FOUR-STROKE INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Four-stroke internal combustion engine, wherein two disc-shaped rotary pistons are provided each of which is mounted, seated on the motor shaft extending through the piston chambers, in a piston chamber corresponding to the thickness of the piston and having a circular cylindrical path of revolution for the piston, the first piston chamber being connected to a suction union for the fuel-air mixture, the second piston chamber to an exhaust port for the expanded combustion gases, and both piston chambers being connected to one another via ducts which have valves arranged therein and which are connected to a chamber for the ignition of the fuel-air mixture, the rotary piston provided in the first piston chamber being constructed as an eccentric piston with such a peripheral form that the eccentric piston is, with that axis-parallel line of its outer periphery which is at the greatest distance from the rotary axis, during its rotary movement in contact with the path of revolution of the first piston chamber, there being provided at the first piston chamber between the suction union and the mouth of the connecting duct from the ignition chamber into the first piston chamber, a slide valve which extends into the first piston chamber and bears slidably against the outer surface of the eccentric piston under the action of a spring force, and which during piston rotation forms together with the contact line of the eccentric piston on the path of revolution a variable suction chamber and a variable compression chamber, and the rotary piston in the second piston chamber being under the influence of the explosion gases after ignition of the fuel-air mixture up to the exhaust operation, characterised by the combination of the following features : a) the construction of the chamber provided for ignition as an invariable-volume combustion chamber (15), b) the arrangement of a pivotable valve (17) which masks the opening of the combustion chamber (15) towards the second piston chamber (2) at least fot the duration of the transfer operation of the compressed gas from the first piston chamber (1) into the combustion chamber (15), c) the construction of a part of the peripheral surface of the concentrically mounted second piston (4) acting as the working piston as a part of a circular cylindrical shell (19) whose radius corresponds with slight play to the path of revolution (12) for the working piston (4), as support for the outwardly pivotable end of the pivotable valve (17) in the closure position, d) the dimensioning of the circular cylindrical portion of the peripheral surface of the working piston (4) in such a manner that the length of time during which the outwardly pivotable end of the pivotable valve (17) bears on the periphery of the circular cylindrical portion (19) corresponds to the duration of the compression from the opening of a valve (16a) dependent on time or pressure and arranged in the transfer duct (16) from the first piston chamber (1) into the combustion chamber (15), up to the attainment of the predetermined compression ratio, e) the arrangement of the working piston (4) relatively to the eccentric piston (3) on the motor shaft (5) such that the working piston (4) engages behind the pivotable valve (17) during the duration of the inflow of the compressed mixture into the combustion chamber (15) and presses on the valve seat (31) which is provided at the edge of the combustion chamber (15) opposite the second piston chamber (2), f) the arrangement of a plane surface, which as viewed in the direction of rotation of the working piston (4) at the end of the circular cylindrical portion (19) of the outer surface extends from this outer chamber of the working piston (4) into the second piston surface (2), as a collecting surface (33) for the explosion gases produced at the ignition of the compressed gases in the combustion chamber (15), and such arrangement allows at the same time a limited pivoting movement of the pivotable valve (17) under the influence of the explosion gases out of the closure position relatively to the combustion chamber (15), the width of this plane surface corresponding to the piston disc thickness and its length being not greater than the length of the combustion chamber opening at right angles to the piston axis, g) the shaping of the portion (29) of the outer surface of the working piston (4) between the end of the collecting surface (33) which extends into the piston chamber (2) up to the start of the circular cylindrical portion (19) of the outer surface of the working piston (4) as considered in the direction of rotation in such a manner that in the portion (39) the outer surface which engages behind the pivoted-out end of the pivotable valve (17) in the opened position merges in a continuous curve into the circular cylindrical portion (19) of the outer surface of the working piston (4), h) the arrangement of a sealing strip in each case (23 and 35) on the eccentric piston (3) at the place where there is the greatest distance between the outer surface of the eccentric piston (3) and its axis of rotation, and on the working piston (4) at the edge which is formed by the collecting surface (33) for the explosion gases and the circular cylindrical portion (19) of the outer surface of the working piston (4).

Description: Viertakt-Verbrennungsmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Viertakt Verbrennungsmotor, bei dem zumindest ein scheibenförmig mit parallelen Seitenflächen ausgebildeter Kolben zwischen zwei parallelen Seitenteilen des Motorgehäuses, die zusammen mit einer mit den Seitenteilen und mit dem Mantel des Motorgehäuses verbundenen, der Breite der Aussenfläche des Kolbens entsprechenden Umlaufbahn für den Kolben den Eolben- raum bilden, um eine Achse der durch den Kolbenraum hindurchgreifenden Motorwelle, auf der der Kolben in exzentrischer Verbindung aufsitzt, drehbar gelagert ist, wobei der Kolben, dessen Aussenfläche eine um ein vorbestimmtes Mass kleinere Fläche umschliesst als die Umlaufbahn des Kolbens, während seiner Drehbewegungen innerhalb des mit Ansaug beziehungsweise Austrittsöffnung für das Eraftstoff- Luft-Gemisch beziehungsweise das Gas versehenen Kolbenraumes veränderliche Arbeitstaktkammern bildet, und wobei mindestens an einer Stelle der Aussenfläche des Kolbens, die mit der Umlaufbahn in Kontakt steht, eine sich über die Breite der Aussenfläche des Kolbens erstreckende Dichtleiste vorgesehen ist. Verbrennungsmotoren dienen dazu, in Brennstoffen enthaltene chemische Energie durch Verbrennung in einem Raum, in dem ein beweglicher Kolben angeordnet ist, in thermische Energie und diese in mechanische Arbeit umzuwandeln. Der Kolben wird infolge des Drucks der im Kolbenraum entstehenden Verbrennungsgase bewegt und die Kolbenbewegung auf die Welle des Motors übertragen. Dabei-wird ein Teil der während der Kolbenbewegung freiwerdenden mechanischen Energie von einem mit der Motorwelle verbundenen Schwungrad gespeichert, das auch im Anschluss an den Arbeitsvorgang oder Arbeitstakt die Motorwelle unter allmählicher Energieabgabe weiterdreht. Bei Viertakt-Verbrennungsmotoren besteht das Arbeitsspiel im Kolbenraum aus vier Takten: 1. Ansaugen, 2. Verdichten, 3. Zünden, Verbrennen, Ausdehnen (Arbeitstakt), 4. Ausschieben der Verbren nungsgase. Viertakt-Verbrennungsmotoren sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So gehört zum bekannten Stande der technik ein Viertakt-Verbrennungsmotor, bei dem über Pleuelstangen und Kreuzköpfe mit der als Kurbelwelle ausgebildeten Motorwelle verbundene Kolben vorgesehen sind, die zwischen den beiden Umkehrpunkten beziehungsweise Totpunkten in Zylindern hin- und herbewegt werden. Für einen Arbeitstakt ist bei diesem bekannten Verbrennungsmotor jeweils ein Kolbenhub erforderlich; daher benötigt die Motorwelle zur Durchführung der vier erforderlichen Takte jeweils zwei Umdrehungen. Während dieser beiden Umdrehungen vollzieht sich somit jeweils nur ein Arbeitstakt. Als Steuerorgane für den Einlass und Auslass des Arbeitsmittels sind bei diesem bekannten Viertakt-Verbrennungsmotor im allgemeinen Ventile vorgesehen, die von einer Steuerwelle betätigt werden. Der Wirkungsgrad dieser bekannten Verbrennungsmotoren ist verhältnismäBig gering, weil nur ein Teil der bei der Verbrennung freiwerdenden Energie in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Daher hat man, insbesondere auch um den Umweg der Umwandlung der Translationsbewegung der Kolben in die Rotationsbewegung der Motorwelle zu vermeiden, einen Viertakt-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, bei dem ein sich drehender, mit der Motorwelle in Verbindung stehender scheibenförmiger Kolben vorgesehen ist, durch den die vier Takte Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben während der Drehbewegung des Kolbens ausgeführt werden. Bei diesem als Kreiskolbenmotor bezeichneten Viertakt-Verbrennungsmotor läuft der dreieckförmige, mit konvexen Seitenflächen ausgebildete Kolben auf einer nach Art einer Epitrochoide ausgebildeten Bahn so um, dass er zusammen mit der Wandung des Gehäuses Arbeitstaktkammern mit sich ständig veränderndem Rauminhalt bildet. Während des Umlaufs liegen die drei Eckkanten des Kolbens, an denen Dichtleisten angeordnet sind, ständig an der Mantelwandung des Gehäuses an. Infolgedessen haben die von den Kolbenaussenflächen mit der Mantelwandung gebildeten drei Kammern eine sichelförmige Form. Dabei führt der Kolben eine Drehbewegung um seine Achse aus, wobei sich die Achse zugleich auf einer Kreisbahn bewegt. Die Kreisbahn des Kolbens wird durch die zentrisch im Motorgehäuse gelagerte Welle bewirkt, die im Bereich des Kolbens als Exzenter ausgebildet ist. Die vom Exzenter erzeugte Drehbewe- gung des Kolbens um die Kreisbahn wird durch eine Gleichlaufverzahnung erzwungen. Hierzu ist auf einer Seite innerhalb des Kolbens eine Innenverzahnung vorgesehen, die sich auf einem mit der Kur- belwelle verbundenen Ritzel abwälzt. Das Hohlrad und insofern auch der Kolben ist somit in bezug auf das Ritzel exzentrisch gelagert. Bei dem bekannten Kreiskolbenmotor sind die veränderlichen Arbeitskammern gegeneinander mit sich über die Scheibendicke erstreckenden Kanten an der Aussen- fläche abgedichtet. An den drei Eckkanten des Kol- bens sind daher jeweils achsparallele Nuten eingefräst, in die Dichtleisten mit geringem Spiel eingelegt sind. Die Dichtleisten sind im Nutengrund durch wellenförmige Streifenfedern unterlegt. Vom Gasdruck unterstützt werden sie infolgedessen nach aussen gegen die Lauffläche des Gehäusemantels gepresst. Die Seitenflächen des Kolbens sind gegen die Seitenteile des Gehäuses ebenfalls abgedichtet. Zwar wird durch den bekannten Kreiskolbenmotor gegenüber dem Zylinderkolbenmotor ein höherer Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung erreicht. Nachteilig ist jedoch, insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen, der komplizierte Drehvorgang des zahnradgesteuerten Kolbens, weil dieser die Gefahr von Störungen im Betrieb in sich birgt. Nachteilig ist ferner, dass infolge der Form des Verbrennungsraumes dessen Volumen begrenzt ist und dass der Brennstoffverbrauch verhältnismässig hoch ist. Ein weiterer Nachteil besteht schliesslich darin, dass die erforderliche Abdichtung in längerem Betrieb bislang nicht den in der Praxis an sie zu stellenden Anforderungen genügt. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Viertakt-Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem unter Ausnutzung der Vorteile, die daraus entstehen, dass die Energie des Kraftstoffes bei der Verbrennung direkt in die Rotationsbewegung drehbar gelagerter Kolben umgewandelt wird, die unmittelbar mit der Motorwelle verbunden sind, dass zugleich der Arbeitsablauf, insbesondere die Drehbewegung der Kolben vereinfacht wird, ferner die Voraussetzungen für eine bessere Abdichtung geschaffen werden und insbesondere infolge leicht zu ermöglichender Vergrösserung des für die Arbeitstakte zur Verfügung stehenden Volumeninhalts der Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung erhöht und vor allem eine unvollkommene Verbrennung ausgeschlossen wird. Diese Aufgabe wird bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor der eingangs bezeichneten Art gemäss der Erfindung wie in den Ansprüchen gekennzeichnet gelöst. Der nach den Merkmalen gemäss der Erfindung ausgebildete Viertakt-Verbrennungsmotor hat den grossen Vorzug, dass die dabei verwendeten Kolben auf einer geraden Welle angeordnet sind, dass die Olzuführung unabhängig von der Brennstoff zuführung ist, insbesondere aber, dass die Bildung der veränderlichen Arbeitstaktkammern nicht wie bei dem bekannten Kreiskolbenmotor über die Ein- beziehungsweise Auslassöffnung mittels der Kolben gesteuert wird, sondern zur Steuerung besondere Ventile vorgesehen sind. Das hat eine weitaus störungsfreiere Arbeitsweise zur Folge, als dies bislang möglich war. Darüber hinaus bestehen weitere erhebliche Vorzüge des Viertakt-Verbrennungsmotors gemäss der Erfindung gegenüber dem bekannten Kreiskolbenmotor darin, dass die Formgebung der Umlaufbahn für die beiden gemäss der Erfindung vorgesehenen Kolben und auch die Form der Kolben selbst sowie dessen Drehbewegung erheblich einfacher sind. Im folgenden wird der Viertakt-Verbrennungsmotor gemäss der Erfindung anhand der lediglich ein Aus- führungsbeispiel wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen vereinfachten Längs schnitt durch den Motor, Fig. 2 einen Teilschnitt durch die erste Eolben- kammer nach der Linie A-A gemäss Fig. 1, wobei der erste Eolben gegenüber der Stel lung in Fig. 1 um 1800 gedreht ist, Fig. 3 einen Teilschnitt durch die zweite Solben- kammer nach der Linie B-B gemäss Fig. 1, Fig. 4 eine perspektivische Seitenansicht der Brennkammer mit Schwenkschieber, Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Schwenkschie ber gemäss Fig. 4 mit daran vorgesehener Andruckleiste, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Dichtleiste, Fig. 7 eine Seitenansicht der Dichtleiste gemäss Fig. 6. In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Viertakt-Verbrennungsmotor in seinem grundsätzlichen Aufbau mit einem in einem ersten Kolbenraum 1 exzentrisch mit der Motorwelle 5 verbundenen und um deren Achse drehbar gelagerten ersten Kolben 3 und mit einem in einem zweiten Kolbenraum 2 zentrisch mit der Motorwelle 5 verbundenen und um deren Achse drehbar gelagerten, ebenfalls scheibenförmigen zweiten Kolben 4 (vergleiche dazu auch Fig. 2 und Fig. 3), sowie einem zwischen beiden Kolbenräumen 1 und 2 vorgesehenen Kühlraum 6 und Gleitlagern 7 für die Motorwelle 5 dargestellt. Wie aus Fig. 1 ausserdem zu entnehmen, sind die beiden drehbar gelagerten Kolben 3 und 4 scheibenförmig mit parallelen Seitenflächen ausgebildet. Sie drehen sich zwischen zwei planparallelen Seitenteilen 8 des Motorgehäuses 9. Dabei sind - wie in der Zeichnung nicht dargestellt ist - an den den Seitenteilen 8 des Motorgehäuses 9 zugekehrten Flächen der Kolben 3 und 4 - wie in der Zeichnung nicht dargestellt - Dichtleisten vorgesehen. Sie können beispielsweise in zu ihrer Aufnahme vorgesehene Nuten eingebettet sein. Die Seitenteile 8 des Motorgehäuses 9 sind mit den mit dem Mantel 10 des Motorgehäuses 9 in Verbindung stehenden Umlaufbahnen 11 und 12 für die Kolben 3 und 4 verbunden und bilden jeweils den Kolbenraum 1 oder 2 für die Kolben 3 oder 4, wobei die in Gleitla- gern 7 gelagerte Motorwelle 5 durch die Seitenteile 8 des Gehäuses 9 hindurchgreift. Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 zu entnehmen, sitzen beide Kolben 3 und 4 auf der Motorwelle 5 auf. Dabei kann die Verbindung zwischen Motorwelle 5 und Kolben 3 und 4 - wie in der Zeichnung angedeutet - beispielsweise durch Verkeilen statt finden. Die Umlaufbahnen 11 und 12 für die Eol- ben 3 und 4 sind kreiszylinderförmig ausgebildet. Beide Umlaufbahnen 11 und 12 sind so ausgebildet, dass sie eine grössere Fläche umschliessen als die Umlauffläcben beider Kolben 3 und 4. Dabei weist die Umlaufbahn 11 für den ersten als Kreisscheibe ausgebildeten Kolben, den Exzenterkolben 3, einen Ausschnitt für ein als Gleitschieberventil 13 ausgebildetes Steuerventil sowie eine Ansaugöffnung 14 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch auf. Der Exzenterkolben 3 hat einen solchen Umfang, dass er mit der in gleitender Reibung in einer Kreisbewegung auf der Umlaufbahn 11 achsparallelen Linie seines Aussenumfanges, die den grössten Abstand von der Drehachse aufweist, während seiner Drehbewegung mit der Umlaufbahn in Berührung steht. Die in dem zweiten Kolbenraum 2 angeordnete Umlaufbahn 12 für den Arbeitskolben 4 weist - wie aus Fig. 3 hervorgeht - einen Ausschnitt fär die Brennkammer 15 auf. Der erste Kolbenraum 1 ist zur Bildung der Ansaugkammer und für den Verdichtungsvorgang bestimmt. Er steht über einen Uberströmkanal 16, in dem ein zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, beispielsweise in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Druck des verdichteten Gases ansprechendes Ventil, das zum Beispiel ein als Druckventil ausgebildetes Einwegventil 16a vorgesehen ist, in Verbindung mit der über eine verschliessbare Öffnung mit dem zweiten Kolbenraum 2 verbundenen Brennkammer 15. Die Ausstossöffnung 18 für die Verbrennungsgase ist am zweiten Kolbenraum 2 vorgesehen. Die Aussenfläche des im zweiten Kolbenraum 2 umlaufenden zentrisch gelagerten Arbeitskolbens 4 hat über eine vorgegebene Länge die Form eines Kreiszylindermantels 19, dessen Radius mit geringem Spiel der Umlaufbahn 12 für den Arbeitskolben 4 entspricht. Die Bildung der Arbeitstaktkammer und die Steuerung der Arbeitstakte erfolgt bei dem Viertakt-Verbrennungsmotor gemäss der Erfindung mittels des Exzenterkolbens 3 in dem ersten Kolbenraum 1 und des Arbeitskolbens 4 in dem zweiten Kolbenraum 2 sowie mittels des in den ersten Kolbenraum 1 hineinragenden Gleitschieberventils 13 und eines Schwenkven tils 17, das die Offnung der Brennkammer 15 gegen über dem zweiten Kolbenraum 2 während des Ausschiebens der verdichteten Gase aus dem ersten Kol- benraum 1 in die Brennkammer 15 verschliesst. Die zur Bildung der Arbeitstaktkammern erforderlichen Vorgänge spielen sich dabei wie folgt ab. Durch den in den ersten Kolbenraum 1 hineinragenden und während der Umdrehung des Exzenterkolbens 3 auf der Aussenfläche des Exzenterkolbens 3 aufliegenden Gleitschieber 20 wird der Eolben- raum 1 in zwei sich ständig ändernde Arbeitstaktkammern aufgeteilt. Das ergibt sich daraus, dass der Gleitschieber 20, der parallel zur Achse des Exzenterkolbens 3 eine der Kolbendicke entsprechende Abmessung aufweist, zwischen der Ansaugöffnung 14 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und der Einmündung des Uberströmkanals 16 in die Brennkammer 15 in den Kolbenraum 1 eingreift. Um während der Drehbewegung des Exzenterkolbens 3 einen hinreichenden Kontakt zwischen Gleitschieber 20 und Kolbenaussenfläche zu gewährleisten, steht der Gleitschieber 20 - wie aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 zu ersehen - in der für ihn vorgesehenen Führung 32 unter der Wirkung einer Federkraft 21. Dabei kann die Federkraft 21 - wie in Fig. 1 dargestellt - aus zwei Spiralfedern gebildet sein. Ausserdem weist der Gleitschieber 20 an seinem freien Ende eine abgesehen von den achsparallelen Kanten plangeschliffene ebene Fläche 22 auf, so dass praktisch zwischen Kolbenaussenfläche und Gleitschieber 20 lediglich Kontakt auf einer achsparallelen Linie besteht. Dadurch entsteht eine sehr wirkungsvolle Abtrennung zwischen dem Kolbenraum 1 beiderseits des Gleitschiebers 20. Eine weitere Abtrennung wird auf folgende Weise bewirkt: Während der Umdrehung des Exzenterkolbens 3 bleibt die Stelle seiner Aussenfläche, die die grösste Exzentrizität aufweist, in ständigem Kontakt mit der Umlaufbahn 11. An dieser Stelle der Aussenfläche ist eine achsparallele Dichtleiste 23 vorgesehen. Dadurch wird die andere, und zwar die veränderliche Abgrenzung der Arbeitstaktkammern gebildet. Um die Dichtwirkung zu erhöhen, ist - wie aus Fig. 6 hervorgeht - zwischen Kolbenaussenfläche 24 und der unteren Seite der Dichtleiste 23 ein Kugeldruckventil 25 vorgesehen, das über eine in Fig. 2 angedeutete Olzuführungsleitung 26, die über eine in der Motorwelle 5 vorgesehene Olleitung mit der für den Motor vorgesehenen Ölpumpe in Verbindung steht. Die Ölleitung in der Motorwelle 5 ist über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Olrücklaufleitung so verbunden, dass aus Hin- und Rücklaufleitung ein Kreislauf gebildet wird. Die Dichtleiste 23 ist mit wellenförmigen Streifenfedern 27 unterlegt und weist (siehe Fig. 7) ein sich aus der Kolbenaussenfläche 24 aufund wieder zurückwölbendes, in der Mitte abgeflachtes Profil 28 auf. Die Feder 29 des Eugel- druckventils 25 ist schwächer als die auf den Gleitschieber 20 wirkenden Federn 21. Daher wird das unter der Dichtleiste 23 angeordnete Druckventil 25 beim Passieren des Gleitschiebers 20 betätigt und infolgedessen Öl zugeführt. Während der Umdrehung des Exzenterkolbens 3 werden somit jeweils zwischen der auf der Aussenfläche 24 des Exzenterkolbens 3 aufsitzenden Gleitfläche des Gleitschiebers 20 und der Dichtleiste 23 für den Exzenterkolben 3 zwei veränderliche, aber gut gegeneinander abgedichtete Arbeitstakträume gebildet. Das geschieht auf folgende Weise: In dem in Drehrichtung des Exzenterkolbens 3 gesehen zwischen Gleitschieber 20 und der Dichtleiste 23 des Exzenterkolbens 3 entstehenden Raum wird wegen des infolge der Exzentrizität des Kolbens 3 und der bei der Umlaufbewegung an der Umlaufbahn 11 anliegenden Dichtleiste 23 des Exzenterkolbens 3 in dem Bereich, in den die Ansaugöffnung 14 in den Kolbenraum 1 einmündet, ein Vakuum gebildet, weil der Kolben 3 mit dem Gleitschieber 20 beim Passieren der Dichtleiste 23 an dem Gleitschieber 20 diesen vollständig zurückschiebt, wodurch der Raum zwischen Gleitschieberauflagefläche und Dichtleiste 23 auf Null reduziert wird, und infolgedessen im Bereich der Einmündung der Ansaug öffnung 14 in den Kolbenraum 1 ein Vakuum gebildet wird, in das das Eraftstoff-Luft-Gemisch einströmt. Der Ansaugraum vergrössert sich, bis die exzentrisch angeordnete Dichtleiste 23 des Exzenterkolbens 3 wieder in Kontakt mit dem Gleitschieber 20 tritt. Während einer Umdrehung des Exzen- terkolbens 3 wird zugleich infolge der in gleitender Reibung der auf der Kolbenumlaufbahn 11 geführten Dichtleiste 23 das bei der vorhergehenden Drehung angesaugte Gemisch verdichtet und nach Uberschreiten eines vorbestimmten Drucks, auf den das in dem Uberströmkanal 16 zwischen dem ersten Kolbenraum 1 und der Brennkammer 15 angeordnete zeit- beziehungsweise druckabhängige Ventil 16a anspricht, über den Uberströmkanal 16 in die Brennkammer 15 ausgeschoben. Nach vollständigem Uberströmen des beispielsweise auf 1:10 verdichteten Gemischs aus dem ersten Kolbenraum 1 in die Brennkammer 15 wird das Gemisch gezündet. Das kann dadurch geschehen, dass das Verdichtungsverhältnis so gewählt wird, dass die Tem- peratur des Gemischs infolge der durch die Verdichtung erzeugten Wärme oberhalb der Temperatur liegt, bei der Selbstzündung eintritt. Dies ist bei dem Viertakt-Verbrennungsmotor gemäss der Erfindung deshalb möglich, weil anders als bei dem bekannten Viertakt-Verbrennungsmotor in der Ausgestaltung als Kolbenzylindermotor bei dem Viertakt-Verbrennungsmotor gemass der Erfindung während des Verdichtungsvorganges kein Umkehrpunkt für die Kolbenbewegung beachtet zu werden braucht. Selbstverständlich ist es - wie für das in Fig. 1 und Fig. 3 der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsbeispiel dargestellt auch möglich, an dem Verbrennungsraum 15 eine Zündkerze 41 vorzusehen, die den Zündvorgang nach vollständiger Aufnahme des verdichteten Gemischs in die Brennkammer 15 auslöst. Infolge der durch die Zündung in der Brennkammer 15 eingeleiteten Verbrennung und der anschliessenden Expansion des Gemischs wird die Ventilklappe 30 des Schwenkventils 17 von ihrem Ventilsitz 31 am Rande der Öffnung der Brennkammer 15 gegenüber dem zweiten Kolbenraum 2 in den Kolbenraum hinein ausgeschwenkt. Das ist deshalb möglich, weil der Arbeitskolben 4 auf der Motorwelle 5 so angeordnet ist, dass zum Zeitpunkt des Beginns der Expansion der kreiszylinderförmige Teil 19 des Arbeitskolbens 4 infolge der Drehbewegung des Arbeitskolbens 4 fortbewegt worden ist und somit die Ventilklappe 30 nicht mehr hintergreift. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Arbeitskolben 4 der Öffnung der Brennkammer 15 gegenüber dem Kolbenraum 2 die in Drehrichtung gesehen am Ende des kreiszylinderförmigen Teils 19 vorgesehene Auffangfläche 33 für die entstehenden Explosionsgase zu. Infolge des dadurch auf die Auffangfläche 33 ausgeübten Druckes vollzieht sich der Arbeitstakt dergestalt, dass dem Arbeitskolben 4 ein Drehimpuls erteilt wird. Dabei ist die der Umlaufbahn 12 zugekehrte Kante 34 der Auffangfläche 33 gegenüber der Kolbenbahn 12 durch eine an dieser Stelle vorgesehene Dichtleiste 35 abgedichtet. Die Ventil klappe 30 dichtet währenddessen die wie ngegebTenz sich bildende eigentliche Arbeitstaktkammer gegen über dem in Drehrichtung des Arbeitskolbens 4 gesehen hinter der Ventilklappe 30 liegenden freien Kolbenraum, der zur Aufnahme der verbrannten Gase bestimmt ist, ab. Zur Abdichtung gegenüber den Seitenteilen 8 des Gehäuses sind an den diesen Seitenteilen zugekehrten Seitenflächen der Ventilklappe 30 Dichtleisten 36 vorgesehen, die über eine mit dem Lager 37 für die Ventilklappe 30 verbundene Schmierölzuführung 38 mit Schmieröl versorgt werden (vergleiche dazu auch Fig. 4). Während des Espansionsvorgangs liegt die Ventilklappe 30 auf dem sich entgegen der Drehrichtung des Arbeitskolbens 4 gesehen an die Auffangfläche 33 anschliessenden kurvenförmigen Teil der Aussenfläche des Arbeitskolbens 4 auf und bildet dabei die Trennfläche gegenüber dem in Drehrichtung des Arbeitskolbens 4 gesehen dahinterliegenden Kolbenraum. Um ein Flattern der Ventilklappe 30 auf der Aussenfläche auszuschliessen, ist mit der Ventilklappe eine Feder verbunden, durch die die Ventilklappe auf die Eolbenaussenflä- che gedrückt wird. Im Zuge der weiteren Drehbewegung des Arbeitskolbens 4 wird der in Drehrichtung gesehen hinter der Ventilklappe 30 befindliche freie Kolbenraum verkleinert. Infolgedessen werden die verbrannten Gase, die sich in diesem Raum befinden, durch die Auslass öffnung 18 ausgestossen. Infolge der kurvenförmigen Ausbildung eines Teils 39 der Aussenfläche des Arbeitskolbens 4 wird die ver änderliche Kammer zum Ausstossen der Verbrennungsgase im Zuge der Drehbewegung des Arbeitskolbens 4 in der Stellung des Kolbens 4, in der die Ventilklappe 30 auf den Ventilsitz 31 zum Verschliessen der Brennkammer 15 gegenüber dem zweiten Kolbenraum 2 zurückgeschwenkt ist, also während der Dauer, während der der Arbeitskolben 4 mit dem kreiszylinderför minen teil 19 seiner Aussenfläche die Ventilklappe 30 hintergreift, zum Verschwinden gebracht. Da an der Stelle, an der die Kammer zum Ausstossen der Verbrennungsgase gegen null geht, die Auslassöffnung 18 für die Verbrennungsgase vorgesehen ist, werden somit die Verbrennungsgase vollständig aus dem Kolbenraum 2 ausgestossen. Um eine Flatterbewegung der Ventilklappe 30 während des Verdichtungsvorgangs in der Brennkammer 15 auf dem Ventilsitz 31 zu vermeiden, ist (vergleiche Fig. 5) an der Ventilklappe 30 des Schwenkschiebers 17 eine unter der Wirkung einer Federkraft 39 stehende Andruckleiste 40 angelenkt, die mit ihrem freien Ende über die dem Kolbenraum 2 zugekehrte Fläche der Ventilklappe 30 hinausragt, so dass während des Hindurchgleitens der kreiszylinderförmige Teil 19 der Aussenfläche des Arbeitskolbens 4 hinter der zum Verschluss der Brennkammer 15 auf ihrem Ventilsitz 31 aufliegenden Ventilklappe 30 infolge der dadurch betätigten Hebelwirkung der Andruckleiste 40 und der dadurch gespannten Feder 39 unter der Wirkung der Federkraft 39 fest auf den Ventilsitz 31 gepresst wird. Als Material für das Motorgehäuse 9 hat sich eine Aluminiumguss-Legierung als vorteilhaft erwiesen, für die Kolben 3 und 4 und die Umlaufbahnen 11 und 12 für die Kolben eine vergütete, unter der Bezeichnung Mahle 124 bekannte vergütete Aluminiumlegierung. Die Aussenflächen der Kolben 3 und 4 und die Umlaufbahnen 11 und 12 für die Kolben sind zweckmässig mit einem unter der Bezeichnung Nicasil bekannten Werkstoff beschichtet. Aus der geschilderten Funktionsweise des Viertakt Verbrennungsmotors gemäss der Erfindung wird als einer seiner besonders grossen Vorzüge erkennbar, dass bei Åa jeder Kolbenumdrehung ein Arbeitshub stattfindet. Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich - wie in der Zeichnung nicht dargestellt - mehrere gemäss der Erfindung gebildete Aggregate hintereinander anzuordnen, wobei dann zweckmässig die einzelnen Aggregate in einem ihrer Anzahl entsprechenden Winkel versetzt zueinander mit der Motorwelle verbunden sind.

Claims: Patentansprüche 1. Viertakt-Verbrennungsmotor, bei dem zumindest ein scheibenförmig mit parallelen Seitenflächen ausgebildeter Kolben zwischen zwei parallelen Seitenteilen des Motorgehäuses, die zusammen mit einer mit den Seitenteilen und mit dem Mantel des Motorgehäuses verbundenen, der Breite der Aussenfläche des Kolbens entsprechenden Umlauf bahn für den Kolben den Kolbenraum bilden, um eine Achse der durch den Kolbenraum hindurch greifenden Motorwelle, auf der der Kolben in exzentrischer Verbindung aufsitzt, drehbar gela gert ist, wobei der Kolben, dessen Aussenfläche eine um ein vorbestimmtes Mass kleinere Fläche umschliesst als die Umlaufbahn des Kolbens, während seiner Drehbewegungen innerhalb des mit Ansaug- beziehungsweise Austrittsöffnung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch beziehungsweise das Gas versehenen Kolbenraumes veränderliche Arbeitstaktkammern bildet, und wobei minde stens an einer Stelle der Aussenfläche des Eol- bens, die mit der Umlaufbahn in Kontakt steht, eine sich über die Breite der Aussenfläche des Kolbens erstreckende Dichtleiste vorgesehen ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale a) die Anordnung von zwei scheibenförmigen, auf der Motorwelle (5) aufsitzenden, drehbar um die Achse der Motorwelle (5) gelagerten Kol- ben (3 und 4) jeweils in einem besonderen Kolbenraum (1 und 2) mit kreiszylinderförmi ger Umlaufbahn (11 und 12) für die Kolben (3 und 4), b) die Anordnung und Ausbildung des ersten Kol- bens (3) als'exzentrisch gelagerte Kreis scheibe mit einem solchen Umfang, dass der Kolben (3) mit der achsparallelen Linie sei nes Aussenumfanges den grössten Abstand von der Drehachse aufweist, während seiner Dreh bewegung in Berührung mit der Umlaufbahn (11) für den Kolben (3) steht, c) Die Anordnung der Ansaugöffnung (14) in dem ersten, zur Bildung der Ansaugkammer und für den Verdichtungsvorgang bestimmten Eolben- raum (1) sowie des Anschlusses für einen überströmkanal (16) mit einem Einwegeventil (16a) zur Verbindung des ersten Kolbenrau mes (1) mit einer zwischen dem ersten und dem zweiten Kolbenraum (1 und 2) vorgesehe nen, über eine verschliessbare Öffnung mit dem zweiten Kolbenraum (2) verbundene Brenn kammer (15), d) die Anordnung einer Führung an dem ersten Kolbenraum (1) für einen zwischen der Ansaug öffnung (14) und der Einmündung des Uberström kanals (16) in den ersten Kolbenraum (1) hineingreifenden, unter der Wirkung einer Federkraft (21) auf der Aussenfläche des Exzenterkolbens (3) während der Umdrehung des Kolbens (3) gleitend aufsitzenden, sich über die Breite der Aussenfläche des Exzen terkolbens (3) erstreckenden Gleitschie ber (20), e) die Anordnung eines die Öffnung der Brenn kammer (15) zum zweiten Kolbenraum (2) min destens für die Dauer des Uberströmvorgangs des verdichteten Gases aus dem ersten Eolben- raum (1) in die Brennkammer (15) überdecken- den Schwenkventils (17), f) die Anordnung der Ausstossöffnung (18) für die Abgase am zweiten Kolbenraum (2), g) die Ausbildung eines Teils der Umfangfläche des zentrisch gelagerten zweiten Kolbens, des Arbeitskolbens (4), als Teil eines Kreis- zylindermantels (32), dessen Radius mit ge ringem Spiel der Umlaufbahn (12) für den Arbeitskolben (4) entspricht, und dessen Länge so bemessen ist, dass die Dauer der Deilumdrehung des kreiszylinderförmigen Ab schnitts (32) des Arbeitskolbens (4) der Dauer des Verdichtungsvorgangs von der Off- nung des für das verdichtete Gemisch in dem Uberströmkanal (16) vorgesehenen Ventils (16a) bis zum Erreichen des vorgegebenen Verdich tungsverhältnisses entspricht und wobei der Arbeitskolben (4) gegenüber dem Exzenterkol ben (3) so angeordnet ist, dass der Arbeits kolben (4) die Ventilklappe (30) des Schwenk ventils (17) während der Dauer des Uebergangs des verdichteten Gemischs in die Brennkam mer (15) hintergreift und auf den am Rande der Offnung der Brennkammer (15) gegenüber dem zweiten Kolbenraum (2) vorgesehenen Ven tilsitz (31) drückt, h) die Anordnung einer in Drehrichtung des Arbeitskolbens (4) gesehen am Ende des kreis zylinderförmigen Teils (19) der Aussenfläche vorgesehenen, von der Aussenfläche des Ar beitskolbens (4) ausgehend, sich in den zweiten Kolbenraum (2) hinein erstreckende, als Auffangfläche (33) für die bei der Zün dung der verdichteten Gase in der Brennkam mer (15) entstehenden Explosionsgase dienende und unter der Wirkung der Explosionsgase zu gleich eine begrenzte Schwenkbewegung der Schwenkklappe (30) des Schwenkventils (17) aus der Verschlussstellung der Brennkammer (15) gegenüber dem zweiten Kolbenraum (2) ermög lichende ebene Fläche, deren Breite der Kol benscheibendicke entspricht, und deren Länge nicht grösser ist, als die Länge der Brenn kammeröffnung senkrecht zur Kolbenachse, i) die Ausbildung des Teils der Aussenfläche des Arbeitskolbens (4) zwischen der dem zweiten Kolbenraum (2) zugekehrten Kante der Auffang fläche (33) und dem Anfang des kreiszylin derförmigen Teiles (19) der Aussenfläche in Drehrichtung des Arbeitskolbens (4) gesehen, dergestalt, dass die Aussenfläche die unter der Wirkung der Explosionsgase ausschwenken de Ventilklappe (30) des Schwenkventils (17) oder deren am weitesten ausschwenkende Kante hintergreifend in der vorgesehenen, in den Kolbenraum (2) hineinragenden Stellung hält, und dass sie in stetiger Eurvenführung (39) in den kreiszylinderförmigen Teil der Aussen fläche übergeht, k) die Anordnung der Dichtleisten (23 und 35) an dem Exzenterkolben (3) an der Stelle des grössten Abstandes der Aussenfläche des Exzen terkolbens (3) von seiner Drehachse und an dem Arbeitskolben (4) an der von der Auffang fläche (33) für die Explosionsgase und dem kreiszylinderförmigen Teil (19) der Aussen fläche des Arbeitskolbens (4) gebildeten Kante. 2. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der auf dem Exzenterkolben (3) gleitend auf sitzende Schieber (20) einen rechteckigen Quer schnitt aufweist. 3. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ventilklappe (30) des Schwenkventils (17) um eine in der in Drehrichtung des Arbeitskol bens (4) gesehen ersten achsparallelen Wandung der Brennkammer (15) gelagerte Achse drehbar gelagert ist. 4. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe (30) an ihren Flanken sich etwa über die Länge der Flanken erstrecken de Dichtleisten (36) aufweist. 5. Viertakt-Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der der Brennkam mer (15) zugekehrten Fläche der Ventilklappe (30) eine unter dem Druck einer Federkraft (39) mit ihrem freien Ende über die dem zweiten Eolben- raum (2) zugekehrte Fläche der Ventilklappe (30) hinauskragende Andruckleiste (40) vorgesehen ist. 6. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der an den Aussenflächen des Exzenter und des Arbeitskolbens (3 und 4) angeordneten Dichtleisten (23 und 35) über Zuführungsleitungen (26) mit der für den Ver brennungsmotor vorgesehenen Ölpumpe in Ver bindung stehende Druckventile (25) vorgesehen sind. 7. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Arbeitskolben (4) vorgesehene Auffangfläcbe (33) in der Stellung des Arbeits kolbens (4) zum Zeitpunkt des Ausschwenkens der Ventilklappe (30) des Schwenkventils (17) von seinem Ventilsitz (31) senkrecht zu oder mit geringer Neigung gegenüber der der Brennkam mer (15) zugewandten Fläche der Ventilklappe (30) in der am weitesten ausgeschwenkten Stellung verlaufend angeordnet ist. 8. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine mit der Olzuführungslei tung (26) durch die Motorwelle (5) einen Öl- kreislauf bildende Olrücklaufleitung im Motor gehäuse vorgesehen ist. 9. Viertakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Kolben raum (1 und 2) zur Kühlung der Brennkammer (15) und der einander zugekehrten Seitenteile (8) der Kolbenräume (1 und 2) ein von Kühlmittel durch strömter Kühlraum (6) vorgesehen ist. 10. Viertakt-Verbrennungsmotor nach einem der vor hergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere von zwei Kolbenräumen (1 und 2) und darin angeordneten Exzenter- und Arbeitskolben (3 und 4) gebildete Aggregate mit der Motorwelle (5) verbunden sind, wobei Kolbenräume (1 und 2)-und Kolben (3 und 4) der Aggregate in dem Winkel einander gegenüber phasenverschoben angeordnet sind, um den die Kolben (3 und 4) abweichend gegeneinander mit der Motorwelle (5) verbunden sind.

Inventors: ROSER, WALTER, Röser, Walter
Applicants: ROSER, WALTER
Application year: 1983
Main classification: F02B53
IPC codes: F02B75, F01C19, F01C1, F02B3, F02B53