DE3447004C2

DE3447004C2 - Schwenkkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3447004C2
Application number: DE3447004A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Köpke, Günter, Dr.-Ing., 8183 Rottach-Egern
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1987-02-12
Also published as: DE3447004A1

Abstract

Bei einem Verbrennungsringmotor 10, bestehend aus einem Motorgehäuse 12, wenigstens einem ringförmigen Arbeitsraum mit wenigstens einer Zündkerze, einer Kolbenwelle 40 mit wenigstens einem Arbeitskolben 62, der in dem ringförmigen Arbeitsraum pendelnd bewegbar ist, einer Luft- oder Verbrennungsgemisch-Zuführeinrichtung und aus einem Triebwerk, durch das die pendelnde Bewegung der Kolbenwelle 40 in eine gleichsinnige Drehbewegung einer Abtriebswelle umsetzbar ist, ist zur Erzielung einer kleinstmöglichen Baugröße und einer optimalen Motorfunktion vorgesehen, daß das Motorengehäuse 12 im Bereich eines den Arbeitsraum begrenzenden Wandabschnitts 26, 28 geteilt ist, daß wenigstens teilweise an einem Motorgehäuseteil 14, 16 angeformtes Triebwerksgehäuse vorhanden ist, und daß der Luft- oder Verbrennungsgemisch-Zuführeinrichtung Spülkanalteile 66 zugeordnet sind, welche von der Kolbenwelle 40 und Abschnitten des Motorgehäuses gebildet und abhängig von der Stellung der Kolbenwelle schließbar sind. Vorzugsweise grenzt jeder ringförmige Arbeitsraum mit wenigstens einem Wandabschnitt 26, 28 an einen zugehörigen Luft- oder Verbrennungsgemisch-Einspülabschnitt, wobei das Motorgehäuse 12 im Bereich dieses Wandabschnitts geteilt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkkolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Motorgehäuse, wenigstens einem ringförmigen Arbeitsraum mit wenigstens einer Zündkerze, einer Kolbenwelle mit wenigstens einem Arbeitskolben, der in dem ringförmigen Arbeitsraum pendelnd bewegbar ist, und aus einem Triebwerk, durch das die pendelnde Bewegung der Kolbenwelle in eine gleichsinnige Drehbewegung einer Abtriebswelle übertragbar ist.
Mit Verdrängungswirkung arbeitende Brennkraftmaschine lassen sich in Hubkolbenmotoren und Kreiskolbenmotoren unterteilen. Bei den heute üblichen Zweitakt- und Viertakthubkolbenmotoren ist eine der jeweiligen Zahl der Takte entsprechende Zylinderzahl mit jeweils einem Arbeitsraum erforderlich, um bei einer Zündung des Gemisches Arbeit von einem der Zylinder abzugeben. Die geradlinige hin- und hergehende Bewegung jedes Kolbens wird jeweils über eine zugeordnete Pleuelstange in eine rotierende Bewegung einer Kurbelwelle übertragen. Die zahlreichen sich bewegenden und Verschleiß unterliegenden Teile konventioneller Hubkolbenmotoren führen dazu, daß der Hubkolbenmotor in Relation zur Leistung nur sehr großvolumig und relativ schwer ausgelegt werden kann. Er ist infolge seiner zahlreichen Einzelteile sehr lohn- und materialintensiv und entsprechend kostspielig.
Ein Schwenkkolbenmotor mit den eingangs genannten Merkmalen ist bereits aus der DE-OS 33 03 509 bekannt. Diese Druckschrift offenbart Motoren, deren Arbeitsweise mit der eines Zweitakt- und eines Viertakthubkolbenmotors vergleichbar ist. Als nachteilig ist insbesondere bei diesen Motoren anzusehen, daß das Kraftstoffgemisch stark verwirbelt in den Arbeitsraum eingeblasen wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem die Öffnung im Arbeitsraum zum Abführen der Abgase noch geöffnet ist. Dadurch wird nicht nur ein geordneter Aufbau einer Schichtladung unmöglich gemacht, sondern es können auch vorzeitig Kraftstoffteile in das Abgas gelangen, was den Wirkungsgrad und Verbrauch des Motors nachteilig beeinflußt. Diese Motoren bieten daher keine Vorteile gegenüber den bestehenden Zwei- und Viertaktmotoren.
Aus der DE-OS 23 51 781 ist ein Schwenkkolbenmotor mit zwei Arbeitskolben bekannt, bei welchem das Gemisch mit Hilfe des Kolbens von der Spülkammer über einen Strömungskanal in die Arbeitskammer geführt wird, wobei seitliche Öffnungen in den Kammern für den Strömungskanal vorgesehen sind. Diese Maschine besitzt keinen ringförmigen Innenraum, da ein wesentliches Ringsegment für die Aufnahme der Zündkerzen bzw. für die Luftzuführung benötigt wird. Dadurch ergibt sich gegenüber der erfindungsgemäßen Ausbildung mit einer Arbeitskammer und einer Spülkammer ein komplizierterer Aufbau. Nachteilig ist bei diesem Motor ferner, daß er mit einem axial umlaufenden Hohldrehschieber mit einem Ansaugkanal und einem Durchgangskanal ausgestattet ist, der die Frischluft zwangsmäßig zu steuern hat. Diese Motoren sind auch nur im Zweitaktverfahren zu betreiben. Eine Schichtladung ist bei dieser Konstruktion jedoch nicht möglich, da die Strömung über seitliche Öffnungen in die Kammern geführt wird, wobei das Einströmen nicht in einer zur Kolbenbewegung gleichförmigen Richtung erfolgt, sondern quer zu dieser. Dabei kann auch unverbrannter Kraftstoff bereits vor der Verdichtung des Gemisches in die Abgasleitung gelangen, wobei der Wirkungsgrad verschlechtert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Verbesserung und einfache Fertigung insbesondere der Einrichtung für das Einspülen der Luft bzw. des Kraftstoffgemisches in die Arbeitskammer unter Bildung einer geschichteten Ladung zu finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 enthalten.
Zwar ist aus der DE-OS 33 14 972 ein Schwenkkolbenmotor bekannt, welcher dem in der DE-OS 33 03 509 beschriebenen Motor sehr nahe kommt. Aus dieser Entgegenhaltung ist jedoch ein gebogener Strömungskanal nicht bekannt, so daß auch bei diesem Motor eine Schichtladung nicht möglich ist. Gleiches gilt für weitere bekannte Konstruktionen, die aus den Patentschriften DE-PS 9 08 676, US-PS 21 27 743 sowie der US-PS 10 37 094 bekannt sind.
Ein Schwenkkolbenmotor mit nur einem einzigen Kolben ist auch aus der US-PS 12 09 989 bekannt, jedoch erfolgt bei diesem Motor das Einströmen des Gemisches nicht mit einem vergleichbaren gebogenen Strömungskanal, da die Strömung etwa gegen die Richtung der Kolbenbewegung erfolgt, so daß die gewünschte Schichtladung nicht möglich ist. Auch erfolgt das Überströmen des Gemisches nicht über einen Steuerkanal in der Kolbenwelle, sondern über eine Vertiefung im Gehäuse.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schwenkkolbenmotors wird in vorteilhafter Weise die Fertigung wesentlich vereinfacht, da die vorgesehene Teilung eine problemlose und toleranzarme Bearbeitung der Gehäuseteile mit konventionellen Werkzeugmaschinen ermöglicht. Komplizierte Steuerelemente zum Zuführen des Kraftstoffgemisches sind nicht erforderlich. Zugleich ermöglicht der vorgesehene einfache Gehäuseaufbau in vorteilhafter Weise eine besonders geringe Baugröße des Schwenkkolbenmotors, ohne daß dessen Funktion beeinträchtigt wird. Durch die Verwendung eines separaten Trennsegmentes ist schließlich eine einfache Montage sowie eine einfache Justierung desselben möglich.
Zur Verringerung der Baugröße des Schwenkkolbenmotors trägt weiterhin vorteilhaft bei, daß zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr in die Arbeitskammern Vertiefungen an der Kolbenwelle vorgesehen sind, welche abhängig von der Stellung der Kolbenwelle schließbar sind.
Von Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotor überdies, daß er bereits aufgrund der geringen Teilezahl sehr robust und leicht reparierbar ist, wenig Verschleiß und innere Reibung bietet und einen optimalen Betrieb gewährleistet, der bei geringem Treibstoffverbrauch und geringer Schadstoffemission einen universellen Anwendungsbereich von 1 bis 10 000 kw als Ottomotor mit Vergaser oder Benzineinspritzung sowie Diesel- und Gasbetrieb für Fahrzeuge und/oder stationäre Anlagen erschließt. Die Erfindung eröffnet in vorteilhafter Weise die Voraussetzung, im Vergleich zu konventionellen Hubkolbenmotoren bei gleicher Leistung nur mit einem Drittel des Gewichts, der Baugröße und der Herstellungskosten auszukommen, wobei insbesondere ein geringerer Brennstoffverbrauch eintritt. Der erfindungsgemäße Motor ist somit bei kleinstmöglicher Baugröße und Gewicht einfach und präzise herstellbar und dadurch viel kostengünstiger als bisher bekannte Motoren. Das Motorengehäuse ist vorzugsweise in der Ebene der Kolbenwelle wie ein Turbinengehäuse geteilt. Diese Gehäuseteilung bietet erhebliche fertigungstechnische Vorteile, da die Bearbeitung der jeweiligen Gehäusehälften und der zugeordneten Triebwerkgehäuse in einer Einspannung möglich ist. Diese Gehäuseteilung ist sowohl für Kolben mit winkligem als auch mit gerundetem Querschnitt vorteilhaft.
Zweckmäßige Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Vorzugsweise grenzt jede ringförmige Arbeitskammer mit wenigstens einem Wandabschnitt an eine zugehörige ringförmige Spülkammer, wobei das Motorgehäuse im Bereich dieses Wandabschnittes mittels eines stehenden Trennsegmentes geteilt ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Arbeitskolben bei seiner pendelnden Bewegung nicht über eine Trennfuge läuft und die Baugröße des Motors verringert werden kann.
Das stehende Trennsegment zwischen Arbeitskammer und Spülkammer ist zur Erleichterung der Fertigung als separater Gehäuseteil ausgebildet, der im Bereich der Teilung des Motorgehäuses einsetzbar und befestigbar ist. Hinsichtlich der Fertigungserleichterung und der kompakten Ausbildung des Schwenkkolbenmotors ist es weiterhin günstig, wenn die ringförmige Spülkammer in dem Motorengehäuse in möglichst querschnittsgleicher Fortsetzung der ringförmigen Arbeitskammer gebildet ist. In einer bevorzugten Ausbildungsform des Schwenkkolbenmotors weist die Kolbenwelle zwei Kolben auf, die sich diametral zueinander erstrecken. Diese Ausbildung hat unter anderem einen günstigen Einfluß auf den Ausgleich der Massenkräfte sowie die gleichmäßige Arbeit des Motors. Alternativ ist jedoch nach einer Ausbildungsform der Erfindung nur ein Kolben vorgesehen. Diese Ausbildungsform ermöglicht eine besonders kleine und kompakte Baugröße des Schwenkkolbenmotors.
Im Hinblick auf die günstige Fertigung und die Erzielung einer geringen Baugröße ist es von Vorteil, wenn das Triebwerksgehäuse für die Aufnahme eines Kurbelgetriebes vorgesehen ist und mit dem Motorgehäuse eine gemeinsame Teilung in der Ebene der Kolbenwelle aufweist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Explosionsansicht einer ersten Ausbildungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den zusammengesetzten Motor nach Fig. 1 in Richtung des Triebwerkes;
Fig. 3 einen senkrecht zur Kolbenwelle verlaufenden Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwenkkolbenmotors, bei dem nur ein Kolben vorgesehen ist;
Fig. 4 einen Schnitt wie Fig. 3, wobei sich der Kolben in der Kompressionsstellung befindet;
In Fig. 1 ist eine schematische räumliche Ansicht einer auseinandergenommenen ersten Ausbildungsform eines Schwenkkolbenmotors 10 dargestellt. Das Motorgehäuse 12 besteht aus einem Gehäuseoberteil 14 und einem Gehäuseunterteil 16. Das Motorgehäuse 12 besitzt einen im wesentlichen ringförmigen Innenraum und besteht vorzugsweise aus Aluminiumniederdruckguß, was im Gegensatz zu Aluminiumdruckguß eine größere Festigkeit bei hoher Fertigungspräzision aufweist.
An das Motorgehäuse 12 ist an einer Stirnseite das Triebwerkgehäuse 18 angeformt. Dabei ist an das Gehäuseoberteil 20 des Triebwerkgehäuses 18 und an das Gehäuseunterteil 16 des Motorgehäuses 12 ein Gehäuseunterteil 22 des Triebwerksgehäuses 18 jeweils einstückig angeformt. Das Triebwerksgehäuse 18 weist in Fig. 1 unterhalb des Gehäuseunterteils 22 einen unteren Gehäuseabschluß 24 auf. Das Triebwerksgehäuse 18 besteht insgesamt ebenfalls vorzugsweise aus Aluminiumniederdruckguß.
Zu dem Motorgehäuse 12 gehören ferner zwei separate Trennsegmente 26 und 28, die im Bereich der Teilung des Motorgehäuses einsetzbar sind, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet. Die Trennsegmente 26 und 28 besitzen einen gleichen Aufbau aus einer quaderförmigen Befestigungsplatte 30 und einer sich rechtwinkelig zu dieser erstreckenden annähernd quaderförmigen Zylinderkopfplatte 32. Die Zylinderkopfplatte 32 ist an ihrer im eingesetzten Zustand nach innen weisenden Seite 34 in Längsrichtung des Motorgehäuses konkav ausgearbeitet, wobei der Krümmungsradius dem Radius einer in das Motorgehäuse 12 einzusetzenden Kolbenwelle 40 entspricht. Die Längserstreckung der Zylinderkopfplatte 32 ist kleiner als die der Befestigungsplatte 30. Jedes Trennsegment 26 und 28 ist mit seiner Zylinderkopfplatte 32 in eine im Bereich der Teilung des Motorgehäuses entsprechend in dem Gehäuseoberteil 14 und dem Gehäuseunterteil 16 vorgesehenen passenden Ausnehmungen 36 und 38 dichtend einsetzbar, wobei jedes Trennsegment mit seiner Befestigungsplatte 30 durch wenigstens vier im Randbereich vorgesehene Bohrungen 42 mit Hilfe von nicht dargestellten Bolzen, die in Gewindebohrungen 44 an dem Motorgehäuse 12 eingreifen, befestigt werden kann. Mit der Montage der Befestigungsplatte 30 werden in vorteilhafter Weise gleichzeitig das Gehäuseoberteil 14 und das Gehäuseunterteil 16 des Motorgehäuses passend miteinander verbunden.
Die in das Motorgehäuse 12 einzusetzende Kolbenwelle 40 besteht aus einem ringförmigen Lagerabschnitt 46, einem Hauptabschnitt 48, einem Schwingenabschnitt 50 und einem rohrförmigen Lagerabschnitt 52. Die Kolbenwelle 40 ist in dem Motorgehäuse 12 in den Lagerbereichen 54, 56 und 58 in nicht dargestellter Weise mit Gleitlagern, Nadellagern oder dergleichen gelagert.
An dem Hauptabschnitt 48 der Kolbenwelle 40 befinden sich Kolbenteile 60, 62 die diametral zueinander angeordnet einen Kolben bilden und sich über die gesamte Breite des Hauptabschnitts 48 mit einem rechteckigen Querschnitt erstrecken. Beide Kolbenteile weisen eine konvexe radiale Fläche 64 auf, deren Krümmungsmittelpunkte in der Drehachse der Kolbenwelle 40 liegen. In dem Hauptabschnitt 48 der Kolbenwelle 40 ist weiterhin eine taschenförmige Vertiefung 66 vorgesehen.
Auf dem Gehäuseoberteil 14 des Motorgehäuses 12 ist ein Einlaß 76 für Luft- oder Kraftstoffgemisch mit einem Montageflansch 78 angeordnet, wobei sich der Einlaß 76 in etwa senkrecht zur Drehachse der Kolbenwelle 40 und senkrecht zur horizontalen Teilung des Motorgehäuses 12 erstreckt. Für den Auslaß von Verbrennungsgasen ist unterhalb des Gehäuseunterteils 16 des Motorgehäuses 12 ein nur in Fig. 2 dargestellter Auslaß 80 mit einem Montageflansch 82 vorgesehen, der sich diametral zu dem Einlaß 76 erstreckt.
In der schematischen Darstellung von Fig. 1 sind die erforderlichen Dichtungs-, Schmierungs- und Kühlungsmaßnahmen sowohl im Bereich der Kolbenwelle 40 und der Kolbenteile 60 und 62 als auch im Motorgehäuse 12 zur Ver -einfachung weggelassen. Dies gilt auch für den übrigen schematisch dargestellten Varianten der erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotoren.
In Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt senkrecht zur Kolbenwellenachse durch den zusammengesetzten Schwenkkolbenmotor gem. Fig. 1 dargestellt. Der Schnitt verläuft etwa in der Mitte des Motorengehäuses 12, wobei die Schnittansicht in Richtung des Triebwerkes dargestellt ist. Die Bezeichnungen der Teile von Fig. 2 entsprechen den von Fig. 1.
Deutlicher zu erkennen ist in Fig. 2, daß die Kolbenwelle 40, der Kolbenteil 60 und der Kolbenteil 62 hohl ausgebildet sind, um diese Teile von innen zu kühlen. Der Kolbenteil 60 weist zwei Spülböden 61 und der Kolbenteil 62 zwei Arbeitsböden 63, 64 auf. Zwischen den Spülböden 61 und den Trennsegmenten 26, 28 ist je ein als Spülkammer 72, 73 ausgebildeter ringförmiger Innenraum und zwischen den Arbeitsböden 63, 64 und den Trennsegmenten 26, 28 je ein als Arbeitskammer 74, 75 ausgebildeter ringförmiger Innenraum angeordnet. Gleichzeitig hat die hohle Ausbildung der Kolbenwelle 40, des Kolbenteils 60 und des Kolbenteils 62 auch den Vorteil, daß geringere Massenkräfte auftreten und das Gesamtgewicht des Schwenkkolbenmotors wesentlich verringert wird. In die hohle Kolbenwelle 40 ist ein Zuführrohr 84 konzentrisch zur Kolbenwellenachse angeordnet, durch das ein gasförmiges Kühlmedium, beispielsweise Luft, in den Kolbenteil 62 über dessen gesamte Breite mit Hilfe eines seitlich an dem Zuführrohr 84 angeordneten länglichen Auslaßtrichters 85 gerichtet zuführbar ist.
Ergänzend zu der Darstellung in Fig. 1 ist Fig. 2 weiterhin zu entnehmen, daß der Luft- oder Verbrennungsgemisch-Einlaß 76 annähernd über die gesamte Breite des Hauptabschnitts 48 der Kolbenwelle 40 verläuft, in Längsrichtung des Motorgehäuses 12 abgerundet ist und sich in seiner Breite aus dem Bereich des Flansches 78 nach innen verjüngt. Die Ausbildung des diametral gegenüberliegenden Auslasses 80 gleicht im wesentlichen der des Einlasses 76, wobei jedoch ein größerer Auslaßquerschnitt vorliegt.
Die Trennsegmente 26 und 28 sind mit nur durch Strichpunkt dargestellten Schraubbolzen 43 an dem Gehäuseoberteil 14 und dem Gehäuseunterteil 16 des Motorgehäuses 12 abgedichtet befestigt. Sie weisen in ihren Zylinderkopfplatten 32 einen etwa von der Mitte der nach innen weisenden Seite 34 mit wachsendem Querschnitt etwa zur Mitte der Unterseite 35 der Zylinderkopfplatte 32 gebogenen Strömungskanal 67 auf, der sich in Längsrichtung des Motorgehäuses etwa über die gesamte Breite des Hauptabschnitts 48 der Kolbenwelle 40erstreckt. Die Ausbildung dieses Strömungskanals sorgt in günstiger Weise für eine bessere und schnellere Spülung, wobei das Luft- oder Verbrennungsgemisch in den Bereich der äußeren Ecken der Arbeits- bzw. Verbrennungskammern 74, 75 geblasen wird. Der in dem Strömungskanal 67 gebildete tote Raum dient in vorteilhafter und die Baugröße verringernder Weise mit als Verdichtungsraum. Die über die gesamte Breite des Kolbens erfolgende Beschickung der Arbeitskammer bildet in vorteilhafter Weise eine Voraussetzung für eine Schichtladung, die für die optimale Funktion des Schwenkkolbenmotors günstig ist. Die Ausbildung des Strömungskanals 67 in der entfernbaren Zylinderkopfplatte 32 hat zudem Vorteile für die Reparatur und Wartung.
In dem Gehäuseunterteil 16 des Motorgehäuses 12 sind nahe den Trennsegmenten 26 bzw. 28 bei 88 aus Zündkerzen bestehende Zündeinrichtungen eingezeichnet. Gestrichelt sind die äußeren Konturen des Gehäuseoberteils 20 des Triebwerksgehäuses 18 sowie die Schwinge 68, eine an dem Gabelabschnitt 70 der Schwinge 68 angelenkte Pleuelstange 69 sowie die an der Pleuelstange 69 angelenkte Abtriebskurbel 71, die bei der pendelnden Bewegung der Kolbenteile 60, 62 eine gleichsinnige Drehung auf eine ebenfalls gestrichelt angedeutete Abtriebswelle 90 überträgt.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schwenkkolbenmotoren unter besonderer Berücksichtigung der Darstellung von Fig. 2 näher erläutert. Wenn sich der Kolbenteil 60 in Fig. 2 in seiner linken Verschwenkstellung befindet, ist der Einlaß 76 von dem Kolbenteil 60 freigegeben, und das Verbrennungsgemisch kann in den als Spülkammer 72 ausgebildeten ringförmigen Innenraum eintreten, wobei die Spülkammer stirnseitig durch die ebene Wand der Zylinderkopfplatte 32 des Trennsegmentes 26 abgeschlossen ist. Da sich die an der Kolbenwelle im Bereich des Spülbodens 61 gebildete taschenförmige Vertiefung 66 nicht im Bereich des Trennsegmentes 26 befindet, schließt die Kolbenwelle 40 die Spülkammer 72 hermetisch gegen die im Gehäuseunterteil 16 angeordnete ringförmige Arbeitskammer 74 ab, die in querschnittsgleicher Fortsetzung der ringförmigen Spülkammer 72 gebildet ist. Wenn sich nun der Kolbenteil 62 aufgrund einer Zündung des im Bereich des Trennsegmentes 26 komprimierten Verbrennungsgemisches zu dem gegenüberliegenden Trennsegment 28 bewegt, wird zunächst der Einlaß 76 durch den Kolbenteil 60 geschlossen und das Verbrennungsgemisch in der Spülkammer 72 komprimiert. Im weiteren Verlauf der Bewegung der Kolbenwelle gibt der Kolbenteil 62 den Auslaß 80 für den Austritt der Abgase bzw. Verbrennungsprodukte in einen Auspuff frei. In der letzten Phase der Bewegung werden die Verbrennungsprodukte durch das überströmende Verbrennungsgemisch ausgespült, wenn die taschenförmige Vertiefung 66 mit dem Strömungskanal 67 kommuniziert. Die Bewegung des Kolbenteils 60 und des diametral gegenüberliegenden Kolbenteils 62 kehrt sich nun aufgrund der im Bereich des Trennsegmentes 28 erfolgten Zündung des dort komprimierten Verbrennungsgemisches um, und der soeben beschriebene Vorgang wiederholt sich wiederum in entgegengesetzter Richtung.
Der Schwenkkolbenmotor läßt sich auch mit einer Kraftstoffeinspritzung in der Spülkammer bzw. in den Strömungskanal betreiben, wobei diese Einspritzung vorteilhaft zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Überströmen von in der Spülkammer enthaltener Luft in die Arbeitskammer begonnen hat. Hierdurch ist es in günstiger Weise möglich, daß eine reine Frischluftfront das Ausspülen bis zum Auslaß übernimmt. Außerdem läßt sich vorteilhaft der Brennstoffverbrauch verringern, da kein Gemisch unnötigerweise in den Auspuff gelangt.
Ferner besteht die Möglichkeit, mit einer zweiten Einspritzdüse am Ende der Kompression in der Nähe der Zündkerze Brennstoff in die Arbeitskammer einzuspritzen, wobei die jeweiligen Einspritzmengen an jeder Seite zur Erzielung einer optimalen Verbrennung jeweils den gesamten Bedarf decken. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung läßt sich bei dem Schwenkkolbenmotor eine günstige Schichtverbrennung erzielen. Auch bei Vergaserbetrieb läßt sich eine günstige Schichtverbrennung verwirklichen, indem vor dem Ansaugen des Gemisches über einen Überströmkanal Frischluft angesaugt wird. Auch in diesem Fall läßt sich wiederum eine Frischluftfront zum Ausspülen erreichen, an die sich am Schluß des Ansaugvorganges das fette Gemisch schichtartig anschließt. Da sich die Flammenfront kugelförmig ausbreitet, kann der Verbrennungsvorgang bei breiten Arbeitsräumen durch Einsatz von wenigstens einer weiteren Zündkerze verbessert werden.
In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwenkkolbenmotors dargestellt, bei dem ein Kolbenteil 132 als Arbeitskolben mit einem Spülboden 137 und einem Arbeitsboden 139 vorgesehen ist und wobei in den Darstellungen das Triebwerk nebst Gehäuse zur Vereinfachung weggelassen ist. Der Schwenkkolbenmotor 110 besteht ebenfalls aus einem zweiteiligen Motorgehäuse 112, das ein halbzylindrisches Gehäuseoberteil 114 und ein als Gehäuseunterteil ausgebildetes, deckelähnliches Trennsegment 116 aufweist. In dem Gehäuseoberteil 114 ist ein als ringförmige Arbeitskammer 118 gebildeter Innenraum ausgebildet, der sich etwa über einen Schwenkbereich von 90 Grad erstreckt. In querschnittsgleicher Fortsetzung dieser ringförmigen Arbeitskammer 118 ist ebenfalls in dem Innenraum des Gehäuseoberteils angeordnete ringförmige Spülkammer 120 gebildet. Auf dem Gehäuseoberteil ist ein Stutzen 122 mit einem Flansch 124 vorgesehen, wobei in dem Stutzen ein sich im Querschnitt nach innen verengender und über die Breite des Arbeitskolbens ausgebildeter Einlaß 126 und ein entsprechend ausgebildeter Auslaß 128 mit größerem Querschnitt vorgesehen sind.
In dem Motorengehäuse 112 ist in der Trennebene zwischen dem Gehäuseoberteil 114 und dem Gehäuseunterteil 116 eine Kolbenwelle 130 gelagert, der ein Arbeitskolben 132 mit einem rechteckigen Längsquerschnitt angeformt ist. Der Kolben kann auch einen Längsquerschnitt mit anderen Winkeln, beispielsweise eine prismatische Form, oder eine wenigstens teilweise abgerundete Form aufweisen. Die Kolbenwelle 130 und der Arbeitskolben 132 sind hohl ausgebildet, wobei durch eine Kolbenwellenöffnung 134 ein gasförmiges Kühlmedium in nicht dargestellter Weise eingeführt wird. In die Kolbenwelle 130 ist ein Steuerkanal 136 eingearbeitet, der durch einen teilzylinderförmigen Abschnitt der Gehäuseunterseite 116 vervollständigt wird und der in der in Fig. 3 dargestellten Stellung nach dem Einspülen des Verbrennungsgemisches mit einem nur in dem deckelartigen Unterteil 116 gebildeten, gebogenen Strömungskanal 138 in Verbindung steht, der sich bogenförmig nach oben zu einer taschenförmigen Ausnehmung 140 erweitert, die in dem stirnseitigen Abschnitt des Arbeitsraumes gebildet ist, wobei dieser Abschnitt unmittelbar durch die Gehäuseunterhälfte 116 gebildet ist.
Fig. 4 zeigt den Schwenkkolbenmotor mit einem Arbeitskolben in seiner nach rechts verschwenkten Kompressionsstellung. Das von dem Arbeitsboden 139 des Kolbens 132 einem Teil des Gehäuseoberteils 114, der sich vorzugsweise über die gesamte Kolbenbreite erstreckenden taschenförmigen Ausnehmung 140, dem Strömungskanal 138 und der Kolbenwelle 130 eingeschlossene komprimierte Verbrennungsgemisch wird durch eine oder mehrere schematisch dargestellte Zündkerzen 142 gezündet.
Die Wirkungsweise des Schwenkkolbenmotors 110 läßt sich gut im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschreiben. Wenn sich der Kolben 132 in seiner linken in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet, sind die Verbrennungsrückstände aus der Arbeitskammer 118 durch den Auslaß 128 ausgespült. Für diese Ausspülung ist ebenfalls der Kolben 132 verantwortlich, der das aus dem Einlaß 126 zugeführte Verbrennungsgemisch bzw. die Luft in dem Verbrennungsgemisch-Einspülkammer 120 eingesaugt und durch die Kanäle 136 und 138 in die Arbeitskammer 118 zum Austreiben der Verbrennungsprodukte eingespült hat. Wenn sich nun der Kolben aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung in die Kompressionsstellung gemäß Fig. 4 bewegt, verschließt zunächst die Kolbenwelle 130 den Strömungskanal 138 und anschließend der Arbeitskolben 132 den Auslaßkanal 128. Im weiteren Verlauf der Bewegung wird das eingespülte Verbrennungsgemisch komprimiert und schließlich in der in Fig. 4 dargestellten Stellung des Kolbens durch die Zündkerze 142 gezündet. Der Kolben 132 beginnt daraufhin, sich wieder in die in Fig. 3 dargestellte Stellung zu bewegen, wobei in der Spülkammer 120 zunächst ein Verbrennungsgemisch angesaugt wird bzw. durch Einspritzung hergestellt wird, das dann nach einer Vorkompression wiederum der Arbeitskammer 118 zugeführt wird. Auch bezüglich dieses Ausführungsbeispieles eines Schwenkkolbenmotors gelten die bereits erwähnten herstellungstechnischen Vorteile, die im vorliegenden Fall mit einer besonders geringen Baugröße und einem günstigen Leistungsgewicht mit hervorragendem Wirkungsgrad gepaart sind.

Claims

1. Schwenkkolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem geteilten Motorgehäuse, welches einen mindestens abschnittsweise ringförmigen, aus Kammern bestehenden Innenraum 72, 73, 74, 75; 118, 120 umschließt, in welchem mindestens ein pendelnd bewegbarer Kolben 60, 62; 132 mit mindestens einem Arbeitsboden 63, 64; 139 und mindestens einem Spülboden 61; 137 vorgesehen ist, wobei zwischen diesen Böden stehend mindestens ein Trennsegment 26, 28; 116 dichtend angeordnet ist, wobei jeweils zwischen dem Spülboden und dem Trennsegment eine Spülkammer 72, 73; 120 und zwischen dem Arbeitsboden und dem Trennsegment eine Arbeitskammer 74, 75; 118 gebildet ist, mit einem Triebwerk 68, 69, 71 durch das die pendelnde Bewegung der Kolbenwelle 40; 130 in eine gleichsinnige Drehbewegung einer Abtriebswelle 90 übertragbar ist, mit jeweils einer Zündeinrichtung 88; 142 in jeder Arbeitskammer, mit einem Einlaß 76; 126 in einem Motorengehäuse 12; 112 der von einer Kante des Kolbens gesteuert wird, zum Zuführen von Luft- bzw. Kraftstoffgemisch in die Spülkammer, sowie mit einem Auslaß 80; 128 der ebenfalls von einer Kante des Kolbens gesteuert wird, zum Abführen von Abgasen aus der Arbeitskammer, wobei die Luft- bzw. das Kraftstoffgemisch sowie die Abgase die Spülkammer und die Arbeitskammer von deren jeweiligen Einlaß zu deren jeweiligen Auslaß im wesentlichen ohne Strömungsumkehr durchströmen, wobei die Arbeits- bzw. Spülkammern einerseits durch das Motorengehäuse 12; 112 und eine Kolbenwelle 40; 130 und andererseits durch den Arbeitsboden 63, 64; 139 bzw. dem Spülboden 61; 137 des Kolbens und das Trennsegment begrenzt sind, mit Vertiefungen 66; 136 in der Kolbenwelle zum Steuern der Strömung zwischen der Spülkammer und der Arbeitskammer, wenn sich der Spülboden dem Trennsegment nähert, wobei Luft- bzw. Kraftstoffgemisch aus der Spülkammer in die Arbeitskammer überströmt, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Trennsegment 26, 28; 116 zwischen Arbeits- 74, 75; 118 und Spülkammer 72, 73; 120 als separates Gehäuseteil ausgebildet ist, das im Bereich der Teilung 19; 11 des Motorengehäuses montierbar und befestigbar ist,

- im Trennsegment 26, 28; 116 ein gebogener Strömungskanal 67; 138 vorhanden ist, dessen innere Öffnung einer taschenförmigen Vertiefung 66; 136 in der Kolbenwelle 40; 130 zugewandt und dessen äußere Öffnung in der Wand 35; 140 des Trennsegmentes liegt, welches die Arbeitskammer 74, 75; 118 begrenzt.

2. Schwenkkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens abschnittsweise ringförmige Innenraum 118, 120 halbkreisförmig ausgebildet ist,

die Trennebene 11 des Motorgehäuses 114 die Achse der Kolbenwelle 130 enthält, das Trennsegment 116 als Gehäuseunterteil 116 ausgebildet ist,

der gebogene Strömungskanal 138 in diesem Gehäuseunterteil vorgesehen ist und dieser in eine taschenförmige Ausnehmung 140 in dem ebenen Wand-Abschnitt des Gehäuseunterteils 116 mündet und

der Spülboden 137 und der Arbeitsboden 139 im wesentlichen gegenüberliegende Flächen eines einzigen Kolbenteils 132 bilden.

3. Schwenkkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorengehäuse 12 in einer Ebene geteilt ist, in welcher sich zwei Trennsegmente 26, 28, sowie die Achse der Kolbenwelle 40, befinden und daß sich jeweils ein Kolbenteil 60, mit zwei Spülböden 61 und ein Kolbenteil 62, mit zwei Arbeitsböden 63, 64 gegenüberliegen.