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Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung, wie er in Bezug auf das Otto- und Diesel-Arbeitsverfahren bekannt ist.
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Seit vielen Jahren sind u. a. Schwenk-, Doppelflügel- oder Drehkolben-Brennkraftmaschinen bekannt, die zum größten Teil die Kraftübertragung vom Kolben zur Arbeitswelle durch mechanische Triebwerke, wie z. B. Zahnrad-Planetengetriebe und Kurbeltriebe, und die Steuerung der Arbeitsspiele durch Exzenterwellen, Kulissensteine, Steuernockengestänge und Sperrklinken übernehmen. Außerdem ist bekannt, dass ein oder mehrere Kolbenpaare in einem ringförmigen Zylinder durch eine gesteuerte Mechanik veränderliche Räume bilden. Keine der oben genannten bisher bekannten Motorsysteme sind bis heute technisch bzw. marktwirtschaftlich umgesetzt. Dies ist nicht allein auf die meistens sehr komplex aufgebauten mechanischen Kraftübertragungs- und Steuersysteme zurückzuführen, sondern in besonderem Maße durch eine fehlende thermische und unter hohem Druck wirksame Gasdichtheit an der Dichtgrenze zwischen den Räumen der sich drehenden Kolben, zu den Kolbenscheiben und zur Innenwand des ringförmigen Zylinders.
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Aus der
DE-OS 1945729 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der durch zwei Gruppen von je zwei beweglichen Kolben, die paarweise diametral gegenüberstehen, aufweist, die eine Hauptwelle wechselseitig unter Freilauf der Motorwelle blockieren bzw. mitnehmen. Hierbei entsteht ein vollständiger Viertaktzyklus. Die Kolben jeder Gruppe sind auf einer Scheibe befestigt. Diese Kolben bewegen sich in einem ringscheibenförmigen Raum und sind in Bezug auf die Stirnflächen und den Ringraum durch Dichtringe abgedichtet. Zahnringe mit einem Zahnsektor von 90° auf jeder Seite der Kolbenscheibe stehen mit mehreren Zahnrädern in Verbindung, sodass die Hauptwelle bei jeder Umdrehung der Kolbenpaare drei Umdrehungen ausführt. Mechanisch intermittierende Einrichtungen mit Blockierscheiben sollen dabei die veränderlichen Räume in wechselnder Abfolge erzeugen. Der Gaswechsel wird durch eine an der vorderen bzw. hinteren Kolbenstirnfläche vorstehenden Zunge, welche mit den Einlass- bzw. Auslasspforten zusammenarbeiten, gesteuert.
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In der
DE 19758337A1 wird ein Rotationsverbrennungsmotor mit ringförmigem Arbeitsbereich vorgestellt, der für seine Herstellung nur wenige einfache Bauteile, keine Ventile und deren Steuerung benötigt. Zwei ringförmige axial angeordnete nur in einer Richtung drehbare Läufer mit je zwei fest verbundenen Kolbenscheiben sind in einem hohlringförmigen Zylinderraum gelagert. Mit Hilfe eines Steuerschiebers wird ein Magnetpulverkupplung beim Startvorgang zu bzw. abgeschaltet. Die Magnetspulen der Kupplung werden über Schleifringe mit Strom versorgt und treiben die Arbeitsräder an. Im Läuferrad befinden sich zwei Unterbrechungen, die eine Länge von etwa 10° Umfangswinkel aufweisen. Die Länge der Unterbrechung bestimmt die Kompression des Ringmotors. Der Steuerschieber, der länger ist als die Gehäusebreite, hat auch die Aufgabe, wechselweise einen Läufer mit den Kolbenscheiben anzuhalten bzw. freizugeben und die Zündeinrichtung auszulösen. Betätigt wird der Steuerschieber über schräge Flanken der Unterbrechungen in den beiden Läufern.
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Die
DE 582181 A bezieht sich auf eine Drehkolben-Brennkraftmaschine, bei der an einem Träger jedes, in einem Ringraum durch Verbrennungsdruck umlaufenden Kolbenpaars, zwei gegenläufig wirkende Kupplungen vorgesehen sind, die eine anzutreibende Welle in der Arbeitsrichtung mitnehmen, während die andere den ihr zugeordneten Kolben an der rückläufigen Bewegung hindert. Eine während des Anlassvorganges erforderliche Rückhaltevorrichtung wird durch einen Nockenring, der mit der Tragscheibe umläuft, dargestellt.
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Über eine verschiebbar gelagerte Rolle wirkt eine Federkraft mit dem Nockenring derart zusammen, dass dieser bis zur Überwindung eines vorbestimmten Gegendruckes festgehalten wird.
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Die
DE 1426022 A beschreibt eine Arbeits- und Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in einem Zylinder um eine gemeinsame Achse umlaufenden Doppelflügelkolben, die zwischen ihren Flügeln befindliche Arbeitskammern einschließen und über ein Steuergetriebe derart miteinander verbunden sind, dass der eine Flügelkolben, außer seiner gemeinsamen Umlaufbewegung mit dem anderen Flügelkolben, gegenüber letzterem noch eine zusätzliche, die Arbeitskammern periodisch vergrößernde und verkleinernde Relativbewegung ausführt. Mit dem Steuergetriebe ist gegenüber dem Planetenritzel eine Exzenterscheibe des Exzentertriebes so verstellbar, dass nicht nur der Kompressionsgrad erhöht, sondern auch eine Vergrößerung des Arbeitskammervolumens erzielt wird.
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Die
DE 1965865 A beschreibt eine Verbrennungskraftmaschine, welche einen feststehenden Ringzylinder mit Gehäuse und Zahnrad und eine Welle und eine mit dieser verbundene Schwungscheibe aufweist. Vier Doppelkolben als Kolbenpaar sind mit der zugehörigen Kolbenscheibe starr verbunden. Die Kreisbewegung der Kolben wird, von der Welle ausgehend über das feststehende Zahnrad, das Planetengetriebe und einer Exzenterwelle, die über Kulissensteine mit der Kolbenscheibe verbunden sind, erzeugt, so dass sich zylindrische Räume periodisch vergrößern und verkleinern. Das Übersetzungsverhältnis der Planeten-Zahnräder zum feststehenden Zahnrad beträgt 2:1. Auf die Drehzahl der Exzenterwelle bezogen entspricht die Ausführung einem Viertakt-Achtzylinder-Gegenkolbenmotor.
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Die
DE 2353807 A1 beschreibt eine Bogenkolben-Brennkraftmaschine, bei welcher jeweils zwei sich in einem Ringhohlraum des Gehäuses gegenüberliegende Bogenkolben durch zwei über Kreuz auf einer Pendelwelle verankerte Kolbenhebel zu zwei Bogenkolbenpaaren verbunden sind, die durch Verdrehen der beiden Kolbenhebel gegenseitig vier sich im Volumen ändernde Brennkammern im Ringhohlraum bilden, die jeweils von zwei Bogenkolben begrenzt werden. Die Steuerung des Gaswechsels in den vier Brennkammern wird durch Drehen eines mit Schlitzen versehenen, auf einem zentrischen Ansaugstutzen der trichterförmigen Ausbildung des Gehäuses gelagerten und gegen die trichterförmige Fläche dichtenden Steuerkegels durchgeführt.
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Bei dem aus der
DE 3046725 A1 bekannten Drehkolben-Verbrennungsmotor sind in einem Ringzylinder jeweils zwei diametral gegenüberliegende Kolben an zwei aneinander anliegenden scheibenförmigen Halterungseinrichtungen befestigt. Am Umfang des Ringzylinders sind eine Anzahl von Auslässen und Einlässen angeordnet, so dass zu jedem Zeitpunkt jeweils diametral gegenüberliegende Verbrennungs-, Ansaug-, Kompressions- und Ausstoßkammern gebildet werden, deren Lage sich während der Bewegung der Kolbenpaare entlang des Ringzylinders verschiebt. Der jeweils nachlaufende Kolben wird am Ende des Kompressionsvorgangs mechanisch mittels einer Klinkenradanordnung gegen eine Rückwärtsbewegung arretiert, wobei in Kolbendrehrichtung eine Relativbewegung überlagert wird, so dass bei der Drehung des Kolbensystems volumenveränderliche Kammern gebildet werden. Zwischen den Kolbensystemen sind getrennte Getriebeeinrichtungen zur Verbindung der Kolbensysteme mit der Arbeitswelle vorgesehen.
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Die
DE 3038500 A1 betrifft eine Brennkraftmaschine mit kreisförmiger Umlaufbahn der Kolbenpaare. Die Maschine ist in mehrere Zonen unterteilt und erhält in jeder Zone einen Arbeitsimpuls nach dem Viertaktverfahren. In jeder Zone läuft ein Kolbenpaar, wobei ein Kolben davon als Arbeitskolben ausgebildet ist und über einen Hebel den Arbeitsdruck auf die Hauptwelle überträgt. Ein Gegenkolben ist mit einer Sperrklinke und Andrückfeder ausgerüstet, die in einer Raste die Abstützung zwischen Arbeits- und Gegenkolben während des Brennvorgangs übernimmt. Die Auslass- und Einlassventile werden über ein Steuergestänge und innenverzahnte Zahnräder durch Steuernocken betätigt.
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Eine aus der
DE 3330125 A1 bekannte Verbrennungskraftmaschine arbeitet im Zwei- und Viertaktverfahren mit einem Schwenkkolben. Dieser Schwenkkolben ist in einem Hohlzylinder mit einem oder mehreren festen Trennsegmenten angeordnet. Mit einem oder mehreren Kolbensegmenten auf der Welle, die in den Zylinderböden gelagert ist bzw. sind, wird durch den Verbrennungsdruck eine hin und her pendelnde Bewegung generiert. Die Pendelbewegung wird dabei über Zahnräder und Freiläufe in eine fortlaufende Bewegung umgesetzt.
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In einem aus der
US 5222463 A bekannten Oszillationskolbenmotor bewegen sich acht gebogene Kolben in einem ringförmigen Brennraum (Toroid). Jeweils vier Kolben sind dabei auf einer eigenen zentralen Scheibe befestigt. Die beiden Scheiben sind wiederum mit einer von zwei Antriebswellen verbunden, die koaxial nach außen geführt sind. Die beiden Scheiben bewegen sich mit ihren je vier Kolben im Viertaktprozess oszillierend gegenläufig, sodass jeweils zwei Kolben ein Paar bilden, zwischen denen sich die vier Takte im rotierenden Toroid abspielen. Die gegenläufige Bewegung der Antriebswellen wird durch einen Kurbeltrieb in eine Drehbewegung umgesetzt. Die Kolbenstirnflächen haben eine Form, die jeweils einem flachen Kegel entsprechen und welche einen Kompressionsraum in den vier Kammern freihalten, wenn sich die Kolben beim Arbeitsspiel direkt gegenüberstehen. Jeder Kolben ist mit mehreren Kolbenringen ausgestattet, die eine Abdichtung zu allen ringförmig bewegenden Bauteilen gewährleisten soll.
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Die
DE 44 28 341 A1 betrifft eine Drehkolben-Arbeitsmaschine deren Kolbenträger als kreisrunde, flache Scheiben ausgebildet sind und auf denen Arbeitskolben befestigt oder mit diesen einteilig hergestellt sind. Die Scheiben sind mit einer der Querschnittsform des Zylinderraumes entsprechenden Wölbung ihrer Umfangsfläche ausgestattet, die einen Teil der Zylinderwandung bilden.
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Die
DE 195 26 803 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Leistung eines Drehkolbenmotors unter Verwendung einer elektronischen Regeleinheit. Die Regelung erfolgt mit einer flexiblen Wellenverbindung, die zwischen der Triebwerkswelle und der Getriebewelle angeordnet ist, deren unterschiedliche Belastung beziehungsweise Antriebskraft sensorisch erfasst werden und über eine elektronische Regeleinheit durch die Regelung der Motorleistung optimiert werden. Die flexible Wellenverbindung besteht aus zwei anliegenden Scheiben, die jeweils mit der Triebwerkswelle und der Getriebewelle fest verbunden sind. Jede Scheibe weist klauenartige Ausbildungen auf, die auf die jeweils andere Scheibe übergreifen. Zwischen den klauenartigen Übergreifungen besteht ein Spiel, das mittels eines Sensorsystems bestimmbar ist und über eine elektronische Regeleinheit als Maß für die Differenzen der Soll-Werte der Antriebskraft der Räder und der Leistung des Motors benutzt wird und über die elektronische Regeleinheit der Optimierung der Motorleistung dient.
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Die
DE 306 613 A betrifft eine Explosionskraftmaschine mit zwei je an einem Laufrad befestigten und abwechselnd in einem Ringraum kreisenden, zeitweise durch gesteuerte Sperrstücke festgehaltenen Kolben. Ein Sperrstückenpaar wird durch jeden von zwei starr mit den Laufrädern verbundenen Schaltringen gesteuert, in denen mit der Motorachse verbundene Mitnehmerräder mit je einer federnden Klinke liegen, durch welche letztere bei Fehlzündungen oder Überlastung der Maschine einer oder beide Kolben mitgenommen werden.
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Die
WO 91/10820 A1 betrifft eine Rotationskolbenverbrennungskraftmaschine, deren die Arbeitskammern und durch die Kolben getrennte Teilbereiche der Arbeitskammern des im Inneren des Gehäuses mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Rotors gegeneinander dauerhaft abgedichtet sind. Zu diesem Zweck weist jeder Kolben eine achsparallel verlaufende, radial offene Außennut und zwei radial verlaufende, an ihren radial außenliegenden Enden in die Außennut mündende, nach entgegengesetzten Stirnseiten axial offene Seitennuten auf. In der Außennut ist eine langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer einen Längsseitenfläche radial gegen eine teilzylindrische Innenfläche der Rotor-Außenwand anliegende, als Axialdichtung wirkende keramische Dichtleiste angeordnet. Weiter befindet sich in den Seitennuten je eine langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer einen Längsseitenfläche axial gegen eine Innenfläche des benachbarten Stirnseitenteils anliegende, als Axialdichtung wirkende keramische Dichtleiste. Im Mündungsbereich zwischen der Außennut und den Seitennuten liegen die Dichtleisten in einem Überlappungsbereich breitflächig gegeneinander an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktionsfähiges, wirtschaftlich und technisch umsetzbares Motorkonzept in kompakter Bauweise mit geringem Fertigungsaufwand und neuem Arbeitsprinzip darzustellen, das gegenüber dem heute u. a. im Kraftfahrzeug eingebauten Hubkolbenmotor nicht nur einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad erzielt, sondern auch eine wesentlich vereinfachte Steuerung und Regelung der in einem ringförmigen Zylinder umlaufenden Kolbenpaare beinhaltet. Außerdem soll eine geschlossene Dichtgrenze an den Kolben und zur Gehäusewand dargestellt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit hohem Drehmoment und langer Lebensdauer bei niedriger Drehzahl bereitzustellen, der die heutigen Anforderungen nach Kraftstoff- bzw. Energieeinsparung sowie geringer umweltschädlicher Abgasemissionen (z. B. CO2-Ausstoß) auch mit Wasserstoffantrieb oder anderen alternativen Brennstoffen (Erdgas, Biodiesel etc.) erfüllen kann. Eine weitere Aufgabe ist es, mit geringem Aufwand eine sichere, wirkungsvolle und einfache Kühlung des Motors, sowie eine zwischen den Kolbenscheiben integrierte Ölpumpenfunktion für eine Druckumlaufschmierung, zur Verfügung zu stellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die in dieser Erfindung zu beschreibende kolbenpaargesteuerte Rotationskolben-Brennkraftmaschine beinhaltet das besonders vorteilhafte Konzept von zwei sich in einem ringförmigen Gehäuse um eine gemeinsame Achse drehenden Kolbenscheiben mit je zwei symmetrisch angeordneten, gebogenen Kolben als Kolbenpaaren (Kp), die direkt in einem oberen und unteren Totpunkt (OT/UT) gegenüberstehend eine wiederkehrende Arbeitsposition für die abwechselnd gleichgerichtete Drchbewegung, ohne Einschränkung durch Zahnrad- oder Kurbelgetriebe, einnehmen. Mit der Ausgestaltung von zwei Zapfen an den Stirnseiten der Kolben, wird im OT eine Ansaugkammer und im UT eine Arbeitskammer mit minimalem Volumen (Vc) gebildet. Zwischen der Kolbenrückseite der Kp entsteht dabei eine Verdichtungs-(Vh) und Expansionskammer mit maximalem Volumen. Die Summe der Winkelgrade von zwei Kolben mit Zapfen und Kolbenhub beträgt immer 180° Kurbelwinkel (Kw). Durch die Expansionskraft des komprimierten und gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches zwischen zwei Kolben in der Arbeitskammer bleibt abwechselnd ein Kp, sich durch eine Rücklaufsperre im Gehäuse abstützend, stehen, und bei einer gewählten Kolbenlänge von 45°/60°/72° Kw und der Drehbewegung von 90°/60°/36° Kw werden gleichzeitig mit dem zweiten Kp, in vier Kammern die Arbeitsspiele eines Viertaktmotors ausgeführt und eine Arbeitswelle (Aw) mit Schwungrad durch eine entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre mitgedreht.
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Durch thermischen Druck und kinetische Energie werden dann die Kolbenpaare gemeinsam und direkt gegenüberstehend um 45°/60°/72° Kw weitergedreht und nach 135°/120°/108° Kw ein neuer Arbeitstakt (At) begonnen. Die Kolbenpaare drehen sich zur Arbeitswelle ohne Getriebe im Verhältnis 2:3/2,25:3/2,5:3 und es werden dabei 8/9/10 At/3 Umdrehungen an der Arbeitswelle erzeugt. (siehe Tabelle 1, Drehzahl Kp gewählt mit n = 1000 U/min). Tabelle 1
| Kolbenwinkel Kp a, b
°Kw | Kolbenhub Vh
°Kw | At-Folge nach
°Kw | At/Umdre h. Aw
na | Drehzahl n
Aw | Übersetzung
Kp/Aw | At bei 3 Umdreh . Aw
na | Übersetzung
Kp/Aw |
| | | | | | | | |
| 45 | 90 | 135 | 2,67 | 1500 | 0,67 | 8,00 | 2,00:3 |
| 50 | 80 | 130 | 2,77 | 1444 | 0,69 | 8,31 | 2,08:3 |
| 55 | 70 | 125 | 2,88 | 1389 | 0,72 | 8,64 | 2,16:3 |
| 60 | 60 | 120 | 3,00 | 1333 | 0,75 | 9,00 | 2,25:3 |
| 65 | 50 | 115 | 3,13 | 1278 | 0,78 | 9,39 | 2,35:3 |
| 70 | 40 | 110 | 3,27 | 1222 | 0,82 | 9,82 | 2,45:3 |
| 72 | 36 | 108 | 3,33 | 1200 | 0,83 | 10,00 | 2,50:3 |
| 75 | 30 | 105 | 3,43 | 1167 | 0,86 | 10,29 | 2,57:3 |
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Innerhalb eines konstanten 180° Kw umfassenden Kreissegmentes im Zylinder des Gehäuses wird das Verdichtungs- und Hubverhältnis durch die veränderbare Länge der Zapfen und/oder der Kolbenwinkel bzw. Kolbenlänge und dessen Durchmesser bestimmt. In der Kompressionskammer sind zwei Öffnungen vorgesehen, die mit einer Druckluftleitung und einem elektrisch regelbaren Druckausgleichsventil verbunden sind, das den Kompressionsdruck von der Verdichtungs- zur Ansaugkammer ausgleichen kann, wenn sich ein Kolben zwischen den beiden Öffnungen befindet. Mit Hilfe dieses Ventils kann das erforderliche Starterdrehmoment und die Motorleistung (z. B. mit einem Drehpotentiometer am Gaspedal oder anderen Stellorganen), über die veränderbare Verdichtung Vc geregelt werden. In der Expansionskammer befindet sich eine weitere Öffnung, die mit einem Rückschlagventil verschlossen ist und bei Unterdruck die Expansionskammer öffnet, um den Startvorgang zu erleichtern.
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Im Folgenden wird unter Bezug auf die Zeichnungen die Funktion des erfindungsgemäßen Motors erläutert, insbesondere für das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel.
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Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen mit dem Kolben- und Zapfenwinkel von gesamt 45° Kw und einen Kolbenhub von 90° Kw.
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Es zeigen:
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1.1 eine schematische Seitenansicht vom Innenraum des Motors mit der wiederkehrenden Arbeitsposition der Kolbenpaare und der Aufteilung des Ringraumes in vier Kammern,
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1.2 einen Teilquerschnitt durch das ringförmige Gehäuse mit den beiden Kolbenscheiben, den Kolben und deren Lagerung im Gehäuse,
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2.1 einen Gesamtquerschnitt durch die am Motorprinzip beteiligten Komponenten, mit dem Schmierölverlauf an einem Kolbenpaar,
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2.2 einen Teilschnitt durch die Zahnrad- bzw. Steuerscheibe mit Zahnkranz und Dämpferscheibe sowie die Ansicht der Vorrichtung zur Verriegelung und Positionierung der Kolben im OT und UT,
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2.3, 2.4 zeigt die Seitenansichten der Steuerscheibe zur Steuerung der Startermotoren und der Verriegelung mit je zwei 180° Kw gegenüberliegenden Kreissegmenten und die Position der Sensoren im OT,
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3.1–3.10 die Darstellung des Arbeitsprinzips mit Sensorsteuerung über Kreissegmente, Positionsrad und Hallsensor, bei einer Umdrehung beider Kolbenpaare, am Beispiel eines Saugmotors,
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3.11 ein Weg-Zeit-Diagramm (s/t-Diagramm) der beiden Kolbenpaare zur Verdeutlichung der abwechselnd gleichgerichteten Drehbewegung und der Übersetzung von 2:3 zur Arbeitswelle,
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3.12 ein Arbeitsdiagramm (p/v-Diagramm) der kolbenpaargesteuerten Rotationskolben-Brennkraftmaschine als Saugmotor in Zusammenwirkung der in den einzelnen Kammern entstehenden Druckverlaufes über dem Hubvolumen (Kammervolumen),
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4 einen Stromlaufplan, der die Motorsteuerung mit der Zündung, dem Hallsensor und Hallrad, der Verriegelungsvorrichtung mit Hubmagnete, sowie der Startermotoren über Kreissegmente durch Sensoren und einem Zündstartschalter aufzeigt,
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5.1–5.7 das Dichtungskonzept der einzelnen Kolben- und Kolbenscheiben mit Kolbenringsegmente und weiteren Dichtelementen für zwei alternative Kolben- bzw. Zylinderquerschnitte,
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6 isometrische Ansicht, der in den Kolbenscheiben integrierten Ölpumpenfunktion mit Pumpenscheiben,
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6.1–6.6 Schnitte und Unteransicht am Kolben mit den Bohrungen zur Schmierung und Kühlung derselben und der als Rückschlagventil eingesetzten Abdeckplatte,
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7 isometrische Ansicht, des Kühlmittelverlaufes in den Gehäuseteilen mit den Ölbohrungen, die in den Gehäuserippen integriert sind,
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8.1, 8.2 Gesamtaußenansicht der kolbenpaargesteuerten Rotationskolben-Brennkraftmaschine von links und rechts.
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Zunächst wird die Motorsteuerung der folgenden Betriebszustände beschrieben:
- • Motor starten und Zündvorgang
- • Motorsteuerung im Leerlauf
- • Motorsteuerung im Teil- und Vollastbereich
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1.1 Motor starten und Zündvorgang
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Der Startvorgang des erfindungsgemäßen Motors unterscheidet sich zum Hubkolbenmotor dadurch, dass die Kolbenpaare (a), (b) des Motors nicht über eine Kurbelwelle und Pleuelstange, sondern dass jedes Kolbenpaar (a), (b) und die Arbeitswelle 58 mit Schwungrad 88 sensorgesteuert, direkt über je einen Starter 139, 140, wechselseitig angetrieben werden. Beim ersten Startvorgang des Motors mit einem Zündstartschalter 138 befindet sich noch kein zündfähiges Gemisch in der Ansaugkammer 26. Die Kolbenpaare (a), (b) werden aus jeder zueinander sich zufällig ergebenden Stellung heraus, mit einem oder beiden Startern 139, 140 in die Arbeitsposition des OT/UT gedreht und das Kp b durch eine wechselseitig wirkende sensorgesteuerte Verriegelungsvorrichtung (2.2–2.4) angehalten. Mit dem Starter 139 von Kp a werden dann vier Arbeitsspiele (ansaugen, verdichten, expandieren, ausschieben) ausgeführt. Der Startvorgang wird erfindungsgemäß dadurch möglich, dass die Kolbenpaare a, b mit der inneren Kupplungsscheibe 69, 70 und mit einer Steuerscheibe 83, 84 verbunden sind, auf der zwei äußere Kreissegmente 122, 123 mit dem Kw von 135°/120°/108° berührungslos die Ein- und Ausschaltfunktion der Starter 139, 140 (4) durch einen an der Gehäuseabdeckung 95, 96 im OT befestigten induktiven Sensor 118, 120 übernehmen. Die beiden inneren Kreissegmente 128, 129 auf der Steuerscheibe 83, 84 aktivieren die Sensoren 125, 126 welche die Hubmagnete 98, 99 nach 100°/70°/46° Kw ein bzw. ausschalten (2.3, 2.4), so dass die Kolbenpaare a, b durch eine Verriegelungsvorrichtung rechtzeitig angehalten bzw. freigegeben sind. Diese Verriegelungsvorrichtung 2.2) mit den Bolzen 97 in der Bolzenführung 100, 101 und den Anschlägen 105, 106 an der Dämpferscheibe 110, 111 ermöglicht durch eine Dämpferfeder 115, 116 ein dynamisch, gedämpftes, wechselseitiges Anhalten der Kolbenpaare a, b beim Starten des Motors über den Zahnkranz 85, 86, bis sich diese an den Zapfen 48 berühren. Das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dann mit beiden Kolbenpaaren 45°/60°/72° Kw durch den Starter 139 des Kp a bis in den UT weitergedreht und ein Zündfunke für den Arbeitstakt aktiviert. Erfolgt keine Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, wird das Kp b vom Starter 140 des Kp b wieder 90°/60°/36° Kw weitergedreht. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis der Zündstartschalter 138 auf Stellung „0” gestellt wird oder der Motor selbsttätig anläuft. Ist der Motor gestartet, wird der Zündstartschalter 138 auf die Stellung „1” (4) gedreht. Der Startvorgang des Motors wird durch das elektrisch regelbare Druckausgleichsventil 52 zwischen der Ansaugkammer 26, Kompressionskammer 27 und dem Rückschlagventil 54 in Expansionskammer 29 wesentlich erleichtert.
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1.2 Motorsteuerung im Leerlauf
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Der Zündfunke wird vorzugsweise durch einen Hallsensor 130, 131 und ein Hallrad 135, 136 mit zwei Nuten direkt über die Kp a, b gesteuert und über zwei Einzelfunkenspulen, die an eine Batterie angeschlossen sind, erzeugt. Die Steuerung einer Früh- und Spätzündung kann, wie bei herkömmlichen Motoren, über eine Unterdruckdose, die über den Ansaugkanal gespeist wird, automatisch erfolgen. Ist der Motor gestartet, kann sich nun abwechselnd das Kp a, b selbsttätig, bei gleichzeitiger Mitnahme der Arbeitswelle 58 durch die entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre um 90°/60°/36° Kw, weiterdrehen. Dabei werden gleichzeitig alle erforderlichen Arbeitsspiele ausgeführt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis der Motor ausgeschaltet wird. Der Verdichtungsdruck in der Kompressionskammer 27 wird über ein elektrisch steuerbares Druckausgleichsventil 52 zur Druckregelung in Verbindung mit dem Gaspedal (E-Gas) bzw. anderen geeigneten Stellmechanismen so geregelt, dass sich beide Kolbenpaare nach 90°/60°/36° Kw maximal noch leicht an den Zapfen 48 berühren und die Leerlaufdrehzahl konstant gehalten wird. Durch die Übertragung des expandierenden thermischen Gasdruckes und der kinetischen Energie auf das zweite Kolbenpaar (b) werden beide Kolbenpaare (a), (b), direkt gegenüberstehend, 45°/60°/72° Kw weitergedreht. Das überschüssige Kraftstoff-Luft-Gemisch wird über die Druckluftleitung 32 in die Ansaugkammer 26 zurückgeführt. Das Schwungrad 88 unterstützt in diesem Betriebszustand eine gleichmäßige Drehbewegung der Arbeitswelle 58.
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1.3 Motorsteuerung im Teil- und Volllastbereich
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Wird die Zufuhr des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches durch Betätigen des Gaspedals verändert, wird gleichzeitig das elektrisch regelbare Druckausgleichsventil 52 geöffnet oder weiter geschlossen und der Verdichtungsdruck in der Kompressionskammer 27 und die Arbeitsleistung bzw. Drehzahl des Motors verringert oder erhöht. Auch in diesem Betriebszustand wird das nachfolgende Kolbenpaar (a) oder (b) durch die entgegen der Drehrichtung wirkende Reaktionskraft selbsttätig im OT/UT solange stehen bleiben, bis das arbeitende Kolbenpaar (a) oder (b) das stehende Kolbenpaar (a) oder (b) an seinem Zapfen 48 berührt und dann durch Übertragen des thermischen Gasdruckes und der kinetischen Energie bzw. des Schwungmomentes wieder bis zum UT/OT und nächsten At mitdreht. Zusätzlich zum regelbaren Druckausgleichsventil 52 werden die Drehzahl der Kp a, b und die Arbeitsleistung des Motors durch die Früh- oder Spätzündung über eine Unterdruckdose, die mit beiden sich drehbar gelagerten Hallsensoren 130, 131 verbunden ist, geregelt.
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Durch die vorteilhafte Gestaltung des Arbeitsprinzips und der Motorsteuerung, bei dem abwechselnd ein Kolbenpaar (a), (b) durch das andere berührungslos gesteuert wird, ist es möglich, den Motor ohne Zahnrad- oder Kurbelgetriebe aus einer beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Zylinders heraus zu starten.
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Folgende weitere Vorteile ergeben sich für dieses Motorkonzept unter anderem dadurch:
- – dass in einer relativ kompakten Bauweise ein großer Kurbelradius, ein hohes Drehmoment bei gleichzeitig niedriger Drehzahl und hoher Arbeitstaktfolge möglich wird,
- – dass durch die geringe Anzahl der zusammenwirkenden Motorteile mit geringen Reibungsverlusten und dadurch mit einem erhöhten mechanische Wirkungsgrad zu rechnen ist,
- – dass durch große Ein- und Auslasskanäle, die über den ganzen Expansionsweg beim At geöffnet bleiben und durch die Abdichtfunktion der Kolben auf beiden Seiten abgedeckt werden, der volumetrischen Wirkungsgrad (Gütegrad) erhöht werden kann, und
- – dass mit einem konstanten Kurbelradius innerhalb des 180° Motorzylinder-Segmentes die Verdichtung, das Hubvolumen, das Hubverhältnis und damit ein Langhub- oder Kurzhubmotor gestaltet werden kann und dabei auch die Anzahl der Arbeitstakte pro Arbeitswellenumdrehung sich ändern lässt.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
- – die Summe der Winkelgrade von einem Kolbenpaar (a), (b) mit Zapfen 48 und Kolbenhub immer 180° Kw beträgt,
- – ein Kolben (1–4) sich nach jeder Drehung eines Kolbenpaares (a), (b) von 135°/120°/108° Kw genau in der Position des OT zwischen der Abgas- und Ansaugöffnung befindet und die Zündkerzen 42 zwischen zwei Kolben (1–4) im UT angeordnet sind,
- – jedes Kolbenpaar (a), (b) und die Arbeitswelle 58 mit Schwungrad 88 durch Kreissegmente sensorgesteuert wechselseitig direkt mit einem Starter 139, 140 über 135°/120°/108° Kw angetrieben werden kann,
- – durch ein neues Dichtelementkonzept, bei der die Kolbenpaare (a), (b) eine sich 90° kreuzende geschlossene Dichtgrenze zu den beiden Kolbenscheiben (5, 6) und zur Gehäusewand aufweisen, keine Ventile und keine Ventilsteuerung erforderlich sind,
- – beim At das Kp a, b sich im OT/UT durch eine Rücklaufsperre 21, 22 im jeweiligen Gehäuse abstützt und mit entgegengesetzter Wirkung einer Rücklaufsperre 75, 76 die Arbeitswelle 58 mitgedreht werden kann,
- – zwischen zwei gebogene Kolben (1–4) bei Berührung der Kolbenpaare (a), (b) in der Arbeitsposition, durch zwei im Durchmesser und Länge variable Zapfen 48, ein definierter Ansaug- und Verdichtungsraum Vc bzw. Brennraum zueinander freigehalten wird,
- – in der Kompressionskammer 27 sich zwei Öffnungen 30 befinden, die mittels einer Druckluftleitung 32 verbunden sind, und dass diese Druckluftleitung ein elektrisch regelbares Druckausgleichsventil 52 aufweist, das den Druck in der Verdichtungs- und Ansaugkammer ausgleichen kann, wenn sich ein Kolben zwischen den beiden Öffnungen befindet,
- – das Druckausgleichsventil 52 mit Hilfe eines Drehpotentiometers am Gaspedal oder anderen Stellorganen elektrisch geregelt und damit die Motorleistung über die veränderliche Verdichtung zusätzlich beeinflusst werden kann,
- – sich in der Arbeitskammer 28 eine weitere Öffnung 31 befindet, die mit einem Rückschlagventil 54 verschlossen ist und bei Unterdruck (z. B. beim Startvorgang) diese Kammer öffnet,
- – mit dem Sensor 87 ein Motormanagement ermöglicht wird, durch welches der Leistungsbedarf, Verbrauch und CO2-Ausstoß über eine Lambdasonde optimal eingestellt werden kann.
- – eine einfache Motor Start-Stoppfunktion (nicht nur für Hybridantriebe) zur Einsparung des Kraftstoffverbrauchs vorteilhafterweise dadurch möglich wird, dass bei stehenden Kolbenpaaren (a), (b) die Arbeitswelle 58 zusammen mit der im Schwungrad 88 gespeicherten Energie sich frei weiterdrehen und der Motor unabhängig von der drehenden Arbeitswelle 58 wieder gestartet werden kann,
- – wesentlich kleinere Drehzahlen erforderlich sind, weil ein im Vergleich zum Hubkolbenmotor bei dem erfindungsgemäßen Konzept mit einem relativ. großen Kurbelradius R (Hebelarm) ein hohes Drehmoment über 90°/60°/36° Kw pro At an der Arbeitswelle bei kleinen Motorabmessungen erzeugt wird,
- – für jedes Kolbenpaar (a), (b) eine Zündkerze 42 zur Verfügung steht und deren Zündung vorzugsweise mit einem zwei Nuten ausgestatteten Hallrad 135, 136, einem Hallsensor 130, 131 und einer Einzelfunkenspule erfolgt, und dass die Verstellung des Zündzeitpunktes über eine Unterdruckdose für beide Zündkerzen gleichzeitig erfolgen kann,
- – zusätzlich im Zylinder 19 des ringförmigen Gehäuses 17, 18 im UT-Bereich (Arbeitskammer 28) eine Kraftstoff-Einspritzdüse 43 eingesetzt werden kann, um damit einen Motor mit direkter Einspritzung zu realisieren, wobei die Kolbenstirnflächen mit einer zusätzlichen Brennraummulde ausgebildet sind, um eine optimale Kraftstoff-Luft-Gemisch Verteilung zu erreichen,
- – eine Aufladung (Kompression) der Ansaugkammer 26 in OT durch Nutzung der Abgasenergie ermöglicht werden kann,
- – die Motordaten z. B. Leistung, Drehmoment, Verdichtung, spez. Verbrauch wie bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor berechnet werden können und somit konstruktiv das Motorkonzept für verschiedene Motorklassen (Motorgröße) nach Leistungsstufen ausgelegt werden kann. Maßgebend hierzu sind unter anderem der Kolbendurchmesser d bzw. dg (gleichwertiger Durchmesser bei rechtwinkligen Querschnitten aus b × h), Kurbelradius R, Kurbelwinkel Kw, Hubraum Vh (Kolbenhub), Verdichtungsraum Vc und das Hubverhältnis d:Vh bzw. dg:Vh (siehe 1.1 und 1.2),
- – das Motorkonzept eine Variabilität in der geometrischen Auslegung des Kolbenwinkels und der Kolbenzapfen und damit des Kolbenhubes bzw. Hubverhältnisses und des Verdichtungsraumes bzw. der Verdichtung innerhalb des konstanten Kreissegmentes im Zylinder des Motorgehäuses von 180° Kw ermöglicht,
- – die Arbeitstaktfolge und das Übersetzungsverhältnis pro Umdrehung der Kp a, b zur Arbeitswelle 58 verändert und das Hubverhältnis beeinflusst werden kann. (z. B. ein At auf 120° Kw der Arbeitswelle und 60° Kolbenhub; Übersetzung 2,25:3).
- – die Ausführung des inneren Gehäuse- und Kolbenquerschnittes in runder oder eckiger Form durch das neue Dichtelementkonzept möglich wird,
- – mit einer kontinuierlichen in den Kolbenscheiben eingebauten Öldruckumlauf-schmierung gleichzeitig eine Kühl- und Abdichtfunktion der Kolben zu den einzelnen Kammern und zum Gehäuseinnenraum erfolgt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform (1.1 und 1.2) beinhaltet der Motor je zwei 180° Kw gegenüberstehende Kolbenpaare mit den Kolben 1, 2 (Kp a) und 3, 4 (Kp b), die auswechselbar und axial verschiebbar auf je einer kreisrunden Kolbenscheibe 5, 6 angeordnet sind. Die mittige Ausrichtung der Kolben 1–4 zum Gehäuse 17, 18 wird durch die Verbindung der Kolbenstange 8 mit dem Kolbenbolzen 7 und einer genauen spielfreien Einstellbarkeit erreicht, wobei zwei Gewindestifte 11 mit kugelförmigen und exzentrisch versetztem Schraubenende in einen Kulissenstein 9 (5.1–5.3) der Kolbenstange 8 eingreifen und beim Drehen der Gewindestifte 11 mit geringer Kraft die Kolben 1–4 auf die Kolbenscheibe 5, 6 gedrückt, sowie vertikal und radial fixiert werden. Durch zylindrische Federn 209, die auf eine Öl-Abstreifplatte 208, 213 seitlich wirken, wird der gleichmäßige Abstand eingehalten. Der Überhang der Kolben zur benachbarten Kolbenscheibe 5, 6 hat für die reibungsfreie Drehbewegung einen geringen Freigang radial 164 (5.6) und jeder Kolben 1–4 kann sich zur Übertragung des Drehmomentes auf breiter Basis zur Stirnfläche der jeweiligen Kolbenscheibe 5, 6 abstützen.
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In einer Kolbenvariante hat jeder der vier Kolben 1–4 einen rechtwinkligen und in einer weiteren Variante einen kreisbogenförmigen Querschnitt, der im unteren Bereich in einem Sockel 10 endet (5.6). Diese Querschnitte werden zu vier gebogenen Kolben 1–4 mit Zapfen 48 an den Stirnflächen ausgestaltet. Diese Kolben 1–4 übernehmen gleichzeitig eine Ventil- und Abdichtfunktion zu dem aus mehreren Teilen bestehenden geschlossenen Gehäuse 17, 18, 19, zu den vier Kammern 26–29 und zu den Kolbenscheiben. Die Ansaugöffnung 35 und Abgasöffnung 36 sind am Umfang (1.1) des Gehäuses 17–19 so angeordnet, dass eine Ventilsteuerung zur Abdichtung der Öffnungen bei den wiederkehrenden Drehbewegungen der Kolbenpaare (a), (b) in der Arbeitsposition des OT/UT entfält. Das Gehäuse 17 und 18 hat im UT eine Gewindebohrung 40, 41 zur Aufnahme je einer Zündkerze 42.
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Die zwei Kolbenscheiben 5, 6, die am äußeren Durchmesser der Nabe 14 jeweils links und rechts im Gehäuse 17, 18 mittels Kugellager 15, 16 gelagert sind, bilden stirnseitig eine Klauenkupplung 66, 67 aus. Zwischen den beiden Kugellagern 15, 16 und der jeweiligen Kolbenscheibe 5, 6 sind im Gehäuse 17, 18 je eine Rücklaufsperre (Freilauf) 21, 22, die jeweils mit der Nabe 14 durch eine Passfeder 25 verbunden sind, so angeordnet, dass sich abwechselnd eine Kolbenscheibe 5, 6 mit einem Kp a bzw. b zentrisch zur Arbeitswelle 58 in nur einer Richtung drehen kann.
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Das zweite Kolbenpaar b bzw. a wird zusammen mit der Arbeitswelle 58 durch eine entgegengesetzt wirkende Rücklaufsperre 75, 76 abwechselnd so weitergedreht, dass während einer gewählten Drehung von 90°/60°/36° Kw alle vier bekannten Arbeitsspiele (ansaugen – Ansaugkammer 26, verdichten – Kompressionskammer 27, zünden – Arbeitskammer 28 und ausstoßen – Expansionskammer 29) eines Hubkolbenmotors, umgesetzt werden können. Mit Änderung von Durchmesser und Länge der Zapfen 48 und Kolben 1–4 (Kolbenwinkel), wird auch bei gleichem Kurbelradius R die Verdichtung, das Hubverhältnis und das Kammervolumen in allen vier Kammern beeinflusst. Die Summe der Winkelgrade von je zwei Kolben 1–4 mit den Zapfen 48 zusammen mit dem Expansions- 29 bzw. Verdichtungsraum 27 beträgt dabei immer 180° Kw.
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Die Arbeitswelle 58 wird durch Gleitlager 61 in der Nabenbohrung der Kolbenscheibe 5, 6 gelagert (2.1). Auf dieser Arbeitswelle 58 wird jeweils links und rechts mit der Klauenkupplung 66, 67 eine innere Kupplungsscheibe 69, 70 mit den Kolbenscheiben 5 axial gekoppelt. Die innere Kupplungsscheibe 69, 70 ist mit den Kugellagern 72, 73 und 77, 78 auf der äußeren Kupplungsscheibe 80, 81 gelagert. Zwischen den Kugellagern 72, 73 wird konzentrisch eine Rücklaufsperre 75, 76 so angeordnet, dass die innere Kupplungsscheibe 69, 70 über die äußere Kupplungsscheibe (80), (81) mit der Passfeder 82, die Arbeitswelle in Kolbendrehrichtung mitdreht.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird an den inneren Kupplungsscheiben 69, 70 je eine Steuerscheibe 83, 84 mit einem Zahnkranz 85, 86 für den Antrieb der Kolbenpaare beim Startvorgang des Motors mittels elektrischer Starter 139, 140, (4) angebracht. An einem Ende der Arbeitswelle 58 befindet sich auf der äußeren Kupplungsscheibe 81 ein Schwungrad 88, in dem das Drehmoment des Motors gespeichert wird und das in Verbindung zu einer mechanischen oder automatischen Fahrzeugkupplung stehen kann. Am gegenüberliegenden Ende der Arbeitswelle 58 ist eine Öldrehdurchführung 89 vorgesehen, die auch einen Sensor 87 zur Drehzahlerfassung der Arbeitswelle 58 aufnehmen kann. Außerdem ist auf dieser Seite die Montage einer Keilriemenscheibe 92 auf der äußeren Kupplungsscheibe 80 zum Antrieb der erforderlichen Anbauaggregate z. B. Wasserpumpe, Lichtmaschine, Kältekompressor usw. vorgesehen.
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Die Arbeitswelle 58 wird durch zwei gewellte Federscheiben bzw. Tellerfedern 90 mittels zweier Mutter 91 (oder auch mit anderen geeigneten Befestigungselementen) zum Gehäuse 17, 18 in der Weise fixiert und zentriert, dass sich die äußere Kupplungsscheibe 80, 81 zur inneren Kupplungsscheibe 69, 70 jeweils über die Kugellager 77, 78, 72, 73, und 15, 16 axial am linken und rechten Gehäuse 17, 18 abstützen kann. Dadurch werden ein Längenausgleich bei vorhandenen Temperaturänderungen und ein Toleranzausgleich der einzelnen Bauteile gewährleistet.
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Der Startvorgang wird erfindungsgemäß dadurch möglich, dass die Kolbenpaare a, b mit der inneren Kupplungsscheibe 69, 70 und mit einer Steuerscheibe 83, 84 verbunden sind, auf der zwei äußere Kreissegmente 122, 123 mit dem Kw von 135°/120°/108° berührungslos die Ein- und Ausschaltfunktion der Starter 139, 140 (4) durch einen an der Gehäuseabdeckung 95, 96 im OT befestigten induktiven Sensor 118, 120 übernehmen. Die beiden inneren Kreissegmente 128, 129 auf der Steuerscheibe 83, 84 aktivieren die Sensoren 125, 126 welche die Hubmagnete 98, 99 nach 100°/70°/46° Kw ein bzw. ausschalten (2.3, 2.4), so dass die Kolbenpaare a, b durch eine Verriegelungsvorrichtung rechtzeitig angehalten bzw. freigegeben sind. Diese Verriegelungsvorrichtung (2.2) mit den Bolzen 97 in der Bolzenführung 100, 101 und den Anschlägen 105, 106 an der Dämpferscheibe 110, 111 ermöglicht durch eine Dämpferfeder 115, 116 ein dynamisch, gedämpftes, wechselseitiges Anhalten der Kolbenpaare a, b beim Starten des Motors über den Zahnkranz 85, 86, bis sich diese an den Zapfen 48 berühren.
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Zur Steuerung des Zündzeitpunktes 2.1 ist für jedes Kolbenpaar (a), (b) je ein Hallsensor 130, 131 vorgesehen, der auf einer Trägerscheibe 132, 133 an der Außenseite der Gehäuseabdeckung 95, 96 drehbar angeordnet ist. Die beiden Trägerscheiben 132, 133 sind über einen Stab 149 verbunden. Damit ist es durch das mit zwei Nuten versehene Hallrad 135, 136 möglich, eine Unterdruck-geregelte Zündung mit einer Zündkerze und Einzelfunkenspule 144, 145 auf jeder Seite des Gehäuses 17, 18 für die Kp a, b bei einer Zündung nach jeweils 135°/120°/108° Kurbelwinkelumdrehung der Arbeitswelle 58 darzustellen.
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Die kolbenpaargesteuerte elektronische Betriebsweise zum Starten und zur Drehzahlregelung des Motors, zusammen mit den Positionen der Kp a, b der verbundenen Kreissegmente, den induktiven Sensoren 118, 120, 128, 129 und des Hallrades 135, 136 zu den Hallsensoren 130, 131 sind in den 3.1–3.10 dargestellt und im Folgenden beschrieben:
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Fig. 3.1
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Aus einer beliebiger Position im Gehäuse 17, 18 der Kp a, b zueinander, werden diese vom Starter 139, 140 nach rechts in die wiederkehrend Arbeitsposition des OT/UT gedreht.
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Fig. 3.2
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Das nachfolgende Kp b wird mit der Aktivierung des Sensors 125 durch die Kreissegmente 129 4 und durch den Bolzen 97 einer Verriegelungsvorrichtung im OT/UT festgehalten.
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Fig. 3.3
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Starter 1, 139 dreht Kp a um 90° Kw, erstes Ansaugen des frischen zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches, Kp b in OT frei. Druckausgleich durch regelbares Druckausgleichsventil 52 in Kompressionskammer 27. Das Rückschlagventil 54 gleicht den Unterdruck in Arbeitskammer 28 aus.
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Fig. 3.4
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Starter 1, 140 dreht beide Kp a, b direkt gegenüberstehend und an den Zapfen maximal berührend um 45° Kw auf die neue Arbeitsposition (gesamt 135° Kw), das Kp b wird im OT freigestellt, das Kp a bleibt stehen.
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Fig. 3.5
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Starter 2, 140 dreht Kp b um 90° Kw weiter, das Kp a wird festgehalten, Ansaugen und erstes Verdichten des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit Druckausgleich. Das Rückschlagventil 54 gleicht den Unterdruck in Arbeitskammer 28 aus.
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Fig. 3.6
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Starter 2 dreht Kp a, b um 45° Kw weiter auf die 135° Kw der Arbeitsposition. Es erfolgt die erste Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und der erste Arbeitstakt beginnt.
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Fig. 3.7
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Durch die Expansionskraft bleibt Kp b stehen, das Arbeitsspiel Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben erfolgt durch die Drehung des Kp a um 90° Kw gleichzeitig.
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Fig. 3.8
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Beide Kolbenpaare drehen sich durch die Antriebskraft und dem Schwungmoment des Kp a um 45° Kw bis zur Arbeitsposition weiter, der zweite At erfolgt.
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Fig. 3.9
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Im zweiten At wird das Kp b um 90° Kw gedreht, die kinetische Energie überträgt sich auf das Kp a. Der Motor läuft selbsttätig.
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Fig. 3.10
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Kp a und b drehen um 45° Kw weiter und haben sich um eine volle Umdrehung aus der Position der 3.2 weiterbewegt. Die Arbeitsspiele wiederholen sich bis die Zündung abgeschaltet oder mehr Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Wenn keine weitere Zündung nach Abschaltung des Motors erfolgt, wird der Druck in der Ansaugkammer 26 und Kompressionskammer 27 durch das geregelte Druckausgleichsventil 52 ausgeglichen und beide Kolbenpaare können sich bis zum Stillstand ungehindert auf der Arbeitswelle weiterdrehen.
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Fig. 3.11
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Das s/t-Diagramm zeigt das Zusammenspiel der intermittierend sich drehenden und angehaltenen Kp a, b im Verhältnis von 2:3 zur Arbeitswelle und die vier entstehenden At nach einer vollen Umdrehung beider Kolbenpaare.
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Fig. 3.12
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Im p/v-Diagramm sind die in den einzelnen Kammern erfolgten Arbeitsspiele Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben mit dem Druckverlauf über den Kw von 90° (Kammervolumen VH = Vh + Vc) zusammengefasst. Alle in den Kammern befindlichen Gase werden mit dem entsprechenden thermischen Gaszustand (Überdruck, Unterdruck) beim Drehen über einen Kw von 45° gespeichert, bis die Arbeitsposition wieder ereicht wurde und das Arbeitsspiel von Neuem beginnt. Die Reihenfolge der Kammern beginnt wieder von vorne (Expansionskammer 29 wird zur Ansaugkammer 26 usw.). Für die einwandfreie Funktion des erfindungsgemäßen Motorkonzeptes sind folgende Teilkonzepte innerhalb des Motors von hoher Bedeutung. Dazu zählen in vorteilhafter Ausführungsform:
- • das Dichtungskonzept an Kolben, Kolbenscheiben und Gehäuse
- • das Schmierkonzept und
- • das Kühlkonzept des Motors
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2.1 Das Dichtungskonzept des Motors
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Um bei der kolbenpaargesteuerten Rotationskolben-Brennkraftmaschine eine Nutz- bzw. Arbeitsleistung wie bei den bekannten Otto- bzw. Diesel-Gasmotoren zu erlangen, ist eine absolute Gasdichtheit zwischen den einzelnen Kolben, zur Kolbenscheibe und zum Gehäuse und eine ausreichende Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, auch bei hohen Temperaturen, erforderlich.
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Dies wird erfindungsgemäß bei der rechtwinkligen Kolbenvariante (5.1–5.4) dadurch erreicht, dass in den zwei äußeren Nuten 179 der vier gebogenen Kolben 1–4, zwei rechtwinkelig gestaltete Dichtelemente 158, 159 zum Gehäuse 17, 18 und durch eine Überlappung 161 auch nach oben zum ringförmigen Zylinder 19 hin, abdichten. Das Dichtelement 158, 159 ist am unteren Ende durch Überlappung 165 so ausgestaltet, dass eine dichtende Verbindung in der horizontalen Nut 182 mit den trapezförmigen Dichtelementen 166, 167 zu den einzelnen Kammern und zur 90° kreuzenden Kolbenscheibe mit den Dichtringen 170, 171, 172 entsteht. Zwei gewellte Federn 175 mit drei Bogen erzeugen in einer tieferen Nut im Kolben 1–4 sich abstützend, erfindungsgemäß die erforderliche Anpresskraft in alle Richtungen (siehe Pfeile a–h, 5.2 und 5.3). In der mittleren Nut 177 des Kolbens 1–4 werden zwei rechtwinklig gestaltete Ölabstreif-Schmierelemente 160, die zum ringförmigen Zylinder 19 hin überlappen 183, eingesetzt. Diese Schmierelemente 160 werden auch durch eine gewellte Feder 175 mit drei Bogen radial und unter 45° in Richtung der Pfeile a–c gedrückt. Bei jedem Kolben 1–4 werden seitlich zwei ebene Öl-Abstreifplatten 208, 213 durch zwei zylindrische Federn 209 an die Gehäusewand gedrückt (siehe Pfeile j, k), wodurch das überschüssige Schmieröl in der Nut 188 über die Kolbenscheibe 5, 6 durch die Bohrungen 168, 169 zurück zur Arbeitswelle 58 und dann aus dem Gehäuse 17, 18 geleitet wird.
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Die kreisbogenförmige Kolbenvariante gemäß 5.5–5.7 und 6.1, 6.6 wird erfindungsgemäß durch einen Querschnitt, der nach unten einen Sockel 10 aufweist, dargestellt. Die Kolbennut 162 wird horizontal in den Sockel weitergeführt. Die horizontale Nut 163 im Sockel 10 6.3 dient, wie bei der rechtwinkligen Kolbenvariante, zur Aufnahme weiterer, sich zur Kolbenscheibe 90° kreuzender trapezförmiger Dichtelemente. Die überstehende Seite bei beiden Kolbenvarianten hat zur benachbarten Kolbenscheibe 5, 6 radial einen geringen Freigang 164, der etwa dem der Kolben zum Gehäuse entspricht 5.6.
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Durch den Öldruck im Ölhauptstrom 199, das heißt des in der vertikalen Bohrung 197 in der Mitte des Kolbens 1–4 zufließenden Öles, werden gleichzeitig die Öl-Abstreifplatten 208, die Ölabstreif-Schmierringsegmente 153 und die Ölabstreif-Schmierelemente 160, in ihrer Dichtfunktion zusätzlich unterstützt 6.5.
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Mit den Dichtelementen 166, 167 (5.1–5.7) wird das Dichtsystem auch am kreisbogenförmigen Kolben 1–4 geschlossen. Zwei äußere Dichtringe 170, 171 und ein zwischen den Kolbenscheiben 5, 6 angeordneter Dichtring 172 mit einem überlappenden Stoß 173 oder einem geraden Stoß 178 an der Unterseite des Kolbens 1–4, dichten die Kammern zur 90° kreuzenden Kolbenscheibe 25, 26 in Richtung zum Gehäusezentrum ab. Erfindungsgemäß werden auch hier durch eine gewellte Feder 175 mit drei Bogen, die Dichtelemente 166, 167 mit Fase und in Trapezform, entgegen den Fliehkräften festgehalten und gleichzeitig auf die Dichtringe 170–172 und Stirnflächen der Kolbenscheiben 5, 6 gedrückt.
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Die Kompressionsringsegmente 150, 151 haben eine große Öffnungsweite, damit sie sich mit den äußeren flachen Dichtelementen 166 überlappen 165 können, um die Undichtheit, die durch Fertigungstoleranzen, durch thermische Einflüsse oder hohen Gasdruck im Gehäuse 17, 18 entstehen könnte, zu vermeiden. Der entstehende erhöhte Gasdruck beim Verdichten und bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches unterstützt in allen Richtungen die Dichtwirkung in den Kammern zu den Kolben 1–4 und Kolbenscheiben 5, 6. Der mittlere Dichtring 172, dessen Flanken mit der Fase der beiden Kolbenscheiben 5, 6 übereinstimmen, wird von einem Stift 180, der an einer Kolbenscheibe 5, 6 angebracht ist, mitgedreht.
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Mit zylindrischen Federn 63 (1.1, 2.1) in den Bohrungen 68 werden die Kolbenscheiben 5, 6 mit den Dichtringen 170, 171 an die Innenwand der Gehäuse 17, 18 und die Pumpenscheiben 215, 216 an die Kolbenscheiben-Innenflächen gedrückt, um deren Dichtfunktion bei thermischer Ausdehnung zu unterstützen.
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2.2 Das Schmierkonzept des Motors
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Bei jedem Motor ist es erforderlich, für die sich bewegenden mechanischen Teile, ein zuverlässiges Schmiersystem vorzusehen. 2.1 Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine kontinuierliche Öl-Druckumlaufschmierung gestaltet, die gleichzeitig auch eine Kühlfunktion der Motorkolben und -lagerungen mit zusätzlicher Abdichtfunktion der Kolben 1–4 zueinander und zum Gehäuse 17, 18 übernimmt.
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Um einen Rückfluss, entgegen der auf das Öl wirkenden Fliehkräfte, aus dem Gehäuse 17, 18 zu sichern und den Ölkreislauf aufrecht zu erhalten, ist in vorteilhafterweise eine Ölpumpenfunktion (6) in den Kolbenscheiben 5, 6 integriert.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass
- – auf einer Seite der Arbeitswelle 58 eine Öldrehdurchführung 89 (2.1) vorgesehen ist, die mit zwei Wellendichtringen 185 abgedichtet und mit zwei Kugellagern 187 auf der Arbeitswelle 58 gelagert wird,
- – im Zentrum der Arbeitswelle 58 eine Ölbohrung 190 vorgesehen wird, die bis zu den Kolbenscheiben 5, 6 führt und dass in dieser Ölbohrung 190 ein Gewinde für die Aufnahme eines Rückschlagventils 192 (mit Durchfluss in Einschraubrichtung) vorgesehen ist und die Arbeitswelle 58 stirnseitig dichtend verschlossen wird,
- – weitere Bohrungen 194, 195 radial (6) das Pumpennutsegment 210, 211 tangierend neben der Kolbenstange 8 aus den Kolbenscheiben 5, 6 herausgeführt werden,
- – in jedem einzelnen Kolben 1, 2, 3, 4 diese beiden Bohrungen 194, 195 (6.1–6.6) mit einer V-förmigen Nut 196 zu einer zentralen, vertikalen Bohrung 197, die am oberen Ende des Kolbens 1–4 austritt, zusammengeführt werden,
- – unter dem Ölabstreif-Schmierringsegment 153 bzw. Schmierelement 160 das Öl in der Nut 198 des Kolbens 1–4 auf einer Seite über zwei horizontale Bohrungen 201 zurück zum Zentrum des Gehäuses 17, 18 fliesen kann und dabei die Gehäuseoberfläche im Ölnebenstrom 200 geschmiert wird und das Öl im Hauptstrom 199 des Ölabstreif- und Schmierringsegmentes 153 bzw. -elementes 160 gleichzeitig eine zu den benachbarten Kolben 1–4 abdichtende und kühlende Funktion übernimmt,
- – sich an jedem Ende des Ölabstreif-Schmierringsegmentes 153 bzw. Schmierelementes 160 eine in den Kolben 1–4 eingefügte Öl-Abstreifplatte 208, 213 befindet, die auf beiden Seiten der Gehäusewand jeweils das überschüssige Öl im Kolben 1–4, durch den Druck der Federn 209 über die V-förmige Nut 203 und die horizontale Bohrungen 201, 202 sowie die Bohrungen 168, 169 (6) zurück zur Arbeitswelle 58 und aus dem Gehäuse 17, 18 leitet,
- – die beiden Gehäuse 17, 18 (2.1) je zwei Bohrungen 204, 205 zwischen der Kugellagerung 15, 16 und der Rücklaufsperre 21, 22 aufweisen, die es ermöglichen das Öl aus dem Gehäuse 17, 18 herauszuführen, um den Kreislauf zu einem Ölkühler zu schließen,
- – die beiden Kolbenscheiben 5, 6 radial und axial mehrere Bohrungen 62 aufweisen, die eine Verbindung zu den axialen Bohrungen 64, 65 der inneren Kupplungsscheiben 69, 70 für die Schmierung der Lagerung zwischen der äußeren/inneren Kupplungsscheiben ermöglichen,
- – mit all diesen Maßnahmen alle drehenden Lagerteile mit Öl versorgt werden können.
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Eine Ölpumpenfunktion (6) wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass
- – die beiden Kolbenscheiben 5, 6 wie auch die Kolben 1–4 relativ zur kontinuierlichen Drehung der Arbeitswelle 58 sich immer nach 90°/60°/36° Kw abwechselnd einmal zu- bzw. auseinander drehen,
- – an den beiden Kolbenscheiben 5, 6 radiale Ölbohrungen 186 vorgesehen sind, die in Verbindung zu den zwei Pumpennutsegmenten 210, 211 stehen,
- – zwischen den Kolbenscheiben 5, 6 zwei Pumpenscheiben 215, 216 vorgesehen werden, die breiter sind als die kreisbogenförmigen Pumpennutsegmente 210, 211 und über den Innendurchmesser in einer Vertiefung 217 der Kolbenscheiben 5, 6 geführt werden, wobei diese Pumpenscheiben 215, 216 mit jeweils zwei Nocken 218, 219 ausgestattet sind, die genau an einer Seite der Pumpennutsegmente 210, 211 anliegen und die so lang sind, dass sie die beiden Ölbohrungen 212 nach einer Drehung um 90°/60°/36° Kw am anderen Ende der Nut abdecken können,
- – sich weiterhin an jeder Pumpenscheibe 215, 226 mindestens zwei Mitnehmerbolzen 221, 222 am äußeren Durchmesser der Pumpenscheibe befinden, die sich übergreifend von der Pumpenscheibe in eine Nut 220 der Kolbenscheibe 5, 6 und umgekehrt einfügen und von dieser mitgedreht werden,
- – das in den Pumpennutsegmenten 210, 211 befindliche Öl durch die relative Drehung der Pumpenscheibe 215, 216 und Nocken 218, 219 und durch das sich schließende Rückschlagventil 192, gleichzeitig in alle hierfür vorgesehenen Bohrungen der Kolbenscheiben 5, 6 und der Kolben 1–4 gepresst wird, durch die umgekehrte relative Drehung der Pumpenscheibe 215, 216 und Nocken 218, 219 eine Saugwirkung entsteht und der Rückfluss des Öles aus der zentralen Bohrung der Kolben 1–4 beim Ansaugvorgang dadurch verhindert wird, dass erfindungsgemäß unter jedem Kolben 1–4 eine Abdichtplatte 224 so dimensioniert und befestigt ist, dass sie einmal die Nut 196, 203 (6.1, 6.3) im Kolben 1–4 und mittels zweier kreisbogenförmiger durch Ausklinkungen 227 entstehende, bewegliche Laschen 225, 226 beide Bohrungen 194, 195 neben der Kolbenstange 8 abdecken kann,
- – die Förderleistung der Ölpumpe durch die Tiefe, Breite und Radius der Pumpennutsegmenten 210, 211 an die Erfordernisse angepasst werden kann.
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Das durch das Gehäuse fließende Öl (2.1) muss nach außen hin abgedichtet werden. Die Abdichtung zwischen den beiden Gehäusen 17, 18 und dem ringförmigen Zylinder 19 erfolgt durch zwei flache oder runde Dichtringe 230, die auch gleichzeitig die Abdichtung aller vier Kammern, das heißt der Ansaugkammer 26, der Kompressionskammer 27, der Arbeitskammer 28 und der Expansionskammer 29, zueinander unterstützen. Ein axial wirkender axialer Dichtring 231 dichtet das Gehäuse 17, 18 zur inneren Kupplungsscheibe 69, 70 ab. Die axiale Abdichtung von der Kolbenscheibe 5, 6 zur äußeren Kupplungsscheibe 69, 70 übernimmt ein O-Ring 232. Die Dichtlippen der Kugellager 77, 78 übernehmen die Funktion der Abdichtung der äußeren Kupplungsscheibe und zwei O-Ringe 234, 235 zur Arbeitswelle.
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2-3 Das Kühlkonzept des Motors
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Die beim Verbrennungsprozess entstehende Wärme wird bekannterweise nur zu einem geringem Teil in Bewegungsenergie umgesetzt. Die überschüssige Wärme muss über ein geeignetes Kühlsystem nach außen abgeführt werden.
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Dies wird erfindungsgemäß (7) dadurch erreicht, dass beide Gehäuse 17, 18 einen Hohlraum 240 aufweisen, der durch die beiden Gehäuseabdeckungen 95, 96 geschlossen wird. Auf jeder Seite der Gehäuseabdeckung dichten je zwei O-Ringe 244, 245 den Raum für ein durchfließendes Kühlmedium ab. Der ringförmige Zylinder 19 weist im Inneren einen Hohlraum 242 auf, durch den das Kühlmedium in gleicher Richtung fließen kann.
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Auf jeder Seite im Hohlraum des Gehäuses 17, 18 und im ringförmigen Zylinder 19 ist eine als Gehäuserippe ausgeführte Trennwand 243, 247 vorgesehen, die das abgekühlte Kühlmittel gleichzeitig durch drei Einströmöffnungen 250, 251, 257 entgegen der Kolbendrehrichtung zur größeren Wärmezone an der Abgasseite führt. Die Ausströmöffnungen 252, 253, 258 befinden sich nach einer vollständigen inneren Umspülung des Gehäuses 17, 18 und Zylinders 19 auf der gegenüberliegenden Seite zur Trennwand 243, 247, wo das erwärmte Kühlmittel zum Wasserkühler und einem thermostatisch geregelten Kühlkreislauf zugeführt wird.
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Erfindungsgemäß dienen die Trennwand 247 und eine gegenüberliegende Trennwand 248 gleichzeitig zur Aufnahme der erforderlichen Ölbohrungen 204, 205. Durch die vorteilhafte Gestaltung der im Querschnitt kreisbogenförmig oder rechtwinklig gestalteten Gehäusewand 255, verbunden mit einer möglichst geringen Wandstärke, wird eine effiziente Kühlung aller vier Kammern erreicht.
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Jeder einzelne Kolben 1–4 wird vorteilhafterweise zusätzlich zur Ölkühlung durch die Umspülung der Vorder- und Rückseite mit frischem Kraftstoff-Luft-Gemisch nach jeder vollen Umdrehung gekühlt.
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Das gesamte Motorkonzept in der Außenansicht links
50 und rechts
60 zeigen die
8.1 und
8.2. In der gewählten Einbaulage kann z. B. die erfindungsgemäße kolbenpaargesteuerte Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit je zwei sich gegenüber am Gehäuse
17,
18 angebrachten Konsolen
260 gelagert werden, um das entstehende Motordrehmoment abzustützen. Der Frischgasstutzen
262 in horizontaler Lage am Gehäuse
17 ist die Verbindung zu einem Vergaser des Motors. Der nach unten führende Abgasstutzen
265 am Gehäuse
18 ist für den Anschluss eines Schalldämpfers vorgesehen. Bezugszeichenliste
| Ziffer | Bezeichnung | Ziffer | Bezeichnung | Ziffer | Bezeichnung |
| | | | | | |
| 1 | Kolben | 50 | Außenansicht links | 99 | Hubmagnet |
| 2 | 51 | | 100 | Bolzenführung |
| 3 | 52 | Druckausgleichsventil | 101 |
| 4 | 53 | | 102 | |
| 5 | Kolbenscheibe | 54 | Rückschlagventil | 103 | |
| 6 | 55 | | 104 | |
| 7 | Kolbenbolzen | 56 | | 105 | Anschlag |
| 8 | Kolbenstange | 57 | | 106 |
| 9 | Kulissenstein | 58 | Arbeitswelle | 107 | |
| 10 | Sockel | 59 | | 108 | |
| 11 | Gewindebohrung | 60 | Außenansicht rechts | 109 | |
| 12 | Gewindestift | 61 | Gleitlager | 110 | Dämpferscheibe |
| 13 | | 62 | Bohrung | 111 |
| 14 | Nabe | 63 | zylindrische Feder | 112 | |
| 15 | Kugellager | 64 | | 113 | |
| 16 | 65 | | 114 | |
| 17 | Gehäuse | 66 | Klauenkupplung | 115 | Dämpferfeder |
| 18 | 67 | 116 |
| 19 | Zylinder | 68 | Bohrung | 117 | |
| 20 | | 69 | innere Kupplungsscheibe | 118 | Sensor |
| 21 | Rücklaufsperre (Freilauf) | 70 | 119 | |
| 22 | 71 | | 120 | Sensor |
| 23 | | 72 | Kugellager | 121 | |
| 24 | | 73 | | 122 | Kreissegment |
| 25 | Passfeder | 74 | | 123 |
| 26 | Ansaugkammer | 75 | Rücklaufsperre (Freilauf) | 124 | |
| 27 | Kompressionskammer | 76 | 125 | Sensor |
| 28 | Arbeitskammer | 77 | Kugellager | 126 |
| 29 | Expansionskammer | 78 | 127 | |
| 30 | Öffnung | 79 | | 128 | Kreissegment |
| 31 | 80 | äußere Kupplungsscheibe | 129 |
| 32 | Druckluftleitung | 81 | 130 | Hallsensor |
| 33 | | 82 | Passfeder | 131 |
| 34 | | 83 | Steuerscheibe | 132 | Trägerscheibe |
| 35 | Ansaugöffnung | 84 | 133 |
| 36 | Abgasöffnung | 85 | Zahnkranz | 134 | |
| 37 | | 86 | 135 | Hallrad (Positionsrad) |
| 38 | | 87 | Sensor | 136 |
| 39 | | 88 | Schwungrad | 137 | |
| 40 | Gewindebohrung | 89 | Öldrehdurchführung | 138 | Zündstartschalter |
| 41 | 90 | Tellerfedern, Federscheibe | 139 | Starter |
| 42 | Zündkerzen | 91 | Mutter | 140 |
| 43 | Kraftstoffeinspritzdüse | 92 | Keilriemenscheibe | 141 | |
| 44 | | 93 | | 142 | |
| 45 | | 94 | | 143 | |
| 46 | | 95 | Gehäuseabdeckung | 144 | Einzelfunkenspule |
| 47 | | 96 | 145 |
| 48 | Zapfen | 97 | Bolzen | 146 | |
| 49 | | 98 | Hubmagnet | 147 | Batterie |
| | | | | | |
| 148 | | 197 | vertikale Bohrung | 248 | Trennwand |
| 149 | Stab | 198 | mittlere Nut | 249 | |
| 150 | Kompressionsringsegment | 199 | Ölhauptstrom | 250 | Einströmöffnung |
| 151 | 200 | Ölnebenstrom | 251 |
| 152 | | 201 | horizontale Bohrung | 252 | Ausströmöffnung |
| 153 | Ölabstreif-Schmierringsegment | 202 | 253 |
| 203 | V-förmige Nut | 254 | |
| 154 | | 204 | Ölbohrung | 255 | Gehäusewand |
| 155 | | 205 | 256 | |
| 156 | | 206 | | 257 | Einströmöffnung |
| 157 | | 207 | | 258 | Ausströmöffnung |
| 158 | Dichtelement | 208 | Öl-Abstreifplatte | 259 | |
| 159 | 209 | zylindrische Feder | 260 | Konsole |
| 160 | Ölabstreif-Schmierrringelement | 210 | Pumpennutsegment | 261 | |
| 211 | 262 | Abgasstutzen |
| 161 | Überlappung | 212 | Ölbohrung | 263 | |
| 162 | äußere Nut | 213 | Öl-Abstreifplatte | 264 | |
| 163 | horizontale Nut | 214 | | 265 | Frischgasstutzen |
| 164 | Freigang radial | 215 | Pumpenscheibe | 266 | |
| 165 | Überlappung, überlappen | 216 | 267 | |
| 166 | Dichtelement | 217 | Vertiefung | 268 | |
| 167 | 218 | Nocken | 269 | |
| 168 | Bohrung | 219 | 270 | |
| 169 | 220 | Nut | | |
| 170 | Dichtring | 221 | Mitnehmerbolzen | Abkürzungen |
| 171 | 222 | | |
| 172 | 223 | | At | Arbeitstakte |
| 173 | überlappter Stoß | 224 | Abdichtplatte | Aw | Arbeitswelle |
| 174 | | 225 | Laschen | a–h | Richtungen |
| 175 | gewellte Feder | 226 | b | Kolbenbreite |
| 176 | überlappen | 227 | Ausklinkung | d | Kolbendurchmesser |
| 177 | mittlere Nut | 228 | | dg | gleichwertiger- Durchmesser |
| 178 | gerader Stoß | 229 | |
| 179 | äußere Nut | 230 | Dichtring | d:Vh | Hubverhältnis |
| 180 | Stift | 231 | axialer Dichtring | dg:Vh | gleichwertiges Hubverhältnis |
| 181 | 232 | O-Ring |
| 182 | horizontale Nut | 233 | | h | Kolbenhöhe |
| 183 | Überlappung, überlappen | 234 | O-Ring | j, k | Richtungen |
| 184 | | 235 | n | Drehzahl |
| 185 | Wellendichtring | 236 | | na | At pro Umdrehung |
| 186 | radiale Ölbohrung | 237 | | Kp a | Kolbenpaar a |
| 187 | Kugellager | 238 | | Kp b | Kolbenpaar b |
| 188 | Nut im Schmierelement | 239 | | Kw | Kurbelwinkel |
| 189 | | 240 | Hohlraum | OT | oberer Totpunkt |
| 190 | Ölbohrung | 241 | | R | Kurbelradius |
| 191 | | 242 | Hohlraum | UT | untere Totpunkt |
| 192 | Rückschlagventil | 243 | Trennwand | Vc | Verdichtungsraum |
| 193 | | 244 | O-Ring | Vh | Hubraum |
| 194 | Bohrung | 245 | VH | Kammervolumen |
| 195 | 246 | | | |
| 196 | V-förmige Nut | 247 | Trennwand | | |
