DE102024002935A1 - Internal combustion engine based on the opposed piston principle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor nach dem Gegenkolbenprinzip, mit einer Anordnung von zwei in einem Zylinder mit gemeinsamer Brennkammer laufenden und mit Kolbenringen versehenen Gegenkolben, wobei die sich gegenüberliegenden Kolben über Pleuel und Pleuellager und Exzenter auf jeweils eine eigene Kurbelwelle einwirken, und jede der beiden Kurbelwellen einen eigenen mechanischen Abtrieb aufweist, und die beiden Abtriebe mit jeweils einem Treibriemenrad versehen, und die beiden Treibriemenräder über einen Treibriemen gekoppelt und die Kolbenbewegungen darüber synchronisiert sind, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei den besagten Verbrennungsmotor bei kompakter Bauweise mit hoher Leistungsdichte dahingehend weiterzuentwickeln, dass er für den Einsatz von Wasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Biokraftstoffen (Biofuels) bei hoher abrufbarer Dauerleistung hochtemperaturfest ausgelegt ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Pleuellager (8a, 8a') über eine ebenfalls auf jeder Kurbelwelle (5, 5') angeordnete Schleuderscheibe (10, 10') und eine in direkter Nähe zur Schleuderscheibe (10, 10') befindlichen Injektor (9, 9') mit Schmiermittel beaufschlagbar ist, über die in einstellbaren Zykluszeiten eine Tropf- oder Sprühinjektion von Schmiermittel vornehmbar ist, und dass sowohl der Zylinder (2) sowie die Kolbenringe (4, 4') der Kolben (3, 3') aus einem Metallwerkstoff bestehen, während die Kolben selbst aus einem Carbon- oder Carbonkeramik-Werkstoff bestehen. The invention relates to an internal combustion engine operating on the opposed-piston principle, with an arrangement of two opposed pistons running in a cylinder with a common combustion chamber and provided with piston rings, wherein the opposing pistons each act on their own crankshaft via connecting rods, connecting rod bearings and eccentrics, and each of the two crankshafts has its own mechanical output, and the two outputs are each provided with a drive belt pulley, and the two drive belt pulleys are coupled via a drive belt and the piston movements are synchronized via this, according to the preamble of patent claim 1. In order to further develop the said internal combustion engine with a compact design and high power density so that it is designed to be high-temperature resistant for the use of hydrogen and hydrogen-containing biofuels with high continuous power, it is proposed according to the invention that the connecting rod bearings (8a, 8a') are connected to each crankshaft (5, 5') via a centrifugal disk (10, 10') which is also arranged on each crankshaft (5, 5') and a centrifugal disk (10, 10') which is arranged in direct proximity to the centrifugal disk (10, 10') can be supplied with lubricant, via which a drip or spray injection of lubricant can be carried out in adjustable cycle times, and that both the cylinder (2) and the piston rings (4, 4') of the pistons (3, 3') consist of a metal material, while the pistons themselves consist of a carbon or carbon ceramic material.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor nach dem Gegenkolbenprinzip, mit einer Anordnung von zwei in einem Zylinder mit gemeinsamer Brennkammer laufenden und mit Kolbenringen versehenen Gegenkolben, wobei die sich gegenüberliegenden Kolben über Pleuel und Pleuellager und Exzenter auf jeweils eine eigene Kurbelwelle einwirken, und jede der beiden Kurbelwellen einen eigenen mechanischen Abtrieb aufweist, und die beiden Abtriebe mit jeweils einem Treibriemenrad versehen, und die beiden Treibriemenräder über einen Treibriemen gekoppelt und die Kolbenbewegungen darüber synchronisiert sind, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an internal combustion engine based on the opposed piston principle, with an arrangement of two opposed pistons running in a cylinder with a common combustion chamber and provided with piston rings, wherein the opposing pistons each act on their own crankshaft via connecting rods and connecting rod bearings and eccentrics, and each of the two crankshafts has its own mechanical output, and the two outputs are each provided with a drive belt pulley, and the two drive belt pulleys are coupled via a drive belt and the piston movements are synchronized via this, according to the preamble of patent claim 1.
Verbrennungsmotoren nach dem Zweitakt-Gegenkolbenprinzip sind bekannt, und gehen historisch auf den sogenannten Junkers Motor zurück. Zwei gegenläufige Kolben laufen dabei in einem gemeinsamen Zylinder. Die Kolbenbewegungen sind so abgestimmt, dass sie in einem Takt gleichzeitig aufeinander zulaufen und somit eine enorme Verdichtung im Verbrennungsraum erzielen. Hierbei ist besonders darauf zu achten, dass deren Bewegungen genau aufeinander synchronisiert sind und die Zündung zum genauen Zeitpunkt der maximalen Verdichtung erfolgt. Im Hinblick auf das Verhältnis von Leistung zu Hubvolumen hat dieser Motortyp enorme Vorteile. Der Motor ist somit bezogen auf seine erzielbare Leistung kleinbauend. Ein Beispiel für einen präzise synchronisierten Motor dieser Art ist aus der
Unter Berücksichtigung der sogenannten Ökoeffizienz besteht ein ungebrochener Trend zu Elektroantrieben in Fahrzeugen. Bestehendes Problem dabei ist die Limitierung der Speicherbarkeit von elektrischer Energie in Fahrzeugen, um entsprechende Reichweiten auch unter nicht optimalen Fahrbedingungen und auch im Winterbetrieb zu erhalten.Considering so-called eco-efficiency, there is an unbroken trend toward electric drive systems in vehicles. The ongoing problem is the limitation of the storage capacity of electrical energy in vehicles in order to maintain sufficient ranges even under less than optimal driving conditions and during winter operation.
In Bezug auf alternative Kraftstoffe ist anzumerken, dass nicht alle herkömmlichen Verbrennungsmotoren auf nachhaltige erneuerbare Kraftstoffe ohne erheblichen Aufwand umrüstbar sind. Dies gilt für Flüssigkraftstoffe ebenso wie für gasförmige Kraftstoffe. Hierzu zählen Biogas, aber allen voran auch Wasserstoff.With regard to alternative fuels, it should be noted that not all conventional combustion engines can be converted to sustainable, renewable fuels without considerable effort. This applies to liquid fuels as well as gaseous fuels. These include biogas, but above all, hydrogen.
Bezogen auf die bereits geschilderte hohe Leistung bezüglich des Hubvolumens und damit auch in Bezug auf die kleinbauende Konstruktion solcher Motoren versagen bekannte Maßnahmen zur hochtemperaturfesten Schmierung solcher Motoren oftmals.In relation to the already described high performance in terms of displacement and thus also in relation to the small construction of such engines, known measures for high-temperature-resistant lubrication of such engines often fail.
Mit Bezug auf die Schmierung von Motoren im Kolben-Zylinder-Bereich ist es im Stand der Technik üblich, dass die Zylinderinnenflächen in der Regel gehont sind. Diese Oberflächenbehandlung betrifft die sogenannten tribologischen Eigenschaften, zur Herabsetzung der Reibung. Tatsächlich ist die Innenoberfläche nach einer Honung aber nicht glatt, sondern ergeben eine feine Riefenstruktur, in einer Art Kreuzschliffstruktur. Beim Einsatz von Schmiermitteln, d.h. Schmierölen soll diese Struktur die Anhaftung von ölhaltigen Schmiermitteln erhöhen. Beim Einsatz von oben genannten wasserstoffhaltigen Kraftstoffen ist eine Ölschmierung unvorteilhaft bis unmöglich.With regard to engine lubrication in the piston-cylinder area, it is common practice in the state of the art for the cylinder inner surfaces to be honed. This surface treatment affects the so-called tribological properties, reducing friction. In reality, however, the inner surface after honing is not smooth, but rather produces a fine grooved structure, similar to a cross-grained pattern. When using lubricants, i.e., lubricating oils, this structure is intended to increase the adhesion of oil-based lubricants. When using the aforementioned hydrogen-containing fuels, oil lubrication is disadvantageous or even impossible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den besagten Verbrennungsmotor bei kompakter Bauweise mit hoher Leistungsdichte dahingehend weiterzuentwickeln, dass er für den Einsatz von Wasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Biokraftstoffen (Biofuels) bei hoher abrufbarer Dauerleistung hochtemperaturfest ausgelegt ist.The invention is based on the object of further developing the said combustion engine with a compact design and high power density in such a way that it is designed for the use of hydrogen and hydrogen-containing biofuels (biofuels) with high continuous power available and is resistant to high temperatures.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verbrennungsmotors der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The stated object is achieved according to the invention in an internal combustion engine of the generic type by the characterizing features of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the
Kern der Erfindung ist dabei, dass die Pleuellager über eine ebenfalls auf jeder Kurbelwelle angeordnete Schleuderscheibe und eine in direkter Nähe zur Schleuderscheibe befindlichen Injektor mit Schmiermittel beaufschlagbar ist, über die in einstellbaren Zykluszeiten eine Tropf- oder Sprühinjektion von Schmiermittel vornehmbar ist, und dass sowohl der Zylinder sowie die Kolbenringe der Kolben aus einem Metallwerkstoff bestehen, während die Kolben selbst aus einem Carbon- oder Carbonkeramik-Werkstoff bestehen.The core of the invention is that the connecting rod bearings can be supplied with lubricant via a centrifugal disc, which is also arranged on each crankshaft, and an injector located in the immediate vicinity of the centrifugal disc, via which a drip or spray injection of lubricant can be carried out in adjustable cycle times, and that both the cylinder and the piston rings of the pistons are made of a metal material, while the pistons themselves are made of a carbon or carbon ceramic material.
Eine ansonsten übliche Ölwanne, wie sie für einen Gegenkolbenmotor auch aus der
Da beim Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff auch Sauerstoff mit eingesetzt werden soll, scheidet die Verwendung von Ölschmierung im Brennraum sowieso aus.Since oxygen is also to be used when hydrogen is used as a fuel, the use of oil lubrication in the combustion chamber is ruled out anyway.
Der Zylinder, bzw die Zylinderinnenwandung besteht aus Stahl, vorzugsweise Stahl, wie er für hochfeste Hydraulikrohre verwendet wird. Die Kolben bestehen aus Carbon- oder Carbonkeramik-Werkstoff. Die Kolbenringe bestehen ebenfalls aus Stahl und liegen wie üblich in umlaufenden Rillen, den Kolbenringsitzen auf dem Kolben ein. Die Schmierung in diesem Bereich erfolgt nun dadurch, dass die aus Stahl bestehenden Kolbenringe in der Rille, des aus Carbon- oder Carbonkeramik-Werkstoff bestehenden Kolbens, also dem Kolbenringsitz einen feinen Abrieb von Carbonstaub erzeugen, der sodann die aus Stahl bestehenden Kolbenringe im aus Stahl bestehenden Zylinder gegeneinander schmiert. Eine weiterer, wenn auch nur noch sehr geringer, zumindest nur beim Start notwendiger Abrieb an Carbonwerkstoff schmiert somit auch den Kolben im Zylinder. Es hat sich in Langzeit- bzw Dauerbetriebsversuchen gezeigt, dass dieser recht geringe Abrieb des Carbonmaterials ausreichend ist, um Kolben mit Kolbenringen im Zylinder zu schmieren. Auch nach Außerbetriebnahme des Motors und nachfolgendem Neustart verbleibt dieser Schmierungseffekt aktiv.The cylinder, or rather the inner cylinder wall, is made of steel, preferably steel as used for high-strength hydraulic pipes. The pistons are made of carbon or carbon-ceramic material. The piston rings are also made of steel and, as usual, sit in circumferential grooves, the piston ring seats, on the piston. Lubrication in this area is achieved by the steel piston rings generating a fine abrasion of carbon dust in the groove of the carbon or carbon-ceramic piston, i.e., the piston ring seat, which then lubricates the steel piston rings in the steel cylinder. Further, albeit very slight, abrasion of the carbon material, which is only necessary at start-up, thus also lubricates the piston in the cylinder. Long-term and continuous operation tests have shown that this relatively slight abrasion of the carbon material is sufficient to lubricate pistons with piston rings in the cylinder. This lubrication effect remains active even after the engine has been shut down and subsequently restarted.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Schleuderscheiben mit jeweils einer von den Injektoren mit Schmiermittel beaufschlagten Seite umlaufend eingebrachten Rille versehen ist, in die hinein die Schmiermittelinjektion erfolgt, und die Rillen jeweils mit mindestens einer axialen Durchgangsöffnung versehen ist, die mit einer Durchgangsöffnung durch den jeweiligen Exzenter bis zum jeweiligen Nadellager der Pleuel fluchten. So wird das Schmiermittel direkt zur benötigten Stelle dosiert zugeführt.In a further advantageous embodiment, the centrifugal discs are each provided with a circumferential groove on the side exposed to lubricant by the injectors, into which the lubricant is injected. The grooves are each provided with at least one axial through-hole, which is aligned with a through-hole through the respective eccentric to the respective needle bearing of the connecting rod. Thus, the lubricant is metered directly to the required location.
Im Bereich der Pleuel-Kurbelwellen-Verbindung, also der Pleuellager erfolgt per Injektoren nur noch eine bedarfsgerechte Schmierung, lokalisiert auf die dort notwendige Schmierung.In the area of the connecting rod-crankshaft connection, i.e. the connecting rod bearings, only lubrication is carried out by injectors, localized to the lubrication required there.
Als Ausgangsstoffe für die besagten Kolben sind Carbon- oder carbonkeramische Werkstoffe, bspw. Werkstoffe mit der Bezeichnung FE 679, FE 709, FE 679 Q bspw der Firma Schunck Kohlenstofftechnik GmbH, Heuchelheim, Deutschland, verwendbar.Carbon or carbon-ceramic materials, e.g. materials with the designation FE 679, FE 709, FE 679 Q from Schunck Kohlenstofftechnik GmbH, Heuchelheim, Germany, can be used as starting materials for the said pistons.
Folgende Werkstoffparameter der Carbon- oder carbonkeramischen Werkstoffe sind für die Umsetzung der Erfindung bedeutsam:
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schmiermittelinjektionsmenge einstellbar ist. Hiermit wird der Einsatz von Schmiermittel auf das tatsächlich notwendige Maß reduziert.In an advantageous embodiment, the lubricant injection quantity is adjustable. This reduces the use of lubricant to the actually necessary amount.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die Zykluszeiten zwischen den Injektionen einstellbar sind. Auch dies reduziert einerseits die Menge an Schmiermittel, und andererseits wird die Schmierung auf die notwendigen Areale beschränkt.Another advantageous feature is that the cycle times between injections are adjustable. This also reduces the amount of lubricant required, while also limiting lubrication to the necessary areas.
In weiterer Ausgestaltung kann das Schmiermittel flüssiges Schmiermittel sein, wozu Schmieröle gehören, sofern dies nur noch auf die Pleuellager beschränkt bleibt.In a further embodiment, the lubricant can be a liquid lubricant, which includes lubricating oils, provided that this is limited to the connecting rod bearings.
Alternativ kann das Schmiermittel aus einem staubfeinen trockenen Schmiermittel auf Carbonbasis bestehen. In der Art eines Graphitpulvers, was sich aus dem Abrieb des Carbon- bzw des carbonkeramischen Werkstoffes bildet, und nicht von extern zugeführt werden muss.Alternatively, the lubricant can consist of a dust-fine, dry, carbon-based lubricant, similar to graphite powder, which is formed from the abrasion of the carbon or carbon-ceramic material and does not require external input.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Injektoren für das Schmiermittel aus einem Schmiermittelreservoir gespeist werden, in welches aus der besagten Pleuellager rückführbares Schmiermittel zurückgeführt wird.In an advantageous embodiment, it is stated that the injectors for the lubricant are fed from a lubricant reservoir into which recyclable lubricant is returned from the said connecting rod bearing.
In einer Ausgestaltungsversion kann das Schmiermittel für die Pleuellager aus einem staubfeinen trockenen Schmiermittel auf Carbonbasis bestehen.In one embodiment, the lubricant for the connecting rod bearings can consist of a dust-fine dry lubricant based on carbon.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die Lager oder Lagerschalen der Kurbelwellen aus Carbon- oder carbonkeramischem Werkstoff bestehen. Ein sich am Beginn der Betriebes einstellender mikrofeiner Abrieb wird dabei sozusagen die Feststoffschmierung in diesem Bereich übernehmen. Da diese Art der Schmierung höchsttemperaturfest ist können Kraftstoffe verwendet werden, die auf höherer und damit effizienterer Verbrennungstemperatur arbeiten. Dies gilt insbesondere für Wasserstoff, und Wasserstoff enthaltende Gasgemische.In a further advantageous embodiment, the bearings or bearing shells of the crankshafts can be made of carbon or carbon-ceramic material. Microfine abrasion that occurs at the beginning of operation essentially acts as solid lubrication in this area. Since this type of lubrication is extremely temperature-resistant, fuels that operate at higher and therefore more efficient combustion temperatures can be used. This applies particularly to hydrogen and hydrogen-containing gas mixtures.
In weiterer Ausgestaltung ist angegeben, dass der eingesetzte Kraftstoff zumindest teilweise aus Wasserstoff besteht.In a further embodiment, it is stated that the fuel used consists at least partly of hydrogen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Kraftstoff aus den beiden Komponenten Wasserstoff und Sauerstoff besteht, die aus zwei separaten Tanks gasförmig und getrennt in den Brennraum einleitbar sind.In a further advantageous embodiment, it is stated that the fuel consists of the two components hydrogen and oxygen, which can be introduced into the combustion chamber in gaseous form from two separate tanks and separately.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and described in more detail below.
Es zeigt:
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1 : Perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors -
2 : Schleuderscheibe -
3 : weitere Darstellung des Verbrennungsmotors
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1 : Perspective view of the combustion engine according to the invention -
2 : centrifugal disc -
3 : further representation of the combustion engine
Hierzu können beispielsweise Hydraulikrohre aus Präzisionsstahlrohren DIN EN 10305-4 sehr vorteilhaft eingesetzt werden. Ein besonderer, für die Erfindung wesentliche Aspekt besteht im Einsatz innenpolierter Hyraulikrohre als Zylinder für diesen erfindungsgemäßen Motor. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik verwendeten Zylinderinnenoberflächen, die gehont sind und somit eine Riefenstruktur aufweisen, sind die Innenoberflächen des erfindungsgemäßen Zylinders völlig glatt poliert. Im Stand der Technik soll die Honung dieser Flächen die Anhaftung von Schmieröl erhöhen.For example, hydraulic tubes made of precision steel tubes conforming to DIN EN 10305-4 can be used very advantageously for this purpose. A particular aspect essential to the invention is the use of internally polished hydraulic tubes as cylinders for this engine according to the invention. In contrast to the cylinder inner surfaces used in the prior art, which are honed and thus have a grooved structure, the inner surfaces of the cylinder according to the invention are polished completely smooth. In the prior art, honing these surfaces is intended to increase the adhesion of lubricating oil.
Die neue Art der Schmierung im Kolbenzylinderbereich wird vollständig durch den (kurzzeitigen) Abrieb des Carbonwerkstoffes bewirkt. Dies ist ein für die erzielten Wirkungen beim erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor wichtiges Merkmal, im Zusammenwirken mit der oben bereits beschriebenen Schmierung über feinsten Abrieb des Carbonwerkstoffes. Somit entfällt nicht nur die Notwendigkeit einer gehonten Zylinderinnenoberfläche, sondern sie wäre bei der vorliegenden Erfindung sogar kontraproduktiv.The new type of lubrication in the piston-cylinder area is achieved entirely through the (short-term) abrasion of the carbon material. This is an important feature for the achieved effects in the combustion engine according to the invention, in conjunction with the lubrication via the finest abrasion of the carbon material described above. This not only eliminates the need for a honed inner cylinder surface, but would actually be counterproductive in the present invention.
Die im Zylinder 2 als Gegenkolben laufenden beiden Kolben 3, 3' bestehen erfindungsgemäß aus Carbon- oder Carbonkeramik-Werkstoff. Einer der Kolben läuft über eine Kolben-Pleuel-Kurbelwellen-Verbindung auf der Kurbelwelle 5 und der Gegenkolben entsprechend auf der Kurbelwelle 5'. Beide Kolben komprimieren denselben Kompressionsraum im Zylinder 2.According to the invention, the two
Die im Detail nicht weiter sichtbaren Kolben 3, 3' sind bekanntermaßen mit Kolbenringen versehen die wiederum aus Stahl bestehen. Sie liegen bekanntermaßen in umlaufenden Rillen um die Kolben in sogenannten Kolbenringsitzen ein. Bei der ersten Inbetriebnahme reiben die aus Stahl bestehenden Kolbenringe 4, 4' in den Kolbenringsitzen der aus Carbon- oder carbonkeramischem Werkstoff bestehenden Kolben 3, 3' einen mikrofeinen Abrieb von Carbonstaub, der sich auf die in Berührung kommenden Reibungsflächen auflegt. Dieser Zustand ist in einem Zeitraum von < 0,5 Sekunden erreicht. Ab diesem Moment ist die Reibung so stark herabgesetzt, dass praktisch kaum noch ein weiterer Abrieb erfolgt. Im Weiteren Temperaturanstiegsverlauf passt sich Reibung und Abrieb sodann auch auf den Betriebszustand an.The
Die Pleuel -Verbindungen greifen jeweils auf Exzenter 8, 8' der Kurbelwellen 5, 5' auf beiden Seiten des Verbrennungsmotors ein. Auf denselben Kurbelwellen, sind neben der Pleuel-Kurbelwellen-Verbindung die besagten Schleuderscheiben 10, 10' angeordnet. Diese werden von jeweils einem Injektor 9, 9' auf jeder Kolbenwelle mit injiziertem Schmiermittel beaufschlagt. Dafür sind die Injektoren mit hier nicht weiter dargestellten Schmiermittelreservoirs und Pumpen verbunden, über die in einstellbaren zyklischen Zeitintervallen minimal dosierte Schmiermittel nachgeführt werden. Über die besagte mindestens eine Durchgangsöffnung 12 in jeder der Schleuderscheiben 10, 10', die mit der weiterführenden Öffnung im Exzenter bis in den Bereich der Nadellager der Pleuel ausmünden, wodurch sich eine schmiermittelschlüssige Verbindung von außerhalb des Exzenters, sogar bis hin zu den Nadellagern Pleuel 8a, 8a' geschaffen ist. Die im Bereich der Pleuel benötige Schmierung wird damit auf das nötige Maß beschränkt. Abtropfendes Schmiermittel wird aufgefangen ggfs gefiltert und dem Injektor, bzw den Injektoren an jeder Schleuderscheibe wieder zugeführt wird.The connecting rod connections each engage
In einer anderen Ausführungsform können Teile der Lagerung von Pleuel und Kurbelwellen, d.h. Lagerschalen und/oder Lagescheiben der Pleuel-Kurbelwellen-Verbindung aus dem besagten Carbon- oder carbonkeramischen Werkstoff bestehen. Damit würde in diesem Ausführungsbeispiel auch dieser Bereich in der oben beschriebenen Weise mit dem minimalen Abrieb der in Eingriff stehenden Oberflächen geschmiert. Wahlweise können auch in diesem Falle die Injektoren so eingesetzt werden, dass auf diese Weise der pulverförmige Abrieb den Injektoren rückgeführt wird.In another embodiment, parts of the connecting rod and crankshaft bearings, i.e., bearing shells and/or bearing washers of the connecting rod-crankshaft connection, can be made of the aforementioned carbon or carbon-ceramic material. Thus, in this exemplary embodiment, this area would also be lubricated in the manner described above, with minimal abrasion of the engaging surfaces. Optionally, in this case, the injectors can also be used in such a way that the powdered abrasion is returned to the injectors.
Die beiden gegenüberliegenden Kurbelwellen 5, 5' werden über Treibriemenräder 6 und 6' und einen Treibriemen 7 miteinander gekoppelt um einen exakten zwangsgeführten Gleichlauf beider Kurbelwellen zu erzielen. Über eine verstellbare Umlenkrolle 14 kann der Treibriemen 7 für einen optimalen schlupffreien Gleichlauf eingestellt werden.The two opposing
In Bezug auf die eingangs genannten Werkstoffdatenbereich des Carbon- bzw carbonkeramischen Werkstoffes besteht ein bevorzugter Werkstoff mit engeren Werkstoffdatenbereichen wie folgt:
Es hat sich gezeigt, dass Carbon- bzw Carbonkeramische Werkstoffe mit diesen spezifischen Werkstoffdaten einen Verbrennungsmotor der beschriebenen neuen Bauart ermöglicht, der bei einem Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff hohe Standzeiten, eine hohe Robustheit, ruhigen Gleichlauf und eine hohe Leistung erzielt.It has been shown that carbon or carbon-ceramic materials with these specific material data enable a combustion engine of the new design described, which achieves long service life, high robustness, smooth running and high performance when using hydrogen as fuel.
Der erfindungsgemäße Motor eignet sich als Antriebseinheit gleichermaßen in allen Fahrzeugen. Die Grundbauform lässt sich von der 2-Kolben-Version mit einem Zylinder beliebig erweitern auf mehrere Zylinder und einer entsprechenden Anzahl von Kolben.The engine according to the invention is equally suitable as a drive unit in all vehicles. The basic design can be expanded from the two-piston version with one cylinder to multiple cylinders and a corresponding number of pistons.
Insbesondere ist der erfindungsgemäße Motor ausgreift und optimiert für den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff.In particular, the engine according to the invention is designed and optimized for the use of hydrogen as fuel.
In Verbindung mit der Erfüllung der Anforderungen der Technologie an die Forderungen zum Klimaschutz ergeben sich außerdem deutlich höhere Reichweiten gegenüber der Nutzung rein elektrischer Antriebe. Das über den Injektor 9 injizierte Schmiermittel wird durch die Bohrung 12 selbsttätig hindurch geleitet. Die dafür nötigen Kräfte werden durch die Drehung auf der Kurbelwelle selbst erzeugt.In conjunction with the fulfillment of the technology's requirements for climate protection, significantly greater ranges are also achieved compared to the use of purely electric vehicles. Drives. The lubricant injected via
Der oben genannte möglich Werkstoff Carbon- oder carbonkeramische Werkstoff kann bspw eine Werkstoff sein, in den Kohlenstoff in ein Aluminiummatrix oder eine Aluminiumoxidmatrix eingebracht, bzw durch Wärmebehandlung eingesintert wird.The above-mentioned possible material carbon or carbon-ceramic material can, for example, be a material in which carbon is introduced into an aluminum matrix or an aluminum oxide matrix, or sintered by heat treatment.
PositionsnummernPosition numbers
- 11
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 22
- Zylindercylinder
- 3, 3'3, 3'
- KolbenPistons
- 4, 4'4, 4'
- Kolbenringepiston rings
- 5, 5'5.5'
- Kurbelwellecrankshaft
- 6, 6'6, 6'
- TreibriemenräderDrive belt pulleys
- 77
- TreibriemenDrive belt
- 8, 8'8, 8'
- Exzenter der KurbelwelleCrankshaft eccentric
- 8a, 8a'8a, 8a'
- Pleuel mit NadellagernConnecting rods with needle bearings
- 9, 9'9, 9'
- InjektorInjector
- 10, 10'10, 10'
- Schleuderscheibecentrifugal disc
- 11, 11'11, 11'
- Rillegroove
- 1212
- Durchgangsöffnung in SchleuderscheibeThrough hole in centrifugal disc
- 12a'12a'
- fluchtende Öffnung ins Nadellager des Pleuelsaligned opening in the needle bearing of the connecting rod
- 13, 13'13, 13'
- Lager (Lagerschalen) der KurbelwelleBearings (bearing shells) of the crankshaft
- 1414
- SpannrolleTension pulley
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 10 2011 114 854 A1 [0002, 0011]
DE 10 2011 114 854 A1 [0002, 0011]
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE102011114854A1 (en) | 2011-10-04 | 2013-04-04 | Enver Kurutas | Motor-generator assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4528074A1 (en) | 2025-03-26 |
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