DE69427196T2

DE69427196T2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69427196T2
Application number: DE69427196T
Authority: DE
Inventors: Anthony Mclachlan
Original assignee: Pivotal Engineering Ltd
Current assignee: Pivotal Engineering Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: EP0719381A1; CN1131452A; AU688373B2; CN1045119C; ATE201086T1; JP3672564B2; EP0719381B1; BR9407478A; CA2171644A1; CA2171644C; US5666912A; DE69427196D1; JPH09502780A; KR960705133A; EP0719381A4; WO1995008055A1; AU7667594A; KR100328600B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen.

TECHNISCHES GEBIET

Es gibt zwei Haupttypen von Brennkraftmaschinen, die allgemein als Hubkolbenmotoren und Drehkolbenmotoren bezeichnet werden. Ein Hubkolbenmotor besteht im wesentlichen aus einem Zylinder oder einer Mehrzahl von Zylindern, die jeweils einen Hubkolben aufnehmen, wobei der Zylinder und der Kolben von im wesentlichen rundem Querschnitt sind. Jeder Kolben ist über einen Kolbenzapfen durch eine Pleuelstange mit einem Kurbelzapfen verbunden, der Teil einer Kurbelwelle ist. Die Hubbewegung des Kolbens, die der Erzeugung von Druck in dem Zylinder oberhalb des Kolbens durch Verbrennung von Gasen folgt, wird durch die Kurbelwelle in Drehbewegung umgesetzt.
Hubkolbenverbrennungsmotoren können weiter in zwei Hauptklassen klassifiziert werden, die Benzin-/Gasmotoren und die Dieselmotoren. Bei Benzin-/Gasmotoren wird ein hochflüchtiger Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin oder Gas, der im allgemeinen von Erdölprodukten erhalten wird, mit Luft vermischt, verdichtet und innerhalb der Brennkammer elektrisch gezündet. Solche Typen von Maschinen sind allgemein als zündfunkengezündete Motoren (Ottomotoren) bekannt.
Ein Dieselmotor verwendet im allgemeinen nicht flüchtigen Kraftstoff, und nach dem Verdichten der Luft in einer Brennkammer wird der Kraftstoff eingespritzt, und als Ergebnis der Kompression ist die Temperatur der Luft ausreichend, um den Kraftstoff zu entzünden. Dieser Typ von Motor ist allgemein als selbstzündender Motor bekannt.
Jede dieser zwei Klassen von Motoren kann weiter einerseits in Viertaktmotoren und andererseits in Zweitaktmotoren unterteilt werden. Während die vorliegende Erfindung sich speziell auf einen Benzin-/Gaszweitaktmotor bezieht, sind ihre Aufbauprinzipien auch auf jeden der obigen Motortypen anwendbar, wie im folgenden deutlich werden wird.

STAND DER TECHNIK

Obwohl sie konstant weiterentwickelt werden, leiden Zweitaktmotoren mit Zündfunkenzündung unter bestimmten Nachteilen, wie beispielsweise:
Extremer Ölverbrauch. Dieser liegt daran, daß es nötig ist, Öl vor der Verbrennung mit dem Benzin zu vermischen oder das schmierende Öl direkt in die Ansaugöffnung einzuspritzen, um für eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile des Motors zu sorgen. Weil nur ein kleiner Anteil des Öls innerhalb der Benzin/Öl-Mischung tatsächlich die Bereiche des Motors erreicht, die eine Schmierung erfordern, muß mehr Öl als es an sich notwendig ist, um eine adäquate Schmierung zu gewährleisten, mit dem Benzin gemischt werden. In der Folge neigen Zweitaktmotoren zu extremer Abgasverschmutzung durch Qualm.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der üblichen Konstruktion, bei der das Einlassen und Ausblasen von Gasen in und aus dem Zylinder durch Durchbrechungen in der Zylinderwand vorgesehen sind, wobei die Durchbrechungen während der Hubbewegung des Kolbens aufeinanderfolgend verdeckt und freigegeben werden. Um einen adäquaten Gasstrom zu erhalten, sind die Durchbrechungen notwendigerweise relativ groß. Dies stellt Probleme in Form von starker Abnutzung sowohl der Kolbenringe als auch im Mantel des Kolbens unterhalb der Kolbenringe dar.
Ein noch weiterer Nachteil der bekannten Durchlaßanordnungen ist, daß der Gasweg durch den Zylinderbereich schwer zu optimieren ist, um eine optimale Verbrennung zu erhalten.
Noch ein weiterer Nachteil ist, daß, um eine zufriedenstellende Verdrängung der Verbrennungsgase zu erreichen, die Positionen der Überführungs- und Ausblaßöffnungen so angeordnet werden müssen, daß ein signifikanter Anteil der eintretenden Ladung mit den austretenden Verbrennungsgasen vermischt wird, und dies führt zu Ineffizienzen.
Die DE-A-33 07 714 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Kolben, der für eine Schaukelbewegung gelagert ist, wobei der Kolben an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens zwei ihm zugeordnete Brennkammern aufweist.

ZIEL DER ERFINDUNG

Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, eine Konstruktion für eine Brennkraftmaschine mit Hubkolben bereitzustellen, die die obigen Nachteile minimiert oder der Öffentlichkeit zumindest eine sinnvolle Wahlmöglichkeit gibt.
Die Erfindung stellt eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1 bereit.
Die zweite Kammer kann als eine Vorverdichtungskammer verwendet werden.
In einer Modifikation kann der Kolben eine sekundäre Überführungsleitung umfassen, um eine Ansaugkammer mit der Brennkammer zu verbinden, wenn der Kolben in eine vorgegebene Position innerhalb der Brennkammer geschaukelt ist.
In einer weiteren Modifikation kann die Maschine ein Tellerventil oder eine Tellerventilanordnung aufweisen, um Brenngase aus der Brennkammer auszublasen.
In noch einer weiteren Modifikation kann die Maschine eine Tellerventilanordnung für das Einlassen einer frischen Ladung und das Ausblasen der Brenngase aufweisen.
In noch einer weiteren Modifikation kann die zweite Kammer mit der Ansaug- und/oder Brennkammer in einer solchen Weise kommunizieren, daß die Schaukelbewegung des Kolbens innerhalb der zweiten Kammer wechselweise Gase in die zweite Kammer einsaugt und aus dieser ausstößt. Die ausgestoßenen Gase können von der zweiten Kammer in die Ansaugkammer und/oder die Brennkammer geleitet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird jetzt mit- Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine Teilschnittzeichnung des Motors ist, die den Kolben am unteren Totpunkt zeigt;
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie diejenige ist, die in Fig. 1 dargestellt ist, aber mit dem Kolben in dem oberen Totpunkt;
Fig. 3 eine Teilseitenansicht einer geeigneten Konstruktion eines Kolbens ist, wie er in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist;
Fig. 4 eine Ansicht des Motors im oberen Totpunkt ist;
Fig. 5 eine Ansicht des Motors nach der Zündung ist, wobei sich die Auslaßöffnung öffnet;
Fig. 6 eine Ansicht des Motors im unteren Totpunkt ist, wobei die Abgase ausgestoßen werden;
Fig. 7 eine Ansicht des Motors vor dem oberen Totpunkt ist, wobei sich die Auslaßöffnung schließt;
Fig. 8 eine Ansicht einer Anordnung ist, die ein Tellerventil zum Steuern des Ausstoßens der Brenngase verwendet.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Beim Beschreiben der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die Form der Erfindung Bezug genommen werden, in der sie als eine Zweitaktmotor mit Zündfunkenzündung konfiguriert ist, wobei die Einlaß- und die Auslaßöffnung in der Wandung einer ersten Kammer, nämlich der Brennkammer ausgebildet sind. Während dies die bevorzugte Konfiguration ist, wird es aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, daß ein Motor, der die Kolbenanordnung dieser Erfindung verwendet, sowohl in einen Motor mit Selbstzündung als auch einen Motor mit Zündfunkenzündung konfiguriert werden kann. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist der Kolben 10 mit einem geeigneten Kolbenzapfen 11 versehen, um ein Ende einer Pleuelstange 12 aufzunehmen, deren anderes Ende drehbar an einem Kurbelzapfen 13 einer Kurbelwelle gelagert ist, die in geeigneter Weise drehbar innerhalb eines Kurbelwellengehäuses 14 gelagert ist, das einen Teil eines Motorblocks 21 bildet. Ein entfernbarer Kopf 23 ist in geeigneter Weise an dem Block 21 befestigt, wie beispielsweise durch Schrauben 24, die in den Motorblock 21 eintreten. Die erste Kammer 20, die Brennkammer, kann eine halbkugelförmige oder anders geformte Ausnehmung 22 aufweisen, die in dem Kopf 23 ausgebildet ist, und ist mit Zündmitteln wie beispielsweise der bei 26 dargestellten Zündkerze versehen.
Ein Einlaß 31, der mit einem Membranventil oder jedem anderen geeigneten Ventil 32 versehen ist, führt die Kraftstoff/Luft- Mischung von dem Vergaser (in den Zeichnungen nichtgezeigt) zu einer Ansaugkammer 30, die einen Teil des Innenraums des Kurbelwellengehäuses des Motorblocks 21 bildet. Der Einlaß 31 kann geeignete Verbindungsmittel aufweisen, wie beispielsweise ein Innengewinde, um einen Einlaßleitungsadapter 34 aufzunehmen und zu halten, so daß eine Luft/Kraftstoff-Mischung der Ansaugkammer 30 zugeführt werden kann. Die Ansaugkammer umfaßt auch eine primäre Überführungsleitung 36, die die Ansaugkammer 30 mit der Brennkammer 20 verbindet. Die primäre Überführungsleitung 36 endet in einer Überführungsöffnung 37 in der Wandung der Brennkammer 20, um es verdichteter Luft/Kraftstoff-Mischung zu ermöglichen, von der Ansaugkammer 30 in die Brennkammer 20 überzutreten, wenn der Kolben die Überführungsöffnung 37 freigegeben hat, wie im folgenden weiter beschrieben werden wird.
Wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt ist, hat der Kolben eine erste bogenförmige Dichtfläche 41 und eine zweite bogenförmige Dichtfläche 42, die von der ersten bogenförmigen Dichtfläche 41 radial versetzt ist. Beide Dichtflächen 41 und 42 beschreiben einen kreisbogenförmigen Weg um eine gemeinsame Schwenkachse 60. Die erste Dichtfläche 41 weist eine geeignete Dichtnut 43 zum Aufnehmen von Dichtmitteln (in den Zeichnungen nicht gezeigt) auf, so daß die erste bogenförmige Dichtfläche 41 während der Bewegung des Kolbens gegenüber der entsprechend bogenförmigen Wand 41 der Brennkammer 20 für Gas abgedichtet werden kann. Die zweite bogenförmige Dichtfläche 42 ist auch dazu vorgesehen, gegenüber der entsprechenden bogenförmigen Wand 52 einer Vorverdichtungskammer 53 für Gas abgedichtet zu werden, indem in eine Nut 54, die in der Wand 52 ausgebildet ist, ein geeignetes Dichtmittel angeordnet wird, um die Gasdichtung gegenüber der zweiten bogenförmigen Dichtfläche 42 bereitzustellen. Der Kolben umfaßt auch einen Boden 44, der sich zwischen den bogenförmigen Dichtflächen 41 und 42 erstreckt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Boden eine Fläche ausbilden, die im wesentlichen radial zu der Schwenkachse 60 des Kolbens verläuft. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, bildet der Boden 44 eine ebene Fläche, er kann aber auch konvex oder konkav oder von einer anderen geeigneten Form sein, wenn dies erforderlich ist. Während es bevorzugt ist, daß die Fläche des Bodens 44 auf einer Linie liegt, die im wesentlichen radial zu der Schwenkachse 60 verläuft, kann die Fläche auch auf einer Linie liegen, die unter einem Winkel zu dem Radius verläuft.
Der Kolben 10 wird zu einer Schaukelbewegung innerhalb der Brennkammer 20 mittels einer Schwenkachse 60 gezwungen, die aus einem geeigneten Lager in Verbindung mit einem Schwenkzapfen 61 besteht, der in geeigneter Weise innerhalb der Kammerwand angeordnet ist, die einen Teil des Motorblocks 21 ausbildet. Die Schwenkachse 60 kann geeignete Dichtungen umfassen, wie beispielsweise eine Dichtung, die gegen die Achsenlinie des Kolbens anliegt (in den Zeichnungen nicht gezeigt), so daß die Ansaugkammer 30 während der Schaukelbewegung des Kolbens 10 gegenüber der Vorverdichtungskammer abgedichtet ist. Andere Formen von Dichtungen zwischen den beiden Kammern können ebenfalls angewandt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist; eine solche Methode ist z. B. eine distal von dem Kolben 60 angeordnete Abstreifdichtung. Zusätzlich zu den Dichtmitteln an den bogenförmigen Dichtflächen oder in der Nähe der Schwenkachse sind geeignete Abstreifdichtmittel, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, zwischen den Seiten des Kolbens und den Brennkammerwandungen vorgesehen, die die Seiten des Kolbens entlanglaufen.
Von dem Schwenkpunkt 60 aus haben die bogenförmigen Dichtflächen 41 und 42 konstante radiale Abmessungen. Wenn der Kolben 10 im unteren Totpunkt ist, wie in Fig. 1 angezeigt ist, ist die Überführungsöffnung 37 zu der Brennkammer 20 hin geöffnet, so daß verdichtete Kraftstoff/Luft-Mischung von der Ansaugkammer 30 in die Brennkammer 20 übertreten kann. Fig. 4 zeigt zeichnerisch den Zustand des Motors genau in dem Moment am oberen Totpunkt, in dem die Zündung der verdichteten Kraftstoff/Luft-Mischung gerade erfolgt ist. An diesem Punkt ist das Ventil 42 immer noch offen, und die Ansaugkammer 30 wird mit einer frischen Ladung gefüllt, und die Ansaugkammer 30 ist gegenüber der Auslaßöffnung durch die Kolbenfläche 42 abgedichtet. Die Kraft der Verbrennung wird auf den Kolben rückwirken, um ihn und die Pleuelstange abwärts zu treiben und um die Kurbelwelle in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu verdrehen, wie durch den Pfeil in den Zeichnungen angedeutet ist.
Fig. 5 zeigt den Zustand des Motors bei ungefähr 95º nach dem oberen Totpunkt, und in diesem Zustand beginnt die Auslaßöffnung 65, sich zu öffnen, und die frische Ladung innerhalb der Ansaugkammer 30 beginnt, komprimiert zu werden. Das Membranventil 32 ist geschlossen.
Fig. 6 zeigt den Zustand des Motors ungefähr am unteren Totpunkt an. In diesem Zustand sind die Abgase durch die Abgasöffnung 65 und durch den Abgasauslaß 66 ausgetrieben worden. Die frische Ladung beginnt, die Brennkammer 20 durch die primäre Überführungsleitung 36 und die Überführungsöffnung 37 zu füllen. Das Membranventil 42 ist noch geschlossen.
Fig. 7 zeigt den Verdichtungstakt, in dem die Ladung in der Brennkammer komprimiert und die Brennkammer gespült wird. Die- Überführungsöffnung zu der Ansaugkammer, die beginnt, eine frische Ladung durch das jetzt geöffnete Membranventil 32 von dem Einlaß 31 her anzusaugen, ist geschlossen. Während dieses Zyklus wird eine geeignete Ausspülung der verbrauchten Ladung durch eine entsprechende Positionierung der Überführungs- und Ausblasöffnungen erreicht.
Wie aus den Zeichnungen gesehen werden kann, weist der Kolben vorzugsweise eine zusätzliche Überführungsöffnung auf, die in dem Körper des Kolbens ausgebildet ist. Eine bevorzugte Form dieser Öffnung ist eine sekundäre Überführungsleitung 68, die auf der Kurbelwellenseite des Kolbens zu der Ansaugkammer 30 hin geöffnet ist. Die sekundäre Überführungsleitung 68 tritt durch die zweite bogenförmige Dichtfläche 42 aus, um die sekundäre Überführungsöffnung 69 auszubilden (siehe insbesondere Fig. 3). Wenn der Kolben nahe dem unteren Totpunkt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ist, verbinden die sekundäre Überführungsöffnung 69 und die Leitung 68 deshalb die Ansaugkammer 30 mit der Brennkammer 20. Diese doppelte Einleitung in die Brennkammer unterstützt beim Erzeugen eines Verwirbelungseffekts auf die Luft/Kraftstoff-Ladung innerhalb der Brennkammer. In zuvor bekannten Ausführungsformen der Öffnungsanordnung war es für die Überführungsöffnungen notwendig, unter einem schrägen Winkel zu verlaufen, die Überführungsöffnungen der vorliegenden Erfindung bewirken wegen der direkten Strömung der Ladung in die Brennkammer 20 aber eine optimale Füllung der Brennkammer 20. Zusätzlich ist der Weg, den die frische Ladung zurücklegen muß, um die Brennkammer zu füllen, minimiert, weil die frische Ladung gleichzeitig durch die Überführungsöffnungen an diagonal gegenüberliegenden Ecken der Brennkammer 20 überführt wird, und entsprechend unterstützt die Einstellung des Abstands und die Einstellung der Gasströmungsrichtung beim Erzielen einer sauberen Ladung in der Brennkammer.
Aus den Zeichnungen wird auch deutlich werden, daß die Positionierung der Auslaßöffnung an der äußeren radialen Wandung 51 der Brennkammer einen besonders stark überstrichenen Bereich bereitstellt, und es ist deshalb möglich, eine optimale Öffnung der Auslaßöffnung vor dem Öffnen der Überführungsöffnungen zu erreichen. Entsprechend kann in Kombination mit einer Brennkammer, die sich weit über die Öffnungswandungen, die in Richtung des Kolbenzapfens verlaufen, erstrecken, eine deutliche Verbesserung bezüglich der wirksamen Öffnungsfläche erreicht werden.
Wegen der vergleichsweise geraden Natur der Auslaßöffnung 65 ist es möglich, einen effektiven variablen Zeitablaufmechanismus für die Auslaßöffnung bereitzustellen.
Der Motor umfaßt auch eine zweite Kammer 53, die von der Wandung 52 gebildet wird, welche in dichtendem Kontakt mit der zweiten Dichtfläche 42 steht, wobei der Rest der zweiten Kammer durch geeignete Seitenwandungen und eine Kopfwand 56 ausgebildet wird, die eine Öffnung 57 umfaßt. Wie aus den Zeichnungen gesehen werden kann, ist die Wandung 52 der zweiten Kammer in der hoch bevorzugten Ausführungsform des Motors so geformt, daß sie einen kreisbogenförmigen Weg beschreibt, der den Schwenkpunkt 61 als seine Achse aufweist. Während der Schaukelbewegung des Kolbens wird Umgebungsluft in die zweite Kammer 53 eingesaugt und durch die Öffnung 57 ausgestoßen. Die zweite Kammer 53 und ihre Öffnung 57 können auch als eine Vorverdichtungskammer verwendet werden, indem die Öffnung über eine Leitung 55 mit dem Einlaß 31 stromauf des Membranventils 32 verbunden wird. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens kann dann eine Kraftstoff/Luft- Mischung in die Vorverdichtungskammer eingesaugt und durch die Öffnung 57 in den Einlaß 32 ausgetrieben werden. Während die zweite Kammer 53 auf diese Weise verwendet werden kann oder nicht, ist das Vorsehen der zweiten Kammer als solches notwendig, um es dem Kolben zu ermöglichen, in der beschriebenen Weise zu arbeiten. Wenn die zweite Kammer 53 nicht an den Einlaß 31 angeschlossen ist, ist es hoch wünschenswert, daß Mittel vorgesehen sind, um den Eintritt von Schmutz und anderen Verunreinigungen in die zweite Kammer zu minimieren. Irgendwelche solche Mittel werden dem Fachmann bekannt sein und können für diesen Zweck eingesetzt werden.
In einer Modifikation der Ausführungsform der zweiten Kammer beschreibt die Wandung 52 der Vorverdichtungskammer keinen kreisbogenförmigen Weg um den Schwenkpunkt 61. In dieser Modifikation sind die Dichtmittel nicht in der bogenförmigen Dichtfläche 42 ausgebildet, und stattdessen ist eine geeignete Liniendichtung innerhalb der Verdichtungskammer ausgebildet, gegen die sich die bogenförmige Dichtfläche 42 des Kolbens abdichtet. Es wird jedoch verstanden werden, daß abhängig von der Positionierung der Liniendichtung und von den spezifischen Anforderungen der Kolben die sekundäre Überführungsleitung 63 nicht umfaßt.
Die spezielle Betriebsweise der zweiten Kammer 53, der Verdichtungskammer, der bevorzugten Ausführungsform des Motors wird jetzt in Verbindung mit den zeichnerischen Darstellungen in den Fig. 4 bis 7 beschrieben werden. In Fig. 4 ist die frische Ladung in der Vorverdichtungskammer 53 durch die Leitung 55, vorbei an dem offenen Membranventil 32 und in die Ansaugkammer 30 ausgeblasen worden, und die Zündung ist gerade erfolgt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Kolben durch den Verbrennungsprozeß abwärts getrieben, das Membranventil 32 wird geschlossen, und die Vorverdichtungskammer 53 wird mit einer frischen Ladung gefüllt, weil die Leitung 55 mit dem Einlaß 32 verbunden ist.
Während der Periode, in der der Motor zu dem unteren Totpunkt, der in Fig. 6 gezeigt ist, rotiert, wird die Vorverdichtungskammer fortgesetzt mit einer frischen Ladung befüllt, die aus einer Luft/Kraftstoff-Mischung von dem Vergaser besteht. Nachdem der Motor über den unteren Totpunkt hinweg rotiert ist, wie in Fig. 7 angezeigt ist, wird die Ansaugkammer einem negativen Druck unterworfen, der das Tellerventil öffnet, und die Kraftstoff/Luft-Mischung wird beginnen, von dem Einlaß 31 in die Ansaugkammer zu strömen. Zur selben Zeit wird die Ladung in der Vorverdichtungskammer 53 durch die Leitung 55 ausgelassen, und sie wird die Ladung, die von dem Vergaser durch das offene Tellerventil in die Ansaugkammer 30 übertritt, ergänzen.
Diese Unterstützung ermöglicht es dem Vergaser, effizient zu arbeiten, weil es wegen der außerphasigen Aktivität der Vorverdichtungskammer möglich ist, einen gleichmäßigeren Gasstrom durch den Vergaser zu erreichen, als es zuvor möglich war.
Besondere Vorteile, die durch den hier beschriebenen Motor entwickelt werden, sind, daß, weil der Kolben verschwenkt wird, die Schubbelastung, die von dem Kolben auf die Kammerwandung ausgeübt wird, minimiert ist. Zusätzlich wird die Last auf den Kolbenzapfen, die von der auf die angewinkelte Pleuelstange ausgeübten Kraft erzeugt wird, in großem Umfang durch die Kraft aufgehoben, die auf den Teil des Kolbens ausgeübt wird, der die innere radiale Wandung der Brennkammer ausbildet. Weiterhin reduziert das Fehlen des Erfordernisses, daß die Kammerwandungen den Kolben halten, das Ausmaß der Schmierung, welches bei vorbekannten Kolbenformen erforderlich ist. Die Lager und Dichtungen können direkt durch dosierte Schmierung versorgt werden, was es möglich macht, die Menge des Ölverbrauchs gegenüber dem, was derzeit bei Zweitakthubkolbenmotoren erforderlich ist, erheblich zu reduzieren.
Wegen des Fehlens eines umlaufenden Kolbenmantels und wegen der multifunktionalen Natur des Kolbens kann eine sehr adäquate Kühlung des Kolbens erreicht werden, und der Strom der frischen Ladung über die Unterseite des Kolbenkopfbereichs und durch die Kolbenüberführungsöffnung erhöht die potentielle Arbeitsrate des Kolbens, bevor eine Überhitzung des Kolbenkopfes auftreten kann.
Insbesondere, wenn die zweite Kammer 53 als Vorverdichtungskammer verwendet wird, ist es möglich, eine sehr schnelle Füllung der Ansaugkammer 30 zu erreichen, weil die Vorverdichtungskammer in Umkehrung der Ansaugkammer 30 arbeitet, so daß der Druck-Zug-Effekt auf das Tellerventil sicherstellt, daß eine maximale Ladung mit hoher Geschwindigkeit in die Ansaugkammer angesaugt wird.
Ein weiterer Vorteil, der von dem Aufbau des vorliegenden Motors entwickelt wird, ist, daß der radiale Weg, der von dem Kolbenzapfen beschrieben wird, eine bevorzugte Kurbelwellendrehrichtung erzeugt, die eine optimale Kolbenbeschleunigung ermöglicht und die Erzeugung eines mechanischen Hebels und Antriebs auf die Kurbelwelle in einem frühen Stadium des Krafttakts. Weiterhin bringt der radiale Weg des Kolbenzapfens den Kolbenzapfen an den Punkt, an dem der Kolben die Auslaßöffnung freigibt, in eine versetzte Position bezüglich der Mittellinie des oberen Totpunkts und des unteren Totpunkts der Kurbelwelle. Dies erzeugt, einen "früh öffnen, früh schließen"-Effekt auf die Auslaßöffnungszeitabstimmung, während eine 180º-Trennung zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt beibehalten wird. Dieser Effekt erstreckt sich auf den Zeitablauf in Grad zwischen der Öffnung der Auslaßöffnung und der Öffnung der Überführungsöffnung verglichen mit der Schließung der Überführungsöffnung und der Schließung der Ausgangsöffnungs.
Ein noch weiterer Vorteil, der von dem Motor der vorliegenden Erfindung entwickelt wird, ist, daß die größere von der Ansaugkammer 30 überstrichene Fläche im Vergleich zu der von der Brennkammer 20 überstrichenen Fläche die Überführung der frischen Ladung erleichtert und beim optimalen Füllen der Brennkammer unterstützt, insbesondere wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird.
Während in der vorangehenden Beschreibung die Konstruktion speziell in Bezug auf einen Zweitaktmotor mit Zündfunkenzündung beschrieben wurde, die eine Überführungsöffnung in der Kammerwandung und eine Überführungsöffnung in dem Kolben in Verbindung mit einer Auslaßöffnung ebenfalls in der Kammerwandung verwendet, ist es zu verstehen, daß dies nur eine bevorzugte Ausführungsform ist. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann der Motor ein Tellerventil oder -ventile 70 in Verbindung mit einer Auslaßöffnung 71 zum Steuern des Auslassens von Verbrennungsgasen in einem Zweitaktmotor mit Selbstzündung oder Zündfunkenzündung umfassen. In dieser Anordnung kann die Einlaßöffnung 72, die in der Wandung der Brennkammer ausgebildet ist, durch geeignete Leitungen an eine Quelle für eine Kraftstoff/Luft-Mischung angeschlossen sein. In gleicher Weise kann die Vorverdichtungskammer 74 ebenfalls durch die Öffnung 73, die in dem Kolben 10 ausgebildet ist, an die Brennkammer angeschlossen sein. Die Kammer 74 ist ebenfalls mit einer Leitung 75 für den Anschluß an eine Kraftstoff/Luft-Versorgung versehen, die dieselbe oder eine andere Versorgung in Bezug auf diejenige sein kann, die die Einlaßöffnung 72 versorgt. Die Kraftstoff/Luft-Versorgung kann normal belüftet oder durch einen Kompressor zwangsbelüftet sein, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Modifikationen und Verbesserungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hier offenbart und beschrieben worden sind, können dem Fachmann und demjenigen einfallen, der dazu gekommen ist, die Prinzipien und Grundsätze der Erfindung zu verstehen. Alle solche Modifikationen und Verbesserungen sollen in dem Umfang dieser Erfindung liegen, der nicht durch die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern nur durch den Fortschritt, den der Stand der Technik durch die Erfindung erfahren hat und der in den beigefügten Ansprüchen beansprucht ist.

Claims

1. Eine Brennkraftmaschine mit einem Motorblock (21), der eine erste Kammer (20), eine zweite Kammer (53; 74) und einen Kolben (10) umfaßt, welcher zu einer Schaukelbewegung um eine Schwenkachse (60) innerhalb des Motorblocks (21) gezwungen wird, wobei die erste Kammer (20) eine Brennkammer (20) ist und der Kolben (10) nur einer einzigen Brennkammer (20) zugeordnet ist, wobei:

der Kolben (10) eine erste bogenförmige Dichtfläche (41) und eine zweite bogenförmige Dichtfläche (42) aufweist, die radial versetzt von der ersten bogenförmigen Dichtfläche (41) angeordnet ist, wobei beide Dichtflächen einen kreisbogenförmigen Weg um die Schwenkachse (60) beschreiben, wobei der Kolben (10) einen Boden (44) umfaßt, der sich im wesentlichen radial zwischen der ersten bogenförmigen Dichtfläche (41) und der zweiten bogenförmigen Dichtfläche (42) erstreckt;

die Brennkammer (20) vier Wände aufweist, wobei zwei der Wände einander gegenüber liegen und gegenüberliegende Seiten ausbilden, gegen die sich entsprechende Seiten des Kolbens abdichten können;

sich die erste bogenförmige Dichtfläche (41) des Kolbens gegen eine dritte Wand (51) der Brennkammer von bogenförmiger Form ist und einen kreisbogenförmigen Weg um die Schwenkachse beschreibt, abdichten kann;

die dritte Wand (51) eine Einlaßöffnung (37; 72) und eine Auslaßöffnung (65) umfaßt, die mit der Brennkammer (20) kommuniziert, wenn die Auslaßöffnung (65) von dem Kolben nicht verdeckt ist, um es den Brenngasen zu ermöglichen, die Brennkammer zu verlassen,

und die vierte Wand (42) der Brennkammer von der zweiten bogenförmigen Dichtfläche (42) des Kolbens ausgebildet wird; und wobei

die zweite bogenförmige Dichtfläche (42) des Kolbens (10) die Brennkammer (20) gegenüber der zweiten Kammer (53, 74) abdichtet.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei eine primäre Überführungsleitung (36) durch die Öffnung (37) in der dritten Wandung (51) der Brennkammer (20) eine Kommunikation zwischen einer Ansaugkammer (30), die unterhalb des Kolbens (10) angeordnet ist, und der Brennkammer (20) bereitstellt, wenn die Öffnung (37) von dem Kolben (10) nicht abgedeckt ist, um es einer Luft/Kraftstoff-Mischung zu ermöglichen, von der Ansaugkammer (30) in die Brennkammer (20) überzutreten.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei eine sekundäre Überführungsleitung (68) in dem Kolben (10) ausgebildet ist, um es der Ansaugkammer (30) zu ermöglichen, mit der Brennkammer (20) zu kommunizieren, wenn der Kolben (10) in eine vorgegebene Stellung innerhalb der Brennkammer geschaukelt ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste bogenförmige Dichtfläche (41) des Kolbens (10) eine Dichtnut (43) zur Aufnahme einer Dichtung umfaßt, die vorgesehen ist, gegenüber der dritten Wand (51) der Brennkammer abzudichten.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die zweite Kammer (53; 74) eine Vorverdichtungskammer (53; 74) mit einer bogenförmigen Wand (52) ist, die einen kreisbogenförmigen Weg um die Schwenkachse (60) beschreibt, wobei die Wand (52) eine Dichtung umfaßt, die vorgesehen ist, gegenüber der zweiten bogenförmigen Dichtfläche (42) des Kolbens abzudichten.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei die Vorverdichtungskammer (53; 74) über eine Leitung (55; 75) mit einem Einlaß (31) für die Kraftstoff/Luft-Mischung verbunden ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei ein Membranventil (32) die Kommunikation zwischen dem Einlaß (31) und der Brennkraftmaschine steuert.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, die eine Einlaßöffnung (72) aufweist, welche vorgesehen ist, eine Kraftstoff/Luft- Mischung über eine Tellerventilanordnung in die Brennkammer (20) zu überführen.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, die einen Abgasauslaß (71) aufweist, welcher mittels einer Tellerventilanordnung (70) durch eine Auslaßöffnung mit der Brennkammer kommuniziert.