4-KAMMER-1 ZYLINDER-4-TAKT-MOTOR MIT PERMANENT ENERGIERTEM KOLBEN FÜR HUBKOLBEN-VERBRENNUNGS-MOTORE 4-CHAMBER-1 CYLINDER 4-STROKE ENGINE WITH PERMANENTLY ENERGIZED PISTON FOR PISTON PISTON COMBUSTION ENGINES
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den ursächlichen Antrieb von Verbrennungsmotoren gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspuches 1. Die Vorrichtung ist ein geschlossener Zylinder mit derart gestalteten, beidseitigen Zylinderkopfbereichen, dass ein entsprechend ausgebildeter Kolben in diesem Zylinder vier dynamische Kammern bildet, die jeweils wie Zylinder eines 4-Takt-Motors funktionieren. Dabei sind die vier Kammern in permanentem Wechsel so energiert, dass jede Hubbewegung des Kolbens energiert ist. Der Kraftschluss vom Kolben zur Kurbelwelle mittels zweier Pleuelstangen erfolgt durch zwei Längsschlitze im Zylindermantel.The invention relates to a device for the causal drive of internal combustion engines according to the preamble of independent patent claim 1. The device is a closed cylinder with two-sided cylinder head regions designed in such a way that a correspondingly designed piston forms four dynamic chambers in this cylinder, each like a cylinder 4-stroke engines work. The four chambers are constantly alternating so energized that every stroke of the piston is energized. The frictional connection from the piston to the crankshaft by means of two connecting rods takes place through two longitudinal slots in the cylinder jacket.
GRUND DER ERFINDUNGREASON OF THE INVENTION
Im Motorenbau, insbesondere bei Motoren für Personenkraftwagen, dominiert der 4-Takt-Motor nach Otto, der fossilen Kraftstoff in Form von Benzin benötigt.The 4-stroke Otto engine, which uses fossil fuel in the form of gasoline, dominates in engine construction, especially for engines for passenger cars.
Der 4-Takt-Motor nach Diesel wird wegen seiner höheren Entstehungskosten leider nur relativ wenig in Personenkraftwagen verwendet, obwohl er wesentlich weniger und billiger zu realisierenden Kraftstoff konsumiert, die Wärmekraftmaschine mit dem höchsten thermischen Wirkungsgrad ist, deshalb ein höheres Drehmoment hat und ungleich langlebiger ist als ein Benzinmotor. Dieselmotore sind aus diesen Gründen bei einer Gesamtbilanz aus Nutzen, Umweltbelastung und Ressourcenverbrauch wesentlich günstiger als Benzinmotore, wenn die lebenserhaltende Ökologie und die lebensermöglichenden Ressourcen verantwortungsvoll behandelt werden. Die Abgase von Dieselmotoren sind nicht umweltschädlicher als die von Benzinmotoren, wenn analoge Anstrengungen wie für Benzinmotore ergriffen werden, wie zum Beispiel die Verbrennung der Russpartikel samt entsprechender Filter, bevor die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden.The 4-stroke diesel engine is unfortunately only used relatively little in passenger cars due to its higher development costs, although it consumes much less and cheaper fuel, the heat engine is the most thermally efficient and therefore has a higher torque and is much more durable than a gasoline engine. For these reasons, diesel engines are much cheaper than petrol engines with an overall balance of benefits, environmental impact and resource consumption if life-sustaining ecology and life-making resources are treated responsibly. The exhaust gases from diesel engines are no more harmful to the environment than those from gasoline engines if the same efforts are made as for gasoline engines, such as the combustion of soot particles and the corresponding filter before the exhaust gases are released into the atmosphere.
Der Kreiskolbenmotor nach Wankel, der gegenläufige Massebewegungen genial vermeidet, keinen Ventilantrieb benötigt, weniger Bauteile, weniger Gewicht und eine geringere Grosse hat, hat aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale leider Dichtigkeitsprobleme, die aussergewöhlichen technischen Aufwand und Kosten erfordern und aufgrund seiner hohen Wärmeverluste trotzdem einen relativ hohen Benzinverbrauch bewirken.The rotary piston engine according to Wankel, which brilliantly avoids opposite mass movements, does not require a valve drive, has fewer components, less weight and a smaller size, unfortunately has sealing problems due to its design features, which require exceptional technical effort and costs, and nevertheless, due to its high heat losses, a relatively high petrol consumption cause.
Elektromotore haben grundsätzliche Probleme hinsichtlich der Speicherfähigkeit ihrer elektrischen Antriebsenergie. Es sind permanent, sogar bei entladenen Energiespeichem und die abgegebene Motorleistung stark reduzierende, sehr schwere Batterien mit extrem langen, die Verfügbarkeit erheblich beeinträchtigende Ladezeiten notwendig. Der Energie- und Ressourceneinsatz zur Erzeugung und Bereitstellung elektrischer Energie ist ein Mehrfaches der für die Fahrleistung zur Verfügung stehenden Energie und sowohl relativ als auch absolut ungleich höher als bei Benzin- und Dieselmotoren. Zusätzlich wird elektrische Energie meistens umweltbelastend und oft für das Leben äusserst riskant erzeugt, z.B. durch Atomkraftwerke mit auf Dauer kaum beherrschbaren Risiken und nicht verantwortlich bewältigbarem Atom-Müll. Eine realistische, ethisch verantwortbare Gesamtbilanz von Elektromotoren für individuell betriebene Fahrzeuge ist deshalb sehr negativ.
Die erst in den Anfängen der Verwertbarkeit steckenden Wasserstoffmotore benötigen äusserst viel Sauerstoff. Es ist fraglich, ob solcher bei den extremen klimatischen Veränderungen und den resultierenden samt den direkten Vernichtungen der Flora durch den Menschen, d.h. Vernichtung der lebensnotwendigen Sauerstoffproduzenten durch und wegen Hochzivilisationen, auf Dauer im notwendigen Umfang zur Verfügung steht, ohne den Exodus dieser Zivilisationen und des Lebens überhaupt zu beschleunigen. Ausserdem bestehen extraordinäre Probleme, um den viele 100° C kalten flüssigen Wasserstoff herzustellen, zu transportieren und gebrauchsfähig temperiert im Tank eines Kraftfahrzeuges zu lagern.Electric motors have fundamental problems with regard to the storage capacity of their electrical drive energy. Very heavy batteries with extremely long charging times, which significantly impair availability, are permanently necessary, even when the energy storage device is discharged and the engine output is greatly reduced. The use of energy and resources to generate and provide electrical energy is a multiple of the energy available for the mileage and is both relatively and absolutely unequally higher than in gasoline and diesel engines. In addition, electrical energy is mostly harmful to the environment and often extremely risky for life, for example by nuclear power plants with risks that are barely manageable in the long term and nuclear waste that cannot be managed responsibly. A realistic, ethically responsible overall balance of electric motors for individually operated vehicles is therefore very negative. The hydrogen engines, which are only just beginning to be usable, require a great deal of oxygen. It is questionable whether such in the extreme climatic changes and the resulting, including the direct destruction of flora by humans, i.e. the destruction of vital oxygen producers by and due to civilizations, will be available to the extent necessary in the long term, without the exodus of these civilizations and Accelerate life at all. In addition, there are extraordinary problems for producing, transporting and transporting the many 100 ° C liquid hydrogen and storing it at a usable temperature in the tank of a motor vehicle.
Ganz allgemein benötigen alle bisherigen Motore Ressourcen in einem Umfang und belasten direkt und indirekt die Natur durch Emissionen in einem Ausmass, dass die Grenzen der individuellen Mobilität durch die Grenzen einer dauerhaft möglichen Belastbarkeit der natürlichen Lebensgrundlagen der Menschheit und des Lebens allgemein bereits deutlich überschritten sind. Dies ist offensichtlich belegt durch die permanente Zunahme an C02-Emissionen, die sehr wesentlich durch Motore verursacht sind, mit resultierender Klimaerwärmung, Treibhauseffekt, saurem Regen und massivsten Indikatoren wie Artenausrottung, Mutationen von Pflanzen, Tieren und Menschen sowie vielfältigsten, sich permanent häufenden und an Intensität zunehmenden, weltweiten Naturkatastrophen.In general, all previous engines require resources to an extent and directly and indirectly pollute nature through emissions to such an extent that the limits of individual mobility have already been clearly exceeded by the limits of the permanent resilience of the natural foundations of human life and of life in general. This is evidently evidenced by the permanent increase in C02 emissions, which are very largely caused by engines, with the resulting global warming, greenhouse effect, acid rain and massive indicators such as species extinction, mutations of plants, animals and humans as well as the most diverse, permanently accumulating and increasing Intensity increasing, worldwide natural disasters.
Deshalb ist es für das Überlebenkönnen der Menschen und ihrer Welt zwingend notwendig, einerseits Massenverkehrsmittel zu attraktivieren, andererseits die individuelle Mobilität so zu verändern, dass sie langfristig verantwortet werden kann. Letzteres ist zum Teil möglich durch gesetzliche Limite für Automobile, wie z.B. reduzierte Höchstgeschwindigkeiten, maximale Leistungsvermögen, maximale Gewichte, maximaler Treibstoffverbrauch, maximale Abgasemissionen. Die grundsätzliche, extrem wichtige Notwendigkeit zu solchen Massnahmen zeigt sich an der Halbwertzeit von C02. Sie beträgt rund 100 Jahre!Therefore, for people and their world to survive, it is imperative on the one hand to attract mass transport, on the other hand to change individual mobility so that it can be held responsible in the long term. The latter is partly possible through legal limits for automobiles, such as reduced maximum speeds, maximum performance, maximum weights, maximum fuel consumption, maximum exhaust emissions. The fundamental, extremely important need for such measures is shown by the half-life of C02. It is around 100 years!
Aus Gründen der psychischen Konditionen des Menschen und der daraus resultierenden gesellschaftlichen Mechanismen ist es leider nicht möglich, von heute auf morgen gravierende Veränderungen des allgemeinen Verhaltens zu realisieren, die verantwortlicher mit der Welt umgehen. Solches geht nur langfristig, sofern die Politik und die Wirtschaft sich auf ihre Verantwortung besinnen und weniger den Wünschen der Massen entsprechen bzw. deren Willen beeinflussend spezifisch definieren, um an der Macht zu bleiben oder um Gewinne zu maximieren und Pfründe zu sichern. Unabhängig davon ist es pragmatisch nicht machbar, von heute auf morgen völlig andere Techniken mit anderen infrastrukturellen Rahmenbedingungen als heute zu realisieren.Due to the psychological conditions of humans and the resulting social mechanisms, it is unfortunately not possible to implement major changes in general behavior from one day to the next that are more responsible for the world. This is only possible in the long term, provided that politicians and the business community assume their responsibilities and are less in tune with the wishes of the masses or specifically influence their will in order to remain in power or to maximize profits and secure benefits. Irrespective of this, it is not pragmatically feasible to implement completely different technologies with different infrastructural framework conditions from today to tomorrow.
Aus diesen komplexen Gründen ist es aktuell zwingend notwendig, Motore zu bauen, die (ohne zwangsläufige Umwege von erst noch aufwendigst und langwierigst zu optimierenden neuen, nach komplexer realistischer Bewertung auch haltbaren, weil insgesamt vertretbaren Verfahren, unter Einsatz von hoch ausgereiften Techniken, Antriebsenergien wesentlich besser nutzen als heute, dadurch wesentlich weniger Ressourcen aller Art benötigen und wesentlich weniger umweltzerstörende Emissionen verursachen. In diesem Sinne ist das bewährte, grundsätzlich einfache, relativ leicht zu realisierende und extrem ausgereifte 4-Takt-Prinzip von Hubkolben-Verbrennungsmotoren, sogenannten 4-Takt- Motoren, in seiner ursächlichen Grundlage entscheidend zu verbessern.
4-Takt-Motore nach Otto und Diesel haben nämlich einen gravierenden, grundsätzlichen Mangel. Durch ihr physikalisches Prinzip, mit erstens Ansaugbewegung, zweitens Verdichtungsbewegung, drittens Arbeit leistender Explosionsbewegung und viertens Ausstossbewegung des Kolbens, finden mittels einer Energiefreisetzung vier gegenläufige Massebewegungen des Kolbens statt. Das heisst: Trotz- aller technischer Aufwendungen und reibungsreduzierender Schmierungen wird durch drei nur mitgeschleppte, gegenläufige Massebewegungen des Kolbens samt deren zwangsläufiger Reibungsverluste durch Umkehrung und Umwandlung in die Drehbewegung der Kurbelwelle die Explosionsenergie des Kraftstoffs zum Teil durch den Motor selbst vernichtet und nur eine der vier Zylinderbewegungen wird, sogar energiereduziert, in benötigte, drehende Arbeitsleistung umgesetzt.For these complex reasons, it is currently imperative to build motors that (without inevitable detours from new, time-consuming and time-consuming to optimize, and after complex, realistic evaluation also durable, because altogether justifiable, processes, using highly sophisticated techniques, drive energies Use better than today, which means that it uses far fewer resources of all kinds and causes significantly fewer environmentally damaging emissions.This is the proven, basically simple, relatively easy to implement and extremely sophisticated 4-stroke principle of reciprocating internal combustion engines, so-called 4-stroke - Engines to improve decisively in its causal basis 4-stroke engines according to Otto and Diesel have a serious, fundamental shortcoming. Due to their physical principle, with first suction movement, second compression movement, third work-making explosion movement and fourth ejection movement of the piston, four opposing mass movements of the piston take place by means of an energy release. That means: Despite all the technical efforts and friction-reducing lubrication, three of the piston movements, which are only dragged in opposite directions, together with their inevitable friction losses through reversal and conversion into the rotary motion of the crankshaft, partially destroy the explosion energy of the fuel by the engine itself and only one of the four Cylinder movements are converted, even with reduced energy, into the required rotating work.
AUFGABENSTELLUNGTASK
Es ist, als ursächlicher Antrieb von Verbrennungsmotoren, eine Zylinder-Kolben-Einheit zu erfinden, welche, im Gegensatz zu 4-Takt-Motoren nach Otto und Diesel, deren drei mitgeschleppten, energetisch nicht nur nutzlosen, sondern Antriebsenergien vernichtenden Kolbenbewegungen vermeidet, deshalb weniger Kraftstoff benötigt und damit automatisch geringere Abgasemissionen verursacht, indem jede einzelne Kolbenbewegung energiert ist, aber die technisch ausgereiften, sekundären Motortechniken von 4-Takt-Motoren trotzdem verwendet sind.It is to invent a cylinder-piston unit as the causal drive of internal combustion engines, which, in contrast to 4-stroke Otto and Diesel engines, avoids the three entrained piston movements, which not only are useless in terms of energy, but also avoids drive energy and destroys drive energy Requires fuel and thus automatically causes lower exhaust emissions by energizing every single piston movement, but the technically mature, secondary engine technologies of 4-stroke engines are still used.
LÖSUNG DER AUFGABENSTELLUNGSOLUTION TO THE TASK
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabenstellung gemäss der Kennzeichnung des unabhängigen Patentanspruches 1. Ihre Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind darin begründet, dass jede einzelne Kolbenbewegung eines nach dem 4-Takt-Prinzip arbeitenden Hubkolben-Verbrennungsmotors energiert ist. Damit ist gegenüber bisherigen 4-Takt-Motoren erstens der effektlose Kraftstoffverbrauch infolge deren drei nicht energierten, aber wegen Reibungsverlusten Kraftstoff verbrauchenden Kolbenbewegungen vermieden, weshalb zweitens eine grössere Motorleistung und drittens zwangsläufig geringe Abgasbelastungen der Umwelt bewirkt sind. Viertens resultieren für den Bau eines Motors mit der vorliegende Erfindung gegenüber bisherigen 4-Takt-Motoren wesentlich geringerer Materialbedarf, geringerer Energiebedarf und folglich geringere Kosten.The present invention solves this problem according to the characterization of independent claim 1. Its advantages over the prior art are based on the fact that each individual piston movement of a reciprocating piston internal combustion engine working according to the 4-stroke principle is energized. Compared to previous 4-stroke engines, ineffective fuel consumption due to their three non-energized piston movements, which use fuel due to frictional losses, is therefore avoided, which is why, secondly, greater engine performance and thirdly, inevitably low emissions of the environment. Fourthly, compared to previous 4-stroke engines, the construction of an engine with the present invention results in significantly lower material requirements, lower energy requirements and consequently lower costs.
Die Erfindung ist damit ein wesentlicher Beitrag für einen verantwortlicheren Umgang mit dem lebenserhaltenden Ökosystem und den lebensermöglichenden Ressourcen unserer Welt.The invention is thus an essential contribution to a more responsible handling of the life-supporting ecosystem and the life-enabling resources of our world.
A. ERFINDUNGSGEMÄSSE VORRICHTUNGA. DEVICE ACCORDING TO THE INVENTION
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist eine Zylinder-Kolben-Einheit. Sie dient dem ursächlichen Antrieb von Verbrennungsmotoren. Ihre Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind erfindungsgemäss durch die folgenden Ziffern a) bis c). begründet.The device according to the invention is a cylinder-piston unit. It serves to drive internal combustion engines. Their advantages over the prior art are according to the invention by the following paragraphs a) to c). founded.
a) Der Zylinder ist nicht wie bei Motoren nach Otto und Diesel an einer seiner beiden Kopfseiten offen, sondern beidseitig geschlossen, und zwar mit zwei sich einander gegenüberliegenden Zylinderkopfbereichen. Jeder dieser zwei Zylinderkopfbereiche hat zwei Ventilbereiche (2, 3, 4, 5) und zwar jeweils in Form der Halbkreisfläche des Zylinders und jeweils mit zugehörigen Ein- und Auslassventilen
gemäss den physikalischen Prinzipien bisheriger 4-Takt-Motore, wobei alle vier Ventilbereiche jeweils als funktioneile Zylinderköpfe ausgebildet sind. Die zwei Ventilbereiche jedes der beiden Zylinderkopfbereiche sind in Hubrichtung des Kolbens um die Summe dessen Hubmasses (H) plus des Schei- telmasses (S) des minimalsten dynamischen Kammerabstandes versetzt.a) The cylinder is not open on one of its two ends, as is the case with Otto and Diesel engines, but is closed on both sides, with two opposing areas of the cylinder head. Each of these two cylinder head areas has two valve areas (2, 3, 4, 5), each in the form of the semicircular surface of the cylinder and with associated intake and exhaust valves according to the physical principles of previous 4-stroke engines, with all four valve areas each being designed as functional cylinder heads. The two valve areas of each of the two cylinder head areas are offset in the stroke direction of the piston by the sum of its stroke dimension (H) plus the peak dimension (S) of the minimum dynamic chamber distance.
b) Der Kolben (6) ist an seinen beiden Enden so ausgebildet und hat eine solche Länge, dass er, in ergänzendem Zusammenwirken mit der beschriebenen Form des Zylinders, vier identische, aber separate und in Folge der Kolbenbewegungen in ihren Höhen sich permanent verändernde Kammern (7, 8, 9, 10) bildet. Die vier Kammern werden in permanentem Wechsel zwischen ihnen selbst sowie zwischen den beiden Zylinderkopfbereichen, und zwar in der sich permanent wiederholenden Abfolge der Kammern (9), (8), (10), (7), so energiert, dass, durch die jeweilige Explosion des komprimierten Treibstoff-Luft-Gemisches in einer von ihnen verursacht, jede einzelne Hubbewegung des gemeinsamen Kolbens energiert ist und in jeder einzelnen Kammer, im Zusammenwirken mit der Hubbewegung des Kolbens, die vier Arbeitstakte des physikalischen Prinzips eines 4-Takt-Motors ablaufen, wodurch die drei energievernichtenden, weil nicht energierten, gegenläufigen Massebewegungen von Kolben bisheriger 4-Takt-Motore vermieden sind und jeder Kolbenhub Arbeit leistet.b) The piston (6) is formed at its two ends and has such a length that, in supplementary interaction with the shape of the cylinder described, it has four identical, but separate and permanently changing chambers due to the piston movements in their heights (7, 8, 9, 10). The four chambers are in constant alternation between themselves and between the two cylinder head areas, namely in the permanently repeating sequence of the chambers (9), (8), (10), (7), so energized that, by the respective Explosion of the compressed fuel-air mixture caused in one of them, every single stroke movement of the common piston is energized and in every single chamber, in cooperation with the stroke movement of the piston, the four working cycles of the physical principle of a 4-stroke engine take place, whereby the three energy-destroying, non-energized, opposing mass movements of pistons of previous 4-stroke engines are avoided and each piston stroke does the job.
c) Die Kraftübertragung vom sich hin und her bewegenden Kolben auf die drehende Bewegung der Kurbelwelle des Motors erfolgt mittels zweier Pleuelstangen. Die Pleuelstangen bewegen sich, im Gegensatz zu Motoren nach Otto und Diesel, vollständig ausserhalb seitlich des Zylinders in einer Ebene parallel zur Hubrichtung des Kolbens und sind von den Kolbenbolzen (1 1 ) angetrieben, die sich seitlich am Kolben befinden und durch die beiden Kolbenbolzenschlitze (12) im Zylindermantel in die Kolbenbolzenaugen greifen. Die beiden Kolbenbolzenschlitze befinden sich diametral im Zylinder in der Kreisbogenmitte des jeweiligen halbkreisförmigen Kolbenteiles und sind in Längsrichtung des Kolbens um dessen Hubmass (H) plus das Scheitelmass (S) versetzt. Die beiden Pleuelstangen treiben deshalb die Kurbelwelle des Motors nicht exzentrisch an, sondern automatisch ausgewuchtet, woraus ein ruhigerer Lauf des Motors sowie geringere Ansprüche an die Präzision der Kurbelwelle und an deren Lagerungen resultieren und damit auch geringer Energieeinsatz, geringere Kosten und geringere Umweltbelastungen bei deren Herstellungen.c) The power transmission from the reciprocating piston to the rotating movement of the crankshaft of the engine takes place by means of two connecting rods. In contrast to Otto and Diesel engines, the connecting rods move completely outside the side of the cylinder in a plane parallel to the stroke direction of the piston and are driven by the piston pins (1 1), which are located on the side of the piston and through the two piston pin slots ( 12) Grip into the piston pin eyes in the cylinder jacket. The two piston pin slots are located diametrically in the cylinder in the center of the arc of the respective semicircular piston part and are offset in the longitudinal direction of the piston by its stroke dimension (H) plus the crown dimension (S). The two connecting rods therefore do not drive the crankshaft of the engine eccentrically, but instead automatically balance them, which results in a smoother running of the engine as well as lower demands on the precision of the crankshaft and its bearings and thus also lower energy consumption, lower costs and less environmental pollution during its manufacture ,
Fig. 1 (Fig. 1 a = Zylinder, Fig. 1 b = Kolben) zeigt in Durchdringungsdarstellung das Prinzip der Vorrichtung, wobei auf die Darstellung der räumlichen Ausbildungen der, durch Schraffuren gekennzeichneten, vier Ventil-Bereiche (2, 3, 4, 5) und auf die detaillierte Darstellung der Pleuelstangen verzichtet ist. (1 ) bezeichnet den Zylinder, (11) bezeichnet die Kolbenbolzen, (12) bezeichnet die Kolbenbolzenschlitze im Zylindermantel.1 (FIG. 1 a = cylinder, FIG. 1 b = piston) shows the principle of the device in a penetration representation, with the representation of the spatial configurations of the four valve regions (2, 3, 4, 5) and the detailed representation of the connecting rods is dispensed with. (1) designates the cylinder, (11) designates the piston pin, (12) designates the piston pin slots in the cylinder jacket.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung des Längsschnittes der Vorrichtung, den Funktionsablauf der Vorrichtung in Form von acht dynamischen Momenten der relevanten Arbeitsphasen gemäss dem physikalischen Prinzip von 4-Takt-Motoren. (L) bezeichnet Luft, (K) Kompression, (Z) Explosionszündung, (E) Explosionsausdehnung = Energierung = Arbeit, (A) Abgas. Die Pfeile zeigen die Bewegungsrichtungen
unterschiedlicher Materien. Auf die Darstellung der Ein- und Auslass-Ventile der 4 Ventil-Bereiche gemäss dem 4-Takt-Prinzip ist verzichtet.Fig. 2 shows a schematic representation of the longitudinal section of the device, the functional sequence of the device in the form of eight dynamic moments of the relevant work phases according to the physical principle of 4-stroke engines. (L) denotes air, (K) compression, (Z) explosion ignition, (E) explosion expansion = energy = work, (A) exhaust gas. The arrows show the directions of movement different materials. The representation of the inlet and outlet valves of the 4 valve areas according to the 4-stroke principle has been omitted.
Fig. 3 zeigt in prinzipieller Darstellung die Vorrichtung, wobei der Zylinder mit durchgezogenen Linien dargestellt ist und der Kolben mit gestrichelten Linien. Auf die Darstellung des zweiten Kolbenbolzens samt seinem Kolbenbolzenschlitz ist wegen der Lesbarkeit des Prinzips verzichtet. Dieser zweite Kolbenbolzen samt seinem Kolbenbolzenschlitz ergeben sich analog dem dargestellten Kolbenbolzen (11) und dessen Kolbenbolzenschlitz (12) auf der diametralen Zylinderseite. (H) bezeichnet das Hubmass des Kolbens, (S) bezeichnet das minimalste Scheitelmass (= massgeblich für die Dichtigkeit ) zwischen den sich permanent verändernden 4 Zylinderkammern, (R) definiert den Radius des Zylinders.Fig. 3 shows a basic representation of the device, wherein the cylinder is shown with solid lines and the piston with dashed lines. The second piston pin and its piston pin slot are not shown because of the legibility of the principle. This second piston pin together with its piston pin slot result analogously to the piston pin (11) shown and its piston pin slot (12) on the diametrical cylinder side. (H) denotes the stroke dimension of the piston, (S) denotes the minimum crest dimension (= decisive for the tightness) between the permanently changing 4 cylinder chambers, (R) defines the radius of the cylinder.
B. BEISPIELHAFTE SPEZIFIKATIONENB. EXEMPLARY SPECIFICATIONS
a) Das Scheitelmass (S) bestimmt sich, entsprechend spezifischer Betriebsanforderungen sowie der verwendeten Materialien und der Fertigungsbedingungen der Vorrichtung, durch die Ansprüche an die Dichtigkeit zwischen den beiden benachbarten Kammern (7) und (8) sowie zwischen den beiden benachbarten Kammern (9) und (10).a) The crest dimension (S) is determined, according to specific operating requirements as well as the materials used and the manufacturing conditions of the device, by the demands on the tightness between the two adjacent chambers (7) and (8) and between the two adjacent chambers (9) and (10).
b) Die Verhältnisse zwischen den masslichen Dimensionen der Vorrichtung entsprechen den spezifisch verwendeten Materialien und den spezifischen Betriebsanforderungen, wie z.B. Verwendung der Vorrichtung in Diesel- oder Benzinmotoren, in schnell oder langsam laufenden Motoren, in Motoren mit eher Lang- oder eher Kurzhubcharakteristik, in Motoren mit geringerer oder stärkerer Leistung und dem jeweils entsprechend optimierten Kraftstoffverbrauch.b) The relationships between the dimensional dimensions of the device correspond to the specifically used materials and the specific operational requirements, e.g. Use of the device in diesel or gasoline engines, in fast or slow-running engines, in engines with more long or short stroke characteristics, in engines with less or more power and the respectively optimized fuel consumption.
c) Die Ventilbereiche sind entsprechend unterschiedlicher Betriebsanforderungen im Sinne von Zylinderköpfen bisheriger 4-Takt-Motore ausgebildet.c) The valve areas are designed according to different operating requirements in the sense of cylinder heads of previous 4-stroke engines.
d) Unter Berücksichtigung der, entsprechend jeweiliger spezifischer Betriebsanforderungen, gewählten Kriterien sind, in gegenseitiger Optimierung dieser Kriterien und unter Berücksichtigung der resultierenden thermischen Verhältnisse, spezielle Materialien für einzelne Elemente der Vorrichtung verwendbar, wie z.B. keramische Sonderwerkstoffe für ebene Gleitflächen.d) Taking into account the criteria selected in accordance with the respective specific operating requirements, by mutually optimizing these criteria and taking into account the resulting thermal conditions, special materials can be used for individual elements of the device, such as special ceramic materials for flat sliding surfaces.
C. VORTEILE GEGENÜBER BISHERIGEN 4-TAKT-MOTOREN SOWIE VORTEILE ALLGEMEINER ARTC. ADVANTAGES OVER PREVIOUS 4-STROKE ENGINES AND ADVANTAGES OF GENERAL ART
a) Weil die drei nicht arbeitenden, aber die Arbeitsleistung des einzigen engergierten Kolbenhubes teilweise verbrauchenden, gegenläufigen Massebewegungen der Kolben bisheriger 4-Takt-Motore vermieden sind, entstehen nur Reibungs- und damit Energieverluste durch die Umwandlung der gegenläufigen Kolbenbewegungen in die drehende Bewegung der Kurbelwelle, somit eine deutlich bessere Ausnutzung der Kraftstoffenergie und, daraus resultierend, deutlich geringere Abgasemissionen.
b) Die erfindungsgemässe Vorrichtung mit nur einem Zylinder und nur einem Kolben entspricht vier Zylinder-Kolben-Einheiten bisheriger 4-Takt-Motore. Auch wenn die Vorrichtung grösser ist als eine einzige Zylinder-Kolben-Einheit bisheriger 4-Takt-Motore, so ist sie, bei gleicher Leistung, doch wesentlich kleiner als die Summe deren vier Zylinder-Kolben-Einheiten. Daraus resultieren sowohl geringerer Materialbedarf, also Ressourcenschonung, und geringerer Energieverbrauch, also geringere Umweltbelastungen, und zwar sowohl bei der Herstellung dieser ursächlichen Antriebseinheit eines Motors als auch die selben positiven Effekte für viele anderer seiner Teile, somit ein kleineres Volumen des gesamten Motors, geringere Baukosten, geringeres Gewicht und damit geringerer, nutzloser Eigenenergieverbrauch.a) Because the three non-working but opposing mass movements of the pistons of previous 4-stroke engines, which partially consume the work of the only narrow piston stroke, are avoided, only friction and energy losses result from the conversion of the opposing piston movements into the rotating movement of the crankshaft , thus a significantly better use of fuel energy and, as a result, significantly lower exhaust gas emissions. b) The device according to the invention with only one cylinder and only one piston corresponds to four cylinder-piston units of previous 4-stroke engines. Even if the device is larger than a single cylinder-piston unit of previous 4-stroke engines, it is, with the same output, considerably smaller than the sum of its four cylinder-piston units. This results in both lower material requirements, i.e. resource conservation, and lower energy consumption, i.e. lower environmental pollution, both in the manufacture of this causal drive unit of an engine and the same positive effects for many of its other parts, i.e. a smaller volume of the entire engine, lower construction costs , lower weight and thus lower, useless energy consumption.
Diese Kriterien wirken sich im selben Sinne auf die Fahrzeug-Karosserien aus, deren deshalb ermöglichte Volumen-Reduzierungen analoge ökologische und wirtschaftliche Effekte ergeben.These criteria have the same effect on the vehicle bodies, the volume reductions of which result in analogous ecological and economic effects.
c) Die Hubfrequenz des Kolbens ist, wegen der Arbeitsleistung der erfindungsgemässen Vorrichtung bei jedem einzelnen Kolbenhub, nur etwa ein Viertel so schnell wie diejenige bisheriger 4-Takt- Motore und damit sind auch sehr viele andere Abläufe des Motors wesentlich langsamer, woraus vielfältige, deutlich reduzierte technische Ansprüche mit geringeren Entstehungskosten, geringeren Umweltbelastungen und geringerem Ressourcenverbrauch resultieren.c) The stroke frequency of the piston is, because of the performance of the device according to the invention with each individual piston stroke, only about a quarter as fast as that of previous 4-stroke engines and thus many other engine sequences are significantly slower, from which diverse, clear Reduced technical requirements with lower development costs, lower environmental impact and lower resource consumption result.
d) Ein mit der erfindungsgemässen Vorrichtung betriebener Motor läuft wegen der Energierung jedes einzelnen Kolbenhubes gleichmässiger, wegen der geringeren Hubfrequenz auch ruhiger und hat trotzdem ein wesentlich höheres Drehmoment als bisherige 4-Takt-Motore gleicher Hubräume, selbst bei niedrigen Drehzahlen.d) A motor operated with the device according to the invention runs more evenly because of the energy of each individual piston stroke, and also quieter because of the lower stroke frequency, and nevertheless has a significantly higher torque than previous 4-stroke engines of the same displacement, even at low speeds.
e) Die positiven Kriterien der erfindungsgemässen Vorrichtung bündeln sich besonders effektiv bei deren Einsatz in ohnehin vielfältig vorteilhaften Dieselmotoren, bei denen wegen den spezifischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Vorrichtung regelmässig kein Schwungrad mehr nötig ist, weil jeder Kolbenhub energiert ist und deshalb keine toten Massen mittels eines Schwungrades in konstanter Bewegung gehalten werden müssen.e) The positive criteria of the device according to the invention are bundled particularly effectively when they are used in diesel engines which are in any case advantageous, in which, owing to the specific properties of the device according to the invention, no flywheel is regularly necessary because each piston stroke is energized and therefore no dead masses by means of a flywheel must be kept in constant motion.
f) Bei Leerlaufdrehzahl eines Motors können die Ventile der Kammern so gesteuert werden, dass nur eine der vier Kammern mit Kraftstoff energiert ist, womit der Motor zwar läuft und deshalb negative Effekte seines Anlassens vermieden sind, aber sein nutzloser Kraftstoffverbrauch auf etwa ein Viertel desjenigen bisheriger 4-Takt-Motore reduziert ist. Dadurch bewirkt die erfindungsgemässe Vorrichtung, z.B. bei Ampel-Stops, im Stop-and-go-Verkehr und bei Verkehrstaus, sowohl drastische Einsparungen an Kraftstoff, als auch drastische Reduzierungen schädlicher Abgase.f) When an engine is idling, the valves of the chambers can be controlled in such a way that only one of the four chambers is fueled, which means that the engine is running and therefore negative effects of its starting are avoided, but its useless fuel consumption is around a quarter of that previously 4-stroke engines is reduced. As a result, the device according to the invention, e.g. at traffic light stops, in stop-and-go traffic and in traffic jams, both drastic fuel savings and drastic reductions in harmful emissions.
g) Die vom erfindungsgemässen Prinzip der Vorrichtung unabhängigen, hoch ausgereiften Techniken bisheriger 4-Takt-Motore sind weiterhin verwendbar, wodurch einerseits Kosten gespart sind und andererseits aufwendigere und teurere andersartige technische Motorkonzepte samt resultierenden, spezifischen Infrastrukturen nicht notwendig sind.
h) Bei einem Motor mit zwei erfindungsgemässen Vorrichtungen entsteht faktisch ein bisheriger 8- Zylinder-Motor, der wegen der genannten Vorteile der Erfindung deutlich bessere Eigenschaften hat und ungleich billiger ist als bisherige 8-Zylinder-Motore. Deshalb kann ein solcher vielfältig vorteilhafter Motor in wesentlich mehr Fahrzeuge eingebaut werden als bisher.g) The highly sophisticated techniques of previous 4-stroke engines, which are independent of the principle of the device according to the invention, can still be used, which on the one hand saves costs and on the other hand does not require more complex and expensive different types of technical engine concepts including the resulting specific infrastructures. h) In the case of an engine with two devices according to the invention, a previous 8-cylinder engine is created, which because of the advantages of the invention mentioned has significantly better properties and is much cheaper than previous 8-cylinder engines. Therefore, such a versatile advantageous engine can be installed in significantly more vehicles than before.
i) Für Nutzfahrzeuge, auch für Schiffe, mit mehreren erfindungsgemässen Vorrichtungen in ihren Dieselmotoren ergeben sich gegenüber deren bisherigen 4-Takt-Motoren äusserst gravierende Vorteile hinsichtlich Baukosten, Leistungsfähigkeit in Nm, Kraftstoffverbrauch und Umweltbelastung.i) For commercial vehicles, also for ships, with several devices according to the invention in their diesel engines, there are extremely serious advantages in terms of construction costs, performance in Nm, fuel consumption and environmental pollution compared to their previous 4-stroke engines.
k) Bei einer Ausführung der Vorrichtung als Turbo-Diesel sind alle positiven Effekte der Erfindung mit den positiven Effekten bisheriger Motor-Techniken optimal gebündelt, weshalb grundsätzlich Turbo- Diesel-Ausführung anzustreben sindk) When the device is embodied as turbo-diesel, all the positive effects of the invention are optimally bundled with the positive effects of previous engine technologies, which is why turbo-diesel execution is generally desirable
FAZITCONCLUSION
Insgesamt bewirkt die erfindungsgemässe Vorrichtung, die effektiv eine Kombination der grundsätzlichen Vorteile von Hubkolbenmotor und Kreiskolbenmotor ist und mit ihrer turbinenartigen Charakteristik deren jeweilige Nachteile vermeidet, wegenOverall, the device according to the invention, which is effectively a combination of the basic advantages of a reciprocating piston engine and a rotary piston engine and, with its turbine-like characteristics, avoids the respective disadvantages thereof
• geringerem Energie- und Materialverbrauch bei der Herstellung von mit ihr betriebenen Motoren• Lower energy and material consumption in the manufacture of engines operated with it
• geringerem Kraftstoffverbrauch mit• lower fuel consumption with
• resultierender Schonung der Ressourcen fossiler Brennstoffe und• resulting conservation of fossil fuel resources and
• resultierend geringeren, das Klima der Erde zerstörenden Emissionen durch Abgase• As a result, lower emissions from exhaust gases that destroy the Earth's climate
• bei gleichzeitig besseren Motoreigenschaften• with better engine properties at the same time
• ein deutlich besseres Preis-Leistungs-Verhältnisse für Hersteller und für Nutzer und• A significantly better price-performance ratio for manufacturers and for users and
• eine wesentlich bessere Gesamtbilanz aus wirtschaftlichen Effekten und der Belastung der Ökologie als alle bisherigen Motor-Prinzipien, ganz besonders für die das Leben erhaltende und das Leben ermöglichende Natur.• A much better overall balance of economic effects and the burden on the ecology than all previous motor principles, especially for the life-preserving and life-enabling nature.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung, der »4-1 -4-Motor«, ist damit eine gravierende technische Evolution zum Wohle vitaler Bedürfnisse der menschlichen Gesellschaft bei zwar noch gegebener, aber wesentlich verbesserter Schonung des Lebens ganz allgemein.The device according to the invention, the "4-1 -4 motor", is thus a serious technical evolution for the benefit of vital needs of human society with a given, but significantly improved, protection of life in general.
Deshalb ist es äusserst sinnvoll, billig und notwendig, die erfindungsgemässe Vorrichtung aus wirtschaftlichen, ökologischen und gesellschaftlichen Gründen schnellstmöglich für unterschiedliche Verwendungszwecke, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu realisieren, sie im Sinne der genannten, vielfältig positiven Kriterien bedarfsspezifisch zu optimieren und die zum Teil erforderlichen, relativ geringfügigen Modifikationen sekundärer Motortechniken mit grösstem Engagement zu entwickeln.
It is therefore extremely sensible, cheap and necessary to implement the device according to the invention as quickly as possible for various uses, in particular for motor vehicles, for economic, ecological and social reasons, to optimize it in accordance with the above-mentioned, diverse positive criteria, and to optimize the partly required to develop relatively minor modifications of secondary engine technologies with the greatest commitment.