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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem Kurbelgehäuse, das zusammen mit dem Zylinder einen gemeinsamen, kreiszylindri- schen Rohrkörper bildet, und mit einem um die Zylinderachse drehbar gelagerten, einen durch radiale Wande begrenzten Zylinderraum vom Kurbelgehäuse trennenden Schwingkolben, der mit einer zur Zylinderachse parallelen Kurbelwelle über eine auf der Kurbelgehäuseseite des Schwing- kolbens vorgesehene Kulissenführung für wenigstens einen Kurbelzapfen der Kurbelwelle antriebsverbunden ist.
Um bei Verbrennungskraftmaschinen mit einem eine hin- und hergehende Drehbewegung aus- führenden Schwingkolben und mit einer zur Drehachse des Schwingkolbens parallelen Kurbelwelle zwischen dem Schwingkolben und der Kurbelwelle eine Antriebsverbindung herzustellen, ist es bekannt (US 4 272 229 A), eine auf einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle gelagerte Pleuelstange mit Abstand von der Drehachse des Schwingkolbens an diesem anzulenken. Über diese Pleuel- stangenanlenkung kann es jedoch zu Zwangskräften kommen, die nicht nur bei der Lagerung des Schwingkolbens zu berücksichtigen sind, sondern unter Umständen auch die Dichtungsverhält- nisse für den Schwingkolben beeinflussen.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die wirksame Abdichtung des Zylinderraumes sehr empfindlich gegenüber Formänderungen zufolge thermischer bzw. mechanischer Belastungen ist, die sich auf den Dichtspalt zwischen dem im all- gemeinen plattenförmigen Schwingkolben und dem Zylinder auswirken.
Darüber hinaus ist es bei solchen Verbrennungskraftmaschinen bekannt (FR 447 632 A), auf dem Kurbelzapfen einen Gleitstein zu lagern, der in einer mit dem Schwingkolben verbundenen radialen Gleitführung gehalten ist. Das Kurbelgehäuse wird dabei in einfacher Weise durch einen kreiszylindrischen Rohrkörper gebildet, der von einem Kühlmantel umschlossen ist. Der Schwing- kolben weist im wesentlichen die Form eines mit seinem Aussendurchmesser an den Innendurch- messer des Rohrkörpers angepassten, hohlen Halbzylinders auf, der durch die radiale Gleitführung für den Gleitstein ausgesteift wird. Diese Konstruktion macht nicht nur eine Kurbelkastenspülung unmöglich, sondern ist wegen der Gleitsteinführung auch verschleissanfällig.
Dazu kommt eine ungleichmässige Warmebelastung des Rohrkörpers, der zufolge der kühlungsbedingten, ungleich- mässigen Warmeverteilung über den Umfang unterschiedlichen Wärmedehnungen unterworfen ist, so dass sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Kolbenabdichtung ergeben, was wiederum die mog- liche Verdichtung des Brennstoff-Luftgemisches beschränkt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine der ein- gangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mitteln so auszugestalten, dass einerseits vor- teilhafte Kraftübertragungsbedingungen zwischen dem Schwingkolben und der Kurbelwelle und anderseits günstige Abdichtungsverhältnisse für den Zylinderraum sichergestellt werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass sich der Kurbelzapfen über eine Rolle an der Kulissenführung abstützt und dass der den Zylinder und das Kurbelgehäuse bildende Rohrkör- per nach aussen wärmeisoliert ist.
Durch die mit der Kulissenführung zusammenwirkende Rolle auf dem Kurbelzapfen wird eine einfache, wegen der weitgehenden Unabhängigkeit von Fertigungstoleranzen zwängungsfreie, schwingungsarme Kraftübertragung zwischen dem Schwingungskolben und der Kurbelwelle erreicht, wobei durch eine geeignete Wahl der Hebelverhältnisse eine vorteilhafte Drehmomentein- leitung möglich wird. Um die beim Betrieb einer solchen Verbrennungskraftmaschine unvermeidli- chen Warmedehnungen zu berücksichtigen, wird der gesamte Rohrkörper, also sowohl der Zylin- der als auch das Kurbelgehäuse, nach aussen wärmeisoliert ausgeführt, so dass eine gleichmassige Wärmedehnung des Rohrkörpers einschliesslich des Schwingkolbens ermöglicht wird.
Durch diese Massnahme kann auch bei hohen Wärmebelastungen ein ausreichend enger Dichtspalt zwischen Kolben und Zylinder sichergestellt werden, um ohne Einsatz einer verschleissanfälligen Dichtung zwischen dem Schwingkolben und den Zylinderwänden für einen guten Wirkungsgrad zu sorgen.
In diesem Zusammenhang ist zusätzlich zu beachten, dass die mit einer Kulissenführung zusam- menwirkende Rolle des Kurbelzapfens im Vergleich zu einem Gleitstein oder einer Pleuelstange eine Wärmeableitung auf die Kurbelwelle erschwert, weil sich zwischen der Rolle und der Kulissen- führung im wesentlichen nur eine Linienberührung ergibt.
Da aufgrund des hin- und herdrehenden Schwingkolbens über die Kulissenführung entgegen- gesetzt gerichtete Kräfte übertragen werden müssen, kann die Kulissenführung aus einem die Rolle des Kurbelzapfens aufnehmenden Langloch bestehen. Bei einem als Doppelkolben ausgebil-
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deten Schwingkolben führen die beiden sich diametral von der gemeinsamen Drehachse erstrek- kenden Kolbenhälften in bezug auf eine Kurbelwelle um 180 gegeneinander versetzte Dreh- schwingungen aus. Dieser Umstand kann dazu ausgenützt werden, die beiden Kolbenhälften abwechselnd für die Kraftübertragung heranzuziehen. Zu diesem Zweck können zwei parallele, je einer Kolbenhälfte zugeordnete und miteinander antriebsverbundene Kurbelwellen vorgesehen werden, die mit je einer Kulissenführung auf der zugehörigen Kolbenhälfte zusammenwirken.
Die in einem solchen Fall lediglich eine gerade Laufbahn für die zugehörigen Rollen auf den Kurbel- zapfen darstellenden Kulissenführungen wirken jeweils während des Arbeitshubes, nicht aber während des Rückhubes der Kolbenhälften auf die zugehörigen Kurbelwellen ein, was einfache Konstruktionsverhältnisse schafft. Trotzdem ergibt sich aufgrund der Antriebsverbindung der bei- den abwechselnd angetriebenen Kurbelwellen ein durchgehender Kurbelwellenantrieb. Bei einer elastischen Vorspannung dieser Antriebsverbindung zwischen den beiden Kurbelwellen, beispiels- weise über einen Zahnriementrieb, kann eine spielfreie Kulissenführung für die Rollen der Kurbel- wellen erzielt werden. Es können die den beiden Kulissenführungen zugeordneten Rollen aber auch einer gemeinsamen Kurbelwelle angehören.
Damit beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ein gesonderter Antrieb für die Kraftstoff- einspritzpumpe mit einer entsprechenden, hubabhängigen Steuerung entfallen kann, kann eine über einen in den Zylinderraum ragenden Stössel durch den Schwingkolben selbst antreibbare Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen sein. Mit der Stösselbetätigung durch den Schwingkolben wird die Kraftstoffeinspritzpumpe in der Hubfrequenz des Schwingungskolbens beaufschlagt, wobei vor- teilhaft Membranpumpen wegen der einfachen Abdichtung eingesetzt werden können.
Trägt der Stössel zur Betätigung der Kraftstoffeinspritzpumpe an seinem in den Zylinderraum ragenden Ende einen mit einer sacklochartigen Ausnehmung im Schwingkolben zusammenwirkenden Kolben, so erfolgt die Stösselbetätigung zumindest bei höheren Hubfrequenzen über einen Gaspolster, der sich beim Eindringen des Kolbens in der sacklochartigen Ausnehmung bildet.
Damit die hohe Abgastemperatur der Verbrennungskraftmaschine für eine bessere Zündung der jeweiligen Frischgasladung ausgenützt werden kann, kann der Zylinderraum im Bereich der radialen Wände ein gegebenenfalls beheizbares Wärmespeichergitter aufweisen, das einen Teil der Abgasabwärme aufnimmt und wieder an die Frischgasladung abgibt. Um bei einem Kaltstart günstige Zündungsbedingungen zu erhalten, kann das Wärmespeichergitter ausserdem beheizt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Verbrennungskraftmaschine in einem schematischen Querschnitt, Fig. 2 diese Verbrennungskraftmaschine in einem Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 mit in die Zeichen- ebene eingeschwenkter Kurbelwelle und Fig. 3 eine gegenüber der Verbrennungskraftmaschine nach den Fig. 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Verbrennungs- kraftmaschine teilweise in einem Querschnitt entsprechend der Fig. 1.
Die Verbrennungskraftmaschine gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 weist einen kreiszylindrischen Rohrkörper 1 mit Stirnwänden 2 als Gehäuse auf, das einerseits durch radiale Wände 3 begrenzte Zylinderräume 4 und anderseits ein Kurbelgehäuse 5 bildet. Dieses
Kurbelgehäuse 5 ist durch eine radiale Trennwand 6 in zwei Kammern unterteilt, die gegenüber den zugehörigen Zylinderräumen 4 jeweils durch eine Hälfte eines als Doppelkolben ausgebildeten
Schwingkolbens 7 abgegrenzt sind.
Die Kammern des Kurbelgehäuses 5 sind mit den zugehörigen
Zylinderräumen 4 durch Überströmkanäle 8 in herkömmlicher Weise verbunden, so dass beispiels- weise durch ein übliches, nicht dargestelltes Ansaugventil in die jeweilige Kammer des Kurbelge- häuses 5 angesaugte Frischluft entsprechend dem Strömungspfeil 9 in den Zylinderraum 4 gelan- gen kann, um bei der anschliessenden Drehbewegung des Schwingkolbens 7 um seine zur Achse des Rohrkörpers 1 koaxiale Drehachse 10 verdichtet zu werden. Im Bereich der Umkehrlage des
Verdichtungshubes wirkt der Schwingkolben 7 auf einen Stössel 11 einer Kraftstoffeinspritzpumpe
12 ein, die als federbelastete Membranpumpe ausgebildet ist und den vorher aus der mit einem
Rückschlagregelventil versehenen Kraftstoffzuleitung 13 angesaugten Kraftstoff über eine Ein- spritzdüse 14 in den Zylinderraum 4 einspritzt.
Die Zündung des eingespritzten Kraftstoffes bedingt durch eine entsprechende Kolbenbeaufschlagung einen Arbeitshub, wobei der Schwingkolben 7 vor der Umkehrlage des Arbeitshubes einen Auslasskanal 15 freigibt, über den die Abgase aus dem
Zylinderraum 4 strömen, der dann über den Überströmkanal 8 wieder mit Frischluft versorgt wird.
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Da der Schwingkolben 7 als Doppelkolben ausgebildet ist, führt die eine Kolbenhälfte während des Verdichtungshubes der anderen Kolbenhälfte einen Arbeitshub und anschliessend während des Arbeitshubes der anderen Kolbenhälfte einen Verdichtungshub aus.
Um die hin- und hergehende Drehbewegung des Schwingkolbens 7 auf eine Kurbelwelle 16 übertragen zu können, die wie der Schwingkolben 7 in den Stirnwänden 2 des Gehäuses gelagert ist, weist der Schwingkolben 7 auf der Kurbelgehäuseseite eine Kulissenführung 17 in Form eines Langloches auf, das im wesentlichen radial zur Drehachse 10 des Schwingkolbens 7 ausgerichtet ist. Dieses Langloch der Kulissenführung 17 nimmt eine auf einem Kurbelzapfen 18 der Kurbel- welle 16 gelagerte Rolle 19 auf.
Die hin- und hergehende Drehbewegung des Schwingkolbens 7 wird folglich über die Kulissenführung 17 in eine gleichsinnige Drehbewegung der Kurbelwelle 16 umgewandelt, wobei sich eine wegen des Abrollens der Rolle 19 entlang der Kulissenführung 17 zwängungsfreie und schwingungsarme Antriebsverbindung ergibt, die sich einerseits vorteilhaft auf die Belastungsverhaltnisse auswirkt und anderseits eine Voraussetzung für einen engen Dich- tungsspalt zwischen dem Schwingkolben 7 und insbesondere dem Rohrkörper 1 darstellt. Eine weitere Voraussetzung für einen solchen engen, in der Zeichnung nicht dargestellten Dichtungs- spalt, der gesonderte Dichtungen überflüssig macht, ist in einer gleichmässigen Wärmebelastung des gesamten Gehäuses zu sehen.
Diese Voraussetzung kann nur dadurch erfüllt werden, dass der Rohrkörper 1 mit den Stirnwänden 2 nach aussen eine Wärmeisolierung 20 aufweist, so dass sich über das gesamte Gehäuse gleiche Wärmedehnungsverhältnisse einstellen.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, ist der in den Zylinderraum 4 ragende Stössel 11 zur Betätigung der Kraftstoffeinspritzpumpe 12 mit einem Kolben 21 versehen, der mit einer sackloch- artigen Ausnehmung 22 im Schwingkolben 7 zusammenwirkt, so dass der Stössel 11 zumindest bei höheren Hubfrequenzen über einen Gaspolster beaufschlagt wird, der sich beim Eingreifen des Kolbens 21 in die Ausnehmung 22 bildet.
Um die Zündung des in den Zylinderraum 4 eingespritzten Kraftstoffes zu unterstützen, kann im Bereich der radialen Zylinderwände 3 ein Warmespeichergitter 23 vorgesehen sein, das uber die heissen Abgase erwärmt wird und einen Teil der Wärme wieder an die Frischluft abgibt, die auf- grund der gesamten Wärmeisolierung über das nicht gekühlte Kurbelgehäuse vorgewärmt wird.
Die Ausführungsform nach der Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 lediglich durch die Art der Antriebsverbindung zwischen dem Schwingkolben 7 und der Kurbelwelle 16. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind bei der Verbrennungskraft- maschine entsprechend der Fig. 3 zwei parallele Kurbelwellen 16 für je eine Hälfte des als Doppel- kolben ausgebildeten Schwingkolbens vorgesehen, wobei die beiden Kurbelwellen 16 jeweils über eine Rolle 19 auf dem Kurbelzapfen 18 mit einer den Kolbenhälften zugehörigen Kulissenführung 17 zusammenwirken.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die lediglich als gerade Laufbahn für die Rollen 19 ausgebildeten Kulissenführungen 17 nur während des Arbeitshubes Druckkräfte auf den Kurbelzapfen 18 ausüben können, so dass die beiden Kurbelwellen 16 miteinander antriebsverbunden werden müssen, um einen durchgehenden Kurbelwellenantrieb sicherzustellen Bei einer elastischen Vorspannung dieser Antriebsverbindung, beispielsweise über einen Zahn- riementneb, können Führungs- und Umkehrspiele ausgeglichen werden. Wie der Fig 3 unmittelbar entnommen werden kann, ergeben sich durch zwei abwechselnd über den Schwingkolben 7 beauf- schlagte, miteinander antriebsverbundene Kurbelwellen 16 besonders einfache Konstruktionsver- hältnisse.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele be- schrankt. So könnte beispielsweise die Krafteinspritzpumpe mit einem äusseren Antrieb verbunden werden, wobei sich die vorteilhafte Möglichkeit eröffnet, die Krafteinspritzpumpe am vom Schwing- kolben überstrichenen Umfang des Rohrkörpers vorzusehen, um durch ein Abdecken der Kraft- stoffeinspritzpumpe durch den Schwingkolben 7 nach der Kraftstoffeinspritzung eine thermische Überbelastung der Kraftstoffeinspritzpumpe zu vermeiden.
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