-
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, umfassend mindestens vier Kolben, die jeweils über eine Pleuelstange mit einer gemeinsamen Pleuelscheibe verbunden sind und einer Antriebswelle mit daran geneigt ausgebildetem Antriebsdiskus.
-
Die Druckschrift
US 7 137 366 B2 offenbart einen Motor, bei dem Kolben über Verbindungsstangen mit einer Taumelscheibe verbunden sind. Jede Verbindungsstange verfügt dabei über eine Platte, welche auf der Oberfläche der Trommelfläche verschiebbar ist. Diese Konstruktion ist sehr kostspielig und zeitaufwendig, da Stabenden und Kanten der Trommelscheibe entsprechend ausjustiert werden müssen, um ein Verrutschen der Stangen zu verhindern.
-
Die Druckschrift
DE 29 51 647 A1 beschreibt Kolben, die mit einer Pleuelstange an eine sphärische Platte gekoppelt sind, die wiederum über Nocken einem Konstruktionsteil formschlüssig wechselwirken, das fest an einer Welle angeordnet ist.
-
Die Druckschrift
DE 1 187 633 A offenbart eine Kraftmaschine mit einer Taumelscheibenanordnung, bei der die Pleuelstangen über ein Kugelgelenk mit der Taubelscheibe verbunden sind, die auf einem komplizierten Schwenkmechanismus angeordnet ist.
-
Druckschrift
GB 180 767 A beschreibt Pleuelstangen, welche über Federn an eine Taumelscheibe gekoppelt sind.
-
Die Druckschrift
GB 484 257 A offenbart einen ähnlichen Mechanismus mit verbesserter Gleitvorrichtung.
-
Die Druckschrift
GB 204 071 gehört ebenfalls in diese Entwicklungsreihe wie auch die Druckschrift
GB 172 972 A .
-
Die Druckschriften
DE 34 19 582 A1 und
DE 1 576 187 A zeigen Schaukelmechanismen für eine Pleuelscheibe, üblicherweise ”kadanische Aufhängung der Taumelscheibe” genannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist also, einen leistungsfähigeren Motor bereitzustellen, bei dem weniger Reibungsverlust auftritt und eine höhere Effizienz erzielt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost durch den neuen Anspruch 1.
-
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass die Pleuelstange zum Umwandeln von Energie in eine Drehbewegung der Antriebswelle an einem Pleuelscheibenring, der um eine gegenüber dem Motorblock stationären Drehachse drehbar ist, orthogonal gegenüber der Drehachse drehbar angeordnet ist und an dem Antriebsdiskus andrückbar ist, damit der Antriebsdiskus unter der Pleuelscheiben wegrutscht, wobei auf der Antriebswelle vor dem Zylinderkopf mehrere Rotorblätter zum Durchblasen der Zylinder angeordnet sind.
-
Es wird eine Erfindung über einen neuartigen Motor dargelegt. Der Motor beruht auf dem Prinzip der Bewegung des Kolbens bei der Übertragung von Energie durch eine kreisförmige Bewegung. Bisher wurde diese Funktion durch eine Kurbelwelle erfüllt.
-
Erfindungsgemäß kann diese Funktion der Energieübertragung mit wesentlich größerem Wirkungsgrad erfolgen. Die Konstruktion ist vergleichsweise einfach, zuverlässig und hat einen wesentlich größeren Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung.
-
Zu Anfang wird erfindungsgemäß ein normaler Motor mit Kurbelwelle ( ) mit einem erfindungsgemäßen Ringförmigreihenmotor oder Neufeldmotor ( ) verglichen. zeigt, dass ein Motor mit Kurbelwelle seinen maximalen Wirkungsgrad bei 77% erreicht, und das nur in einem sehr kurzen Zeitintervall ( ). Der Neufeldmotor erreicht dagegen einen Wirkungsgrad, bei dem die herkömmlichen Motoren nicht mithalten können, nämlich 217% der Leistung der Ottomotoren. Der Vergleich 77%–217% zeigt die Vorteile auf und belegt eine enorme Sparsamkeit. Sparsamkeit beginnt hier sogar im Leerlauf. Denn der Motor arbeitet schon bei 100 U/m stabil. Ein Motor mit Kurbelwelle braucht 800–1000 U/m. Der Wirkungsgrad des Neufeldmotors ist schon bei solch kleinen Drehzahlen beeindruckend. Mit größer werdendem Durchmesser des Ringes steigert sich die Leistung, was später näher ausgeführt wird. Bei einem Hubraum von 1000 cm3 würde die Leistung des Motors ungefähr 150 PS betragen. An dieser Stelle wird angemerkt, dass die Abgaszeit auf ein Minimum reduziert ist. Dafür wird ein Turbolader zum Durchblasen des Zylinders hinzugefügt, was vorteilhaft ist. Die minimierte Dauer des Abgasausstoßes wird durch einen Durchblasvorgang beendet, bei dem die Luft unter Überdruck bleibt, von oben oder von unten gezeigt in , sowie . Bei einer vorteilhaften technischen Lösung, bei der z. B. der Durchblasvorgang von unten nach oben erfolgt ( , ), ergibt sich ein Zeitgewinn des Arbeitsvorgangs für die Pressluft.
-
In heutigen Motoren laufen die Arbeitsvorgänge so ab, dass bei vier Arbeitsvorgängen nur in einem Leistung abgegeben wird, wodurch viel Energie verloren geht. Bei dem Neufeldmotor wird nahezu die gesamte Energie umgewandelt, da durch den Durchblasvorgang alles zur Leistungsabgabe vorbereitet wird, was später näher ausgeführt wird. Vor Beginn des Pressluftvorgangs befindet sich die Luft bereits unter Überdruck. Der Energiegewinn dadurch ist enorm. In normalen Motoren mit Kurbelwelle befindet sich die Luft nicht unter Überdruck, im besten Fall ist sie auf Atmosphärendruck. Fehlende Kurbelwelle und Nockenwelle führen beim Neufeldmotor dazu, dass die Motoren billiger werden, auch in der Wartung.
-
Zum Umfang des Begriffes „Neufeldmotor”: Es sei zum Vergleich daran erinnert, dass Ottomotoren mit Kurbelwelle drei verschiedene Standardbauweisen haben: Reihenmotor, V-Motor und Boxenmotor ( ). Auch der Neufeldmotor hat eine zweite Variante, den Doppelt-Ringförmigreihenmotor ( unten). Zwei einfache Ringförmigreihenmotoren werden zusammengefügt, indem sie auf einer gemeinsamen Antriebsachse montiert werden. Dadurch verdoppelt sich die Leistung. Die Kurbelwelle steht bei Ottomotoren quer zu der Laufrichtung des Kolbens. Bei dem Neufeldmotor steht die Antriebsachse längs zu der Laufrichtung der Kolben. In sieht man beide Varianten des Aufbaus der Motoren a), b), welche physikalische Kräfte genutzt werden c) und eine Ansicht von oben d). Auf weiteren Abbildungen, insgesamt 21 Abbildungen, sind verschiedene technische Lösungen des Ringförmigreihenmotors oder Neufeldmotors dargestellt.
-
Die Arbeit des Neufeld-Ringförmigreihenmotors wird kurz beschrieben.
-
Ein Neufeldringförmigreihenmotor, wie der Name vermuten lässt, ist ringförmig konstruiert. Das heißt: Die Zylinder stehen nebeneinander fast parallel auf einem breiten Ring. Dieser sollte nicht mit dem sogenannten Stern verwechselt werden, der mit Kühl- und Schmiersystem ausgestattet ist. In einer vorteilhaften Variante ist er mit sechs Zylindern ausgebildet ( , ). Es können auch mehr als sechs Zylinder sein oder weniger, mindestens jedoch vier. Die Kolben in den Zylindern werden durch eine Pleuelstange ( , Bezugszeichen 14) mit einem kugelartigen Gelenk auf eine Pleuelstange montiert ( , Bezugszeichen 16). Die Pleuelscheibe ist derart angeordnet, dass sie sich während des Arbeitsvorgangs nicht dreht, sondern mithilfe eines Schaukelmechanismus in alle Richtungen schaukeln kann ( ). Unter der Pleuelscheibe befindet sich ein Antriebsdiskus (Bezugszeichen 17). Dieser steht in einem bestimmten Neigungswinkel zu der Antriebswelle und bildet mit dieser ein einziges Teil ( , Bezugszeichen 2). Das bedeutet, dass die Antriebswelle den Antriebsdiskus in der Mitte durchstößt. Der Antriebsdiskuss ist in der Form eines oval förmigen Diskus ausgeführt. Der Arbeitsvorgang von dem Kolben bestimmt den Neigungswinkel des Antriebsdiskus zu der Antriebswelle. Zwischen der Pleuelscheibe und dem Antriebsdiskus befindet sich ein scheibenförmiges Kugellager ( ) mit Schmiersystem. Hier könnte man auch ein Ölkissen benutzen. Die Antriebswelle geht durch die Mitte des Rings und des Zylinderblockes und befindet sich im Wesentlichen parallel zu dem Arbeitsweg des Kolbens. Im Wesentlichen bedeutet, dass die Parallelität zu der Antriebswelle ein wenig durch bessere technische Lösungen abweisen könnte, wenn der Ring des Zylinderblockes im unteren Teil beispielsweise leicht auseinander geht, ohne jedoch seine notwendige ringförmige Form zu verlieren. So könnte der Ring des Zylinderblockes eine leicht konus förmige Form annehmen. Im oberen Zylinderblock befindet sich ein Zylinderkopf mit Ventilen ( , Bezugszeichen 5 und andere). Auf der Antriebswelle vor dem Zylinderkopf befindet sich ein Turbolader ( , Bezugszeichen 4 und sowie ). Der Turbolader ist zum Pressen der Luft gedacht. Der Turbolader ist ein Elektromotor ( ), der auf der Antriebswelle sitzt. Mit dessen Hilfe kann man genau die molekulare Menge der Luft bzw. den damit verbundenen Luftdruck regulieren. Auf der Antriebswelle oder dem Zylinderkopf oder irgendwo auf gleicher Höhe befindet sich ein Ventilsteuerungsdiskus zur Steuerung der Ventile ( , Bezugszeichen 23 sowie und ).
-
Zu der Steuerung der Ventile sind keine Ottowellen notwendig. Bei einer Modifikation des Zylinderrocks auf der Antriebswelle befindet sich auf dessen Ebene ein Zylinderrockschieber zur Steuerung des Zylinderrocks. Auf der Antriebswelle unter dem Antriebsdiskus befindet sich die Ölpumpe und darunter ein Schwungrad sowie eine Kupplung. Vor dem Turbolader befinden sich verschiedene Kontroller, Kontrollelemente zur Steuerung des Generators, Elektroblocks, eine Pumpe zur Kühlung und vieles mehr.
-
Das Prinzip des Neufeldmotors ( ) beruht auf folgender Arbeitsweiset: Nach der Verbrennung drückt der Kolben nach unten, wobei die anderen Kolben des Zylinderblockes nacheinander im Kreis dieser Bewegung folgen. Der Kolben überträgt die entstandene Energie durch die Pleuelstange auf die Pleuelscheibe. Die Pleuelscheibe macht dabei eine schaukelnde Bewegung ( ), wobei sie sich nicht dreht. Damit drückt sie den darunter angeordneten Antriebsdiskus von sich weg. Dieser macht dabei eine Umdrehung ( ). Mit dem Antriebsdiskus dreht sich auch die Antriebswelle.
-
Im Folgenden werden die Zeichnungen erläutert.
-
zeigt verschiedene Varianten des Neufeld-Motors. zeigt dabei die Einlass- und Abgaskanäle bzw. Auslasskanäle mit Ventilen 7, 12, welche sich in dem Kopf 5 des Zylinders befinden. zeigt, dass sich der Einlasskanal mit den Ventilen 7, 12 im Kopf 5 des Zylinders 11 befindet und der Abgaskanal in dem Block des Zylinders 11 befindet. zeigt eine Variante, in der sich der Abgaskanal mit den Ventilen 7, 12, welches mehrere sein können, im Kopf des Zylinders 11 befindet und der Einlasskanal an dem Zylinderrock sich in dem Block des Zylinders befindet. zeigt eine Variante, bei der sich der Einlasskanal mit den Ventilen 7, 12, welches mehrere sein können, im Kopf 5 des Zylinders 11 befindet und sich der Abgaskanal an dem Zylinderrock in dem Block des Zylinders 11 befindet.
-
– zeigt verschiedene Ausschnitte aus einem Arbeitszyklus. In wird der Zylinder 11 mit Pressluft durchgeblasen, wobei beide Ventile 7, 12 offen sind und sich der Kolben 13 im unteren Bereich befindet. In ist der Abgaskanal geschlossen, wobei der Einlasskanal noch offen ist. Der Luftdruck steigt, der Kolben in dem Zylinderrock bewegt sich nach oben und der Einlasskanal schließt sich. zeigt den Anfangspunkt des Pressvorgangs, wobei beide Ventile geschlossen sind. zeigt, dass beide Ventile geschlossen sind, wobei das Benzin zum Beginn an dem Anfang des Pressvorgangs hinzugefügt wird. zeigt den Pressvorgang. Es bleibt noch genügend Zeit, um aus dem Benzin oder Gas und der Luft ein zündfähiges Gemisch zu bilden, bevor die Zündung stattfindet. zeigt die Zündung. zeigt den Brennvorgang nach der Zündung. Der Kolben 5 arbeitet und bewegt sich nach unten. zeigt, dass das zündfähige Gemisch zu Ende brennt. Der Kolben 5 arbeitet und bewegt sich nach unten. zeigt den Abgassausstoß. Der Abgaskanal ist offen und der Kolben 5 bewegt sich nach unten. zeigt, dass die Abgase entweichen. Der Abgaskanal ist geöffnet, der Druck der Gase ist auf Atmosphärendruck. Der Einlasskanal an dem Zylinderrock öffnet sich, es beginnt der Durchblasenvorgang, der Kolben 5 beendet seine Bewegung nach unten. zeigt den Durchblasvorgang.
-
Der Einlasskanal ist geöffnet, der Abgaskanal ist geöffnet und der Kolben 5 bewegt sich nach unten. Hierauf folgt wieder . zeigt eine Ausführungsform, bei der sich der Abgaskanal oder Auslasskanal mit Ventilen 7, 12 im Kopf 5 des Zylinders befindet. Es sind mehrere Ventile möglich. Der Einlasskanal an dem Zylinderrock befindet sich im Block 11 des Zylinders. Bei dieser technischen Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zylinderrock ( eine vergleichsweise große Öffnung aufweist, die gleichermaßen für einen schnellen und guten Durchblasvorgang wie auch für das Einpumpen von Luft und das Kühlen vorteilhaft ist.
-
zeigt einen Doppelringförmigreihenmotor. An eine Antriebswelle 2a setzt man zwei gleiche Motoren und verbindet diese im unteren Bereich.
-
zeigt, dass sich Abgas- und Einlasskanal im Kopf 5 des Zylinders befinden.
-
zeigt eine Ausführungsform, bei der sich der Abgas- und Einlasskanal im Kopf 5 des Zylinders bei einem Doppelringförmigreihenmotor befindet.
-
zeigt eine Ausführungsform, bei der sich die Einlasskanäle im Kopf 5 des Zylinders befinden und die Abgaskanäle wegfallen. Die Funktion des Abgaskanals übernimmt der Kolben 5 selbst. Die Konstruktion ist einfach, hat aber auch Nachteile, wie beispielsweise erhöhten Verbrauch von Öl und Probleme mit der Kühlung.
-
zeigt eine Ausführungsform wie in . Hier ist das Kugellager (22) zwischen Pleuelscheibe und Antriebsdiskus gezeigt.
-
zeigt eine Ausführungsform, bei der sich die Einlaufkanäle im Kopf 5 des Zylinders und die Abgaskanäle im Zylinderrock ( ) befinden. Der Kopf des Zylinders läuft hoch und runter, öffnet und schließt die Abgaskanäle. Der Kolben 5 bewegt sich in dem Zylinderrock. Die Konstruktion hat als Vorteile große Öffnungen. Als Nachteil sei genannt, dass der Rock leichter überhitzen kann. Daraus folgt ein starker Dehnungsunterschied zwischen Zylinderrock und dem Zylinder bei der Erhitzung. Aus diesem Gesichtspunkt ist die Lösung mit dem Einlasskanal in dem Rock ( ) vorteilhafter. Die Version nach ist im Falle des Weglassens vorteilhafter.
-
zeigt den Zylinderrock und dessen mechanische Konstruktion. Die Konstruktion kann auch anders gesteuert sein. Der Zylinderrock ist vorteilhaft, da der Einlassschlitz eine recht große Öffnung aufweist (40). Die Durchlüftung erfolgt sehr schnell und die Kühlung ist gut.
-
zeigt, dass sich auf der Antriebswelle 2 ein Turbolader 4, siehe auch und , ein Ventilsteuerungsdiskus 23, ein Zylinderrockschieber 26 und als Hauptelement auf der Antriebswelle 2 ein Antriebsdiskus 17 befinden. Auf der Antriebswelle 2 sitzen auch eine Ölpumpe 19, eine Pumpe für das Kühlsystem, verschiedene Elektroelemente und anderes.
-
stellt eine Pleuelscheibe 16 in zwei Konstruktionen dar. zeigt, dass der Schaukelmechanismus durch die Mitte der Pleuelscheibe 16 geht. Das Prinzip ähnelt einer Gelenkwelle von dem Vorderrad eines Autos. zeigt, dass der Pleuelscheibenring 28 an zwei gegenüberliegenden Punkten befestigt ist. Diese befinden sich auf einer sich drehenden Achse zu dem Motorblock. Die Pleuelscheibe 16 wird so an dem Pleuelscheibenring 28 befestigt, dass nur die sich drehende Achse jeweils um 90° drehbar ist. Dadurch kann die Konstruktion in alle Richtungen schaukeln. Diese Konstruktion ist die vorteilhafteste.
-
zeigt eine Konstruktionsvariante des Gleitlagers. zeigt, wie sich zwei Scheiben mit Öffnungen und dazwischen gelagerten Kugeln zueinander befinden ( , Bezugszeichen 22). zeigt eine einzelne Einfassung einzelner Kugeln. Alternativ ist auch ein Ölkissen ( , Bezugszeichen 27), denkbar, wofür Öldüsen vorgesehen sind ( , Bezugszeichen 30). Die Öldüsen sind nur für das Ölkissen vorgesehen.
-
zeigt verschiedene Konstruktionsarten für die Anordnung des Turboladers. Dieser verstärkt den Luftdruck, welcher zum Durchblasen und für das Sprit-Gasgemisch des Zylinders benötigt wird. Der Durchblasvorgang wird zum Ausstoßen der Abgase aus dem Zylinder benötigt. zeigt als beispielhafte Konstruktion, dass mehrere Rotorblätter auf der Antriebswelle sitzen. zeigt einen Turbolader mit Rotorblättern, welcher an der Antriebswelle sitzt und elektromechanisch gesteuert wird. zeigt einen Elektromotor, der auf der Antriebswelle sitzt, mit dessen Hilfe man den Luftdruck genau regulieren kann. Dies wird auch benötigt, um die Menge des Luftdrucks beim Einlassen der Luft in den Zylinder und bei verschiedenen Umdrehungen genau zu regulieren.
-
zeigt einen Turbolader wie in , wobei die Steuerung nur mechanisch angetrieben wird. ist seitlich. ist mittig.
-
zeigt eine mögliche Ventilanordnung oder -bedingung. Das Ventil öffnet sich mit Hilfe eines Schwinghebels 6 durch eine Aufwölbung auf der sich drehenden Scheibe 23. Alternativ öffnet sich das Ventil durch einen Excenter 23a an einer Scheibe, der mit einem geänderte Schwinghebel 6a wechselwirkt.
-
zeigt, dass der Ventilsteuerungsring 42 an zwei gegenüberliegenden Punkten befestigt wird, welche sich auf einer sich drehenden Achse zu dem Motorblock befinden. Die Ventilsteuerungsscheibe 41 wird genauso an dem Ventilsteuerungsring 62 befestigt, dass die Achse um 90° drehbar ist. Dadurch kann die Konstruktion in alle Richtungen schaukeln. Der Ventilsteuerungsdiskus 23 dreht sich, berührt die Ventilsteuerungsscheibe 41 und bedient auf diese Weise gleichzeitig den Schwinghebel 6 und die Ventile 29.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lichtmaschine und andere Steuerungsgeräte
- 2
- Antriebswelle
- 2a
- Doppelte Antriebswelle
- 3
- Luftfilter
- 4
- Turbolader
- 5
- Zylinderkopf
- 6
- Schwinghebel
- 7
- Einlassventil
- 8
- Zündkerze
- 9
- Einspritzventil
- 10
- Zylinder (Verbrennungsraum)
- 11
- Zylinderblock
- 12
- Auslasskanal
- 13
- Kolben
- 14
- Pleuelstange
- 15
- Schwinggelenk
- 16
- Pleuelscheibe
- 17
- Antriebsdiskus
- 17a
- Dopelter Antriebsdiskus
- 18
- Antriebsdiscgehäuse
- 19
- Ölpumpe
- 20
- Schwungrad mit Kupplung
- 21
- Druckluftraum Einlasskanal
- 22
- Kugellager
- 23
- Ventilsteuerungsdiskus
- 24
- Auslassschlitz
- 25
- Zylinderrock
- 26
- Zylinderrockschieber
- 27
- Ölgleitlager
- 28
- Pleuelscheibenring
- 29
- Auslassventil
- 30
- Öldüsen
- 31
- Pleuelstangegelenk
- 32
- Gabelhebel
- 33
- Kollektorgehäuse
- 34
- Bürstenhalter
- 35
- Satzkohlbürsten
- 36
- Wicklung
- 37
- Stromleitung
- 38
- Steuerungsmechanismus
- 39
- Kern
- 40
- Einlassschlitz
- 41
- Ventilsteuerungsscheibe
- 42
- Ventilsteuerungsring
