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Die
Erfindung betrifft eine Drehkolben-Brennkraftmaschine.
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Drehkolben-Brennkraftmaschinen
sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. So offenbart
die
DE 2 218 132 A1 eine
Drehkolben-Brennkraftmaschine, bei der mehrere einzelne Einheiten
in Tandem-Bauart zusammengefügt sind. Jede der Einheiten
besteht aus zwei kreisförmigen, auf parallelen Wellen befestigten Drehkolben,
von denen jeder über einen Teil seines Umfangs mit einer
Ausnehmung in Form eines Kreisringabschnitts versehen ist, die in
Folge Kämmeingriffs bei einem Kolben einer Einheit als
Kompressionsraum und beim anderen Kolben der selben Einheit als
Expansions- oder Arbeitsraum dient. Hierbei ist jede Einheit von
zwei kreisförmigen Drehkolben von einem Gehäuse
umschlossen, dass aus zwei Seitenwänden und einem Mantel
besteht, der im Achsnormalschnitt die Form zweier sich überschneidender
Kreise hat. Um eine Drehkolben-Brennkraftmaschine mit mehreren Einheiten
vorzusehen, beispielsweise mit vier Zylindern, müssen die
einzelnen Gehäuse der einzelnen Einheiten nebeneinander
angeordnet werden. Zwischen dem Kompressionsraum einer Einheit und
dem Expansionsraum einer neben dieser Einheit angeordneten zweiten
Einheit ist eine Verbindungsleitung vorgesehen, um das in dem einen
Kompressionsraum erzeugte und verdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch über
die Verbindungsleitung in den Expansionsraum der benachbarten Einheit bewegen
zu können. Diese Ausbildung weist den Nachteil auf, dass
die Verbindung mehrerer Einheiten zu einer mehrzylindrigen Drehkolben-Brennkraftmaschine
in axialer Richtung viel Raum beansprucht, so dass eine mehrzylindrige
Drehkolben-Brennkraftmaschine relativ breit in axialer Richtung
baut. Auch müssen jeweils die Gehäuse der einzelnen
Einheiten abgedichtet werden, was einen erheblichen Aufwand bedeutet.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolben-Brennkraftmaschine
bereit zu stellen, welche die oben genannten Nachteile überwindet
und insbesondere einen kompakten, leistungsfähigen und
einfach abzudichtenden Aufbau und einen energiesparenden Betrieb
ermöglicht.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und bevorzugte Weiterbildungen können den
Unteransprüchen entnommen werden.
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Weitere
Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der beiliegenden Zeichnungen. Diese zeigen:
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1:
eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Drehkolben-Brennkraftmaschine gemäß der
Erfindung mit aufgeschnittenem Gehäuse von oben;
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2:
eine schematische Seitenansicht auf die Drehkolben-Brennkraftmaschine
aus 1 entlang der Schnittlinie A-A;
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3:
eine schematische Seitenansicht auf die Drehkolben-Brennkraftmaschine
aus 2 entlang der Schnittlinie B-B;
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4a–c:
schematische Darstellungen unterschiedlicher Betriebszustände
während eines Arbeitszyklus der Drehkolben-Brennkraftmaschine
entsprechend der Ansicht in 2;
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5a–c: eine schematische Seitenansicht
der Drehkolben-Brennkraftmaschine nach 2 für
unterschiedliche Steuerwinkel;
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6:
eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Drehkolben-Brennkraftmaschine in axialer Richtung;
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7:
eine schematische Draufsicht auf die Drehkolben-Brennkraftmaschine
aus 6 entlang der Schnittlinie C-C;
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8:
eine schematische Schnittansicht entsprechend 2 durch
eine Weiterbildung der Drehkolben-Brennkraftmaschine des ersten
Ausführungsbeispiels;
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9:
eine schematische Seitenansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Drehkolben-Brennkraftmaschine gemäß der
Erfindung mit
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10:
eine schematische Seitenansicht auf die Drehkolben-Brennkraftmaschine
aus 9 entlang der Schnittlinie D-D.
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Eine
in 1 bis 3 schematisch dargestellte Drehkolben-Brennkraftmaschine
weist als wesentliche Bestandteile sechs im Wesentlichen gleiche
Scheiben 1 bis 6 auf. Die Scheiben 1 und 5 werden
auch als einlassseitige äußere Scheiben bezeichnet,
während die Scheiben 2 und 6 auch als
abtriebsseitige äußere Scheiben bezeichnet werden.
Die Scheiben 3 bzw. 4 werden auch als mittlere,
einlass- bzw. abtriebsseitige Scheiben bezeichnet. Die Scheiben 1 bis 6 bestehen
grundsätzlich aus Kreisscheiben, welche einen Kolbenbereich
größeren Durchmessers und einen Zwischenbereich
kleineren Durchmessers aufweisen, wie aus 2 hervorgeht.
Die beiden Bereiche nehmen jeweils etwa die Hälfte der
Scheiben 1 bis 6 ein.
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Die
Scheiben 1, 3 und 5 sind auf einer Welle 7 befestigt,
während die Scheiben 2, 4 und 6 auf
einer Abtriebswelle 8 angeordnet sind. Beide Wellen 7, 8 drehen
im motorischen Betrieb gegensinnig in die in 2 gezeigten
Richtungen, die Welle 7 also im Gegenuhrzeigersinn und
die Abtriebswelle 8 im Uhrzeigersinn. Um einen synchronen
Lauf der Wellen 7, 8 sicherzustellen, weisen diese
in 1 bis 3 nicht gezeigte, ineinander
kämmende Zahnräder auf, welche eine Kopplung im
Umdrehungsverhältnis 1:1 sicherstellen.
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Wie
insbesondere aus 1 hervorgeht, bilden die Scheiben 1 und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6 jeweils einander
zugeordnete Scheibenpaare. Die Zwischenbereiche und Kolbenbereiche
der einander zugeordneten Scheibenpaare sind so auf der Welle 7 bzw.
der Abtriebswelle 8 angeordnet, dass sie miteinander kämmend in
Eingriff gelangen. Anhand der in 2 vollständig
sichtbaren inneren Scheiben 3 und 4 ist leicht
erkennbar, dass während ungefähr einer halben
gegensinnigen Umdrehung der beiden Scheiben 3 und 4 der
innere Umfang des Zwischenbereichs der einlassseitigen Scheibe 3 auf
dem äußeren Umfang des Kolbenbereichs der abtriebsseitigen
Scheibe 4 abrollt (in 1–3 und 4a, b und f dargestellt). Während
der anderen halben gegensinnigen Umdrehung hingegen rollt der innere
Umfang des Zwischenbereichs der abtriebsseitigen Scheibe 4 auf
dem äußeren Umfang des Kolbenbereichs der einlassseitigen
Scheibe 3 ab (in 4c–e
dargestellt).
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Das
in 2 hinter dem Scheibenpaar 3, 4 liegende äußere
Scheibenpaar 1, 2 wie auch das in 2 nicht
sichtbare Scheibenpaar 5, 6 sind gegenüber
dem Scheibenpaar 3, 4 um einen Steuerwinkel α auf
den Welle 7 bzw. 8 verdreht angeordnet. Wie später
noch beschrieben wird, kann dieser Verdrehwinkel zur Einstellung
der Verdichtung geändert werden.
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Die
Scheiben 1 bis 6 sind von einem Gehäuse 9 umgeben,
welches im Wesentlichen aus zwei an ihren Längsseiten miteinander
verbundenen Teilzylindern besteht. In dem in 2 linken,
als Kompressionszylinder 10 bezeichneten Teilzylinder befindet
sich oben eine über alle Scheiben 1, 3, 5 reichende
Einlassöffnung 11 für ein Brennstoff-Luft-Gemisch.
In dem in 2 rechten, als Expansionszylinder 12 bezeichneten
Teilzylinder befindet sich unten eine nur im Bereich der äußeren
Scheiben 2, 6 verlaufende Auslassöffnung 13 für
das verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch, im Bereich der mittleren
Scheibe 4 läuft diese abdichtend auf dem Expansionszylinder 12 ab.
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Die
Umfangsseiten und Seitenflanken der Scheiben 1–6 laufen
abdichtend an den Wänden des Kompressions- bzw. Expansionszylinders 10, 12 sowie
den Umfangseiten bzw. Seitenflanken der benachbarten Scheiben 1–6 um.
Das im Kompressionszylinder 10 befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch
kann somit nur über einen Verbindungskanal 14 aus
dem Kompressionszylinder 10 in den Expansionszylinder 12 gelangen.
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, befinden sich
Verbindungskanaleingänge 15 unten auf den stirnseitigen Außenseiten
des Kompressionszylinders 10, während ein Verbindungskanalausgang 16 im
Umlaufbereich der expansionsseitigen mittleren Scheibe 4 in
den Expansionszylinder 12 reicht. Die Verbindungskanaleingänge 15 werden
auch mit VKE bezeichnet, der Verbindungskanalausgang 16 auch
mit VKA.
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Um
das Brennstoff-Luft-Gemisch, welches im Kompressionszylinder 10 und
dem Verbindungskanal 14 komprimiert wird, zünden
zu können, sind im Bereich der Verbindungskanaleingänge 14 Zündkerzen 17 und im
Bereich des Verbindungskanalausgangs 16 eine Zündkerze 18 vorgesehen.
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Die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Drehkolben-Brennkraftmaschine
wird nun anhand eines Arbeitszyklus in 4a) bis
f) sowie der am Ende der Beschreibung beigefügten Tabelle
detailliert erläutert.
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4a) zeigt die Stellung der Scheiben 1–4 zu
Beginn eines Arbeitszyklus. Die Einlassöffnung 11 ist dabei
im Bereich der Scheiben 1 und 5 geschlossen, während
sie im Bereich der mittleren einlassseitigen Scheibe 4 zum
Ansaugen von Brennstoff-Luft-Gemisch geöffnet ist.
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Im
unteren Bereich des Kompressionszylinders 10 sind die Verbindungskanaleingänge 15 geöffnet, während
der Verbindungskanalausgang 16 durch die expansionsseitige
mittlere Scheibe 4 verschlossen ist. Somit wird im unteren
Bereich des Kompressionszylinders 10 befindliches Brennstoff-Luft-Gemisch
durch alle drei Scheiben 1, 3 und 5 in
deren Zwischenbereich und im Verbindungskanal komprimiert.
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Im
Expansionszylinder 12 endet die Expansionsphase im Bereich
der äußeren Scheiben 2 und 6,
wobei diese den Auslass 13 noch verschließen.
Die verbrannten Abgase im Bereich des Zwischenbereichs der mittleren
Scheibe 4 werden in Richtung des Auslass 13 gleitend
und somit gedrosselt zum Auslass 13 verschoben.
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Anschließend
wird vom Zustand in 4a) ausgehend zunächst
weiterhin im Bereich der mittleren Scheibe 3 des Kompressionszylinders 10 oben
Brennstoff-Luft-Gemisch angesaugt, wobei sich dann sukzessive Scheiben 1, 5 des
Kompressionszylinders 10 mit ihren Zwischenbereichen zur
Einlassöffnung 11 hin öffnen. Hierdurch
wird verstärkt Brennstoff-Luft-Gemisch in den freiwerdenden
Zwischenraum zwischen Kompressionszylinder 10, den Scheibenumfängen
der Scheiben 1, 3, 5 und 2, 4, 6 angesaugt.
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Im
unteren Bereich des Kompressionszylinders 10 wird das Brennstoff-Luft-Gemisch
zwischen Kompressionszylinder 10, den Scheibenumfängen
der Scheiben 1, 3, 5 und 2, 4, 6 weiter
komprimiert, wobei der Verbindungskanalausgang 16 nach
wie vor durch die mittlere Scheibe 4 des Expansionszylinders 12 verschlossen
ist.
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Währenddessen
wird im Expansionszylinder 12 der Auslass 13 durch
die Scheiben 2 und 6 zunehmen geöffnet,
die Abgase im Bereich der Scheiben 2, 4
6 werden
gedrosselt zum Auslass 13 geführt und dort abgegeben.
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In 4b) wird nach wie vor im Bereich der Scheiben 1, 3, 5 oben
angesaugt, während im Bereich der mittleren Scheibe 3 unten
die Komprimierung beendet wird. Die Komprimierung im Bereich der äußeren
Scheiben 1, 5 unten wird jedoch fortgesetzt, wobei
das dort befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch nachfolgend weiter in
den Verbindungskanal 14 gedrückt wird. Im Expansionszylinder 12 wird
nach wie vor Abgas aus dem Bereich der mittleren Scheibe 4 ausgestoßen,
wie auch aus den Bereichen der äußeren Scheibe 2 und 6.
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Dieser
Vorgang wird nach 4b) bei nach wie vor geöffneten
Verbindungskanaleingängen 15 und geschlossenem
Verbindungskanalausgang 16 fortgesetzt, bis der in 4c) gezeigte Zustand erreicht wird. Im oberen
Bereich des Kompressionszylinders 10 wird Brennstoff-Luft-Gemisch
durch die Einlassöffnung 11 im Bereich aller drei
Scheiben 1, 3 und 5 angesaugt.
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Die
Verbindungskanaleingänge 15 werden – beginnend
mit 4c) – dann durch die äußeren
Scheiben 1 und 5 verschlossen, sodass der Komprimierungsvorgang
auch durch die Scheiben 1 und 5 beendet ist. Gleichzeitig
wird der Verbindungskanalausgang 16 im Expansionszylinder 12 durch
die mittlere Scheibe 4 freigegeben, sodass das komprimierte
Brennstoff-Luft-Gemisch in den Expansionszylinder 12 gelangen
kann. Anschließend wird das noch im Verbindungskanal 14 befindliche
komprimierte Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Zündkerzen 17 und 18 gezündet,
sodass zunächst nur eine Verbrennung im Bereich des Verbindungskanals 14 und
des Zwischenbereichs der mittleren Scheibe 4 stattfindet
und somit nur diese angetrieben wird.
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Ausgehend
von 4c) werden nach wie vor Abgase
im Bereich der Scheibe 4 wie auch im Bereich der Scheiben 2 und 6 durch
die Auslassöffnung 13 ausgestoßen. Der
Ansaugvorgang im Bereich der mittleren Scheibe 3 wird in
dem Moment beendet wird, in dem die in Umdrehungsrichtung vordere
Kante des Kolbenbereichs der Scheibe 3 den Einlass 10 überstreicht.
Im Bereich der äußeren Scheiben 1 und 5 wird
oben nach wie vor weiterhin Brennstoff-Luft-Gemisch angesaugt. Eine
Komprimierung findet im Kompressionszylinder 10 nicht mehr
statt.
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Mit
Erreichen der in 4d) dargestellten Stellung ist
das Ansaugen im Bereich der mittleren Scheibe 3 beendet,
wobei das im Bereich der Scheibe 3 befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch
nach unten verschoben wird. Ebenso wird weiterhin im Bereich der
Scheiben 1 und 5 Brennstoff-Luft-Gemisch angesaugt.
Zu diesem Zeitpunkt werden dann auch die Bereiche der Scheiben 2 und 6 vollkommen
zum Verbindungskanalausgang 16 hin geöffnet, sodass
in den Bereichen der Scheiben 2, 4 und 6 Brennstoff-Luft-Gemisch
verbrannt wird und Expansion stattfindet. Die Scheibe 2 und 6 dienen
somit auch als Nachbrennkammern. Der Ausstoß im Bereich der
mittleren Scheibe 4 ist vollständig beendet ist,
während die Abgase im Bereich der Scheiben 2 und 6 weiter ausgestoßen
werden.
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Anschließend
wird dann bei der in 4e) gezeigten
Stellung das Ansaugen des Brennstoff-Luft-Gemischs im Kompressionszylinder 10 vollständig
durch Verschließen des Einlass 10 mittels der äußeren
Scheiben 1 und 5 beendet. Die Verbindungskanaleingänge 15 sind
nach wie vor verschlossen, während der Verbindungskanalausgang 16 nach
wie vor geöffnet ist. Ebenso werden die Abgase im Expansionszylinder 12 unten im
Bereich der Scheiben 2 und 6 weiter ausgestoßen,
bis die in 4f) gezeigte Stellung erreicht
ist. Dann wird der Auslass 13 durch die äußeren
Scheiben 2, 6 verschlossen. Im oberen Bereich
des Expansionszylinder 12 findet nach wie vor die Verbrennung
und Expansion im Bereich der Scheiben 2, 4, 6 statt.
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Mit
dem Ende des Ansaugens des Brennstoff-Luft-Gemischs im Kompressionszylinder 10 in 4e) beginnt nun im Kompressionszylinder 10 der
Komprimierungsvorgang des im unteren Bereich des Kompressionszylinders 10 befindlichen
Brennstoff-Luft-Gemischs bei noch verschlossenen Verbindungskanaleingängen 15 und
wird bis zur in 4f) gezeigten Stellung fortgesetzt.
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Nachfolgend
beginnt dann in 4f) das Ansaugen im Bereich
der mittleren Scheibe 3 oben. Durch die führende
Kante der mittleren Scheibe 4 wird der Verbindungskanalausgang 16 verschlossen.
Erst danach werden dann durch Wegrotieren des in Drehrichtung hinteren
Endes des Kolbenbereichs der äußeren Scheiben 1, 5 die
Verbindungskanaleingänge 15 freigegeben, so dass
das komprimierte Brennstoff-Luft-Gemisch in den Verbindungskanal 14 eingeleitet
werden kann. In dem in 4f) gezeigten
Zustand ist dann auch das Ausstoßen der Abgase in den Auslass 13 beendet,
sobald die in Drehrichtung führenden Kanten der äußeren Scheiben 2, 6 die
in 4f) gezeigte Stellung erreicht
haben.
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Damit
ist ein Arbeitszyklus beendet und ein neuer Arbeitszyklus beginnt.
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Die
Steuerung der Drehkolben-Brennkraftmaschine kann u. a. durch Steuerung
der Brennstoff-Zufuhr, Steuerung der Zündzeitpunkte sowie
Steuerung der Verdichtung erfolgen.
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In 5a) bis 5c) ist
gezeigt, wie durch einen unterschiedlichen Steuerwinkel α zum
Zündzeitpunkt eine unterschiedliche Verdichtung eingestellt
werden kann. Der verstellbare Zündwinkel α wird
dadurch erreicht, dass das mittlere Scheibenpaar 3, 4 gegenüber
den äußeren Scheibenpaaren 1, 5 und 2, 6 verdreht wird.
So ist in 5a) ein kleiner Zündwinkel α gezeigt,
bei dem der Brennstoff weniger stark verdichtet wird, als beispielsweise
in 5b) oder 5c).
Die in 5a) gezeigte Stellung ist für
leichte Brennstoffe wie Alkohol, Gase etc. geeignet. Für
mittelschwere Brennstoffe wie beispielsweise Benzin mit niedriger
Oktanzahl ist der Steuerwinkel α nach 5b) geeignet, während für schwere
Brennstoffe wie Benzin mit hoher Oktanzahl der in 5c) geeignete Steuerwinkel α sinnvoll
ist.
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Die
Einstellung des Zündwinkels α anhand der Winkelverstellung
der mittleren Scheiben 3, 4 wird nun anhand von 6 und 7 erläutert.
Soweit dort gleiche Elemente wie in 1 bis 5 dargestellt sind, werden wieder die gleichen
Bezeichnungen und Bezugszeichen verwendet.
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In 6 ist
lediglich der Aufbau des Expansionszylinders 12 dargestellt,
der Kompressionszylinder ist entsprechend ausgebildet. An die in 6 linke
Stirnseite des Expansionszylinders 12 ist ein Steuerblock 19 angebracht.
Die Abtriebswelle 8 reicht sowohl durch den Expansionszylinder 12 als
auch den Steuerblock 19 und ist dort jeweils über
Kugellager 20, 21 drehbar gelagert.
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Im
Steuerblock 19 ist ein Zahnrad 22 fest mit der
Abtriebswelle 8 verbunden, wobei das Zahnrad 22 in ein
entsprechendes Zahnrad auf der Welle 7 eingreift und somit
den synchronen Lauf der Wellen 7, 8 sicherstellt.
Das Zahnrad 22 kann über Schraubverbindungen 23 fest
mit einem zweiten, gleichermaßen ausgebildeten Zahnrad 24 verbunden
werden. Das zweite Zahnrad 24 ist fest mit einer Steuerhülse 25 verbunden.
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Die
Steuerhülse 25 weist den in 6 gezeigten
Querschnitt auf und ist gegenüber der Abtriebswelle 8 drehbar
gelagert mittels Kugellagern 26, 27 am Expansionszylinder 12 bzw.
dessen Gehäuse gelagert. Auf der Steuerhülse 25 wiederum
sind die äußeren Scheibe 2 und 6 befestigt.
Hierbei weist die Steuerhülse 25 im Bereich der
Scheibe 2 eine hohlzylindrische Ausnehmung 28 auf,
in die eine auf der Abtriebswelle 8 befestigte entsprechende kreisringförmige
Steuerscheibe 29 reicht. Von der Steuerscheibe 29 reichen
Steuerbolzen 30 durch in 7 erkennbar
bohnenförmige, längliche Öffnungen 31 in
der einen Seitenwand der hohlzylindrischen Ausnehmung 28 der
Steuerhülse 25. Die Steuerbolzen 30 reichen
in entsprechende Bohrungen in der mittleren Scheibe 4.
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Sind
die Zahnräder 22, 24 nicht über
die Verbindungsschrauben 23 miteinander verbunden, so kann die
Abtriebswelle 8 gegenüber der Steuerhülse 25 um
den Steuerwinkel α verdreht werden, der durch die Länge
der Öffnungen 31 begrenzt wird. Zur Einstellung
des Steuerwinkels α muss lediglich die Verbindung zwischen
den Zahnrädern 22 und 24 gelöst,
dann der Steuerwinkels α eingestellt und anschließend
die Zahnräder 22 und 24 wieder fest verbunden
werden. Hierzu können über den Umfang des Zahnrads 24 verteilt
zahlreiche Gewindebohrungen angeordnet sein, in welche die Verbindungsschrauben 23 des
Zahnrads 22 unterschiedlich eingesetzt werden können.
Somit kann auf schnelle Weise der Steuerwinkel α zwischen
dem mittleren Scheibenpaar 3, 4 und den äußeren
Scheibenpaaren 1, 2 und 5, 6 verändert
werden.
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Anstelle
des Zahnrads 24 und des entsprechenden Zahnrads auf der
Welle 7 können diese Zahnräder auch durch
Scheiben ersetzt werden, welche nicht miteinander in Verbindung
stehen. Die Synchronisation der Wellen 7, 8 erfolgt
dann über das Zahnrad 22 und das mit diesem kämmenden
Zahnrad auf der Welle 7.
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Alternative
Einstellungsmöglichkeiten des Steuerwinkels bestehen, indem
beispielsweise an Stelle der festen Verbindung zwischen den beiden
Zahnrädern 22 und 24 nach 7 eine
von außen steuerbare Winkelverstellung der Scheibenpaare 1, 2, 5, 6 und 3, 4 ermöglicht
wird. Dies könnte beispielsweise hydraulisch, elektromagnetisch
oder mit Fliehkraftsteuerung erfolgen.
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Um
die Leistung des Motors noch weiter zu erhöhen, kann in
einer Weiterbildung der Erfindung nach 8 noch ein
zusätzlicher Einlass 32 im Expansionsbereich des
Expansionszylinders 12 vorgesehen werden, durch den eine
bestimmte Menge von Wasser in den Expansionsbereich eingeleitet
werden kann. Durch die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs
im Expansionszylinder 12 wird das eingesprühte
Wasser verdampft, wodurch die Expansion und der Expansionsdruck
im Expansionszylinder 12 noch verstärkt werden (Boost-Effekt).
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In 9 und 10 ist
eine alternative Ausführung der Drehkolben-Brennkraftmaschine
gezeigt. Diese unterscheidet sich von dem in 1 bis 7 gezeigten
Ausführungsbeispiel dadurch, dass anstelle von drei Scheibenpaaren 1, 2, 3, 4 und 5, 6 lediglich
zwei Scheibenpaare 1, 2 und 3, 4 verwendet
werden, das Scheibenpaar 5, 6 aus 1 weggelassen
wurde. Ansonsten entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der
in 9 und 10 gezeigten Drehkolben-Brennkraftmaschine
der der Drehkolben-Brennkraftmaschine mit drei Scheibenpaaren in 1 bis 7.
Gegenüber der grundsätzlich funktionsfähigen
Ausführung mit zwei Scheibenpaaren 1, 2 und 3, 4 weist
die Ausführung mit drei Scheibenpaaren 1, 2, 3, 4 und 5, 6 den
Vorteil auf, dass durch die symmetrische Ausbildung mit zwei äußeren
Scheibenpaaren 2, 1 und 5, 6 eine
asymmetrische Lastverteilung wie bei der Ausführung in 9 und 10 vermieden
wird. Somit können bei der Ausführung nach 9 und 10 entstehende
pulsierende Axialkräfte, welche zu deutlich höheren
Reibungen der Seitenflächen der Scheiben aneinander und
am Gehäuse führen, vermieden werden.
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Die
Drehkolben-Brennkraftmaschine wird vorzugsweise aus feuerfesten
Materialien, beispielsweise Keramiken hergestellt. Insbesondere
gilt dies für die die Scheiben 1–6 sowie
die Innenwandungen der Kompressions- und Expansionszylinder 10, 12.
Bei Verwendung derartiger feuerfester Materialien können
sehr hohe Temperaturen im Expansionsraum erreicht werden, wobei
die Drehkolben-Brennkraftmaschine dann auch im Betrieb weitgehend
ohne zusätzliche Kühlung auskommen kann. Alternativ
oder auch in Kombination können aber auch herkömmliche
im Motorenbau verwendete Materialien eingesetzt werden.
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Vorteile
der erfindungsgemäßen Drehkolben-Brennkraftmaschine
sind, dass die erzeugten Expansionskräfte vollständig
auf die Arbeitswelle 8 übertragen werden. Darüber
hinaus läuft die erfindungsgemäße Drehkolben-Brennkraftmaschine
verschleißfrei, eine Schmierung ist nicht notwendig, wodurch
alle Probleme, die bei herkömmlichen Motoren mit der Ölversorgung, Öldruck
und Öltemperaturkontrolle verbunden sind, entfallen. Darüber
hinaus, weist die erfindungsgemäße Drehkolben-Brennkraftmaschine
keine Ventile, Nockenwellen, Zahnriemen, Zahnketten, Umlenkrollen, Ölwanne
oder Zwischenwände auf. Zudem wird das größte Drehmoment
bei der Zündung erzeugt. Auch kann die Zündung
der Zündkerzen 17, 18 am Verbindungskanaleingang 15 bzw.
Verbindungskanalausgang 16 unterschiedlich angesteuert
werden, um beispielsweise eine richtungsgesteuerte Verbrennung von
den Verbindungskanaleingängen 15 zum Verbindungskanalausgang 16 zu
erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- äußere
Scheibe (einlassseitig)
- 2
- äußere
Scheibe (abtriebsseitig)
- 3
- innere
Scheibe (einlassseitig)
- 4
- innere
Scheibe (abtriebsseitig)
- 5
- äußere
Scheibe (einlassseitig)
- 6
- äußere
Scheibe (abtriebsseitig)
- 7
- Welle
- 8
- Abtriebswelle
- 9
- Gehäuse
- 10
- Kompressionszylinder
- 11
- Einlass
- 12
- Expansionszylinder
- 13
- Auslass
- 14
- Verbindungskanal
(VK)
- 15
- Verbindungskanaleingang
(VKE)
- 16
- Verbindungskanaleingang
(VKA)
- 17
- Zündkerzen
VKE
- 18
- Zündkerze
VKA
- 19
- Steuerblock
- 20
- Kugellager
Abtriebswelle
- 21
- Kugellager
Abtriebswelle
- 22
- Zahnrad
wellenseitig
- 23
- Verbindungsschrauben
- 24
- Zahnrad
hülsenseitig
- 25
- Steuerhülse
- 26
- Kugellager
Steuerhülse
- 27
- Kugellager
Steuerhülse
- 28
- hohlzylindrische
Ausnehmung
- 29
- Steuerscheibe
- 30
- Steuerbolzen
- 31
- bohnenförmige,
längliche Öffnungen
- 32
- Boost-Eingang
-
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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