DE3020499A1 - Pendelkolbenmotor - Google Patents

Description

!teinhard Vogel

Beschreibung

Pende!kolbenmotor

Die Erfindung betrifft einen nach dem Viertaktverfahren arbeitenden ver — brennungsmotor, mit der technischen Bezeichnung "Pendelkolbenmotor,,. Er dient als Kraftmaschine dem Antrieb von Arbeitsmaschinen z.B. Kraftfahr zeuge, Generatoren, Förderbänder.

Nach Stand der Technik wird der Verbrennungsmotor nach dem Prinzip des Viertaktverfahrens, als Hubkolbenmotor und Kreiskolbenmotor gebaut. Der Hubkolbenmotor hat den Nachteil, in Relation zur Leistung, sehr groß und schwer zu sein. Außerdem besteht sein Triebwerk, besonders bei Mehr Zylinderausführung, aus zahlreiche sich bewegende und damit verschleißen de Teile. Mit dem Bau von Kreiskolbenmotoren ist es gelungen, kleine, leich te, mit wenigen beweglichen Teilen arbeitende Verbrennungsmotoren zu be treiben, jedoch ist der hohe Brennstoffbedarf und Fertigungsaufwand von großem Nachteil und den heutigen Anforderungen nach sparsamen, langlebigen und preiswerten Verbrennungsmotoren nicht mehr gewachsen.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, Arbeitsmaschinen mit extrem kleinen und leichten, in der Herstellung einfachen und dabei sparsamen V_er brennungsmotoren zu betreiben.

Die Erfindung wird dargestellt auf
Zchng. 1 (Schnitt durch Einlaßventil)
Zchng. 2 (Auspuffseite)
Zchng. 3 (Ansaugseite)

Nach der vorliegenden Erfindung wird die bei der Verbrennung entstehen de Wärmeenergie wie folgt in Mechanische umgewandelt:

Das Triebwerk des Pendelkolbenmotors besteht aus dem Kolben 1, dem Hebel 2, der Pleuelstange 3 und der Kurbelwelle 4. Der Kolben 1 ist in seiner geo metrischen Grundform ein flacher Zylinder auf dessen Mantelfläche zwei sym metrich gegenüberliegende prismatische Körper gesetzt sind. Der Kolben 1 führt bei laufendem Motor, zwischen zwei Totpunkten, eine hin und her ge hende Teilkreisbewegung durch. Er pendelt. Das Gehäuse 5 ist der Form des pendelnden Kolbens 1 so angepaßt, daß vier Verbrennungsräume entstehen, die

von dem Kolben 1 hermetisch getrennt werden. Durch den pendelnden Kolben 1 werden die Verbrennungsräume einmal vergrößert (Ansaugen, Arbeiten) und einmal verkleinert (Verdichten, Auspuffen). Das Gehäuse 5 ist durch zwei Gehäusedeckel 7 und 8 verschlossen. Die Umwandlung der bei der Verbrenn ung des Kraftstoffes entstehenden Druckenergie in mechanische Arbeit voll zieht sich an den prismatischen Körpern des Kolbens 1. Die dabei entstehen de Kraft wird über den Hebel 2 auf die Pleuelstange 3 und dann auf die Kurbelwelle 4 geleitet und dort in ein Drehmoment umgewandelt. Der Hebel 2 ist mit dem Kolben 1 durch eine Welle 6 fest verbunden. Die Welle 6 ist in den beiden Gehäusedeckeln 7 und 8 gelagert. Das erste Auge der Pleuelstange 3 ist im Zapfen des Hebels 2 und das Zweite im Zapfen der Kurbelwelle 4 ge lagert. Die Kurbelwelle 4 ist ebenfalls in den beiden Gehäusedeckeln 7 und 8 gelagert, und sie befindet sich an einem Punkt, der einerseits durch die Länge der Pleuelstange 4 und andererseits durch die Länge des Hebels 2 und dessen Lage in den beiden Totpunkten bestimmt ist. Zur Steuerung des Gas wechseis besitzt jeder Verbrennungsraum zwei Ventile, ein Einlaßventil 9 und ein Auslaßventil 10. Sie liegen hintereinander und dem prismatischen Körpern des Kolbens 1 gegenüber. Die Ventile werden von zwei Nockenwellen direkt gesteuert. Wobei eine Nockenwelle für zwei Verbrennungsräume zu ständig ist. Sie sind rechts und links vom Kolben 1 angeordnet und in den beiden Gehäusedeckeln 7 und 8 gelagert. Jeder der beiden Nockenwellen be sitzt nur zwei Nocken, eine für zwei Auslaßventile und eine für zwei Ein laßventile. Dies ist möglich, da Einlaß - und Auslaßventil eines jeden Verbrennungsräume 45 versetzt zur Achse der Nockenwelle angeordnet ist. Die Nockenwellen drehen sich bei Ansicht auf die Ansaugseite rechtsherum und werden durch einen Kettentrieb (wie auf Zchng. 1 gezeigt) oder Zahn riementrieb von der Kurbelwelle mit einem Ubersetztungsverhältnis von 2:1 angetrieben. Die bei Fremdzündung vorhandenen Zündkerzen, bei Selbst - zündung sind es die Glühkerzen und Einspriztzdüsen, sind auf der oberen Stirnseite der Verbrennungsräume angeordnet. Der Motor kann (wie auf Zchng. 1 gezeigt) Wasser - als auch Luftgekühlt werden.

Das Arbeitsspiel des Pendelkolbenmotors ist in vier Takte unterteilt.

1. Takt = Ansaugen

2. Takt = Verdichten

3. Takt = Arbeiten

4. Takt = Auspuffen

Der Pendelkolbenmotor verfährt bei diesen vier Takten wie folgt: Das Einlaßventil von Verbrennungsraum 1 öffnet sich und der Kolben 1 er -

zeugt beim Pendeln nach rechts einen Unterdruck. Infolge des Unterdruckes strömt das Kraftstoff - Luft - Gemisch in den Verbrennungsraum. Das Ein laßventil wird geschlossen und der zurückpendelnde Kolben verdichtet das Kraftstoff — Luft — Gemisch. Gleichzeitig mit dem Beginn des Verdichtens in Verbrennungsraum 1 öffnet das Einlaßventil in Verbrennungsraum 2, wobei der Kolben Kraftstoff - Luft - Gemisch ansaugt. Das in Verbrennungsraum 1 verdichtete Kraftstoff - Luft - Gemisch wird gezündet und die expandier enden Gase drucken den Kolben zurück, wodurch das in Verbrennungsraum 2 befindliche Kraftstoff - Luft - Gemisch verdichtet und in Verbrennungsraum 3 Verbrennungsgas angesaugt wird. Das in Verbrennungsraum 2 verdichtete Kraftstoff - Luft - Gemisch wird gezündet und die Gase drücken den Kolben zurück, wodurch der Kolben in Verbrennungsraum 4 Kraftstoff - Luft -Gemisch ansaugt, in Verbrennungsraum 3 Verdichtet und das verbrannte Gas in Verbrennungsraum 1 auspufft. Anschließend wird das zündbereite Kraftstoff Luft - Gemisch in Verbrennungsraum 3 gezündet. Der Kolben pendelt zurück verdichtet in Verbrennungsraum 4, in Verbrennungsraum 1 saugt er an, und in Verbrennungsraum 2 drückt er die verbrannten Gase aus. Mit der Zünd ung des in Verbrennungsraum 4 verdichteten Gases ist eine Zündfoge beendet.

Das beteutet, daß wenn in Verbrennungsraum 1 Takt 1 beginnt, beginnt in Verbrennungsraum 4 Takt 2, in Verbrennungsraum 3 Takt 3 und in Verbrenn ungsraum 2 Takt 4, Es entsteht eine permanente Zündfolge entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei jeder Verbrennungsraum die Takte Auspuffen, Ansaugen und Verdichten durchgeführt hat, wenn in seinem die Zündung erfolgen muß. In jeder halben Umdrehung der Kurbelwelle ist demnach ein Arbeitsspiel ab geschlossen. Bei Selbstzündung würde der Pendelkolbenmotor kein Kraftstoff Luft ·= Gemisch ansaugen, sondern nur Luft und der Brennstoff würde in den Verbrennungsraum eingespritzt werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es möglich ist, Kraftmaschinen nach dem Prinzip des Verbrennungs motores extrem klein und leicht und dabei Leistungsstark zu bauen. Das bedeutet, sein Platzbedarf und die Belastung durch sein Gewicht ist sehr klein, was z.B. im Kraftfahrzeugbau von Vorteil ist. Außerdem sind seine anzufertigenden Teile gegenüber einem vier Brennkammer - Hubkolbenmotor stark reduziert. Das bedeutet, daß seine Fertigungskosten niedrig sind. Sämtliche sich drehenden Teile können problemlos Wälzgelagert werden, zu dem treten durch den Kolben nur an den Berührungsflächen der Dichtungs elemente Reibungen auf und nicht wie bei einem Hubkolbenmotor durch den

Kolbendruck an den Zylinderflächen, wodurch der Verschleiß des Kolbens her ■ abgesetzt und eine hohe Langlebigkeit des Motors erreicht wird. Außerdem ist der Reibungswiederstand des gesamten Motors sehr niedrig. Es treten keine Lehrhübe wie bei einem Hubkolbenmotor auf, denn der Kolben des Pendelkolbenmotos vollendet bei jeder Pendelbewegung einen Arbeitstakt.

ORIGINAL INSPECTED

130QS1/Q029

Leerseite

Claims (4)

1. Patentansprüche

   M. .J Verbrennungsmotor nach dem Prinzip des Viertaktverfahrens mit der technischen Bezeichnung Pendelkolbenmotor.Zum Antrieb von Arbeitsmaschinen dadurch gekennzeichnet,daß nur ein Kolben (l) mit Pendelbewegung durch vier Verbrennungsräume mechanische Arbeit verrichtet.
2. 2. Pendelkolbenmotor nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß der Kolben (l) in seiner geometrischen Grundform ein flacher Zylinder ist,auf dessen Mantelfläche zwei sich symmetrich gegenüberliegende prismatische Körper angebracht sind.Der zylinderförmige Teil des Kolbens (l) ist dem Druckverlauf in den Verbrennungsräumen angepaßt und zwar in der Weise,daß die Wanddicke des Zylinders mit dem Abfall des Druckes dünner wird.
3. 3. Pendelkolben nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Ein— und Auslaßventile der jeweils zwei links und rechts des Kolbens (l) sitzenden Verbrennungsräume um 90 zueinander und 45 zur Nockenwelle angeordnet sind.
4. 4. Pendelkolben nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Verbrennungsräume keilförmig sind.

   130051/0029

   ORIGINAL INSPECTED