EP0799365B1 - Oscillating piston engine and oscillating piston compressor - Google Patents
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- EP0799365B1 EP0799365B1 EP95940939A EP95940939A EP0799365B1 EP 0799365 B1 EP0799365 B1 EP 0799365B1 EP 95940939 A EP95940939 A EP 95940939A EP 95940939 A EP95940939 A EP 95940939A EP 0799365 B1 EP0799365 B1 EP 0799365B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
- F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
- F01B9/026—Rigid connections between piston and rod; Oscillating pistons
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type
- F01B11/004—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in the two directions is obtained by two single acting piston motors, each acting in one direction
- F01B2011/005—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in the two directions is obtained by two single acting piston motors, each acting in one direction with oscillating pistons, i.e. the pistons are arranged in ring like cylinder sections and oscillate with respect to the center of the ring
Definitions
- the present pendulum piston engine is the result of one decades, partly carried out with the ETH Zurich Research and development in theory and practice. Their goal was, in terms of simplicity, compactness, weight, Construction costs, smooth running, elasticity, consumption, Pollutant content, maintenance and recycling crucial To achieve advantages. Applications of any size and Arrangement appear sensible everywhere, with land, water and aircraft even indispensable to their necessary To make downsizing and simplification possible in the first place.
- the piston crown 1 is on a Circular cylinder with axis 2 of the connecting rod bearing 3, and the cylinder head inner wall 4 is at least sectoral a circular cylinder with axis 5 of the crankshaft bearing 6 (Fig. 1 to 3).
- the wall 4 thus forms the envelope surface of the moving piston crown 1, the following points of Significance are: The leading lateral reversal point 7 the piston movement, the sealing point 8 (Fig. 3), the upper Dead center 9 (reversal point at the end of the piston stroke), the switchover point 10 and the trailing lateral reversal point 11 (mirror-symmetrical to 7). Two of these points appear also on the crank circuit 12 as 8 'and 9'.
- spherical or ellipsoidal combustion chamber 13 of the cylinder head 14 e.g. an injector and a glow plug or spark plug 15 in a V arrangement and a wide channel 16 to the rectangular, domed cylinder 17.
- a seal e.g. soot deposit
- sealing point 8 here at 345 ° crank angle
- Seal forces exerted on the crankshaft which, however, have opposing forces from further compression counteract the intake air. More details on this are set out under Figs. 3 and 7.
- the upwardly curved piston crown 1 creates space for well-dimensioned, permanent piston springs instead of the double leaf springs 21 as shown in FIG. 1 on the left.
- Non-stop Sealing springs 22 (Fig. 1, 2 and 5) ensure permanent system of the face seals 23, while approximately the same length, however e.g. on a piston rib 24 axially fixed guide springs 25 the pendulum piston between the domed cylinder walls 26 guide floating on the face ("floating piston").
- the side seals 27 and 28 are with L-profile 3 combined to form sealing grids 29 and e.g. made by light wave springs. All feathers are made made of highly heat-resistant material and are vertical in the piston closely managed.
- the face seals 23 and sealing grille 29 form four overlapped ends at their ends, even when worn gastight impacts. Optimized, coated if necessary Materials are provided.
- the outer surface 31 of the preferably circular arc-shaped cylinder walls 26 aligned are and therefore always have surface contact.
- As 4 C shows another variant of a rotating ceramic sealing needle 32.
- the e.g. made of ceramic, forged Piston plate made of light metal or thin-walled cast steel 33 is e.g. with the interposition of a wear-resistant, interchangeable steel sheet 34 by radial Aluminum countersunk screws 35 fixed to the connecting rod cover 36.
- This connecting rod cover 36 with stiffening and cooling fins 37 like the rectangular cross section, thin-walled connecting rod shaft 38, preferably made of die-cast magnesium and is preferably through with the connecting rod shaft Press weld connected.
- melting or sand cores etc. are also one-piece hollow connecting rods with low Wall thicknesses and stretch-inhibiting Invar or carbon fiber inserts possible.
- The serves as the core bearing rectangular opening 39 through which charge air 40 for heat dissipation piston plate 33 and connecting rod cover 36 and emanates.
- the edge reinforcement 41 and the hub bevels 42 they direct the charge air into the two-sided Flushing troughs 44 and flushing channels 45) compensate in terms of weight the opening 39.
- the semi-cylindrical connecting rod cover 55 is used as a counter mass trained to the piston and connecting rod upper part and with respect Measure the moment of inertia in such a way that the center of the impact of the vibrating parts 33 to 55 (possibly without slide 48) at least approximately in the center 2 of the connecting rod bearing 3 lies.
- the center 46 runs without guidance imagined piston of its own accord on an elongated Eight.
- the fine transverse vibrations that occur are by the guide springs 25 of the piston caught.
- the Connecting rod bolts 58 are inserted from above; at the 7 is for certain numbers of cylinders a screw connection from below is necessary to the crankshaft to be able to expand.
- the connecting rod loader are then e.g. sprayed plastic plugs 60 necessary and by a pin slightly bent in the middle 61 fixable.
- the outer surfaces 17 and 55 of the connecting rod loader are finished and e.g. galvanic or PTFE coated and seal thanks to minimal running play.
- crankshaft The compact, light and rigid crankshaft according to Fig. 1, 2 and 6 consists of the shaft journal 63, conical-cylindrical Crank washers 64 and crank pin 65 with Frets 66 (for good coverage of the crank discs 64). It is mounted on roller bearings and lubricated according to requirements with oil inlet 67, intermediate seal by disc spring 68, oblique hole 69 and oil leak on the outer edge of the bundles 66 and / or according to FIG. 6. With crankshaft intermediate bearings (Fig. 8), it is possible to have the plate springs 68 on only one Spot to split and spring up what theirs Installation in the crankcase simplified. With plain bearings (Fig.
- the housing 80 is at the bottom due to the flat flange 86 the crankshaft axis 5 and above through the arched Flange 87 limited with a circular cylinder Axis 5 lies. Machining the cylinder space can be inexpensive done by vertical clearing, but are then separate, arched end wall inserts 88 necessary can be interchangeable. Without them and below, e.g.
- crankcase 91 which has a semi-cylindrical under each connecting rod Has cavity 92, the moving connecting rod cover 55 tightly encloses and is part of the cylinder space of the integrated, volumetric connecting rod charger.
- Whose Use point 93 (with piston position 94) can be changed Reduction of engine power (e.g. at Stationary or vehicle throttle motors) through both sides molded troughs 95 e.g. postponed to 96.
- the crankcase 91 is preferably made of die-cast light metal and is inside by plunge milling or spark erosion processed. They are attached by one Bolt 97 on both sides of the main crankshaft bearing 6. This simplification can be a defined uneven Shape of the top sealing surface require what is caused by spark erosion is made possible.
- For space-saving vertical Interim storage of the motors serve at least two over the bolt heads 98 spring-loaded plastic sleeves 99.
- FIGS. 1 to 3 there is the very simple and compact cylinder head 14 according to FIGS. 1 to 3. It exists preferably made of die-cast light metal and is by ribs 101 stiffened. It is attached by means of Stud 102 (for single cylinder 6, two cylinder 9, etc.), its sealing against gas and coolant through elastic Round cords 103. The cast in a known manner Coolant nozzle 104 does not exceed the engine height (Packaging).
- the combustion chamber 13 is by a Floor plan e.g. rectangular, domed secondary combustion chamber 106 added, which at switchover point 10 (here e.g. at 2 ° crank angle according to OT 9) connects to the inner wall 4. This allows the following combustion and workflow can be achieved:
- FIG. 7 and 8 show the housing of a possible (Single or) multi-cylinder series engine in elevation and partially Side view.
- This housing 120 fits the crank mechanism 1 to 6 and is for the greatest possible simplification and stiffening as a total monoblock with integrated Cylinder head 121 and exhaust manifold 122 formed. It can be made of light metal casting or thin-wall gray or cast steel and is, preferably on face-milled flange 123 hanging, by spark erosion rough and fine machined. This editing can even the surface of the flushing channels 45 and the exact shape and Round the edges of the gas exchange slots 124/125. The rounded corners of the cylinders require accordingly rounded corners 126 of the face seals 23 (FIG. 5) what also applies to cleared or milled cylinders.
- the motor housing 120 has a number of thread eyes 129 on.
- the combustion chamber 13 corresponds to that of FIGS. 1 to 3.
- the compression ratio 3 the degree of loading of the Connecting rod supercharger etc. and if necessary by means of air throttling and jump start systems is gas, gasoline, diesel or Multi-fuel operation possible and interesting.
- the crankcase 130 has a simple air flow regulation on the left. This consists of a crescent-shaped Cavity 131 (machining by spark erosion) with the Width 132 of the cylinder and crank chamber, one the same wide spring tongue 133 with rivets 134 (or a hinged Circular sector sheet) and a continuous adjusting shaft 135 with negative cam 136.
- the adjustment lever 137 causes the spring tongue to relax in position 137 ' in position 133 ', which is a partial backflow the charge air causes.
- With rotating shaft 135 (without lever 137) are by correspondingly arranged cams individual suspensions 133 can be activated (cylinder deactivation).
- the variant according to FIGS. 7 and 8 on the right is also compact, but more complex and significantly more effective.
- FIG. 7A shows an Ekke in horizontal section 139
- Fig. 7A shows an Ekke in horizontal section 139
- the radial and normal position (parallel walls) axial guidance is provided by grooves 141 and up left through flange face 123 (or one Stop directly at point of use 142 of the connecting rod loader), to the right through the semi-cylindrical swivel joint 144 according to FIG. 7 A.
- the opening on both sides of the movable Sidewalls 140 ⁇ m e.g.
- the narrow piston gives a minimal Interface between inlet and outlet flow (only 55% a round cylinder of the same area) and therefore less Mixing and heat exchange of the gas flows. Because the Exhaust gases under connecting rod supercharger pressure can be adjusted to long single tubes in favor of an integrated one Collecting tube 122 with conical-cylindrical if possible on both sides Ends 148/149 are dispensed with. This will make it only two-part, by tie rod 97 (for single cylinder four, two-cylinder six, etc.) screwed motor housing very simple and universally applicable.
- the injection nozzle 157 or injection nozzle in gas operation is arranged in the direction of the cylinder, which also applies to the combustion chamber 13 from FIG. 1.
- Fig. 9 shows a cylinder head matching Fig. 7 (and 1) 160 with lean-concept combustion chamber 161 known from OEC (whose location could be more left), the best known Has reached consumption and pollutant values. New here are those on a circular cylinder 162 with center Crankshaft pinch surfaces 163 on both sides and 164, which are time-shifted in an optimal flow Act. With this problem-free, proven cylinder head However, OEC takes place before top dead center the usual braking of the piston by compression and fuel gas, but it only serves to compare Try and as a temporary solution until the series production is ready 1, 2, and 8.
- FIG. 10 shows a "floating piston connecting rod slide valve motor” (PLC) according to FIGS. 7 and 9 with a displacement of 300 cm 3 and 22 kW / 30 hp per cylinder, inclined transversely and forwardly in the bow of a small car (length 250 to 330 cm, width 140 cm) according to FIGS. 1 and 1A of WO 92/20563 (Salzmann).
- PLC floating piston connecting rod slide valve motor
- the front grill 169 and especially 170 open and give good and quick access.
- the engine cooler 171 can serve as a heater and can be arranged on one or both sides of a 160 l front luggage compartment 172.
- the motor 166 with multi-disc clutch and, for example, three-speed planetary gear unit with a uniform step jump in a square preferably acts on a double axle drive 176 with the same step jump.
- the two sprockets running loosely on the differential housing with the clutch ring suspended in between are switched automatically, as is the planetary gear.
- Such a "3 6V + 2R" transmission with the highest degree of efficiency with a step change of, for example, 1.3 to 1.33 (spread 3.71 to 4.16) makes it possible to drive very economically and quietly even in urban areas, backwards and uphill .
- the motor 166 is also suitable for longitudinal installation without further ado (Crankshaft in the longitudinal axis of the vehicle) with e.g. about that arranged, at least partially foldable Front luggage rack.
- ado crankshaft in the longitudinal axis of the vehicle
- Torque converter also a "mono pedal” enables, but standing here, i.e. hinged to the ground is. Swiveling the foot to the right causes the driver to accelerate, to the left engine brake and / or retarder, all preferably electronically controlled. Both hands stay with it at the steering wheel.
- a pendulum piston compressor according to requirements is also interesting 8 and 9 because of its high volumetric efficiency (especially with two-stage construction with Connecting rod loader) and its simple construction without slider 48. Wide overflow slots are not shown divided by webs for guiding the sealing grid 29 (Fig. 3).
- the relatively low working pressures allow longer crankshafts and wider pistons than in FIG. 1 and 2.
- the piston crown rolls sealingly on one continuous seal 112 (Fig. 7) from a separate Cylinder head (Fig. 1) may include. Openings 180 in Area of the trailing lateral piston reversal point 11 (Fig.3) result in a flow-favorable, by Valve tongues 181 in the usual way controlled outlet of the Medium with the lowest dead volume. This increases e.g. at Cooling compressors or heat pumps improve efficiency. Small compressors for refrigerators are also circular Pendulum piston possible without connecting rod loader.
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Abstract
Description
Der vorliegende Pendelkolbenmotor ist das Resultat einer jahrzehntelangen, teilweise mit der ETH Zürich durchgeführten Forschung und Entwicklung in Theorie und Praxis. Ihr Ziel war, bezüglich Einfachheit, Kompaktheit, Gewicht, Baukosten, Laufruhe, Elastizität, Verbrauch, Schadstoffgehalt, Wartung und Recycling entscheidende Vorteile zu erreichen. Anwendungen in jeglicher Größe und Anordnung erscheinen überall sinnvoll, bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen sogar unerläßlich, um deren notwendige Verkleinerung und Vereinfachung überhaupt erst zu ermöglichen.The present pendulum piston engine is the result of one decades, partly carried out with the ETH Zurich Research and development in theory and practice. Their goal was, in terms of simplicity, compactness, weight, Construction costs, smooth running, elasticity, consumption, Pollutant content, maintenance and recycling crucial To achieve advantages. Applications of any size and Arrangement appear sensible everywhere, with land, water and aircraft even indispensable to their necessary To make downsizing and simplification possible in the first place.
Die neuen Erfindungen gehen aus den Patentansprüchen hervor, und weitere mit ihnen zusammenhängende Merkmale und Vorteile sind anhand der vereinfachten Zeichnung als Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The new inventions emerge from the patent claims, and other related features and Advantages are based on the simplified drawing as exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 und 2 einen Versuchsmotor mit Varianten im Aufriß
und Seitenriß,
Bei Zweitaktmotoren sind lange, schmale Rechteck-Pendelkolben optimal; sie ermöglichen breite, niedrige Gaswechselschlitze (Fig. 7) und kurze, steife Kurbelwellen (Fig. 2 und 6). Beidseitige Quetschzonen (Fig. 9) führen dennoch zu einem kompakten, konventionellen Brennraum. Andererseits bieten die langen Pendelkolben wohl erstmals die Möglichkeit, das zusätzliche Abbremsen des aufsteigenden Kolbens, das durch die notwendige Voreinspritzung/Vorzündung und Verbrennung vor dem oberen Totpunkt auftritt, zu vermeiden. Dazu kurz einige Erläuterungen:Long, narrow, rectangular pendulum pistons are used in two-stroke engines optimal; they enable wide, low gas exchange slots (Fig. 7) and short, stiff crankshafts (Fig. 2 and 6). Pinch zones on both sides (Fig. 9) lead nevertheless to a compact, conventional combustion chamber. On the other hand the long pendulum pistons probably offer the first Possibility of additional braking of the ascending Piston, through the necessary pre-injection / pre-ignition and combustion before top dead center to avoid occurring. Here are a few explanations:
Gemäß Patentanspruch 1 liegt der Kolbenboden 1 auf einem
Kreiszylinder mit Achse 2 des Pleuellagers 3, und die Zylinderkopf-Innenwand
4 liegt wenigstens sektoriell auf
einem Kreiszylinder mit Achse 5 des Kurbelwellenlagers 6
(Fig. 1 bis 3). Damit bildet die Wand 4 die Hüllfläche
des bewegten Kolbenbodens 1, wobei folgende Punkte von
Bedeutung sind: Der vorlaufende seitliche Umkehrpunkt 7
der Kolbenbewegung, der Dichtpunkt 8 (Fig. 3), der obere
Totpunkt 9 (Umkehrpunkt am Ende des Kolbenhubes), der Umschaltpunkt
10 und der nachlaufende seitliche Umkehrpunkt
11 (spiegelsymmetrisch zu 7). Zwei dieser Punkte erscheinen
auch auf dem Kurbelkreis 12 als 8' und 9'. Eine z.B.
kugel- oder ellipsoidförmige Brennkammer 13 des Zylinderkopfs
14 weist z.B. eine Einspritzdüse und eine Glüh-
oder Zündkerze 15 in V-Anordnung sowie einen breiten Kanal
16 zum rechteckigen, eingewölbten Zylinder 17 auf.
Dank einer Dichtung (z.B. Rußablagerung) zwischen Kolbenboden
1 und Kopfwand 4 im Bereich Dichtpunkt 8 (Fig. 3)
bis OT 9 kann ein Abbremsen des gesamthaft noch aufsteigenden,
aber rechts bereits absinkenden Kolbenbodens 1
durch die Verbrennungsgase nicht (mehr) erfolgen. Im Gegenteil
werden sogar ab Dichtpunkt 8 (hier bei 345° Kurbelwinkel)
Antriebskräfte auf die Kurbelwelle ausgeübt,
denen allerdings Gegenkräfte aus der Weiterverdichtung
der Ansaugluft entgegenwirken. Weitere Einzelheiten dazu
sind unter Fig. 3 und 7 dargelegt.According to claim 1, the piston crown 1 is on a
Circular cylinder with axis 2 of the connecting rod bearing 3, and the cylinder head inner wall
4 is at least sectoral
a circular cylinder with
Zur Auslegung und Konstruktion von Pendelkolbenmotoren wird auf frühere Veröffentlichungen des gleichen Anmelders hingewiesen (US-A-3 695 150). Die nachfolgenden Ergänzungen mögen daher zum Verständnis ausreichen.For the design and construction of pendulum piston engines is based on previous publications by the same applicant noted (US-A-3,695,150). The following additions therefore like sufficient for understanding.
Der nach oben gewölbte Kolbenboden 1 schafft Platz für
wohl-dimensionierte, dauerhafte Kolbenfedern anstelle der
doppelten Blattfedern 21 gemäß Fig. 1 links. Durchgehende
Dichtfedern 22 (Fig. 1, 2 und 5) sichern dauernde Anlage
der Stirndichtungen 23, während etwa gleichlange, aber
z.B. an einer Kolbenrippe 24 axial fixierte Führungsfedern
25 den Pendelkolben zwischen den eingewölbten Zylinderwänden
26 stirnseitig schwebend führen ("Schwebekolben").
Die Seitendichtungen 27 und 28 mit L-Profil sind
gemäß Fig. 3 zu Dichtgittern 29 zusammengefaßt und z.B.
durch leichte Wellfedern angestellt. Alle Federn bestehen
aus hochhitzefestem Material und sind im Kolben vertikal
eng geführt. Die Stirndichtungen 23 und Dichtgitter 29
bilden an ihren Enden vier überlappte, auch bei Abnützung
gasdichte Stöße. Optimierte, nötigenfalls beschichtete
Werkstoffe sind vorgesehen. Zur weiteren Verschleißminderung
laufen die Stirndichtungen 23 gemäß Fig. 4 B auf
schwenkbaren Dichtstäben 30, deren Außenfläche 31 den
vorzugsweise kreisbogenförmigen Zylinderwänden 26 angeglichen
sind und daher stets Flächenauflage haben. Als
weitere Variante zeigt Fig. 4 C eine rotierende Keramik-Dichtnadel
32. Die z.B. aus Keramik, geschmiedetem
Leichtmetall oder dünnwandigem Stahlguß bestehende Kolbenplatte
33 ist z.B. unter Zwischenlage eines verschleißfesten,
auswechselbaren Stahlblechs 34 durch radiale
Alu-Senkschrauben 35 am Pleueldeckel 36 fixiert.
Dieser Pleueldeckel 36 mit Versteifungs- und Kühlrippen
37 besteht, wie auch der im Querschnitt rechteckige,
dünnwandige Pleuelschaft 38, vorzugsweise aus Magnesium-Druckguß
und ist mit dem Pleuelschaft vorzugsweise durch
Preßschweißung verbunden. Mittels Schmelz- oder Sandkernen
usw. sind jedoch auch einteilige Hohlpleuel mit geringen
Wandstärken und dehnungshemmenden Invar- oder Kohlefasereinlagen
möglich. Als Kernlager dient dabei die
rechteckige Öffnung 39, durch welche Ladeluft 40 zur Wärmeableitung
aus Kolbenplatte 33 und Pleueldeckel 36 ein-
und ausströmt. Die Randverstärkung 41 und die Naben-Abschrägungen
42 (sie leiten die Ladeluft in die beidseitigen
Spülmulden 44 und Spülkanäle 45) kompensieren gewichtsmäßig
die Öffnung 39. In den zum Kolbenmittelpunkt
46 konzentrischen Nuten 47/47' sind flache Gasschieber
48, nötigenfalls mit Randversteifung 49 und Zusatzführung
50/51 eingelegt. Die Schieber 48 machen die seitliche
Pendelbewegung des Pleuelschafts 38 kaum mit und überdecken
daher die Auslaßschlitze bis zu den Zylinderwänden
26. The upwardly curved piston crown 1 creates space for
well-dimensioned, permanent piston springs instead of the
Der halbzylindrische Pleueldeckel 55 ist als Gegenmasse
zum Kolben und Pleueloberteil ausgebildet und bezüglich
Schwungmoment derart bemessen, daß der Stoßmittelpunkt
der schwingenden Teile 33 bis 55 (eventuell ohne Schieber
48) wenigstens angenähert im Mittelpunkt 2 des Pleuellagers
3 liegt. Dadurch läuft der Mittelpunkt 46 eines ungeführt
gedachten Kolbens von sich aus auf einer langgestreckten
Acht. Die dabei auftretenden, feinen Querschwingungen
werden durch die Führungsfedern 25 des Kolbens
aufgefangen. Und weil auch von den Gaskräften her
wegen der Kreisbogenform des Kolbenbodens 1 mit Zentrum 2
des Pleuellagers 3 außer dessen Reibmomentes kaum nennenswerte
Seitenkräfte zwischen "Schwebekolben" und Zylinder-Stirnwänden
26 auftreten, sind dessen Reibungsverluste
und Ölverbrauch um ein Vielfaches kleiner als bei
den althergebrachten Tauchkolben. Dies ist besonders bei
Zweitaktmotoren von ganz entscheidender Bedeutung. Beim
relativ kleinen Außendurchmesser des Pleueldeckels 55
(der Ladegrad des "Pleuelladers" bis Einlaßschluß beträgt
hier nur ca. 1,5) ist spezifisch schwerer Werkstoff, z.B.
Stahl oder Messing nötig, um das geforderte Schwungmoment
zu erreichen. Eine Feinabstimmung kann durch Hohlräume 56
im Pleueldeckel 55 oder in der Kolbenplatte 33 sowie
durch verschieden lange Stahlschrauben 35 erreicht und
auf einem Horizontalschwinger kontrolliert werden. Die
Pleuelschrauben 58 sind von oben her eingebracht; beim
Motorgehäuse gemäß Fig. 7 ist bei gewissen Zylinderzahlen
eine Verschraubung von unten her notwendig, um die Kurbelwelle
ausbauen zu können. Zur Abdichtung des Pleuelladers
sind dann z.B. gespritzte Kunststoffpfropfen 60 nötig
und durch einen in der Mitte leicht geknickten Stift
61 fixierbar. Die Außenflächen 17 und 55 des Pleuelladers
sind feinbearbeitet und z.B. galvanisch oder PTFE beschichtet
und dichten dank minimaler Laufspiele.The semi-cylindrical
Die kompakte, leichte und steife Kurbelwelle gemäß Fig.
1, 2 und 6 besteht aus den Wellenzapfen 63, konisch-zylindrischen
Kurbelscheiben 64 und Kurbelzapfen 65 mit
Bunden 66 (zur guten Überdeckung der Kurbelscheiben 64).
Sie ist hier wälzgelagert und bedarfsgeregelt geschmiert
mit Öleintritt 67, Zwischendichtung durch Tellerfeder 68,
schräger Bohrung 69 und Ölaustritt am Außenrand der Bunde
66 und/oder gemäß Fig. 6. Bei Kurbelwellen-Zwischenlagern
(Fig. 8) ist es möglich, die Tellerfedern 68 nur an einer
Stelle zu teilen und durch Verdrehen aufzufedern, was ihre
Montage im Kurbelgehäuse vereinfacht. Bei Gleitlagerung
(Fig. 6) erfolgt die Ölzufuhr in ähnlicher Weise,
jedoch aus Kühlgründen (rund zehnfache Reibungswärme)
viel stärker, was Ölrückführung erfordert. Diese erfolgt
zwischen den Radialdichtungen 70 und 71 z.B. durch Bohrungen
72 bis 74. Eine gewisse Menge Fluchtöl ist dabei
unvermeidlich und zur Pleuel- und Kolbenschmierung unerläßlich.
Das Rücklauföl wird, da ohne Kontakt zu den
Brenngasen, wiederverwendet, was Ölwechsel erübrigt. Aus
Platzgründen sind die Ausgleichs-gewichte der Kurbelwelle
außerhalb des Motors angeordnet, was je nach Zylinderzahl
Vor- oder Nachteile ergibt. Ihre korrekte Lage kann durch
leichten Versatz einer Flanschbohrung 75 problemlos gewährleistet
werden, und eine Kombination mit Schwungrad
und allfälliger Riemenscheibe ist vorgesehen. Zum Ausgleich
der Wackelmomente von Dreizylindern sind auf jeder
Stirnseite zwei kämmende Zahnräder 77 und 78 mit Gegengewicht
(statt einer außenliegenden Verbindungswelle) raumsparend
angeordnet, wobei je eine Verzahnung aus geeignetem
Kunststoff in Frage kommt. Ein statisches Auswuchten
der vollbearbeiteten Kurbelwelle erübrigt sich.The compact, light and rigid crankshaft according to Fig.
1, 2 and 6 consists of the
Das Zylinderkurbelgehäuse 80 gemäß Fig. 1 und 2 umschließt
den Kurbeltrieb, weist Kühlmittelräume sowie Kanäle
für den Gaswechsel auf und besteht z.B. aus geeignetem,
verripptem Grau- oder Leichtmetallguß. Der Lufteintritt
81 erfolgt über einen ebenen Flansch 82 für jeden
Zylinder einzeln, der Auspuff 83 über einen gemeinsamen
Flansch 84, der auch den Kühlmitteleinlaß 85 umfaßt. Das
Gehäuse 80 ist unten durch den ebenen Flansch 86 auf Höhe
der Kurbelwellenachse 5 und oben durch den gewölbten
Flansch 87 begrenzt, der auf einem Kreiszylinder mit
Achse 5 liegt. Die Bearbeitung des Zylinderraums kann kostengünstig
durch senkrechtes Räumen erfolgen, doch sind
dann separate, gewölbte Stirnwandeinsätze 88 nötig, die
auswechselbar sein können. Ohne sie und darunter muß z.B.
bis zum Punkt 89 bogenförmig und ab dort geradlinig, aber
schräg geräumt und ein Eckstück 90 eingesetzt werden, was
spezielle Einrichtungen erfordert. Als einfachste und
eventuell kostengünstigste Lösung bietet sich die Funkenerosion
an, die z.B. auch an den Stellen 47/47' und 50/51
möglich bzw. notwendig ist.1 and 2 encloses the
Den unteren Abschluß des Zylinderkurbelgehäuses 80 bildet
die Kurbelwanne 91, die unter jedem Pleuel einen halbzylindrischen
Hohlraum 92 aufweist, der den bewegten Pleueldeckel
55 eng umschließt und Teil ist des Zylinderraums
des integrierten, volumetrischen Pleuelladers. Dessen
Einsatzpunkt 93 (bei der Kolbenstellung 94) kann zur unveränderbaren
Verringerung der Motorleistung (z.B. bei
Stationär- oder Fahrzeug-Drosselmotoren) durch beidseitig
eingegossene Mulden 95 z.B. nach 96 verschoben werden.
Die Kurbelwanne 91 besteht vorzugsweise aus Leichtmetall-Druckguß
und ist innen durch Tauchfräsen oder Funkenerosion
bearbeitet. Ihre Befestigung erfolgt durch je einen
Schraubbolzen 97 beidseitig der Kurbelwellen-Hauptlager
6. Diese starke Vereinfachung kann eine definiert unebene
Form der oberen Dichtfläche erfordern, was durch Funkenerosion
ermöglicht wird. Zum platzsparenden vertikalen
Zwischenlagern der Motoren dienen mindestens zwei über
die Bolzenköpfe 98 aufgefederte Kunststoffhülsen 99.The lower end of the
Schließlich sei noch der sehr einfache und kompakte Zylinder-kopf
14 gemäß Fig. 1 bs 3 erläutert. Er besteht
vorzugsweise aus Leichtmetall-Druckguß und ist durch Rippen
101 versteift. Seine Befestigung erfolgt mittels
Stehbolzen 102 (beim Einzylinder 6, Zweizylinder 9 usw.),
seine Abdichtung gegen Gas und Kühlmittel durch elastische
Rundschnüre 103. Der in bekannter Weise eingegossene
Kühlmittelstutzen 104 überragt die Motorhöhe nicht
(Verpackung). Die Brennkammer 13 ist durch einen im
Grundriß z.B. rechteckigen, eingewölbten Sekundär-Brennraum
106 ergänzt, der beim Umschaltpunkt 10 (hier z.B.
bei 2° Kurbelwinkel nach OT 9) an die Innenwand 4 anschließt.
Damit kann folgender Verbrennungs- und Arbeitsablauf
erreicht werden:Finally, there is the very simple and
Durch elektronisch gesteuerte, rechtzeitige Voreinspritzung/
Vorzündung und fettes Luft-Benzin-Gemisch beginnt
gemäß Fig.3 der Druckanstieg in der hier als Wirbelkammer
ausgebildeten Brennkammer 13 bei 15° Kurbelwinkel vor OT
9. Dank der auf Seite 2 erwähnten Rußdichtung zwischen
Kolbenoden 1 und Zylinderkopf-Innenwand 4 wirkt dieser
Gasdruck nur auf den Kolbenstreifen zwischen Umkehrpunkt
7 und Dichtpunkt 8 und ergibt dadurch bereits ein kleines
Drehmoment auf die Kurbelwelle (und eine kleine, duch die
Führungsfedern 25 aufzunehmende Querkraft). Beim Weiterdrehen
der Kurbelwelle wandert (rollt) die schmale Dichtstelle
108 zwischen Kolbenboden 1 und Kopfwand 4 nach
links, wodurch sich die unter steigendem Verbrennungsdruck
stehende Kolbenfläche und damit die Gaskraft stark
vergrößert und außerdem deren Hebelarm zur Kurbelwelle
markant zunimmt. Das Antriebsmoment steigt somit progressiv
an. Andererseits verkleinert sich die Komplementärseite
der Kolbenfläche, doch steigt über ihr der Kompressionsdruck
an. Die unter gewissen Vorgaben optimale Lage
des Umschaltpunktes 10 muß somit durch thermodynamische
Prozessrechnung ermittelt werden, was noch nicht geschehen
ist. Auch ist noch offen, ob die bei laufendem Motor
sich fortwährend bildende und durch die feinen Kolbenschwingungen
im Bereich des oberen Totpunktes regelnde
Ruß- oder Ölkohleschicht problem- und geräuschlos funktionieren
wird. Als Variante ist daher in Fig. 3 eine
z.B. aus hitzefestem Gewebe bestehende Zylinderkopfdichtung
110 vorgesehen, deren linke Hälfte im Bereich der
Kolbenböden 1 ausgestanzt ist.Through electronically controlled, timely pre-injection /
Pre-ignition and a rich air-gasoline mixture begins
the pressure increase in the here as a vortex chamber
trained
Als weitere Möglichkeit zeigt Fig. 7 eine auf der Unterseite
des Zylinderkopfs 121 auswechselbar verschraubte
Dichtzunge 112. Falls es gelingt, z.B. durch Federkraft
diese Zunge in die Ruhelage 112' zu bringen, so verschiebt
sich der Dichtpunkt 8 nach rechts zu 7. Dann erfolgt
bereits bei 16,5° Kurbelwinkel vor OT 9 ein Antriebsmoment
auf die Kurbelwelle (anstelle eines Bremsmomentes
bei konventionellen Pendelkolben oder Tauchkolben).
Unter gleichen Bedingungen ergibt die erfindungsgemäße
"Totpunkt-Vorver-Schiebung" weicheren Motorlauf ohne
Zurückschlagen, geringere Gasdrücke und Klopfgefahr, weniger
Geräusch, Reibung und Verschleiß, Verbrauch und
Schadstoffe sowie kleinere Schwungräder und Anlasser und
allgemein noch leichtere, kompaktere und kostengünstigere
Motoren (die sich leicht starten lassen).7 shows another option on the underside
of the
Die Figuren 7 und 8 zeigen das Gehäuse eines möglichen
(Ein- oder) Mehrzylinder-Serienmotors im Aufriß und teilweisen
Seitenriß. Dieses Gehäuse 120 paßt zum Kurbeltrieb
gemäß Fig. 1 bis 6 und ist zwecks größtmöglicher Vereinfachung
und Versteifung als totaler Monoblock mit integriertem
Zylinderkopf 121 und Auspuff-Sammelrohr 122 ausgebildet.
Es kann aus Leicht-metallguß oder Dünnwand-Grau-
oder -Stahlguß bestehen und ist, vorzugsweise am
plangefrästen Flansch 123 hängend, durch Funkenerosion
grob- und feinbearbeitet. Diese Bearbeitung kann sogar
die Oberfläche der Spülkanäle 45 und die genaue Form und
Kantenrundung der Gaswechselschlitze 124/125 umfassen.
Die gerundeten Ecken der Zylinder erfordern entsprechend
gerundete Ecken 126 der Stirndichtungen 23 (Fig. 5), was
auch für geräumte oder gefräste Zylinder gilt. Zur Befestigung
weist das Motorgehäuse 120 eine Anzahl Gewindeaugen
129 auf.Figures 7 and 8 show the housing of a possible
(Single or) multi-cylinder series engine in elevation and partially
Side view. This
Die Brennkammer 13 entspricht derjenigen von Fig. 1 bis
3. Durch gezielte/berechnete Wahl ihres Volumens unter
Einbezug des "Luftraums" 106, des Verdichtungsverhältnisses
bei Kolbenstellung gemäß Fig. 3, des Ladegrades des
Pleuelladers usw. und nötigenfalls mittels Luftdrosselung
und Starthilfsanlagen ist Gas-, Benzin-, Diesel- oder
Vielstoffbetrieb möglich und interessant.The
Die Kurbelwanne 130 hat links eine einfache Luftdurchsatz-Regulierung.
Diese besteht aus einem sichelförmigen
Hohlraum 131 (Bearbeitung durch Funkenerosion) mit der
Breite 132 des Zylinder- und Kurbelraums, einer gleich
breiten Federzunge 133 mit Nieten 134 (oder einem angelenkten
Kreissektor-Blech) und einer durchlaufenden Verstellwelle
135 mit Negativnocken 136. Der Verstellhebel
137 bewirkt in der Lage 137' ein Entspannen der Federzunge
in die Lage 133', was ein teilweises Rückströmen
der Ladeluft bewirkt. Bei umlaufender Welle 135 (ohne Hebel
137) sind durch rundum entsprechend angeordnete Nokken
einzelne Federungen 133 ansteuerbar (Zylinderabschaltung).
Die Variante gemäß Fig. 7 und 8 rechts ist ebenso
kompakt, aber aufwendiger und bedeutend wirksamer. Hier
sind die Seitenwände 138 der Kurbelwanne durch Funkenerosion
derart konisch zurückgesetzt (Fig. 7A zeigt eine Ekke
im Horizontalschnitt 139), daß beidseitig ein etwa
halbmondförmiges Blechteil 140 als bewegliche Seitenwand
eingelegt werden kann. Die radiale und in Normallage
(parallele Wände) axiale Führung erfolgt durch Nuten 141
und nach oben links durch die Flanschfläche 123 (oder einen
Anschlag direkt beim Einsatzpunkt 142 des Pleuelladers),
nach rechts durch das halbzylindrische Schwenkgelenk
144 gemäß Fig. 7 A. Das beidseitige Öffnen der beweglichen
Seitenwände 140 um z.B. 3° erfolgt durch eine
Welle ähnlich 135 mit wechselweise Links- und Rechtsgewinde
bzw. Nocken, in die entsprechende Gegengewinde oder
Ansätze der Wände 140 eingreifen. Dadurch wird der Unterteil
der Pleuel seitlich umströmt, was bei Teillast die
Aufladung (und deren Leistungsbedarf) reduziert. Hervorzuheben
ist noch der einzigartige Gaswechsel dieses Motors
in Form eines "S": Die Luftzufuhr 40 geschieht in
optimaler Weise durch den integrierten Pleuellader bis
zum Einlaß-Schluß 146, wo die linke Pleuelseite den Rückströmkanal
147 öffnet. Die Spülung erfolgt im Gleichstrom
und mit asymmetrischem Steuerdiagramm (der Auslaß öffnet
und schließt zuerst, eine Voraussetzung für wirkliche
Aufladung). Der schmale Kolben ergibt eine minimale
Grenzfläche zwischen Ein- und Auslaß-Strömung (nur 55%
eines flächengleichen Rundzylinders) und dadurch weniger
Vermischung und Wärmeaustausch der Gasströme. Weil die
Auslaßgase unter Pleuelladerdruck stehen, kann auf abgestimmte,
lange Einzelrohre zugunsten eines integrierten
Sammelrohrs 122 mit möglichst beidseitig konischzylindrischen
Enden 148/149 verzichtet werden. Dadurch wird das
nur zweiteilige, durch Zuganker 97 (beim Einzylinder
vier, Zweizylinder sechs usw.) verschraubte Motorgehäuse
sehr einfach und universell verwendbar.The
Zusätzliche Varianten: Anstelle der beidseitigen, langen
Spülkanäle 45/147 treten kurze Spülmulden 150, denen die
Ladeluft durch einen Querkanal im Pleuelschaft 38 (Fig.
1) zugeführt wird, dessen untere Querwand im oberen Kolbentotpunkt
9 etwa gemäß einer Linie 151 verläuft und in
zwei seitlichen Pleuelfenstern endet. Dies ergibt eine
Zusatzkühlung der Auslaßseite des Kolbenbodens 36 und ermöglicht
außerdem, auf den Kurbelscheiben 64 (Fig. 2) innere
Gegengewichte 152 zur Entlastung der Hauptlager 154
anzuordnen (Fig. 8). Diese Gegengewichte sind höchstens
halbkreisförmig und mit den Kurbelscheiben z.B. durch
Preßschweißung verbunden. Sie bestehen z.B. aus Gegengewichts-Schwerstmetall
(Dichte rund 18 g/cm3) und sind
durch komplementäre, beim Pleuellader nötige Füllkörper
155 ergänzt; diese können z.B. aus Magnesium oder Kunststoff
bestehen und durch Kleben und/oder Nieten befestigt
sein. Als weitere Variante ist beim Ellipsoid-Brennraum
156 von Fig. 7 die Einspritzdüse 157 bzw. Einblasdüse bei
Gasbetrieb in Richtung Zylinder angeordnet, was auch für
den Brennraum 13 von Fig, 1 gilt.Additional variants: Instead of the
Fig. 9 zeigt einen zu Fig. 7 (und 1) passenden Zylinderkopf
160 mit von OEC bekanntem Magerkonzept-Brennraum 161
(dessen Lage mehr links sein könnte), der bekanntlich beste
Verbrauchs- und Schadstoffwerte erreicht hat. Neu
sind hier die auf einem Kreisszylinder 162 mit Zentrum
Kurbelwelle liegenden, beidseitigen Quetschflächen 163
und 164, die in strömungsmäßig optimaler Weise zeitverschoben
wirken. Bei diesem problemlosen, bewährten Zylinderkopf
von OEC erfolgt allerdings vor dem oberen Totpunkt
das übliche Abbremsen des Kolbens durch Kompressions-
und Brenngas, doch dient er nur zu vergleichenden
Versuchen und als Übergangs lösung bis zur Serienreife der
Zylinderköpfe gemäß Fig. 1, 2, und 8.Fig. 9 shows a cylinder head matching Fig. 7 (and 1)
160 with lean-
Als Anwendungsbeispiel zeigt Fig. 10 einen "Schwebekolben-Pleuellader-Schiebermotor"
(SPS) gemäß Fig. 7 und 9
mit 300 cm3 Hubraum und 22 kW/30 PS pro Zylinder quer und
nach vorne geneigt im Bug eines Kleinautos (Länge 250 bis
330 cm, Breite 140 cm) gemäß Fig. 1 und 1 A von WO
92/20563 (Salzmann). Dieser Vier- bis Sechssitzer (gestaffelt)
hat bis zum Fersenpunkt 165 eine vordere Knautschlänge
von erstaunlichen 77 cm. Dies ist nur möglich,
weil der ultrakompakte Motor 166 mit "1 bis 3 = 2 bis 6"
Zylindern unter den Wagenboden ausweichen kann, und zwar
mitsamt seinem Schalt- und Achsgetriebe und Lambda 1-Katalysator
167 (mit Startkatalysator 168, Fig. 7). Für
kleine Wartungsarbeiten (Zündkerzen, Batterie usw.) gibt
der aufgeklappte Frontgrill 169 und besonders 170 guten
und schnellen Zugang. Der Motorkühler 171 kann als
Heizung dienen und ein- oder beidseitig eines 160 l fassenden
Frontgepäckraums 172 angeordnet sein. Das kombinierte
Brems- und Gaspedal 173 mit seitlich z.B. gegen
leichte Federkraft beweglicher Pedalplatte 174 spart
Platz, wirkt blitzschnell und ist sehr sicher; es verhindert
in Schreckmomenten (man streckt sich!) ungewolltes
Gasgeben. Der an Elastikblöcken 175 (die auch als Sollbruchstellen
dienen) aufgehängte Motor 166 mit Mehrscheibenkupplung
und z.B. Dreigang-Planetengetriebe mit einheitlichem
Stufensprung im Quadrat wirkt vorzugsweise auf
ein doppeltes Achsgetriebe 176 mit demselben Stufensprung.
Die auf dem Differentialgehäuse lose laufenden
zwei Zahnkränze mit dazwischenhängendem Kupplungsring
werden, wie auch das Planetengetriebe, automatisch geschaltet.
Ein solches "3=6V+2R"-Getriebe höchsten Wirkungsgrades
mit Stufensprung von z.B. 1,3 bis 1,33
(Spreizung 3,71 bis 4,16) macht es möglich, auch innerorts,
rückwärts und bergauf sehr sparsam und leise zu
fahren.As an application example, FIG. 10 shows a "floating piston connecting rod slide valve motor" (PLC) according to FIGS. 7 and 9 with a displacement of 300 cm 3 and 22 kW / 30 hp per cylinder, inclined transversely and forwardly in the bow of a small car (length 250 to 330 cm,
Der Motor 166 eignet sich ohne weiteres auch zum Längseinbau
(Kurbelwelle in Fahrzeug-Längsachse) mit z.B. darüber
angeordneter, wenigstens teilweise aufklappbarer
Front-Gepäckablage. Ein ähnliches Konzept ist vorgesehen
bei Motorlastwagen, Bussen, Cars, usw. deren Kupplungsautomatik
bezw. Drehmomentwandler ebenfalls ein "Monopedal"
ermöglicht, das hier jedoch stehend, d.h. am Boden angelenkt
ist. Schwenken des Fußes nach rechts bewirkt Gasgeben,
nach links Motorbremse und/oder Retarder, alles vorzugsweise
elektronisch gesteuert. Beide Hände bleiben dabei
am Lenkrad. Schliesslich erlaubt bei Motorrädern der
äusserst kompakte, liegende Motor 166 einen darüber in
optimaler Schwerpunktlage angeordneten Gepäckraum.The
Beim SPS-Motor 166 gemäss Fig. 1 und 2 kann (getaktete)
Turboladung bewirken, dass zeitweise der Pleuellader über
200° Kurbelwinkel als Druckluftmotor arbeitet, wobei die
Pleuelfläche 140 bis 180% der Pendelkolbenfläche beträgt. With the
Viertaktmotoren sind durch im Zylinderkopf angeordnete Drehschieber möglich. Grössere Bauhöhe, Baukosten und Reibungsverluste sowie geringere Leistungsdichte und schlechter Rundlauf (pro Zylinder folgen auf jeden Arbeitshub drei Leerhübe) bedeuten jedoch in Zukunft unakzeptable Nachteile.Four-stroke engines are arranged in the cylinder head Rotary valve possible. Greater overall height, construction costs and Friction losses and lower power density and poor concentricity (per cylinder follow every working stroke three empty strokes) will mean unacceptable in the future Disadvantage.
Zum relevanten Stand der Technik gemäss US-A-3695150 (Salzmann) darf bemerkt werden, dass dort eine relativ hochgewölbte Zylinderkopf-Innenwand (das Zentrum ihres Kreissektors liegt oberhalb der Kurbelwellenachse) einen damals üblichen, voluminösen Brennraum umschliesst. Dagegen sind die Brennräume gemäss Patentansprüchen 1 bis 3 sehr kompakt gestaltet und ermöglichen, zusammen mit weiteren Massnahmen, die heute angestrebten Magermotor-Konzepte mit hohen Luftzahlen und geringsten Brennstoffverbräuchen.The relevant prior art according to US-A-3695150 (Salzmann) may be noted that there is a relative domed cylinder head inner wall (the center of her Circle sector lies above the crankshaft axis) at that time, the voluminous combustion chamber encloses. On the other hand are the combustion chambers according to claims 1 to 3 very compact and allow, together with others Measures, the lean engine concepts sought today with high air ratios and the lowest fuel consumption.
Wie schon früher in Anmeldungen von Salzmann dargelegt, wird die Druckluft der direkten Brennstoffeinspritzung für jeden Zylinder einzeln durch den zugehörigen Pleuellader und pneumatischen Druckverstärker erzeugt. Dies erspart auf einfachste Weise den bei OEC notwendigen Druckluftkompressor mit Riementrieb, Luftfilter und Druckluftleitungen und ermöglicht unverzügliches Anlassen des Motors 166 (notfalls sogar mit einem Seilzugstarter) In analoger Weise kann die Luft zur Oelnebel-Schmierung der Kurbelwellen-Wälzlager dem Pleuellader entnommen werden.As stated earlier in Salzmann’s registrations, becomes the compressed air of direct fuel injection for each cylinder individually through the associated connecting rod loader and pneumatic pressure booster. This spares you in the simplest way the compressed air compressor required by OEC with belt drive, air filter and compressed air lines and allows the engine to be started immediately 166 (if necessary even with a cable starter) In analogously, the air for lubricating the oil mist Crankshaft roller bearings are removed from the connecting rod loader.
Interessant ist auch ein Pendelkolbenkompressor nach Ansprüchen
8 und 9 wegen seines hohen volumetrischen Wirkungsgrades
(besonders bei zweistufiger Bauweise mit
Pleuellader) und seines einfachen Aufbaus ohne Schieber
48. Nicht gezeichnete, breite Überströmschlitze sind
durch Stege unterteilt zur Führung der Dichtgitter 29
(Fig. 3). Die relativ niedrigen Arbeitsdrücke ermöglichen
längere Kurbelwellen und breitere Kolben als gemäß Fig. 1
und 2. Der Kolbenboden wälzt sich dichtend auf einer
durchgehenden Dichtung 112 (Fig. 7) ab, die einen separaten
Zylinderkopf (Fig. 1) umfassen kann. Öffnungen 180 im
Bereich des nachlaufenden seitlichen Kolbenumkehrpunktes
11 (Fig.3) ergeben einen strömungsmäßig günstigen, durch
Ventilzungen 181 in üblicher Weise gesteuerten Auslaß des
Mediums mit geringstem Totvolumen. Dies erhöht z.B. bei
Kühlkompressoren oder Wärmepumpen den Wirkungsgrad.
Kleinkompressoren für Kühlschränke sind auch mit kreisrunden
Pendelkolben und ohne Pleuellader möglich.A pendulum piston compressor according to requirements is also interesting
8 and 9 because of its high volumetric efficiency
(especially with two-stage construction with
Connecting rod loader) and its simple construction without
Claims (9)
- Rocking-piston engine having a crankshaft and at least one connecting rod articulated onto it, having a non-articulated rocking piston whose crown is located on a circular cylinder centred on the connecting rod bearing and which runs in a cylinder crank case with separate or integrated cylinder head, characterised by a cylinder head (14) with an internal surface (4) shaped in at least one sector as a circular cylinder centred on the crankshaft bearing (6), the piston crown (1) moving under the internal surface (4) with the smallest possible clearance in the region of the top dead centre (9).
- Rocking-piston engine according to Claim 1, having a combustion space arranged approximately in the centre of the cylinder head, characterized by squeeze surfaces (163, 164) arranged on both sides of the combustion space and formed by the cylinder head internal surface, which sqzeeze surfaces are activated, offset in time, by the rocking piston.
- Rocking-piston engine according to Claim 1, having a combustion chamber (13) arranged in the cylinder head at the leading side of the rocking piston with a connecting duct (16) to the cylinder, characterised by an at least approximately gas-tight gap between the cylinder head internal surface and the piston crown extending at least approximately into the region of the top centre.
- Rocking-piston engine according to Claim 3, characterised by mixture formation and ignition in the combustion chamber at the correct time so that a drive torque occurs at the crankshaft as early as possible before top dead centre.
- Rocking-piston engine according to Claims 3 and 4, characterised in that the gas-tight gap is formed by soot deposits and/or oil carbon and is continously and autonomously regenerated.
- Rocking-piston engine according to Claims 3 and 4, characterised in that the gas-tight gap is formed by a seal (110) of suitable material arranged in the region of the cylinder head internal surface.
- Rocking-piston engine according to one of Claims I to 6 as a two-stroke engine with a long rectangular rocking piston, preferably narrow in the direction of the crankshaft, which rocking piston asymmetrically controls the lateral gas exchange slots in an optimum manner.
- Rocking-piston compressor having a crankshaft and at least one connecting rod articulated onto it, having a non-articulated rectangular rocking piston whose crown is located on a circular cylinder centred on the connecting rod bearing and which runs in a cylinder crank case, characterised by a separate or integrated cylinder head with a circular cylindrical internal surface centred on the crankshaft bearing, the piston crown rolling under the internal surface with an at least approximately gas-tight gap, and the gas outlet taking place through openings (180).
- Rocking-piston engine and rocking-piston compressor as claimed in Claims 6 and 8, characterised by a piston crown seal surrounding the cylinder head flange.
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