DE19904450A1

DE19904450A1 - Internal combustion engine for alternative fuels, in which stroke can be varied

Info

Publication number: DE19904450A1
Application number: DE1999104450
Authority: DE
Inventors: Walter Loidl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-17

Abstract

The engine has pistons in cylinders, mechanically controlled and may be supercharged. The cylinder and the control devices are concentric and parallel to the engine rotation axis. The engine may have slideways in place of a crankshaft. These may be adjustable to provide variation in the operating ratios of the engine.

Description

Gegenstand dieser Anmeldung ist die Entwicklung einer neuen Variante von Verbrennungsmotoren. Mit der Neuentwicklung wird angestrebt Kraftstoff einzusparen, insgesamt einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen, einen drehelastischen Motor zu erstellen, der dem Explosionsverhalten alternativer Kraftstoffe durch seine Konzeption entgegenkommt und die Umwandlung verschiedenster, explosionsfähiger Energieträger in mechanische Energie erlaubt.The subject of this application is the development of a new variant of Internal combustion engines. The new development is aimed at fuel to save, to achieve a better overall efficiency, one to create a torsionally flexible motor that is more alternative to the explosion behavior Fuels accommodating through its conception and conversion various, explosive energy sources in mechanical energy allowed.

Comparative view of existing systems

Pauschal betrachtet, legt uns der Verlauf der Verbrennung in den bekannten Explosionsmotoren die Grenzen für weitere Kraftstoffeinsparungen fest. Der Ablauf eines Arbeitsspieles, manifestiert durch die Drehzahl des Motors, die Steuerdaten des Motors und die, durch die Kurbelwelle festgelegte Sinusbewegung, legt den Zeitrahmen für den Ablauf der Explosion fest.Considered in general terms, the course of the combustion in the known Explosion engines set the limits for further fuel savings. The Sequence of a work cycle, manifested by the speed of the engine, the Control data of the engine and those determined by the crankshaft Sinus movement, sets the time frame for the explosion to occur.

Während der erste Teil der Verbrennung, also die "gesteuerte Verbrennung", mit Zündbeginn und Zündverzug, durch immer besser abgestimmte Injektions verfahren und Zündungseinstellungen optimiert werden konnte, entzieht sich der zweite und wichtigere Teil der Verbrennung, als "ungesteuerte Verbrennung" bekannt, bei den herkömmlichen Motoren weitgehend großen Veränderungen. Man hat andere Wege beschritten und zum Beispiel versucht die Kraftstoffeigenschaften den Erfordernissen der bestehenden Motoren anzupassen:During the first part of the combustion, ie the "controlled combustion", with Start of ignition and delay in ignition, thanks to increasingly better coordinated injection process and ignition settings could be optimized, the second and more important part of combustion than "uncontrolled combustion" known, largely major changes in conventional engines. You have taken other paths and, for example, tried them Fuel properties meet the requirements of existing engines to adapt:

Lange Zeit war es Stand der Technik, den Kraftstoff für Otto-Motoren durch Zusatz von Bleioxyden zündträger "klopffest" zu machen. Wegen der hohen Unverträglichkeit mußte man von diesem Verfahren abgehen. Andere Methoden mußten gefunden werden um einesteils das Zündverhalten des Kraftstoffs vor dem OT träger zu machen, andrerseits die volle Energie des eingespritzten Kraftstoffes nach OT auszuschöpfen - ein Widerspruch in sich.For a long time it was state of the art to use fuel for gasoline engines Add lead oxides to make ignition carriers "knock-proof". Because of the high This procedure had to be followed by intolerance. Other methods had to be found to some extent the ignition behavior of the fuel to make the OT carrier, on the other hand, the full energy of the injected Exhausting fuel after OT - a contradiction in terms.

Bei Zündung des Gasgemisches im Zylinder (kurz vor dem oberen Totpunkt) sind die axialen Kolbenkräfte gegen die Drehrichtung gerichtet und daher für die Motorleistung negativ anzusetzen.When the gas mixture in the cylinder is ignited (shortly before top dead center) the axial piston forces directed against the direction of rotation and therefore for the Motor performance negative.

Bei der höchsten Energieentfaltung des explodierenden Gases ist die Stellung des Kolbens in einem recht ungünstigen Hebel zur Motorachse, viel Energie geht hier verloren.At the highest energy release of the exploding gas, the position of the Piston in a rather unfavorable lever to the motor axis, a lot of energy goes here lost.

Anders gesehen kann die Zündung nicht zu spät angesetzt werden, da wiederum ein Großteil der Energie durch bereits öffnende Auslaßventile oder Abgasschlitze verloren gehen würde, nicht zu sprechen von der thermischen Belastung verschiedener Bauteile. In other words, the ignition cannot be set too late, because again Much of the energy is generated by opening exhaust valves or exhaust slots would be lost, not to speak of the thermal load various components.

Teure Verfahren werden bei den herkömmlichen Motoren sicher noch einiges am Kraftststoffverbrauch verbessern können. In naher Zukunft wird diese Technik jedoch ausgereizt bzw. unbezahlbar sein.Expensive processes are certain to become a problem with conventional engines Can improve fuel consumption. In the near future this technique will however, be exhausted or unaffordable.

Die Verfahrensweise der bekannten Motoren wurden hier deswegen beschrieben, da es einfacher scheint, den Unterschied des neuen Systems, vergleichend zu den bestehenden Motoren aufzuzeigen.The procedure of the known motors was described here because since it seems easier to compare the difference of the new system to show the existing engines.

The new system

Zur Beschreibung des neuen Systems werden einzelne Steuerungs- und Funktionskomponenten, wie Einspritzsystem, Ein- und Auslaßventile nach herkömmlicher Bauart beschrieben, obwohl es möglich ist, durch die besondere Funktionsweise auch hier neue Wege zu beschreiten.To describe the new system, individual control and Functional components such as injection system, intake and exhaust valves after described conventional construction, although it is possible by the special How it works to break new ground here too.

Oben beschriebene Parameter werden beim neuen "Vario-Takt-Motor" grundsätzlich neu definiert:
The parameters described above are fundamentally redefined for the new "Vario-cycle engine":

- no explosion pressure against the direction of rotation
- Expansion and compression work in a defined process
- No gear drive, rigid connection to the control unit
- not a constant sinusoidal movement, but the explosion behavior piston movement adapted to the fuel
- Fuel-specific setting / change in the compression ratio Fuel-specific setting option for the combustion process
- High torque due to the center distance of the link track

Der zur Anmeldung stehende Motor, ist ein einfach aufgebauter Explosionsmotor, mechanisch gesteuert, mit in Zylindern axial laufenden Kolben, mit oder ohne herkömmlichen Ventilen (in diesem Sinne eine Ableitung und Neudefinition der bisher bekannten 2- oder 4-Taktverfahren, mit all ihren Untergruppierungen), gleichartige Einspritzverfahren - einfache oder mehrfache Einspritzung, mit oder ohne Aufladung - jedoch ohne Kurbelwelle, ohne Nockenwelle, ohne Räder-, Ketten oder Riementrieb. Der Motor kann als Saugmotor, als Kompressor - Motor gebaut werden, als aufgeladener Motor und auch als "supercharged" Motor konzipiert bzw. gebaut werden.The engine for registration is a simply constructed explosion engine, mechanically controlled, with pistons running axially in cylinders, with or without conventional valves (in this sense a derivation and redefinition of the previously known 2- or 4-stroke processes, with all their sub-groupings), Similar injection processes - single or multiple injection, with or without charging - but without crankshaft, without camshaft, without wheels, Chains or belt drives. The engine can be used as a naturally aspirated engine, as a compressor engine be built as a supercharged engine and also as a "supercharged" engine be designed or built.

Alle wesentlichen Funktionsteile, Zylinder, Kolben, Motorsteuerung sind konzentrisch zur Motorachse angeordnet. Für die Funktion des Systems ist es im Grunde unwesentlich, ob sich die im Zentrum gelegenen Steuerteile drehen, oder der die Zylinder aufnehmenden Motorblock. Abdichtung von Abgas- und Ladeluftleitung, sowie für die Kontrolle der Fliehkräfte bei hochdrehenden Motoren könnten sich jedoch hier als zu aufwendig und kostspielig erweisen. Darum wird hier nur das System mit einem rotierenden Steuerteil beschrieben. All essential functional parts, cylinders, pistons, engine control are arranged concentrically to the motor axis. For the function of the system it is in the Basically irrelevant whether the control parts located in the center turn or the engine block that holds the cylinders. Sealing exhaust and Charge air line, as well as for the control of centrifugal forces in high-revving engines could, however, prove to be too complex and costly here. That's why only the system with a rotating control section is described here.

Das hier vorgestellte System wird in der Folge "Vario-Takt-Verfahren" genannt, da es auf die verwendete Kraftstoffart abgestimmt wird und der Arbeitstakt in einzelne Phasen zerlegt wird, also variabel ist. Mit anderen Worten: es wird in diesem System die Kolbenbewegung an den Verbrennungsvorgang angepaßt.The system presented here will be called the "vario cycle method" in the following, because it is matched to the type of fuel used and the work cycle in individual phases is broken down, that is variable. In other words: it will be in this system adapted the piston movement to the combustion process.

Der zur Anmeldung stehende Motor wird auf den jeweiligen Kraftstoff eingestellt. Die Steuerteile, im speziellen die Kulisse wird man zum Beispiel für eine bestimmte Kraftstoffgruppe fertigen. Man wird unterscheiden zwischen Kraftstoffen mit trägen Zünd- und Brenneigenschaften, wie etwa manche biologische Energieträger, oder Kraftstoffen mit hoher Agressivität. Träge verbrennende Stoffe werden also eine andere Kolbenbahn haben als zündfreudige, rasante Treibstoffe.The engine available for registration is set to the respective fuel. The control parts, in particular the backdrop, are used for one manufacture certain fuel groups. One will differentiate between Fuels with slow ignition and burning properties, such as some biological energy sources, or fuels with high aggressiveness. Sluggish burning substances will have a different piston path than ignitable, rapid fuels.

Es ist in diesem Zusammenhang auch möglich ein oder zwei Bauteile (Kulisse und Steuerscheibe) auszutauschen oder zu verstellen um den Motor auf eine Kraftstoffgruppe ein- oder umzustellen.In this context, it is also possible to use one or two components (backdrop and control disc) to be replaced or adjusted in order to adjust the motor to a Set or change fuel group.

Damit wird es möglich eine große Bandbreite von verschiedenen Kraftstoffen zu verbrennen. Als Besonderheit wäre es auch möglich bei einer mehrfachen Einspritzung verschiedene Kraftstoffe einzubringen. Dies könnte sich bei Großmotoren als vorteilhaft erweisen.This makes it possible to use a wide range of different fuels burn. As a special feature, it would also be possible with a multiple Injection to bring different fuels. This could turn out to be Large engines prove to be advantageous.

Der eingebrachte Kraftstoff wird nur mehr so hoch verdichtet, wie es seinem Explosionsverhalten zuträglich ist. Die Zündung wird dementsprechend, vorzugsweise durch Fremdzündung eingeleitet, also hier eher dem Otto-Prinzip nachempfunden.The fuel brought in is only compressed as much as it is his Explosion behavior is beneficial. The ignition is accordingly preferably initiated by spark ignition, here rather the Otto principle modeled.

Diese Zündung könnte eine sogenannte Initialzündung sein. Der Kolben ist zum Zeitpunkt der Zündung bereits im Arbeitstakt, nach bisherigen Regeln wären dies also einige Kurbelwinkelgrade nach OT.This ignition could be a so-called initial ignition. The piston is to The time of ignition is already in the work cycle, according to previous rules, this would be a few degrees of crank angle after TDC.

Der Kolben legt nun einen Weg zurück, welcher den Verbrennungsraum etwas vergrößert. Dann wird die axiale Kolbenbewegung nahezu null. Der Kolben bewegt sich wenig in axialer Richtung bis zur optimalen Entwicklung der Initialzündung. Nun wird eine weitere Kraftstoffkomponente in das bereits explodierende Gasgemisch eingespritzt. Dies geschieht natürlich in einem Verhältnis, welches optimale Verbrennung gewährleistet. Hier wird eine sehr hoch vorgespannte Gasmenge erzielt. Diese wird gezielt durch eine gesteuerte Ablaufbewegung des Kolbens in Arbeit umgewandelt.The piston now travels a path that covers the combustion chamber somewhat enlarged. Then the axial piston movement becomes almost zero. The piston moves little in the axial direction until the optimal development of the Initial spark. Now another fuel component is already in the exploding gas mixture injected. Of course this happens in one Ratio that ensures optimal combustion. Here is a very high one Prestressed gas volume achieved. This is controlled by a controlled Downward movement of the piston converted into work.

Durch dieses Verfahren ist es möglich:
With this procedure it is possible:

- after successful and fully trained initial ignition as the next component a fuel with a slow ignition behavior but a high calorific value to use.
- fuel injection with a normal injection pump in some Stages.
- At the end of the explosion process, another expanding element to bring, which reduces the thermal load on the components, not however, the performance is reduced.

Ebenso ist es mit dem System möglich die Verbrennungsräume besser wie bisher zu spülen. Der Kolben bleibt zum Beispiel einige Zeit am unteren Ende (unteren Totpunkt) seines Weges stehen um eine optimale Spülung zu erzielen. Optimale Verbrennung ist damit in Übereinstimmung mit dem eingespritzten Kraftstoffmengen gewährleistet - umweltfreundlicher als jeder andere Verbrennungsmotor.It is also possible with the system to improve the combustion chambers as before to wash. For example, the plunger remains at the lower end (lower Dead center) of his way to achieve an optimal flushing. Optimal Combustion is in accordance with the injected Guaranteed fuel quantities - more environmentally friendly than anyone else Internal combustion engine.

Der Kolben bewegt sich innerhalb eines Arbeitsspiels also mit variabler Axialgeschwindigkeit, definiert von der besonderen Form der Kulisse. Kann also trotz gleichförmiger Drehbewegung des Motors auf einer beliebigen Stelle seines Hubes verharren, umkehren oder beliebig beschleunigen.The piston moves within a working cycle with variable Axial speed, defined by the special shape of the backdrop. So can despite uniform rotation of the motor at any point on its Hubes remain, turn around or accelerate at will.

Damit ist es möglich alle explosionsfähigen Gase und Flüssigkeiten die solche Gase bilden bei hoher Umweltverträglichkeit zu verbrennen.This makes it possible for all explosive gases and liquids to contain such Gases burn with high environmental compatibility.

Die vorgegangenen Betrachtungsweisen würden einem Zweitakt-System (dem Arbeitstakt folgt ein Verdichtungstakt) entsprechen - mit Gleichstromspülung, aufgeladen, mit Spülluftschlitzen und Auslaßventil.The previous approaches would be a two-stroke system (the Work cycle follows a compression cycle) - with DC flushing, charged, with purge air slots and exhaust valve.

Ein einfacher Saugmotor ohne Kompressor oder Aufladung müßte, um ähnlich gute Werte zu erreichen dann eher nach dem Mehrtakt-Prinzip arbeiten um auszustoßen und vor der Verdichtung ausreichend Verbrennungsluft anzusaugen und zu spülen. Hier würde die Kolbenbewegung auf der Verbrennungsablauf und die Spülzeiten eingestellt, wobei die Kolbenbewegung völlig anders definiert sein kann als im Arbeitstakt.A simple naturally aspirated engine without a compressor or supercharger would have to be similar Achieve good values then work around on the multi-stroke principle eject and suck in sufficient combustion air before compression and to rinse. Here the piston movement would depend on the combustion process and the flushing times are set, the piston movement being defined completely differently can be as in the work cycle.

Es ist Teil dieser Überlegungen, daß es nach heutigem Stand der Technik eher vorteilhaft wäre, den neuen Motor in Anlehnung an das oben beschriebene "Zweitakt-Gleichstromverfahren mit Aufladung" zu bauen. Da der Kolben im unteren Totpunkt stehend eine hundertprozentige Füllung mit aufgeladener Frischluft erlaubt, sind damit beste Verbrennungswerte zu erwarten. Ein Motor ohne Turbolader dieses Systems muß, um die beschriebenen hohen Spülwerte zu erreichen, ausreichend mit Luft durch eine Zusatzeinrichtung versorgt werden. Die Lösung könnte sein, daß jeder Kolben seinen eigenen Verdichter-Kolben treibt.It is part of these considerations that, according to the current state of the art, it is rather would be advantageous, the new engine based on the above Build "two-stroke DC process with charging". Since the piston in bottom dead center standing a hundred percent filling with charged If fresh air is allowed, the best combustion values can be expected. An engine without a turbocharger of this system must meet the described high To achieve flushing values, sufficient with air through an additional device be supplied. The solution could be that each piston has its own Compressor piston drives.

Da der Kolben weder Kolbenbolzen noch Pleuel benötigt, sondern nur eine starr am Kolbenboden befestigte "Kolbenstange" oder Treibstange, ist es naheliegend das andere Ende am Kreuzkopf anzuschrauben. Daher ist es baulich recht einfach einen ebenso befestigten Gegenkolben anzuordnen. Man schraubt einfach jeden Kolben an je einer Seite des Kreuzkopfes fest.Since the piston does not need any piston pin or connecting rod, only one rigid "Piston rod" or drive rod attached to the piston crown, it is obvious screw the other end to the crosshead. Therefore it is structurally right simply to arrange a counter piston that is also attached. You screw simply attach each piston to one side of the crosshead.

Der Gegenkolben arbeitet als Luftverdichter und ist mit einem direkten Kanal zum dem Arbeitszylinder verbunden. Die Füllung des Arbeitszylinders mit komprimierter Luft könnte als eine mögliche Variante ohne Steuerung erfolgen, denn die Spülluftschlitze sind durch Kolben und Kolbenringe weitgehend abgesperrt, die Luftmenge kann erst voll in den Arbeitszylinder strömen, wenn der oberste Kolbenring des Arbeitskolbens die Spülluftschlitze freigibt.The counter-piston works as an air compressor and has a direct channel to connected to the working cylinder. The filling of the working cylinder with compressed air could be a possible variant without control, because the purge air slots are largely through pistons and piston rings shut off, the amount of air can only flow fully into the working cylinder when the top piston ring of the working piston releases the purge air slots.

Der Kompressorteil beginnt beim Verdichtungsvorgang über eine Saugmembrane anzusaugen.The compressor part begins during the compression process via a suction membrane suck in.

Der Kompressorkolben hat einen größeren Kolbendurchmesser als der Arbeitskolben. Da auch die Kompressor-Laufbuchse länger sein könnte als der Kolbenhub, also ein sehr kleines Verdichtungsverhältnis, kann ohne hohe thermische Belastung eine große Menge Luft zum Arbeitszylinder geführt werden.The compressor piston has a larger piston diameter than that Piston. Because the compressor liner could also be longer than that Piston stroke, i.e. a very small compression ratio, can be done without a high one thermal load, a large amount of air is led to the working cylinder.

Beim Einströmen der Kompressorluft in den Arbeitszylinder könnte zum Beispiel schon eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden, die sich ausreichend vermischen kann und für die Initialzündung ausreicht.For example, when the compressor air flows into the working cylinder even a small amount of fuel can be injected, which is sufficient can mix and is sufficient for the initial ignition.

Das Kompressorsystem könnte noch verfeinert werden, indem auch noch die Unterseite des Kompressorkolbens eingesetzt wird, aber es ist anzuzweifeln ob der Nutzen die Kosten rechtfertigt.The compressor system could be refined by adding the Bottom of the compressor piston is used, but it is doubtful whether the benefits justify the costs.

Da der aufgeladene Motor zum heutigen Stand der Technik eine Selbstverständlichkeit ist, soll hier auch noch ein mögliches Verfahren mit Turbine und Lader beschrieben werden:
Die Abgase strömen bei Öffnung des Auslaßventils aus dem Zylinder in eine Abgasringleitung und betreiben einen oder mehrere Turbolader. Die Ladeluft wird über Kühler in eine Ladeluft-Ringleitung gedrückt. Die Spülluftschlitze werden dann wieder jeweils vom Kolben freigegeben.Since the turbocharged engine is a matter of course at the current state of the art, a possible method with a turbine and supercharger is also described here:
When the exhaust valve is opened, the exhaust gases flow from the cylinder into an exhaust gas ring line and operate one or more turbochargers. The charge air is pressed into a charge air ring line via a cooler. The purging air slots are then released again from the piston.

Eine weitere Variante wäre, die vom/von den Lader(n) verdichtete Luft in den Kompressorteil zu bringen und hier noch einmal zu verdichten - "supercharching".Another variant would be the air compressed by / from the loader (s) into the Bring the compressor part and compress it here again - "supercharching".

Hier können extrem hohe Leistungen gefahren werden.Extremely high performance can be achieved here.

Construction of the engine

Verbrennungsmotor mit in Zylinderbuchsen axial laufenden Kolben.Internal combustion engine with pistons running axially in cylinder liners.

Der Motorblock enthält Zylinderlaufbuchsen in bekannter Bauweise.The engine block contains cylinder liners in a known design.

Die Zylinder sind beliebiger Anzahl konzentrisch um die Motorachse angeordnet. Dabei ist es für die Funktion nicht wichtig ob diese parallel zur Motorachse oder in einem bestimmten Winkel dazu stehen. Die konzentrisch, parallele Anordnung scheint nur die kompakteste Bauweise zu sein. Any number of cylinders are arranged concentrically around the motor axis. It is not important for the function whether it is parallel to the motor axis or in stand at a certain angle. The concentric, parallel arrangement only seems to be the most compact design.

Die Kolben bestehend aus Kolbenoberteil, Kolbenhemd, Feuersteg und den Kolbenringen laufen wie bisher im Explosionsraum der Zylinderbuchse.The pistons consisting of piston top, piston shirt, top land and Piston rings run in the explosion area of the cylinder liner as before.

Die Kolben- oder Treibstange ist nicht wie eine Pleuelstange beweglich am Kolbenbolzen gelagert, sondern auf der einen Seite starr am Kolben, auf der Unterseite starr auf einem "Kreuzkopf" befestigt.The piston or drive rod is not movable like a connecting rod Piston pin mounted, but rigid on one side on the piston, on the Bottom rigidly attached to a "cross head".

Die Kolben sind mit langem Kolbenhemd und einem, dem Ölabstreifring entsprechenden Kolbenring ausgestattet um damit die mögliche Steuerung der Spülluftschlitze zu übernehmen. Diese Bauweise trifft nicht zu für eine "Mehr- Takt-Version" mit Ein- und Auslaßventilen. Hier kann das Kolbenhemd extrem kurz sein.The pistons come with a long piston skirt and one, the oil control ring Corresponding piston ring equipped to control the possible To take purge air slots. This type of construction does not apply to a "multiple Stroke version "with inlet and outlet valves. Here the piston shirt can be extreme be short.

Der Kreuzkopf fängt auftretende Querbelastungen auf, welche aus der Umwandlung von axialer Bewegung in Drehbewegung resultieren. Rollen oder Gleitkörper, zum Beispiel an einem Zapfen des Kreuzkopfes befestigt, übertragen die Kolbenkräfte auf die Kulisse.The crosshead absorbs any transverse loads that arise from the Conversion of axial movement into rotational movement result. Rolls or Transfer sliding body, for example attached to a pin of the crosshead the piston forces on the backdrop.

Statt der Kurbelwelle hat der Motor eine Kulisse oder, einen Zylinder in dem die Kulissenbahn eingearbeitet ist. Diese Bahn definiert die Kolbenbewegung. Die Kolbenkräfte werden auf dieser Bahn in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Der Kolben mit Ausnahme der Führung durch diese Bahn in axialer Richtung freiliegend.Instead of the crankshaft, the engine has a backdrop or, a cylinder in which the Scenic track is incorporated. This path defines the piston movement. The Piston forces are converted into a rotational movement on this path. The piston with the exception of guidance through this path in the axial direction exposed.

Die einfachste Form einer Kulisse wäre eine Scheibe eines schräg zur Längsachse geschnittenen Zylinders mit aufbereiteten, abgeflachten Laufflächen am oberen und unteren Maximium, im weitesten Sinne vergleichbar mit der Führung einer Taumelwelle - hier jedoch wieder ein nicht gewollter Sinusablauf der Kolbenbewegung.The simplest form of a backdrop would be a slice of a slant Longitudinal axis cut cylinder with prepared, flattened running surfaces at the upper and lower maximium, in the broadest sense comparable to the Guiding a wobble wave - but here again an unwanted sinusoid the piston movement.

Die Kulisse kann zum Beispiel so geformt sein, daß mehrere Arbeitsspiele während einer Umdrehung durchfahren werden. So könnte zum Beispiel für einen 4-Zylindermotor 3 oder 5 Arbeitsspiele pro Umdrehung durchfahren werden. Dies wird sich aus den Drehschwingungen, bzw. aus dem Verwendungszweck des Motors ergeben.The backdrop can, for example, be shaped so that several work cycles be driven through during one revolution. For example, for one 4-cylinder engine 3 or 5 work cycles per revolution. This will result from the torsional vibrations, or from the intended use of the engine.

Während bei den hier meist beschriebenen Verfahren (in Ableitung von 2-Takt Verfahren) der Kulissenpfad für jedes Arbeitsspiel gleich ist, würde es bei einem, dem 4-Takt Prinzip nachempfundenen System möglicherweise Unterschiede geben. Der Ladeluft-Ringkanal wäre dann nicht an die Spülschlitze sondern z. B. wie üblich im Zylinderdeckel angebaut. Die Luft würde durch Einlaßventile zuströmen. Durch die Besonderheit des Systems müßte der Kolben dann keinen kompletten Leerhub durchfahren, durch eine längere Ventilüberschneidung könnte ein größerer Raum gespült werden und damit gute Spül- und Füllungswerte erreicht werden. While in the processes mostly described here (derived from 2-stroke Procedure) the backdrop path is the same for each work cycle, Differences may be the system based on the 4-stroke principle give. The charge air ring channel would then not be to the purge slots but z. B. mounted in the cylinder cover as usual. The air would flow through intake valves stream in. Due to the peculiarity of the system, the piston would then not have to Drive through the entire idle stroke due to a longer valve overlap a larger room could be flushed and thus good flushing and Fill values can be achieved.

Die Kulisse kann axial verstellbar angeordnet werden, so daß eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses während des Betriebes erfolgen kann. Die Kulisse würde in diesem Fall auf einer Art Keilwelle, "Kulissenstamm" genannt sitzen.The backdrop can be arranged axially adjustable, so that an adjustment of the Compression ratio can take place during operation. The scenery in this case would sit on a kind of spline, called "backdrop trunk".

Die Kulisse oder der Kulissenstamm sind in axialer Richtung und radialer Richtung gelagert.The backdrop or the trunk stem are in the axial direction and the radial direction stored.

Mit der Kulisse ist eine Steuerscheibe oder Nockenscheibe unverdrehbar verbunden, welche die Ventilsteuerung, Steuerung der Einspritzung etc. übernimmt. Die Steuereinheiten, Nocken sind so angeordnet, daß für jedes in der Kulissenbahn festgelegtes Arbeitsspiel ein Satz Nocken entsprechend angeordnet ist.A control disk or cam disk cannot be rotated with the backdrop connected, which the valve control, control of injection, etc. takes over. The control units, cams are arranged so that for each in the Set a set of cams arranged accordingly is.

Bei einfachen Ausführungen können Kulisse und Steuer- oder Nockenscheibe aus einem Stück gefertigt, verschraubt oder verschweißt sein. Die oben erwähnte Verstellmöglichkeiten der Verdichtung sind dann natürlich nicht gegeben.In the case of simple designs, the backdrop and control or cam disk can be made be made in one piece, screwed or welded. The one mentioned above Adjustment of the compression is then of course not possible.

Zylinderdeckel mit Ventil oder Ventilen, Einspritzelementen, Anlaßventile bei Großmotoren, Überdruckventile etc., außerdem Abgasflansch Abgasringleitung, geteilt oder ungeteilt mit einem oder mehreren Turboladern.Cylinder cover with valve or valves, injection elements, starter valves at Large engines, pressure relief valves etc., also an exhaust flange Exhaust ring line, divided or undivided with one or more turbochargers.

Ladeluftkühler - je nach Aufladungsgrad, beim "supercharged" Betrieb möglicherweise doppelwirkend.Charge air cooler - depending on the degree of charging, with "supercharged" operation possibly double acting.

Ladeluftringleitung, geteilt oder ungeteilt um Spülluftschlitze oder Kompressor Einlaßventilen.Charge air ring line, divided or undivided around purge air slots or compressor Inlet valves.

Kompressorteil: Jeder Kompressorkolben sollte vom Arbeitsteil getrennt sein. Es wäre zweckmäßig Kompressorteil vom Arbeitsteil durch Zwischenboden und Stopfbuchsen zu trennen.Compressor part: Each compressor piston should be separate from the working part. It would be useful compressor part from the working part through the intermediate floor and Separate stuffing boxes.

Kompressorkolben nach Wahl mit größerem Kolbendurchmesser als Arbeitskolben, auch die Kompressorbuchse kann länger sein als es dem Hub entspräche.Compressor piston of your choice with a larger piston diameter than Working piston, even the compressor bushing can be longer than the stroke would correspond.

Einspritzpumpen: werden durch die Nocken der Steuer-/Nockenscheibe betätigt, könnten auch sternförmig um den Nockenstamm angeordnet sein.Injection pumps: are actuated by the cams on the control / cam disc, could also be arranged in a star shape around the cam stem.

Schmierölpumpe: am Kulissenstamm angeordnete Verdrängerpumpe(n) für diverse Schmierstellen und eventuell Kolbenkühlung. Ölbrausen für Übertragungsrollen- oder -gleiter. Möglich wäre auch die Variante einer Schmierölkolbenpumpe, integriert im Kreuzkopf, welcher eine Schmierölmenge durch den Zapfen in die Rolle oder Gleiter auf der Kulisse schickt, dadurch wäre je nach Geschwindigkeit der Kolbenbewegung eine proportionale Schmierölmenge zur Verfügung. Lubricating oil pump: Displacement pump (s) for various lubrication points and possibly piston cooling. Oil showers for Transfer rollers or sliders. The variant of a would also be possible Lubricating oil piston pump, integrated in the crosshead, which is a quantity of lubricating oil by the pin in the roll or slider on the backdrop, that would be a proportional amount of lubricating oil according to the speed of the piston movement to disposal.

Abtrieb: In jeder Richtung des verlängerten Kulissenstammes, also in der Verlängerung der Nocken oder Steuerscheibe oder in der Verlängerung des Nockenstammes zur anderen Seite - oder beidseitig.Downforce: In every direction of the extended backdrop trunk, i.e. in the Extension of the cam or control disc or in the extension of the Cam stem to the other side - or on both sides.

Example of a working game

- At the end of the work cycle, the exhaust valves open, exhaust gas flows out of the Cylinder through the exhaust ring line to the turbine.
- The piston comes to its lowest position and its rollers / sliders run on a track of the backdrop, which is the axial movement of the piston picks up, the piston stops
- The air flows from the charger into the through the released purge air slots Cylinder and on to the exhaust valves, this cools. The whole The cylinder is flushed with fresh air.
- close the exhaust valves, the piston is at full charge Fresh air - to take advantage of the dynamics of the air flow - still.
- Piston begins to compress, slots are closed.
- Piston reaches its highest position
- Fuel is injected in a lean ratio
- here again a short straight / parallel path of the backdrop is traversed, the piston stops briefly or moves very slowly to allow optimal mixing
- Ignition is initiated
- Small expansion of the combustion chamber, full development of the primary ignition
- The optimal amount of fuel is injected
- Piston transmits gas pressures on a steep flank via a roller or slide Backdrop disc
- At the end of the work cycle, the exhaust valves open, exhaust gas flows out of the Cylinder through the exhaust ring line to the turbine.

Dieser Ablauf kann prinzipiell auf alle bekannten Verfahren angewendet werden, doppelt oder auch einfach wirkende Maschinen, saugend oder aufgeladen.In principle, this process can be applied to all known processes, double or single-acting machines, suction or charged.

Es ist denkbar den Motor als Baukastensystem zu bauen. Noch besser sollte sich aber ein anderer Vorteil des neuen Systems auswirken bzw. verkaufen lassen: ein bestehendes Motorkonzept kann zum Beispiel sehr einfach als Hochdrehmomentmotor mit geringer Drehzahl = ohne Getriebe (oder mit Getrieben sehr einfacher Bauweise) eingesetzt werden, indem man jeden Kolben dieses Motors pro Motorumdrehung einige Arbeitsspiele durchlaufen läßt, oder als hochtouriges Kraftpacket in einem Arbeitsspiel pro Kolben pro Umdrehung. Mit anderen Worten, ein 6-Zylinder Konzept mit einem bestimmten Hubraum zum Beispiel, kann man im Prinzip durch Änderung von zwei Bauteilen von einer langsam laufenden Hochdrehmomentmaschine mit völlig anderen Betriebsmerkmalen zur hochtourigen Maschine umwandeln. Bauteile wie Zylinderblock, Kolben könnten weitgehend standardisiert werden.It is conceivable to build the motor as a modular system. Should be even better but another advantage of the new system has an impact or has it sold: one Existing engine concept can, for example, be very simply as High torque motor with low speed = without gear (or with Gearboxes of very simple design) can be used by moving each piston this engine can run through a few work cycles per engine revolution, or as high-speed power pack in one work cycle per piston per revolution. With in other words, a 6-cylinder concept with a certain displacement Example, you can, in principle, by changing two components from one slow running high torque machine with completely different ones Convert operational features to high-speed machine. Components like Cylinder block, pistons could be largely standardized.

Claims

1. Internal combustion engine with rotating output, with axially running pistons in cylinders, mechanically controlled, with or without valves, with or without charging, preferably with spark ignition, is characterized in that cylinders and control devices are arranged concentrically and parallel to the engine axis of rotation.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Engine instead of the previous crankshaft has a power transmission unit here Called the backdrop and thus not better known to the sine behavior Axial piston machines is subject.

3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Compression by moving the slide in or out in the axial direction can be adjusted.

4. Internal combustion engine according to claim 1 is characterized in that due to the possibility of being in the axial direction during operation adjustable backdrop, in addition a completely different and variable Operating behavior of the engine is achieved.

5. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the axial movements of the pistons only through the sliding or rolling path of the Backdrop, which are shaped by the special Defines the sequence of movements of the piston.

6. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Setting fixed or at least non-rotatable with the control unit, Control disc or cam disc called is connected.

7. Internal combustion engine according to claim 1 is characterized in that through the possibility of the piston movement on the explosion behavior of a fuel, the course of the combustion account is carried and the engine can thus be adapted to any type of fuel can.

8. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Engine by exchanging the backdrop and the control or cam disc can achieve completely different operating behavior, high torque low speed of rotation or high-speed with different Functions.

9. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Motor is built in a circular arrangement and it becomes possible the cylinder block in a system design, in pie-like Sectors.

10. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Piston despite uniform rotation of the engine on any Stopping, reversing or accelerating at any point of its stroke can.

11. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Pistons one or per engine revolution depending on the design of the backdrop can go through several work cycles.