den zweiten Verbrennungsraum bildende.Umgangsnut in dem Kolben sich von ■ außen nach innen zunächst erweitert und dann verengt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist gegenüber jeder Düsenöffnung ein Strahlenreflektor in einem Zylinderkopf angeordnet. Der Strahlenreflektor kann aus hochtemperaturbeständigem und verschleißfestem Werkstoff, z.B. Keramik, bestehen und schützt den Zylinderkopf vor nachteiligen Einwirkungen des aus der .Düsenöffnung austretenden heißen Hochgeschwindigkeitsgasstrahles.

Zur Anhebung der Masse des Strahles und damit dessen Reaktionsimpulses kann erfindungsgemäß in dem Zylinder eine Wassereinspritzdüse wirksam werden. Die Wassereinspritzdüse kann erfindungsgemäß koaxial mit der Düsenöffnung angeordnet sein, um auch, direkt in den zweiten Verbrennungsraum Wasser einspritzen zu können. Die Wassereinspritzdüse kann aus diesem Grund erfindungsgemäß auch konzentrisch mit einem Strahlreflektor angeordnet sein.

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Eine besondere Ausführungform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweitaktmotor ein erster Kolben in dem Zylinder geführt und mit zwei an diametral gegenüberliegenden Stellen eines ersten Kolbenschaftes angeordneten ersten Kolbenbolzenzapfen jeweils an einer ersten Pleuelstange angelenkt ist, daß konzentrisch in dem ersten Kolbenschaft ein zweiter Kolben geführt und mit einem zweiten Kolbenbolzen an einer zwischen den beiden ersten Pleuelstangen angeordneten zweiten Pleuelstange angelenkt ist, wobei die Kurbelwelle miteinander fluchtende erste Kurbelzapfen für die beiden ersten Pleuelstangen und einen gegenüber den ersten Kurbelzapfen 180 versetzten zweiten Kurbelzapfen für die zweite Pleuelstange aufweist, und daß der erste Verbrennungsraum zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben angeordnet ist und der erste und zweite Kolben jeweils einen zweiten Verbrennungsraum aufweisen. Dadurch ergibt sich eine vergleichsweise kompakte Maschine mit nur geringem Hub jedes Kolbens und einer außerordentlich hohen Frequenz der Arbeitchübe.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens einer der beiden ersten Kolbenbolzenzapfen eine einerseits ständig mit einem Vorkompressionsraum des Zylinders verbundene und andererseits durch den zweiten Kolben mit dem ersten Verbrennungsraum verbindbare Spülöffnung auf. So ist bei Einsparung weiterer die Wand des Zylinders schwächender Ausnehmungen der Ladungswechsel gewährleistet.

Zur Vereinfachung des Spülens der Verbrennungsräume mit Luft oder zündfähigem Gemisch kann erfindungsgemäß jeder Vorkompressionsraum ständig mit einem Hohlraum eines Kurbelgehäuses verbunden sein.

Zur Unterstützung des Ladungswechsels ist nach einer Ausführungsform der Erfindung der Zylinder durch einen

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Zylinderkopf geschlossen, wobei ein Pumpraum zwischen dem Zylinderkopf und dem ersten Kolben über wenigstens einen

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Pumpkanal ständig mit dem \raum verbunden ist. Dabei kann erfindungsgemäß der wenigstens eine Pumpkanal eine Nut in einer Innenwand des Zylinders aufweisen. Der wenigstens eine Pumpkanal kann aber auch erfindungsgemäß innerhalb einer Wand des Zylinders oder außerhalb des Zylinders verlegt sein.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung fluchtet ■\ ο die wenigstens eine Spülöffnung im Bereich der oberen Totpunktstellung des ersten Kolbens mit einer Längsachse einer in einer Wand des Zylinders montierten Einspritzdüse. Es kann z.B. auf diese Weise eine Einspritzdüse für Kraftstoff und/oder eine Einspritzdüse für Wasser vorgesehen sein.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft.die Verlängerung der Längsachse der wenigstens einen Einspritzdüse im Abstand von einer Längsachse des ersten Kolbens. Dadurch lassen sich im ersten und mittelfrar auch in den beiden zweiten Verbrennungsräumen günstige Strömungs- und Verbrennungsverhältnisse erzielen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Längsachse der wenigstens einen Einspritzdüse bezüglich des Zylinders von außen und unten nach innen und oben geneigt. Auch dadurch lassen sich günstige Strömungsund Verbrennungsverhältnisse erreichen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind Je wenigstens eine Auslaßöffnung in dem ersten Kolbenschaft und in einer Wand des Zylinders vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind erfindungsgemäß die Auslaßöffnungen in Umfangsrichtung um 90° gegenüber den ersten Kolbenb'olzenzapf en versetzt. Damit ist den verbrannten Gasen ein günstiger Abströmweg eröffnet und gleichzeitig gewährleistet, daß

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frische Ladung möglichst nicht aus den Auslaßöffnungen austreten kann.

Nach einer Ausführungsforra der Erfindung sind in einem Kolbenzwischenboden des ersten Kolbens und/oder in einem Kolbenboden des zweiten Kolbens jeweils wenigstens zwei Düsenöffnungen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Dadurch sind Kippmomente aufgrund der Strahlimpulse an den Kolben vermieden.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind in dem Kolbenzwischenboden und/oder in dem Kolbenboden im Wechsel mit den Düsenöffnungen Strahlenreflektoren derart angeordnet, daß mit jeder Düsenöffnung des Kolbenzwischenbodens ein Strahlreflektor des Kolbenbodens fluchtet und umgekehrt. Diese Maßnahme dient der Betriebssicherheit und der Erhöhung des Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Maschine durch Vermeidung etwaiger Kavitation.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich jeder erste Kolbenbolzenzapfen nach außen gestuft kegelig, während jede erste Pleuelstange mit einer komplementär gestuft kegeligen Durchbrechung auf dem zugehörigen ersten Kolbenbolzenzapfen mittels eines Sicherungsringes gehalten ist« Diese Lagerung sorgt für eine definierte Betriebsstellung der beiden ersten Pleuelstangen zueinander und bietet Vorteile in der Festigkeit der aus der Wand des ersten Kolbenschaftes herausgezogenen Kolbenbolzenzapfen,

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung mündet in den Zylinder ein Zuführstutzen für Spülluft oder ein Luft-Kraftstoff-Spülgemisch mit einer rechtwinklig zu einer Längsachse der Kurbelwelle angeordneten Mündungsplanfläche, wobei an einer der ersten Pleuelstangen ein mit der Mündungsplanfläche zusammenwirkender Steuerschieber befestigt ist. So läßt sich auf einfache Weise und

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definiert das Spülmedium — ihm einen größeren, optimalen
Einlaßzeitraum als etwa bei dem bekannten Dreikanalsystem und eine vollständigere Füllung ermöglichend - in das
Kurbelgehäuse einbringen.

Eine sichere Betriebsweise läßt sich erreichen, wenn erfindungsgeniäß der Zuführstutzen in der Mündungsplanfläche eine Labyrithdichtungsanordnung aufweist.

Vorteilhafte Betriebsverhältnisse ergeben sich, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung der Steuerschieber im wesentlichen C-förmig ausgebildet ist und mit einer Ausnehmung eine Auslaßöffnung in der Mündungsplanfläche des Zuführstutzens während des Verdichtungstaktes in
dem Bereich von kurz nach der oberen lot^unktstellung
bis kurz vor der unteren Totpunktstellung des ersten KoI-bens zunehmend bis zum vollen Querschnitt und dann wieder abnehmend öffnet.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ea zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine mit zentralem Düsenkörper,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform mit außermittigem Düsenkörper,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit haubenförmigem Kolbenboden,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform mit Füllkanälen und Ventilkappe,

und 5A jeweils/

Fig. 5 feinen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit als Ringspalt ausgebildeter Düsen-Öffnung,

Fig. 6 die Einzelheit VI in Fig. 5 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform mit einem Kolbenring im Kolbenboden,

Fig. 8 die Einzelheit VIII in Fig. 7 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Schnittansicht mit anders ausgebildetem Kolbenring,

Fig. 10 eine Seitenansicht der Stoßstelle des Kolbenringes gemäß Fig. 9,

Fig. 11 die Schnittansicht gemäß Linie XI-XI in Fig. 7, Jedoch ohne Kolben,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit Kolbenring und Wassereinspritzdüse,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine besondere Ausführungsform der Verbrennungs- Kolbenkraftmaschine mit zwei Kolben je Zylinder,

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Fig. 14 die Schnittansicht gemäß Linie XIV-XIV in Fig. 13,

Fig. 15 die Schnittansicht gemäß Linie XV-XV in Fig. 13.

Fig. 1 zeigt eine Zweitakt-Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine 1 mit einer in einem Kurbelgehäuse 2 in Richtung eines Pfeiles 3 umlaufenden Kurbelwelle 4, an der eine mit einem Kolbenbolzen 5 verbundene Pleuelstange 6 angelenkt ist. Der Kolbenbolzen 5 ist Bestandteil eines Kolbens 7, der innerhalb eines in das Kurbelgehäuse 2 eingesetzten Zylinders 8 verschiebbar und mit Kolbenringen 9 versehen ist. Der Zylinder 8 weist eine Einlaßöffnung 10 für zündfähiges Zweitaktgemisch, die sogenannte frische Ladung, und eine Auslaßöffnung 11 für die verbrannten Gase auf, die beide durch den Kolben 7 gesteuert werden. Der Zylinder 8 der luftgekühlten Maschine 1 ist mit Kühlrippen 12 und einem ebenfalls Kühlrippen 13 aufweisenden Zylinderkopf 14 versehen. In eine Gewindebohrung 15 des Zylinderkopfes 14 ist eine Zündkerze 16 eingeschraubt.

In einen Kolbenboden 17 des Kolbens 7 ist in eine mittige Gewindebohrung ein Düsenkörper 18 mit einer Düsenöffnung 19 eingeschraubt. Die Düsenöffnung 19 bildet eine ständige Verbindung zwischen einem ersten Verbrennungsraum 20 von sich während des Betriebs der Maschine 1 änderndem Volumen und einem innerhalb des Kolbens 7 ausgebildeten zweiten Verbrennungsraum 21 von während des Betriebs der Maschine 1 gleichbleibendem Volumen. Der Düsenkörper 18 fluchtet mit der Gewinde-

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bohrung 15 kann durch diese Hindurch ausgebaut und eingesetzt werden. Der zweite Verbrennungsraum 21 ist größer als der erste Verbrennungsraum 20 in der maximal verdichtenden obersten Totpunkt st ellung des Kolbens 7, die in Pig.

1 noch nicht ganz erreicht ist.

Während des Verdichtungshubs des Kolbens 7, der bei dem in Fig. 1 gezeichneten Zustand gerade stattfindet,wird zündfähiges Zweitaktgemisch durch den sich nach oben bewegenden Kolben 7 zunehmend verdichtet und strömt von dem immer kleiner werdenden ersten Verbrennungsraum 20 durch die Düsenöffnung 19 in den zweiten Verbrennungsraum 21. Bei Zündung durch die Zündkerze 16 pflanzt sich die Flammenfront nicht nur in dem ersten Verbrennungsraum 20 sondern durch die Düsenöffnung 19 hindurch auch praktisch verzögerungsfrei in dem zweiten Verbrennungsraum 21 fort. Die Ladung in dem ersten Verbrennungsraum 20 dehnt sich unter Erwärmung aus und treibt den Kolben 7 nach unten. Auch die Ladung in dem zweiten Verbrennungsraum 21 dehnt sich unter. Erwärmung aus. Die heißen Gase strömen mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsenöffnung 19 hindurch in den ersten Verbrennungsraum 20 und erteilen dabei dem Kolben 7 einen zusätzlichen erheblichen Impuls aufgrund des Massenausstoßes durch die Düsenöffnung 19 hindurch. Dieser Impuls, der sich aufgrund des "gezügelten" Strahls erst mit der Abwärtsbewegung des Kurbelzapfens aus der oberen Totpunktstellung zu bilden beginnt und im Bereich der waagerechten Stellung des Kurbelzapfens seine größte Intensität entwickelt, und die aus der Verbrennung in dem ersten Verbrennungsraum 20 gewonnene Kraftkomponente ergänzen sich bei höchstens gleichem Arbeitsdruck wie in herkömmlichen Maschinen und gelangen über den Kolbenbolzen 5 und die Pleuelstange 6 an die Kurbelwelle 4, Durch den vorerwähntai Impuls reduziert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch gegenüber herkömmlichen Maschinen, die nur über den ersten Verbrennungsraum 20 verfugen.

Der Düsenkörper 18 besteht zweckmäßigerweise aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff, z.B. aus Keramik -14-

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oder Email.

In den nachfolgenden Fig_Uren sind gleiche Teile wie j η Fig. 1 mit gleichen Bezugszahlen bekennzeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Zündkerze 16 und der Düsenkörper 18 außermittig angeordnet. Die Düsenöffnung 19 liegt mit ihrer Längsachse 22 in einer rechtwinklig zu einer Längsachse 23 des Kolbenbolzens 5 verlaufenden Ebene und gegenüber einer Längsachse 24 des Kolbens 7 in Richtung einer beim Arbeitshub des Kolbens vergleichsweise stark belasteten seitlichen, in Fig. 2 linken Schaftfläche 25 des Kolbens 7 versetzt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verläuft diese Ebene durch

die Längsachse 24 des Kolbens 7. Ferner schneidet die Längsachse 22 der Düsenöffnung 19 die Längsachse 23 des Kolbenbolzens,

Durch diese und ähnliche außermittige Anordnungen des Düsenkörpers 18 läßt sich die Richtung des nach der Zündung aus der Düsenöffnung 19 in den ersten Verbrennungsraum 20 übertretenden Gasstrahls optimieren. Es läßt sich dadurch erreichen, daß die Reaktionskraft des Gasstrahles den Kolben 7 in einem den Kolben 7 von der nun stärker beanspruchten Schaftfläche 25 abhebenden Sinne beeinflußt. Dadurch wird die in Fig. 2 linke Hälfte des Zylinders 8 und die gegenüberliegende Schaftfläche 25 entlastet, der mechanische Wirkungsgrad der Maschine erhöht und der Verschleiß gemindert.

Gemäß Fig. 3 ist der Düsenkörper 18 in einen haubenförmig ausgebildeten Kolbenboden 17 eingeschraubt. Der Kolbenboden 17 ist seinerseits über ein Umfangsgewinde 26 mit dem Kolben 7 verschraubt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 ist in eine Gewindebohrung des Zylinderkopfes 14 ein Strahlreflektor koaxial mit dem Dünenkörper 18 eingeschraubt. Der Strahlreflektor 27 besteht vorzugsweise aus Keramik und hat die Aufgabe, den durch die Düsenöffnung 19 in den ersten Ver~

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brennungsraum 20 übertretenden Gasstrahl mittels einer Ringmulde 28 zu teilen und umzulenken. Dadurch wird die Beanspruchung des Zylinderkopfes 14 und die Gefahr seiner Kavitation durch den Gasstrahl herabgesetzt und andererseits der Kolben, besonders auch zeitlich, zusätzlich beaufschlagt.

In Fig. 4 sind in einem oberen Bereich des Kolbens 7 über den Umfang verteilt FUllkanäle 29 vorgesehen, durch die der erste Verbrennungsraum 20 mit dem zweiten Verbrennungsraum 21 verbindbar ist. Eine Einmündung Jedes Füllkanals 29 in den zweiten Verbrennungsraum 21 ist durch eine federnd an einer Innenwand 30 des zweiten Verbrennungsraums 21 anliegende Ventilzunge 31 verschließbar. Die Ventilzungen 31 sind Bestandteile einer durch Anker 32 an dem Kolben 7 befestigten Ventilkappe 33.

Die Ausbildung des Kolbens 7 gemäß Fig. 4 ist insbesondere für hochtourige Maschinen 1 geeignet und führt zu einem energiesparenden Füllen des zweiten Verbrennungsraums 21. Während des Verdichtungshubs des Kolbens 7, der in Fig. 4 fast beendet ist, strömt das zündfähige Gemisch aus dem ersten Verbrennungsraum 20 sowohl durch die Düsenöffnung 19 als auch durch einen erweiterten Ringspalt 34 zwischen dem Zylinder 8 und dem Kolbenboden 17 durch die Füllkanäle 29. Solange der Gemischdruck in den Füllkanälen 29 größer als der Gemischdruck in dem zweiten Verbrennungsraum 21 ist, werden die Ventilzungen 31 durch den Gemischstrom von der Innenwand 30 abgehoben. Dadurch ist eine besonders schnelle Füllung des zweiten Verbrennungsraums 21 mit zündfähigem Gemisch gewährleistet. Der durch den Ringspalt 34 strömende, verhältnismäßig kühle Gemischanteil trägt im übrigen in wünschenswerter Weise zu einer Kühlung des Zylinders 8 und des Kolbenbode.ns 17 bei.

Der Düsenkörper 18 kann gemäß Fig. 4 nach Ausschrauben des Strahlreflektors 27 durch dessen Gewindebohrung hindurch ein- und ausgebaut werden.

Fig. 5A wird im Anschluß an Fig. 12 beschrieben.

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Fig. 5 zeigt eine Viertakt-Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine 35 mit je Zylinder 8 einem Einlaßventil und einem Auslaßventil 37 die Ventile 36,37 werden jeweils durch eine Ventilfeder 38 in Dichtberührung mit einem Ventilsitzring 39 des Zylinderkopfes 14 vorgespannt. Die Einzelheiten der Ventilsteuerung sind an sich bekannt und hier fortgelassen. Der Zylinderkopf 14 ist oben durch einen Zylinderkopfdeckel 40 verschlossen..

Der zweite Verbrennungsraum 21 ist gemäß Fig. 5 als Umfangsnut in dem Kolben 7 ausgebildet eine DUsenöffnung 41 besteht als Ringspalt zwischen dem Kolbenboden 17 und einer Innenfläche 42 des Zylinders 8. Ein Umfangsbereich des Kolbenbodens 17 ist mit einer hochtemperaturbeständigen und verschlfDgjßfesten Panzerung 43 versehen. Der Kolbenboden 17 ist mittels eines mittigen Gewindefortsatzes 44 in eine Gewindebohrung eines Kolbenzwischenbodens 45 eingeschraubt und durch einen in den Gewindefortsatz 44 eingeschraubten, spreizenden konischen Gewindestopfen 46 gesichert.

Gemäß Fig. 6 ist in der Innenfläche 42 des Zylinders 8 eine den Ringspalt 41 im BeieLoh der oberen Totpunktstellung des Kolbens 7 vergrößernde ringförmige Ausnehmung 47 vorgesehen. Der Umfangsbereich des Kü-benbodens 17 weist, ausgehend von einem mittleren Bereich 48, eine sich nach oben und innen erstreckende erste Schrägfläche 49 und eine sich nach unten und innen erstreckende zweite Schrägfläche 50 auf.

Gemäß Fig. 7 ist der Düsenkörper 18 und damit die Düsenöffnung 19 konzentrisch in dem Kolbenboden 17 angeordnet und durch über den Umfang verteilte Zweigkanäle 51 mit dem als Umfangsnut in dem Kolben 7 ausgebildeten zweiten Verbrennungsraum 21 verbunden. In eine Nut des Kolbenbodens 17 ist ein mit der Innenfläche 42 des Zylinders 8 zusammenwirkender Kolbenring 52 eingesetzt.

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Wie Fig. 8 zeigt, ist der Kolbenring 52 hohl ausgebildet und oben mit einer im Abstand von der Innenfläche 42 des Zylinders 8 befindlichen Fase 53 versehen.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung insofern, als der Kolbenring 52 von kreisringförmiger Querschnittsfläche ist und in eine sich nach außen V-förmig erweiternde Umfangsnut 54 des Kolbenbodens 17 hineinragt. Eine untere schräge Begrenzungsfläche 55 der Umfangsnut 54 weist im Abstand voneinander über den Umfang verteilte, den Kolbenring 52 stützende Konsolen 56 auf.

Fig. 10 zeigt schräge Stoßflächen 57 des Kolbenrings 52. Der Kolbenring 52 gemäß Fig. 8 ist mit ähnlichen schrägen Stoßflächen ausgerüstet.

Beim Verdichtungshub wird der Kolbenring 52 gemäß den Fig. 8 bis 10 durch das in den zweiten Verbrennungsraum 21 strömende Gemisch federnd radial nach innen verformt, wobei sich die Stoßflächen 57 aneinander anliegen. Wenn die Füllung des zweiten Verbrennungsraums 21 beendet ist, und insbesondere während des Arbeitshubs, Hegt der Kolbenring 52 gemäß Fig. 8 und 9 federnd an der Innenfläche 42 des Zylinders 8 an.

In Fig. 11 ist zur Vereinfachung der Kolben fortgelassen worden. In der Innenfläche 42 des Zylinders b sind im Bereich der oberen Totpunktstellung des Kolbens 7 sich jeweils nur über einen Teil des Zylinderumfangs erstreckende, im Abstand voneinander befindliche taschenförmige Ausnehmungen 58 vorgesehen.

Fig. 12 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Maschine 35 insofern, als koaxial mit dem Düsenkörper 18 in eine Gewindebohrung des Zylinderkopfes 14 ein Strahlreflektor 59 eingeschraubt ist. Im Zentrum des Strahlreflektors 59 erstreckt sich ein Düsenkanal 60, durch dan

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hindurch dem schon brennenden Gemisch ein nach der Temperatur der Maschine 35 selbsttätig dosiertes geringes Quantum vorgewärmten Wassers zugesetzt werden kann. Dieses Wasserquantum gelangt in den zweiten Verbrennungsraum 21 und erhöht die Masse und damit die Energie des Gasstrahles, der aus dem zweiten Verbrennungsraum 21 durch die Düsenöffnung 19 hindurchströmt. Dadurch können die Wärmewirtschaftlichkeit und der Wirkungsgrad der Maschine 35 erhöht werden.

In Fig. 5A stützt sich ein elastisch verformbarer, haubenförmiger Kolbenboden 17 mit einem gewellten unteren Rand 120 in einer Ausnehmung 121 des Kolbens 7 ab. Der Rand 120 bildet Durchlaßöffnungen 122, die in ständiger Verbindung mit der als Ringspalt ausgebildeten Düsenöffnung 41 stehen. Die ringförmige Ausnehmung 47 ist in diesem Fall gegenüber dem in der oberen Totpunktstellung befindlichen äußersten Rand im mittleren Bereich 48 des Kolbenbodens 17 in dem Zylinderkopf 14 vorgesehen.

Zur Anpassung der Breite der Düsenöffnung an die Betriebsverhältnisse ist in eine Gewindebohrung 123 des KoI-bens 7 eine Einstellschraube124 mit an ihrem kegelstumpfförmigen Kopf 125 ausgebildetem Kerbprofil 126 eingeschraubt. Das Kerbprofil 1?6 greift in ein komplementäres Nutprofil 127 einer in dem Kolbenboden 17 vorgesehenen Aufnahmeöffnung 128 für die Einstellschraube 124 ein. Nach Ausbau der Zündkerze 16 läßt sich die Einstellschraube 124 mit einem Schraubendreher in derjenigen Richtung gegen den Widerstand der selbsthemmenden Kerbprofil 126 - Nutprofil 127 - Verbindung drehen, die unter elastischer Verformung des Kolbenbodens 17 die gewünschte Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite der Düsenöffnung 41 bringt.

Die Fig. 13 bis 15 zeigen eine Zweitakt-Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine 61, bei der ein erster Kolben 62 in dem Zylinder 8 geführt und mit zwei an diametral gegenübei?- liegenden Stellen eines ersten Kolbenschaftes 63 angeordneten ersten Kolbenbolzenzapfen 64 und 65 jeweils an einer ersten Pleuelstange 66 und 67 angelenkt ist. Konzentrisch

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in dem ersten Kolbenschaft 63 ist ein zweiter Kolben 68 geführt und mit einem zweiten Kolbenbolzen 69 an einer zwischen den beiden ersten Pleuelstangen 66,67 angeordneten zweiten Pleuelstange 70 angelenkt. Die Kurbelwelle 4 weist miteinander fluchtende erste Kurbelzapfen 71 und 72 für die beiden ersten Pleuelstangen 66,67 und einen gegenüber den ersten Kurbelzapfen 71,72 um 180 versetzten zweiten Kurbelzapfen 73 für die zweite Pleuelstange 70 auf.

Ein erster Verbrennungsraum 74 ist zwischen einem Kolbenzwischenboden 75 des ersten Kolbens 62, dem ersten Kolbenschaft 63 und einem Kolbenboden 76 des zweiten Kolbens 68 definiert. Der erste Kolben 62 ist mit einem zweiten Verbrennungsraum 77 zwischen dem Kolbenzwischenboden 75, dem ersten Kolbenschaft 63 und einem Kolbenboden 78 des ersten Kolbens 62 ausgestattet. Auch der zweite Kolben 68 vurfügt über einen solchen zweiten Verbrennungsraum 79 zwischen dem Kolbenboden 76, einem zweiten Kolbenschaft und einem Kolbenzwischenboden 81,

In den Kolbenzwischenboden 75 und den Kolbenboden 76 sind jeweils in Umfangsrichtung um je 90° gegeneinander versetzt zwei Düsenkörper 18 und zwei Strahlreflektoren 27 eingesetzt (vgl. auch Fig, 15). Die relative Anordnung ist so getroffen, daß mit einer Düsenöffnung 19 des Kolbenzwischenbodens 75 stets ein Strahlreflektor 27 des Kolbenbodens 76 fluchtet und umgekehrt. Den Kolbenboden 78 und den Kolbenzwischenboden 75 durchdringt konzentrisch die Zündkerze 16, deren eine Elektrode 82 axial bewegbar durch den Zylinderkopf 14 hindurchgeführt ist. Die Elektrode 82 ist außerhalb des Zylinderkopfes 14 durch eine in eine Gewindebohrung 83 des Zylinderkopfes 14 eingeschraubte Abdeckkappe 84 umgeben.

Die beiden ersten Kolbenbolzenzapfen 64,65 sind jeweils von einer Spülöffnung 85 und 86 durchdrungen. Jede Spülöffnung 85,86 ist einerseits ständig mit einem Vorkorapressionsraum 87 und 88 des Zylinders 8 verbunden und andererseits - durch den zweiten Kolben 68 steuerbar - mit dem ersten Verbrennungsraum 74 verbindbar. Die Vor- -20-

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kompressionsraume 87_f88 verlaufen mit ihrer Längsachse parallel zu einer Längsachse 89 des ersten Kolbens 62 und sind ständig rait einem Hohlraum 90 des Kurbelgehäuses 2 verbunden.

Ein Pumpraum 91 zwischen dem Zylinderkopf 14, dem Zylinder 8 und dem Kolbenboden 78 steht über zu der Längsachse 89 parallele, diametral gegenüberliegende Pumpkanäle 92 und 93 in ständiger Verbindung mit den Vorkompressionsräumen 87,88. Dabei sind gemäß den Fig. 13 bis 15 die

hier

Pumpkanäle 92 und 93 jeweils als eine Nut in der_AEaum belasteten Innenfläche 42 des Zylinders 8 ausgebildet.

Die Spülöffnungen 85,86 fluchten jeweils im Bereich der in den Fig. 13 und 14 gezeigten oberen Totpunktstellung des ersten Kolbens 62 mit einer Längsachse 94 und 95 einer in dem Zylinder 8 montierten Einspritzdüse 96 und Die Längsachsen 94,95 der Einspritzdüsen 96,97 sind jeweils

um einen Winkel 98 (Fig. 13) gegenüber der Waagerechten und um einen Winkel 99 (Fig. 15) gegenüber einer senkrechten Ebene geneigt. Dadurch ergibt sich eine gute Vertei— lung des einzupritzenden Mediums in dem ersten Verbrennungsraum 74. Durch die Einspritzdüse 96 kann z.B. Kraftstoff und durch die Einspritzdüse 97 Wasser in den ersten Verbrennungsraum 74 eingespritzt werden.

Je eine Auslaßöffnung 100 und 101 (Fig. 14) ist in dem ersten Kolbenschaft 63 und in der Wand des Zylinders 8 vorgesehen. Gemäß Fig. 13 liegt eine oberste Begrenzung der Auslaßöffnung 100 um einen Betrag 102 oberhalb der obersten Begrenzung der Spülöffnungen 85,86, um den Ladungswechsel zu verbessern.

Der zweite Kolben 68 ist gegenüber dem ersten Kolbenschaft 63 lediglich durch eine Anzahl Labyrinthnuten 103 abgedichtet, da die Summe der Geschwindigkeiten des ersten und zweiten Kolbens die Wirsamkeit der Labyrinthdichtung im Arbeitstakt begünstigt. Stattdessen können auch Kolbenringe vorgesehen sein. Günstig ist, daß von den beiden Kolben 62,68 nur einer, nämlich der zweite Kolben 68, der-

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artige Dichtelemente besitzen muß. Das verringert die Reibungsverluste und den Verschleiß.

Jeder erste Kolbenbolzenzapfen 64,65 verjüngt sich nach außen gestuft kegelig. Jede erste Pleuelstange 66,67 ist mit einer komplementär gestuft kegeligen Durchbrechung auf dem zugehörigen ersten Kolbenbolzenzapfen 64,65 mittels eines Sicherungsringes 104 und 105 gehalten.

In den Zylinder 8 ist ein Zuführstutzen 106 für Spülluft oder ein Luft-Kraftstoff-Spülgemisch mit einer rechtwinklig zu einer Längsachse 107 der Kurbelwelle 4 angeordneten Mündungsplanfläche 108 eingeschraubt. Der Zuführstutzen 106 ist mit einer Auslaßöffnung 109 und einer Labyrinthdichtungsanordnung 110 in der Mündungsplanfläche 108 ausgestattet,

An der ersten Pleuelstange 67 ist außen ein an der Mündungsplanfläche anliegender Steuerschieber 111 befestigt Der Steuerschieber 111 ist im wesentlichen C-förmig ausgebildet und öffnet mit einer Ausnehmung 112 (Fig. 14) die Auslaßöffnung 109 während des Verdichtungstaktes in dem Bereich von kurz nach der oberen Totpunktstellung bis kurz vor der unteren Totpunktstellung des ersten Kolbens 62 zunehmend bis zum vollen Querschnitt und dann wieder abnehmend. Während des übrigen Weges des ersten Kolbens 62 ist die Auslaßöffnung 109 durch den Steuerschieber 111 verschlossen.

In Fig. 13 sind die Düsenkörper 18 und die Strahlreflektoren 27 jeweils um 45° versetzt gezeichnet. Auf der Kurbelwelle, ist ein Schwungrad 113 montiert,

Gemäß Fig, 14 ist die Elektrode 82 zwischen ihren freiliegenden Enden mit einer elektrischen Isolierung 114 ummantelt und mit der Isolierung 114 über einen Dichtungsring 115 der Abdeckkappe 84 abgedichtet. Im unteren Bereich der Abdeckkappe 84 ist eine mit einem Zündkabel 116 verbundene Elektrode 117 hindurchgeführt, die mit dem oberen freiliegenden Ende der Elektrode 82 eine Funkenstrecke

bildet und am unteren Ende der Zündkerze 16 Zündfunken veranlaßt, . . -22-

Die Wirkungsweise der Maschine 61 ist wie folgt:

In der in den Fig. 13 und 14 gezeigten relativen Stellung haben die Kolben 62, 68 gerade ihren Arbeitshub beendet. Die verbrannten Gase sind weitestgehand durch die Auslaßöffnungen 100, 101 ausgeströmt, und Frischluft ist durch die Spülöffnungen 85, 86 in den ersten Verbrennungsraum 74 und über die Düsenöffnungen 1$|_;nur teils auch in die zweiten Verbrennungsräume 77, 79 eingeströmt. Diese Strömungsvorgänge dauern an, bis der zweite Kolben 68 mittels. seiner obersten Steuerfläche die Spülöffnungen 85, und die Auslaßöffnung 100 schließt. Zuvor wird durch die Einspritzdüse 96 Kraftstoff durch die Spülöffnung 85 eingespritzt und gegebenenfalls mittels der Einspritzdüse 97 vorgewärmtes Wasser durch die Spülöffnung 86 eingespritzt.

Es folgt der auch die zweiten Verbrennungsräume 77, 79 völlig auffüllende Verdichtungshub, während dem die Kolben 62, 68 in dem Hohlraum 90, den Spülräumen 87, 88, den Pumpkanälen 92, 93 und dem Pumpraum 9I Unterdruck erzeugen und - bei durch den Steuerschieber 111 geöffneter Mündungsfläche 108 des Zifiihrstutzens 106 - Frischluft in das Innere der Maschine 61 einsaugen. Im Bereich der größten Verdichtung erfolgt die Zündung des zündfähigen Gemisches durch die ZündKerze 16. Dabei wirkt der Verbrennungsdruck in dem ersten Verbrennungsraum 74 auf beide Kolben 62, 68 und je Düsenöffnung 19 ein Reaktionsstrahlimpuls und an den Strahlreflektoren 27 je ^ein weiterer, jedoch geringerer Impuls zusätzlich auf den zugehörigen Kolben 62 oder 68 aufgrund der fortschreitenden Verbrennung in den zweiten Verbrennungsräumen 77, 79. Sobald die Auslaßöffnung 100 durch den zweiten Kolben 68 freigelegt wird, strömt verbranntes Gas ab. Kurz darauf werden auch die Spülöffnungen 85, 86 geöffnet, so daß die nach dem Schliessen der Mündungsfläche 108 durch den Steuerschieber 111 komprimierte Frischluft in den ersten Verbrennungsraum 74 und von dort in die zweiten Verbrennungsräume 77» 79 ein-

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strömen kann.

Die Maschine 61 ist in mehrerer Hinsicht vorteilhaft, Das sich nachteilig auswirkende Kräfteparallelogramm aus Pleuellänge und Kurbelradius ist bei gegenüber herkömmliehen Maschinen gleichem Hubvolumen sehr viel günsbiger, so daß einem erhöhten Reibungsverlust und dem Entstehen von Freßerscheinungen - bei den jetzt erheblich gewachsenen, den Kolben beaufschlagenden Kräften - vorgebeugt worden ist. Ferner ist bei der gleichen bisher beherrschbaren höchsten Kolbengeschwindigkeit die doppelte Drehzahl und damit die doppelte Anzahl an Arbeitstakten ,je Zeiteinheit erzielbar, sowie ein erheblich günstigeres Leistungsgewicht der Maschine 61. Kippmomente sind durch die verteilte Anordnung der DUsenkörper 18 in den Kolben 62, 68 nicht zu befürchten. Außerdem ist die Kinematik des Kurbeltriebs gegenüber vergleichbaren Einkolbenmaschinen erheblich verbessert und der Ausgleich der Massenkräfte, soweit möglich, vollendet.

Patentanwälte Dfpl.-Ing. Horst Rose Dtpi.-I.sg. Peter Kose!

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Claims

DIPL-ING. HORST RUSE DJPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE _{Ä Ä} _. _{Ä Ä A} _

Unsere Akten-Nr.: 1716/13 Bad Gandersheim,27. MRZ. 1980

Karl BURGSMÜLLER

PATENTANSPRÜCHE

Verbrennungs-Kolbenkraftmaschine mit wenigstens einem Jeweils wenigstens einen Kolben aufnehmenden Zylinder, wobei Jeder Kolben über wenigstens eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle gelenki.g verbunden ist, und mit Je Zylinder einem Verbrennungsraum, der in einen ersten Verbrennungsraum von sich während des Betriebs der Maschine änderndem Volumen und wenigstens einen innerhalb einer Außenkontur des zugehörigen Kolbens angeordneten zweiten Verbrennungsraum von während des Betriebs der Maschine gleichbleibendem Volumen unterteilt ist, wobei der erste Verbrennungsraum mit dem zweiten Verbrennungsraum über wenigstens eine durch den Kolben bestimmte Verbindungs-Öffnung in ständiger Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine VerbindungsÖffnung zumindest teilweise als Düsenöffnung (19;41) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Düsenöffnung (19) durch einen in den Kolben eingesetzten Düsenkörper (18) gebildet ist,

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (18) zumindest in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (7) mit einer die Hindurchführung des Düsenkörpers (18) zu Montagezwecken gestattenden, von außen zugänglichen Durchbrechung, z.B. Gewindebohrung (15;vgl. 27,59), in einem Zylinderkopf (14) fluchtet.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die DüsenÖffnung (19) in dem Kolben (7) mit ihrer Längsachse (22) in einer recht-

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winklig zu einer Längsachse (23) eines Kolbenbolzens (5) verlaufenden Ebene und gegenüber einer Längsachse (24) des Kolbens (7) in Richtung einer beim Arbeitshub des Kolbens (7) vergleichsweise stark belasteten seitlichen Schaftfläche (25) des Kolbens (7) versetzt angeordnet ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene durch die Längsachse (24) des Kolbens (7.) verläuft.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (22) der Düsenöffnung (19) die Längsachse (23) des Kolbenbolzens (5) schneidet.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (19) in dem Kolben (7) koaxial mit einer Längsachse (24) des Kolbens

(7) angeordnet ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (19) in einem Kolbenboden (17) vorgesehen ist, der haubenförmig ausgebildet und an seinem Umfang mit dem Kolben (7) über ein

²^ Gewinde (26) gasdicht verbunden ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (20) und jeder zweite (21) Verbrennungsraum durch wenigstens einen Füllkanal (29) miteinander verbindbar sind, und daß eine Einmündung jedes Füllkanals (29) in den zweiten Verbrennungsraum (21) durch eine federnd an einer Innenwand (30) des zweiten Verbrennungsraums (21) anliegende Ventilzunge (31) verschließbar ist.

10. Maschine nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ventilzungen (31) Bestandteile einer an dem Kolben (7) befestigten Ventilkappe (33) sind.

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Ol 11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine zweite Verbrennungsraum (21) als Umfangsnut in dem Kolben (7) und die Düsenöffnung (41) als Ringspalt zwischen einem Kolbenboden (17) und einer Innenfläche (42) des Zylinders (8) ausgebildet sind.

12. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine zweite Verbrennungsraum (21) zwischen dem Kolben (7) und einem elastisch verformbaren, haubenförmigen Kolbenboden (17) ausgebildet ist, daß ein Rand (120) des Kolbenbodens (17) mehrere Durchlaßöffnungen (122) aufweist und an dem Kolben (7) abgestützt ist, daß die Düsenöffnung (41) als Ringspalt zwischen dem Kolbenboden (17) und einer Innenfläche (42) des Zylinders (8) ausgebildet ist, und daß der Kolbenboden (17) durch wenigstens eine Einstellschraube (124) unter Änderung der Breite der Düsenöffnung (41) gegenüber dem Kolben (7) vorspannbar ist.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein kegelstumpfförmiger Kopf (125) der Einstellschraube (124) mit einem Kerbprofil (126) in ein komplementäres Nutprofil (127) des Kolbenbodens (17) eingreift.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umfangsbereich des Kolbenbodens (17) mit einer hochtemperaturbeständigen und verschleißfesten Panzerung (43) versehen ist.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche (42) des Zylinders (8) oder des Zylinderkopfes (14) eine den Ringspalt im Bereich der oberen Totpunktstellung des Kolbens (7) vergrößernde ringförmige Ausnehmung (47) vorgesehen ist.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15,- dadujch gekennzeichnet, daß ein Umfangsbereich des Kolbenbodens (17), ausgehend von einem mittleren Bereich (48), eine sich nach oben und innen erstreckende erste Schrägfläche (49) und eine sich nach unten und innen erstreckende zweite Schrägfläche (50) aufweist.

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Ol 17. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine zweite Verbrennungsraum (21) als Umfangsnut in dem Kolben (7) ausgebildet ist und die wenigstens eine Düsenöffnung (19) in einem mittleren Bereich eines Kolbenbodens (17) verläuft.

•18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (19) zu dem Kolben (7) koaxial angeordnet und durch über den Umfang verteilte Zweigkanäle .(51) mit der Umfangsnut verbunden ist.

19. Maschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten (20) und dem zweiten (21.) Verbrennungsraum ein Kolbenboden (17) mit einem mit einer
Innenfläche (42) des Zylinders (8) zusammenwirkenden Kolbenring (52) angeordnet ist.

20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (52) oben eine im Abstand von der Innenfläche (42) des Zylinders (8) befindliche Fase (53) aufweist.

21. Maschine nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (52) hohl ausgebildet ist.

22. Maschine nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (52) von kreis- oder kreisringförmiger Querschnittsfläche ist, daß der Kolbenring (52) in eine nach außen V-förmig erweiterte Umfangsnut (54) des Kolbens (7) hineinragt, und daß eine untere schräge Begren-

zungsfläche (55) der Umfangsnut (54) mit im Abstand voneinander über den Umfang verteilten, den Kolbenring (52) stützenden Konsolen (56) versehen ist.

23. Maschine nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche (42) des Zy-

linders (8) im Bereich der oberen Totpunktstellung des
Kolbens (7) wenigstens eine sich nur über einen Teil des
Zylinderumfangs erstreckende taschenförmige Ausnehmung (58) vorgesehen ist.

24. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (17) mittels _₂g_

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Ol eines mittigen Gewindefortsatzes (44) in eine Gewindebohrung eines Kolbenzwischenbodens (45) eingeschraubt ist.

25. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Verbrennungsraum

(21) bildende Umfangsnut in dem Kolben (7) sich von außen nach innen zunächst erweitert und dann verengt.

26. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber jeder Düsenöffnung (19) ein Strahlreflektor (27;59) in einem Zylinderkopf (14) angeordnet ist.

27. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (8) eine Wassereinspritzdüse (60) wirksam wird.

28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinspritzdüse (60) koaxial mit der Düsenöffnung (19) angeordnet- ist.

29. Maschine nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinspritzdüse (60) konzentrisch mit einem Strahlreflektor (59) angeordnet ist.

30. Maschine nach einem der Ansprüche 1, 2 und 8 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zweitaktmaschine (61) ein erster Kolben (62) in dem Zylinder (8) geführt und mit zwei an diametral gegenüberliegenden Stellen eines ersten Kolbenschaftes (63) angeordneten ersten Kolbenbolzenzapfen (64,65) jeweils an einer ersten Pleuelstange (66,67) angelenkt ist, daß konzentrisch in dem ersten Kolbenschaft (63) ein zweiter Kolben (68) geführt und mit einem zweiten Kolbenbolzen (69) an einer zwischen den beiden ersten Pleuelstangen (66,67) angeordneten zweiten Pleuelstange (70) angelenkt ist, wobei die Kurbelwelle (4) miteinander fluchtende erste Kurbelzapfen (71,72) für die beiden ersten Pleuelstangen (66,67) und einen gegenüber den ersten Kurbelzapfen (71,72) um 180° versetzten zweiten Kurbelzapfen (73) für die zweite Pleuelstange (70) aufweist, und daß der erste

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Ol Verbrennungsraum (74) zwischen dem ersten (62) und dem -/.weiten (68) Kolben angeordnet ist und der erste (62) und zweite (68) Kolben jeweils einen zweiten Verbrennungsraum (77;79) aufweisen.

. 05 31. Maschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden ersten Kolbenbolzenzapfen (64,65) eine einerseits ständig mit einem Vorkompressionsraum (87,88) des Zylinders (8) verbundene und andererseits durch den zweiten Kolben (68) steuerbar mit dem ersten Verbrennungsraum (74) verbindbare Spülöffnung (8 5,86) aufweist.

32. Maschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorkompressionsraum (87;88) ständig mit einem Hohlraum (90) eines Kurbelgehäuses (2) verbunden ist.

33. Maschine nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (8) durch einen Zylinderkopf (14) geschlossen ist, und daß ein Pumpraum (91) zwischen dem Zylinderkopf (14), dem Zylinder (8) und dem ersten Kolben (62) über wenigstens einen Pumpkanal (92,93) ständig mit dem Vorkompressionsraum (87,88) verbunden ist.

34. Maschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Pumpkanal (92,93) eine Nut in einer Innenfläche (42) des Zylinders (8) aufweist.

35. Maschine nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spülöffnung (85,86) im.Bereich der oberen Totpunktstellung des ersten Kolbens. (62) mit einer Längsachse (94,95) einer in einer Wand (118) des Zylinders (8) montierten Einspritzdüse (96,97) fluchtet.

36. Maschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Längsachse (94,95) der wenigstens einen Einspritzdüse (96,97) im Abstand von einer Längsachse (89) des ersten Kolbens (62) verläuft.

37. Maschine nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (94,95) der wenigstens

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Ol einen Einspritzdüse (96,97) bezüglich des Zylinders (8) von außen und unten nach innen und oben geneigt ist.

38. Maschine nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß je wenigstens eine Auslaßöffnung (100,101) in dem ersten Kolbenschaft (63) und in einer Wand (118) des Zylinders (8) vorgesehen sind.

39. Maschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (100,101) in Umfangsrichtung um gegenüber den ersten Kolbenbolzenzapfen (64,65) versetzt sind.

40. Maschine nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kolbenzwischenboden (75) des ersten Kolbens (62) und/oder in einem Kolbenboden (76) des zweiten Kolbens (68) jeweils wenigstens zwei Düsenöffnungen (19) gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.

41. Maschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolbenzwischenboden (75) und/oder in dem Kolbenboden (76) im Wechsel mit den Düsenöffnungen (19) Strahlreflektoren (27) derart angeordnet sind, daß mit jeder Düsenöffnung (19) des Kolbenzwischenbodens (75) ein Strahlreflektor (27) des Kolbenbodens (76) fluchtet und umgekehrt.

42. Maschine nach einem der Ansprüche 30 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß jeder erste Kolbenbolzenzapfen (64,65) sich nach außen gestuft kegelig verjüngt und jede erste Pleuelstange (66,67) mit einer komplementär gestuft kegeligen Durchbrechung auf dem zugehörigen ersten Kolbenbolzenzapfen (64,65) mittels eines Sicherungsringes (104, 105) gehalten ist.

43. Maschine nach einem der Ansprüche 30 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinder (8) ein Zuführ-Gtutzen (106) für Spülluft oder ein Luft-Kraftstoff-Spülgemisch mit einer rechtwinklig zu einer Längsachse (107) der Kurbelwelle (4) angeordneten Mündungsplanfläche (108) mündet, und daß an einer (67) der ersten Pleuelstangen

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Ol (66,67) ein mit der Mündungsplanflache (108) zusammenwirkender Steuerschieber (111) befestigt ist.

44. Maschine nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführstutzen (106) in der Mündungsplanfläche (108) eine Labyrinthdichtungsanordnung (110) aufweist.

45. Maschine nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (111) im wesentlichen C-förmig -ausgebildet ist und mit einer Ausnehmung (112) eine Auslaßöffnung (109) in der Mündungsplanfläche (108) während des Verdichtungstaktes in dem Bereich von kurz nach der oberen Totpunktstellung bis kurz vor der unteren Totpunktstellung des.ersten Kolbens (62) zunehmend bis zum vollen Querschnitt und dann wieder abnehmend öffnet.

Patentanwälte .-lng. Horst Rö~e DJj3l.-lng. Peter Kos'·!

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