DE102013002643B4 - Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer Download PDF

Info

Publication number
DE102013002643B4
DE102013002643B4 DE201310002643 DE102013002643A DE102013002643B4 DE 102013002643 B4 DE102013002643 B4 DE 102013002643B4 DE 201310002643 DE201310002643 DE 201310002643 DE 102013002643 A DE102013002643 A DE 102013002643A DE 102013002643 B4 DE102013002643 B4 DE 102013002643B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
pressure chamber
internal combustion
combustion engine
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE201310002643
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013002643A1 (de
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE201310002643 priority Critical patent/DE102013002643B4/de
Priority to PCT/EP2013/003576 priority patent/WO2014079589A1/de
Publication of DE102013002643A1 publication Critical patent/DE102013002643A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013002643B4 publication Critical patent/DE102013002643B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/356Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F01C1/3562Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or engines
    • F01C1/084Toothed wheels

Abstract

Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Druckkammer (01), a) wobei in der mindestens einen Druckkammer (01) ein Arbeitsgas vorhanden ist, b) wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Betriebszustand aufweist, in welchem das in der betreffenden Druckkammer (01) vorhandene Arbeitsgas gezündet ist, c) wobei räumlich getrennt von der betreffenden Druckkammer (01) mindestens ein mit einer Abtriebswelle (08) gekoppeltes Zellenrad (07) angeordnet ist, d) wobei das mindestens eine Zellenrad (07) an seinem Umfang jeweils mehrere Zellen (11) aufweist, e) wobei ein die betreffende Druckkammer (01) und mindestens eine der Zellen (11) des betreffenden Zellenrades (07) miteinander verbindender, vom gezündeten Arbeitsgas durchströmter oder zumindest durchströmbarer Verbindungskanal (12) vorgesehen ist, f) wobei zumindest die betreffende mit dem Verbindungskanal (12) verbundene Zelle (11) des betreffenden Zellenrades (07) in Umfangsrichtung desselben mindestens eine Beaufschlagungsfläche (16) aufweist, g) wobei die mindestens eine Beaufschlagungsfläche (16) mit der Strömung des gezündeten Arbeitsgases in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) druckbeaufschlagt ist, so dass diese Druckbeaufschlagung der jeweiligen Beaufschlagungsfläche (16) auf das betreffende Zellenrad (07) und die mit diesem Zellenrad (07) gekoppelte Abtriebswelle (08) ein Drehmoment ausübt, h) dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (11) in dem betreffenden Zellenrad (07) jeweils als ein Bereich (33; 34) eines Ringspaltes ausgebildet sind, i) dass ein in seiner Bewegung gesteuerter oder zumindest steuerbarer Schieber (32) vorgesehen ist, mit welchem der sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckende Ringspalt des betreffenden Zellenrades (07) derart absperrbar ist, dass dieser Ringspalt in zwei voneinander getrennte, in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) einander nachfolgende Bereiche (33; 34) aufgeteilt ist, wobei jeder dieser Bereiche (33; 34) jeweils eine Zelle (11) bildet, j) wobei der in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades (07) vorlaufende Bereich (33) des sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckenden Ringspaltes als ein Kompressor ausgebildet ist, und wobei der in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades (07) nachlaufende Bereich (34) des sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckenden Ringspaltes vom gezündeten Arbeitsgas durchströmt ist, k) wobei dieser Kompressor als ein Kompressor für die der betreffenden Druckkammer (01) zuzuführende Luft ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer. Die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ist insbesondere als eine stationäre Anlage zur Verwendung z. B. in einem Blockheizkraftwerk ausgebildet.
  • Eine Verbrennungskraftmaschine ist eine Wärmekraftmaschine, die geeignet ist, durch innere Verbrennung von vorzugsweise flüssigem oder gasförmigen Kraftstoff mechanische Arbeit zu verrichten, und die zudem eine Umwandlung von innerer Energie des Kraftstoffes in mechanische Arbeit auch tatsächlich ausführt. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen Arbeitsraum auf, in welchem zumindest folgende vier Arbeitsprozesse stattfinden, nämlich Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen, und in welchem chemische Energie aus einem Kraftstoff-Luft-Gemisch über die Temperatur des Arbeitsgases in Druck (Kraft) und Ausdehnung (Weg) und damit in mechanische Energie (Kraft mal Weg) umgewandelt wird. Es sind z. B. als ein Hubkolbenmotor oder als ein Kreiskolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen die vorgenannten vier Arbeitsprozesse in sich wiederholenden Zyklen jeweils sequentiell ablaufen.
  • Beispielsweise ist durch die DE 1 801 112 A ein Drehkolbenmotor mit einem feststehenden Gehäuse und einer in diesem Gehäuse drehbar gelagerten Ausgangswelle bekannt, wobei mehrere Rotorsektoren um die Ausgangswelle konzentrisch drehbar montiert sind, wobei die Bewegung der Rotorsektoren mit Bezug auf die Drehung der Ausgangswelle derart ist, dass sie sich im Wesentlichen mit dieser drehen, während sie zur Bildung von Verbrennungskammern veränderlichen Volumens gegeneinander hin- und herschwingen, und wobei die Entfernung benachbarter Rotorsektoren jedes Rotorpaares voneinander in Beziehung zur Winkelstellung der Ausgangswelle gegenüber dem feststehenden Gehäuse steht, und dass das Gehäuse an geeigneter Stelle mit Einlass- und Auslassöffnungen sowie mit Zündeinrichtungen versehen ist.
  • Durch die DE 38 13 185 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei der es sich um einen reinen Kreisläufer handelt, wobei die Explosionskammer außen und teilweise im Stator angebracht ist, wobei sich die Explosionskammer zum Rotor hin verjüngt, wobei das Treibstoffgemisch mittels eines mitlaufenden Kompressors oder Verdichters in das erforderliche Mischungsverhältnis gebracht wird, wobei dieser Kompressor oder Verdichter an die Triebwelle dieser Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.
  • Durch die DE 43 05 342 A1 ist eine Rotationskraft- und Arbeitsmaschine bekannt, bei der sich eine auf einem Rotor befestigte Schaufel in einer der Form der Schaufel entsprechenden Ringkammer bewegt, wobei die Ringkammer an einer Stelle des Umfanges durch einen sich synchron mit der Drehzahl des Rotors bewegenden Schiebers unterteilt wird bzw. den Durchgang der Schaufel in der Ringkammer freigibt, wobei sich die zwischen Vorder- und Rückseite der Schaufel und dem Schieber in der Ringkammer befindlichen Gasvolumina kontinuierlich vergrößern bzw. verkleinern, d. h. verdichtet oder entspannt werden im Zusammenwirken von Einlassventil, -öffnung und Auslassventil, -öffnung, wobei bei Antrieb über Antriebswelle das von der Schaufel über das Auslassventil, -öffnung in die Ringkammer eingetretene Gas/Arbeitsmittel im Verdichtungsraum komprimiert wird – gleich Kompressor, oder bei Antrieb über in die Einlassventilöffnung einströmende, komprimierte Gase oder Dämpfe, die sich in der Ringkammer entspannen und dabei Druck auf die Schaufel ausüben, welche dadurch über den Rotor die Welle antreibt und somit Arbeit leistet – gleich Expansionskraftmaschine.
  • Durch die DE 77 21 903 U1 ist ein Rotationskolbenverbrennungsmotor bekannt, wobei zur Verdichtung und Verbrennung eines Brennstoff-Luftgemisches sowie zur Expansion der Verbrennungsgase getrennte Räume vorgesehen sind, wobei zwischen Verdichtungs- und Verbrennungsraum bzw. Verbrennungs- und Expansionsraum periodisch Verbindungen herstellbar sind, und wobei der Expansionsraum als ein die Abtriebswelle konzentrisch umgebender, mit wenigstens einem Auslass versehener Ringraum ausgebildet ist, in dem wenigstens ein mit der Abtriebswelle verbundener Kolben gleitet.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine insbesondere stationäre Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer zu schaffen, wobei diese Verbrennungskraftmaschine einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass weder eine Richtungsumkehr einer angetriebenen Masse wie z. B. eines Kolbens noch eine Abbremsung einer solchen Masse vorgesehen sind, denn die vom gezündeten Arbeitsgas angetriebene Masse führt eine reine Drehbewegung aus. Erfindungsgemäß ist die angetriebene Masse als ein drehbeweglich gelagertes Zellenrad ausgebildet. Die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine führt somit weder eine Hubbewegung noch eine Oszillation aus. Die Verwendung des vorgeschlagenen Zellenrades hat zur Folge, dass mit der angetriebenen Masse ein innerhalb der Druckkammer bestehender Verdichtungsdruck des Arbeitsgases nicht überwunden werden muss. Vielmehr kann die durch eine exotherme Reaktion des Arbeitsgases frei gesetzte Energie ungehindert für die beabsichtigte Rotation der angetriebenen Masse verwendet werden, weshalb für die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ein gegenüber einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine vergleichsweise höherer Wirkungsgrad erzielt wird.
  • Die gefundene Lösung wird nachfolgend anhand von zwei Figuren im Einzelnen beschrieben, wobei in beiden Figuren gleiche Bauteile oder gleiche Baugruppen jeweils mit einem selben Bezugszeichen bezeichnet sind. Anhand dieser beiden Figuren werden Aufbau und Arbeitsweise der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 vereinfacht und nur schematisch in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Variante des Zellenrades;
  • 2 gleichfalls vereinfacht und nur schematisch in einer Schnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine mit einer zweiten Variante des Zellenrades.
  • Wie aus beiden Figuren ersichtlich ist, weist die Verbrennungskraftmaschine jeweils als eine erste Baugruppe in einem druckfesten, z. B. aus einem metallischen, z. B. Stahl, oder aus einem keramischen Werkstoff bestehendem Gehäuse 17 mindestens eine z. B. als eine Hohlkugel ausgebildete Druckkammer 01 auf, wobei in der betreffenden Druckkammer 01 ein Arbeitsgas vorgehalten und/oder aufbereitet wird. Als Arbeitsgas wird ein exotherm reagierendes Stoffgemisch verwendet, insbesondere ein Kraftstoff-Luft-Gemisch. Als Kraftstoff wird ein vorzugsweise flüssiger Brennstoff verwendet, dessen chemische Energie durch direkte Verbrennung in Antriebskraft umgewandelt wird. Als Kraftstoff wird z. B. Benzin, Diesel, Schweröl oder Pflanzenöl verwendet. Es ist aber auch möglich, einen gasförmigen Brennstoff wie z. B. Erdgas oder Methan zu verwenden. Die Luftzuführung erfolgt mittels eines in die betreffende Druckkammer 01 mündenden Lufteinlasskanals 02. Die für den Verbrennungsprozess erforderliche Frischluft, nachfolgend kurz als Luft bezeichnet, wird der betreffenden Druckkammer 01 vorzugsweise zeitlich und/oder mengenmäßig gesteuert zugeführt, weshalb im Lufteinlasskanal 02 ein von einer Steuereinheit gesteuertes oder zumindest steuerbares Ventil 03 angeordnet ist. Die Steuereinheit ist vorzugsweise als eine elektronische Steuereinheit ausgebildet und führt mit Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise mehrere Steuerungsaufgaben aus. Die auch als Ladung bezeichnete Luftmenge wird der betreffenden Druckkammer 01 im Vergleich zu einem die Verbrennungskraftmaschine umgebenden Luftdruck vorzugsweise verdichtet zugeführt. Dazu weist die durch den Lufteinlasskanal 02 zur betreffenden Druckkammer 01 strömende Luft im Zeitpunkt der Luftzuführung, d. h. bei geöffnetem Ventil 03, gegenüber dem die Verbrennungskraftmaschine zu diesem Zeitpunkt umgebenden Luftdruck eine Druckdifferenz von z. B. mindestens 20 bar auf. Die betreffende Druckkammer 01 hat ein Volumen im Bereich z. B. von 100 cm3 bis 3.000 cm3. Zur Einbringung des Kraftstoffes in die betreffende Druckkammer 01 ist ein von der Steuereinheit gesteuertes oder zumindest steuerbares Kraftstoffeinlassventil 04 vorgesehen, mittels welchem der Kraftstoff zeitlich und/oder mengenmäßig gesteuert in die betreffende Druckkammer 01 vorzugsweise durch Einspritzung und dortiger Zerstäubung eingebracht wird. In der betreffenden Druckkammer 01 ist ferner ein vorzugsweise elektrisches Heizelement 06 vorhanden, mit welchem die in die betreffende Druckkammer 01 eingebrachte Luftmenge insbesondere nach einem Schließen des Ventils 03 im Lufteinlasskanal 02 auf eine Temperatur T2 von z. B. 300°C oder auch bis zu 800°C erwärmt wird. Durch die Erwärmung der in der betreffenden druckdicht abgeschlossenen Druckkammer 01 vorhandenen Luftmenge von ihrer Temperatur T1 beim Einlass in die betreffende Druckkammer 01 auf die vergleichsweise höhere Temperatur T2 erhöht sich auch der Druck dieser Luft auf einen Druck p2 von z. B. 35 bar oder mehr, wodurch diese Luft im Vergleich zu ihrem Druck p1 beim Einlass in die betreffende Druckkammer 01 weiter verdichtet wird. Eine von der Steuereinheit ausgeführte Steuerung des Ventils 03 im Lufteinlasskanal 02 und des Kraftstoffeinlassventils 04 sieht vor, dass der Kraftstoff mittels des Kraftstoffeinlassventils 04 erst dann in die betreffende Druckkammer 01 eingebracht wird, nachdem die in der betreffenden Druckkammer 01 vorhandene Luftmenge infolge ihrer Erwärmung ihren Arbeitsdruck, d. h. den hohen Druck p2 erreicht hat. Das als Arbeitsgas dienende Kraftstoff-Luft-Gemisch wird somit erst in der betreffenden Druckkammer 01 hergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass die höhere Temperatur T2 mindestens die stoffspezifische Zündtemperatur des Kraftstoffes erreicht, so dass sich der Kraftstoff in Gegenwart der in der betreffenden Druckkammer 01 vorhandenen Luft ohne weitere Zündquelle selbst entzündet. Sofern die bevorzugte Selbstentzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht erfolgt, ist in der betreffenden Druckkammer 01 zur Fremdzündung zusätzlich zum Heizelement 06 oder alternativ dazu eine Zündeinrichtung vorgesehen. Das Heizelement 06 wird während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise im Dauerbetrieb betrieben und ist z. B. als eine Glühkerze ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine weist demnach einen Betriebszustand auf, in welchem das in der betreffenden Druckkammer 01 vorhandene Arbeitsgas entweder durch Selbstzündung oder mittels der Zündeinrichtung durch Fremdzündung gezündet ist. Ungeachtet der Art der Zündung des Arbeitsgases kommt es in der betreffenden Druckkammer 01 zu einer explosionsartigen Verbrennung, wobei sich eine Flammfront dieser Verbrennung druckvoll auszubreiten sucht. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Baugruppe der Verbrennungskraftmaschine zwei oder mehr insbesondere baugleiche Druckkammern 01 aufweist, welche gleichzeitig im Betrieb sind. Beim gleichzeitigen Betrieb von mehreren Druckkammern 01 sind die jeweiligen Arbeitsprozesse in den jeweiligen Druckkammern 01 durch eine von der Steuereinheit ausgeführte Steuerung der jeweiligen Ventile 03, Kraftstoffeinlassventile 04, Heizelemente 06 und/oder Zündeinrichtungen miteinander synchronisiert oder im Sinne ihres zielgerichteten Zusammenwirkens zumindest aufeinander abgestimmt.
  • Die Verbrennungskraftmaschine weist als eine zweite Baugruppe mindestens ein drehbeweglich angeordnetes, z. B. kreisrund und scheibenförmig ausgebildetes Zellenrad 07 auf, wobei dieses mindestens eine Zellenrad 07 mit einer Abtriebswelle 08 vorzugsweise mechanisch gekoppelt ist. Sofern mehrere Zellenräder 07 vorgesehen sind, so sind diese Zellenräder 07 mit derselben Abtriebswelle 08 gekoppelt, d. h. sie wirken gemeinsam auf die vorzugsweise horizontal gelagerte Abtriebswelle 08. Die Abtriebswelle 08 hat einen Durchmesser d08 im Bereich von z. B. 80 mm bis 200 mm, vorzugsweise zwischen 100 mm und 150 mm. Die Verbrennungskraftmaschine ist demnach auch im Fall mehrerer Druckkammern 01 und/oder Zellenräder 07 einwellig ausgeführt. Das jeweilige Zellenrad 07 ist jeweils außerhalb, d. h. räumlich getrennt von der mindestens einen Druckkammer 01 angeordnet. Das betreffende Zellenrad 07 ist z. B. als eine im Wesentlichen massive Scheibe ausgebildet, insbesondere als eine Schwungscheibe, deren sich in Axialrichtung erstreckende Breite zum Durchmesser d07 dieser Scheibe in einem Verhältnis z. B. von 1:5 bis 1:30 steht. Der Durchmesser d07 des betreffenden Zellenrades 07 liegt z. B. im Bereich zwischen 200 mm und 3.000 mm, vorzugsweise zwischen 500 mm und 1.500 mm, insbesondere bei etwa 700 mm. Das betreffende Zellenrad 07 ist z. B. aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff gefertigt. Das betreffende Zellenrad 07 ist jeweils in einem Hohlraum des Gehäuses 17 drehbeweglich gelagert, wobei dieser Hohlraum das betreffende Zellenrad 07 derart umschließt, dass zwischen der Umfangsfläche 19 des betreffenden Zellenrades 07 und einer den Hohlraum begrenzenden inneren Wandung 18 des Gehäuses 17 ein nur sehr geringer Spalt von weniger als 0,5 mm ausgebildet ist. Der Durchmesser d07 des betreffenden Zellenrades 07 ist somit geringfügig kleiner als ein Durchmesser des das betreffende Zellenrad 07 umschließenden Hohlraums. Die Lager der Abtriebswelle 08 sind jeweils außerhalb des Gehäuses 17 angeordnet, zumindest außerhalb des Heißbereiches dieser Verbrennungskraftmaschine. Es kann vorgesehen sein, dass das das betreffende Zellenrad 07 umschließende Gehäuse 17 eine Kühleinrichtung aufweist, z. B. in Form einer Fluidkühlung, insbesondere einer Ölkühlung. Die betreffende Druckkammer 01 und das zugehörige betreffende Zellenrad 07 können in einem selben Gehäuse 17 angeordnet sein oder aber auch in unterschiedlichen Gehäuseteilen, die miteinander verbunden sind. Die hier vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ist vorzugsweise als eine stationäre Anlage vorzugsweise zur Verwendung in einem Blockheizkraftwerk ausgebildet, wobei die Nennleistung dieser Verbrennungskraftmaschine z. B. bei mindestens 150 kW liegt.
  • Gemäß der ersten in der 1 dargestellten Variante des Zellenrades 07 weist das betreffende Zellenrad 07 entlang seines Umfangs mehrere Zellen 11 auf, wobei diese Zellen 11 in dem betreffenden Zellenrad 07 jeweils als ein druckfest eingefasster Hohlraum ausgebildet sind, wobei zumindest zwei dieser Zellen 11, die entlang des Umfangs des betreffenden Zellenrades 07 voneinander beabstandet angeordnet sind, jeweils an einer Umfangsfläche 19 des betreffenden Zellenrades 07 eine Öffnung 09 aufweisen, wobei zumindest im Betriebszustand des gezündeten Arbeitsgases oder unmittelbar nach dieser Zündung das Innere der mindestens einen Druckkammer 01 und die jeweilige Öffnung 09 von einer der Zellen 11 des betreffenden Zellenrades 07 durch einen vom Arbeitsgas vorzugsweise ungehindert durchströmten oder zumindest durchströmbaren Verbindungskanal 12 miteinander verbunden sind, wobei zumindest eine dem betreffenden Zellenrad 07 zugewandte Mündung des Verbindungskanals 12 in Bezug auf die Anordnung des betreffenden Zellenrades 07 drehfest angeordnet ist, wobei die dem betreffenden Zellenrad 07 zugewandte Mündung des Verbindungskanals 12 vorzugsweise im oder nahe dem Scheitelpunkt des betreffenden, auf der horizontal angeordneten Abtriebswelle 08 gelagerten Zellenrades 07 angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführung weist die Öffnung 09 derjenigen Zelle 11, die durch den Verbindungskanal 12 mit dem Inneren der mindestens einen Druckkammer 01 verbunden ist, eine größere Fläche auf als ein Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 im Kontaktbereich zu der betreffenden Zelle 11. Die Öffnung 09 derjenigen Zelle 11, die zumindest im Betriebszustand des gezündeten Arbeitsgases oder unmittelbar nach dessen Zündung durch den Verbindungskanal 12 mit dem Inneren der mindestens einen Druckkammer 01 verbunden ist, weist auch eine auf eine Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 bezogene vorlaufende Kante 13 und eine auf die Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 bezogene nachlaufende Kante 14 auf. Beide Kanten 13; 14 erstrecken sich vorzugsweise parallel zueinander jeweils in Axialrichtung der Abtriebswelle 08. Während einer Rotation des betreffenden Zellenrades 07 wird die Verbindung der betreffenden Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 mit der mindestens einen Druckkammer 01 dann hergestellt, wenn die auf die Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 bezogene vorlaufende Kante 13 der Öffnung 09 dieser Zelle 11 den Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 im Kontaktbereich zu der betreffenden Zelle 11 schneidet, also eine Schnittmenge zwischen der Öffnung 09 dieser Zelle 11 und dem Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 ausgebildet ist. Die Verbindung der betreffenden Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 mit der mindestens einen Druckkammer 01 endet dann, wenn während der Rotation des betreffenden Zellenrades 07 die auf die Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 bezogene nachlaufende Kante 14 der Öffnung 09 dieser Zelle 11 den Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 im Kontaktbereich zu der betreffenden Zelle 11 nicht mehr schneidet, also zwischen der Öffnung 09 dieser Zelle 11 und dem Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 die zuvor gebildete Schnittmenge nicht mehr besteht. In einer Zeitspanne während der Erwärmung der in der mindestens einen Druckkammer 01 vorhandenen Luftmenge von ihrer Temperatur T1 beim Einlass in die betreffende Druckkammer 01 auf die vergleichsweise höhere Temperatur T2 besteht keine Verbindung zwischen dem Inneren der mindestens einen Druckkammer 01 und der betreffenden Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07, d. h. es gibt keine Schnittmenge zwischen der Öffnung 09 dieser Zelle 11 und dem Querschnitt der Mündung des Verbindungskanals 12 im Kontaktbereich zu der betreffenden Zelle 11, sondern die betreffende Druckkammer 01 ist gegenüber der betreffenden Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 druckdicht abgeschlossen. Um die betreffende Druckkammer 01 und die betreffende Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 zumindest in der Zeitspanne während der vorgenannten Erwärmung der in der betreffenden Druckkammer 01 vorhandenen Luftmenge voneinander zu trennen, kann in einer alternativen Ausgestaltung im Verbindungskanal 12 ein von der Steuereinheit steuerbares Ventil angeordnet sein. Die Zündung des Arbeitsgases erfolgt kontrolliert und/oder gesteuert von der Steuereinheit vorzugsweise unmittelbar bevor die Schnittmenge zwischen der Öffnung 09 der betreffenden Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 und dem Querschnitt des Verbindungskanals 12 zwischen diesem Zellenrad 07 und der betreffenden Druckkammer 01 ausgebildet wird bzw. bevor das im Verbindungskanal 12 angeordnete Ventil von seiner geschlossenen Betriebsstellung auf Durchgang gestellt wird, wobei der Zündzeitpunkt vorzugsweise in Abhängigkeit vom Drehwinkel des betreffenden Zellenrades 07 festgelegt ist. So kann der Zündzeitpunkt bei einem Drehwinkel des betreffenden Zellenrades 07 im Bereich z. B. zwischen 2° und 60° liegen, bevor die in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 vorlaufende Kante 13 der Öffnung 09 der betreffenden Zelle 11 den Querschnitt der Mündung des drehfest angeordneten Verbindungskanals 12 schneidet. Die zumindest im Betriebszustand des gezündeten Arbeitsgases durch den Verbindungskanal 12 mit dem Inneren der mindestens einen Druckkammer 01 verbundene Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 weist in Umfangsrichtung dieses betreffenden Zellenrades 07 eine Beaufschlagungsfläche 16 auf, wobei das gezündete Arbeitsgas bzw. die Flammfront desselben von der mindestens einen Druckkammer 01 durch den Verbindungskanal 12 gegen diese Beaufschlagungsfläche 16 strömt, wobei eine in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades 07 gerichtete Beaufschlagung der Beaufschlagungsfläche 16 mit der Strömung des Arbeitsgases aufgrund des dadurch auf das betreffende Zellenrad 07 ausgeübten Drehmomentes das betreffende Zellenrad 07 in Rotation versetzt oder das betreffende Zellenrad 07 in Rotation behält. Der durch das gezündete Arbeitsgas im Inneren der mindestens einen Druckkammer 01 entstandene Druck wirkt damit direkt auf das betreffende in Rotation zu versetzende oder in Rotation zu haltende Zellenrad 07 und damit auf die Abtriebswelle 08. Die Abtriebswelle 08 wird also unmittelbar, d. h. ohne z. B. eines Pleuels oder eines Gestänges, von der Explosionskraft des gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches angetrieben. Die Ladung der betreffenden Druckkammer 01 mit Luft sowie die Einbringung des Kraftstoffes sowie der Zündzeitpunkt sind von der Steuereinheit vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Drehzahl und/oder – wie bereits beschrieben – von einem Drehwinkel des betreffenden Zellenrades 07 gesteuert. In einer bevorzugten Ausgestaltung des betreffenden Zellenrades 07 weist selbiges in Umfangsrichtung hintereinander mehrere Zellen 11 und/oder mehrere Beaufschlagungsflächen 16 auf. Die jeweiligen Zellen 11 des betreffenden Zellenrades 07 sind mittels eines von dem gezündeten Arbeitsgas durchströmten oder zumindest durchströmbaren Kanals 21 miteinander verbunden, wobei z. B. auch innerhalb dieses Kanals 21 weitere mit Bezug auf das betreffende Zellenrad 07 vorzugsweise radial angeordnete Beaufschlagungsflächen 16 für das durch diesen Kanal 21 strömende Arbeitsgas angeordnet sind. Der die jeweiligen Zellen 11 des betreffenden Zellenrades 07 miteinander verbindende Kanal 21 verläuft innerhalb der Umfangsfläche 19 des betreffenden Zellenrades 07 vorzugsweise nahe, d. h. nur wenige Millimeter, z. B. zwischen 1 mm und 30 mm unterhalb der Umfangsfläche 19 des betreffenden Zellenrades 07. In einer bevorzugten Ausgestaltung des betreffenden Zellenrades 07 sind zwei diametral gegenüber stehende Zellen 11 vorgesehen, die über einen halbkreisförmig ausgebildeten, an der Umfangsfläche 19 des betreffenden Zellenrades 07 geschlossenen Kanal 21 miteinander verbunden sind. Das betreffende Zellenrad 07 erhält insbesondere durch die Ausgestaltung und/oder Anordnung der Zellen 11 dieses Zellenrades 07 und/oder durch eine in einer der beiden möglichen Drehrichtungen des betreffenden Zellenrades 07 wirkenden Sperreinrichtung der Abtriebswelle 08 eine bevorzugte Drehrichtung, die in der 1 durch einen Richtungspfeil angedeutet ist.
  • Die jeweiligen Zellen 11 des betreffenden Zellenrades 07 sind gegenüber der inneren Wandung 18 des Gehäuses 17 mittels einer Dichtung druckdicht abgedichtet, wobei diese Dichtung z. B. als ein in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades 07 verlaufender Dichtungsring ausgebildet ist, wobei der betreffende Dichtungsring beispielsweise aus einem Hartmetall oder aus einer Keramik ausgebildet ist. In Axialrichtung des betreffenden Zellenrades 07 können auch mehrere Dichtungen vorgesehen sein, insbesondere beidseitig in Axialrichtung des betreffenden Zellenrades 07 jeweils mindestens eine Dichtung. In dem das betreffende Zellenrad 07 umschließenden Gehäuse 17 ist mindestens ein Gasaustrittskanal 22 vorgesehen, durch welchen das das betreffende Zellenrad 07 antreibende Arbeitsgas die Zellen 11 dieses Zellenrad 07 verlassen kann. In dem betreffenden Gasaustrittskanal 22 ist z. B. ein von der Steuereinheit gesteuertes Auslassventil 23 angeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bzw. wird das gezündete Arbeitsgas, welches z. B. ein erstes Zellenrad 07 durchströmt und dabei angetrieben hat, aus dem diesem ersten Zellenrad 07 zugeordneten Gasaustrittskanal 22 ausgeleitet und z. B. mittels eines Bypasses einem anderen mit derselben Abtriebswelle 08 gekoppelten zweiten Zellenrad 07 zugeleitet, so dass ein eventuell noch vorhandener Überdruck in dem das erste Zellenrad 07 durchströmten Arbeitsgas, d. h. dessen kinetische Energie, noch zum rotativen Antrieb des zweiten Zellenrad 07 verwendet wird. Alternativ kann das gezündete Arbeitsgas, welches das erste Zellenrad 07 durchströmt und dabei angetrieben hat, einer Vorverdichtungseinrichtung zugeleitet werden, um damit einen Verdichter zu betreiben, wobei dieser Verdichter eine in einem nächsten Zyklus der mindestens einen Druckkammer 01 zuzuführenden Luftmenge, d. h. die Frischluft, verdichtet.
  • In der 2 ist die zweite Variante des Zellenrades 07 dargestellt. Auch dieses wie bei der vorigen Variante im Hohlraum des Gehäuses 17 angeordnete Zellenrad 07 ist gleichfalls als eine mit der Abtriebswelle 08 gekoppelte Scheibe ausgebildet, wobei diese Scheibe im Unterschied zur ersten Variante des Zellenrades 07 an mindestens einem Kreisbogenabschnitt 26 einen ersten Radius r071 und außerhalb des mindestens einen Kreisbogenabschnittes 26 entlang der übrigen Umfangslinie einen zweiten Radius r072 aufweist, wobei sich der jeweilige Kreisbogenabschnitt 26 jeweils über einen Bogen α im Bereich von z. B. 5° bis 60°, vorzugsweise zwischen 10° und 30° erstreckt. Dabei ist dieser Bogen α zumindest so groß ausgebildet, dass mit der Umfangsfläche des Kreisbogenabschnittes 26 der Querschnitt der Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12 verschließbar ist, d. h. während der Rotation des Zellenrades gibt es einen Drehwinkelbereich, in welchem der betreffende Kreisbogenabschnitt 26 mit seiner Umfangsfläche die Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12 zudeckt und dadurch verschließt. Der für den mindestens einen Kreisbogenabschnitt 26 geltende erste Radius r071 ist größer als der entlang der übrigen Umfangslinie geltende zweite Radius r072, wobei zwischen beiden Radien r071; r072 eine Längendifferenz im Bereich von z. B. 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise zwischen 25 mm und 40 mm besteht. Die Längendifferenz zwischen den beiden Radien r071; r072 wird vorzugsweise derart gewählt, dass diese Längendifferenz zum Durchmesser des betreffenden Zellenrades 07 – entsprechend dem Zweifachen des Radius r071 – in einem Verhältnis von z. B. 1:10 bis 1:3 steht. Aufgrund dieser Längendifferenz der Radien r071; r072 wird zwischen der den Hohlraum begrenzenden inneren Wandung 18 des Gehäuses 17 und der zum geringeren Radius r072 gehörenden Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 mindestens eine Zelle 11 in Form eines Ringspaltes ausgebildet, wobei sich der jeweilige Ringspalt jeweils entlang der durch den geringeren Radius r072 beschriebenen Umfangslinie erstreckt. Im Bereich des mindestens einen Kreisbogenabschnittes 26 ist – ebenso wie bei der ersten Variante des Zellenrades 07 – zwischen der zum größeren Radius r071 gehörenden Umfangsfläche des betreffenden Kreisbogenabschnittes 26 und der den Hohlraum begrenzenden inneren Wandung 18 des Gehäuses 17 ein nur sehr geringer Spalt von weniger als 0,5 mm ausgebildet. Die jeweilige Umfangsfläche des betreffenden Kreisbogenabschnittes 26 des betreffenden Zellenrades 07 ist gegenüber der inneren Wandung 18 des Gehäuses 17 mittels mindestens einer Dichtung druckdicht abgedichtet, wobei diese Dichtung z. B. aus einem Hartmetall oder aus einer Keramik ausgebildet ist. Das betreffende Zellenrad 07 ist aufgrund einer in einer der beiden möglichen Drehrichtungen des betreffenden Zellenrades 07 wirkenden Sperreinrichtung der Abtriebswelle 08 nur in eine einzige Drehrichtung drehbar, nämlich z. B. in diejenige Drehrichtung, die in der 2 durch einen Richtungspfeil angedeutet ist. Der Kreisbogenabschnitt 26 des betreffenden Zellenrades 07 weist bezogen auf die Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 eine vorlaufende Kante 36 und eine nachlaufende Kante 37 auf.
  • Bei dieser zweiten Variante des Zellenrades 07 sind in dem das betreffende Zellenrad 07 umschließenden Gehäuse 17 außer dem mindestens einen Gasaustrittskanal 22, durch welchen das das betreffende Zellenrad 07 antreibende Arbeitsgas die Zellen 11 dieses Zellenrad 07 verlassen kann, noch mindestens zwei weitere jeweils in den Ringspalt mündende Kanäle 27; 28 vorgesehen, nämlich ein Lufteinlasskanal 27 und ein Luftauslasskanal 28, wobei sowohl im Lufteinlasskanal 27 ein von der Steuereinheit gesteuertes oder zumindest steuerbares Ventil 29 als auch im Luftauslasskanal 28 ein von der Steuereinheit gesteuertes oder zumindest steuerbares Ventil 31 angeordnet sind. Zudem ist in dem das betreffende Zellenrad 07 umschließenden Gehäuse 17 ein z. B. als ein Schieber 32 ausgebildetes Absperrorgan vorgesehen, mit welchem der durch die Längendifferenz der Radien r071; r072 gebildete Ringspalt in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades 07 derart abgesperrt werden kann, dass dieser Ringspalt in zwei voneinander getrennte Bereiche 33; 34 aufgeteilt wird, d. h. in einen in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 vorlaufenden Bereich 33 und in einen in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 nachlaufenden Bereich 34, wobei jeder dieser Bereiche 33; 34 jeweils eine Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 bildet. Die gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 oder von dort weg gerichtete z. B. lineare, vorzugsweise radiale Bewegung dieses Schiebers 32 ist in Abhängigkeit vom Drehwinkel des betreffenden Zellenrades 07 gesteuert, wobei diese Steuerung mittels einer mechanischen Kopplung zur Abtriebswelle 08 oder in Verbindung mit einer von der Steuereinheit ausgeführten Steuerung erfolgt.
  • Ein Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem gemäß der zweiten Variante ausgebildeten Zellenrad 07 beginnt mit der Herstellung und anschließenden Zündung des Arbeitsgases in der zu dem betreffenden Zellenrad 07 gehörenden Druckkammer 01, wobei auch bei Verwendung dieser zweiten Variante dieselben Vorgänge ablaufen, wie sie bereits in Verbindung mit der ersten Variante des Zellenrades 07 beschrieben worden sind. Das Arbeitsgas wird in der Druckkammer 01 innerhalb eines Zeitraums hergestellt, während welchem das Zellenrad 07 mit seinem Kreisbogenabschnitt 26 eine Stellung aufweist, bei der die Umfangsfläche dieses Kreisbogenabschnittes 26 den Querschnitt der Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12 vollständig verschließt und bei der zudem der durch seine Steuerung bewegte oder zumindest bewegbare Schieber 32 gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 angestellt ist. Vorzugsweise während sich die bezogen auf die Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 nachlaufende Kante 37 des betreffenden Kreisbogenabschnittes 26 aufgrund der Rotation des Zellenrades 07 in den Querschnitt der Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12 hinein bewegt, wird das Arbeitsgas entweder durch Selbstzündung oder Fremdzündung gezündet. Das gezündete Arbeitsgas strömt aufgrund seiner Expansion durch den Verbindungskanal 12 in den in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 nachlaufenden Bereich 34 des Ringspaltes, welcher Bereich 34 in Umfangsrichtung des Zellenrades 07 einerseits durch den gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 angestellten Schieber 32 und andererseits durch eine am Kreisbogenabschnitt 26 ausgebildete Beaufschlagungsfläche 16 begrenzt ist. Somit wird die am Kreisbogenabschnitt 26 ausgebildete Beaufschlagungsfläche 16 vom gezündeten Arbeitsgas druckbeaufschlagt, wodurch das mit der Abtriebswelle 08 verbundene Zellenrad 07 in Rotation versetzt oder in Rotation gehalten wird. Der Lufteinlasskanal 27 ist in dem das Zellenrad 07 umschließenden Gehäuse 17 in Umfangsrichtung des Zellenrades 07 derart positioniert, dass in einer geöffneten Betriebsstellung des Ventils 29 dieses Lufteinlasskanals 27 Luft, beispielsweise Frischluft mit einem Druck gleich dem die Verbrennungskraftmaschine umgebenden Luftdruck oder vorkomprimierte Luft höheren Drucks aus diesem oder einem anderen Zellenrad 07 oder eine so genannte Spülluft zum Spülen oder Kühlen der Verbrennungskraftmaschine, in den in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes eingeleitet wird, wobei dieser Bereich 33 in Umfangsrichtung des Zellenrades 07 einerseits durch den gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 angestellten Schieber 32 und andererseits durch eine am Kreisbogenabschnitt 26 ausgebildete, die Längendifferenz der Radien r071; r072 zumindest nahezu vollständig, d. h bis auf den geringen Spalt von weniger als 0,5 mm überbrückende Fläche 38 begrenzt ist, wobei diese Fläche 38 bei einer Fortsetzung der Rotation des Zellenrades 07 einen Druck auf die in den Bereich 33 eingeströmte Luft ausübt. Der Lufteinlasskanal 27 ist in dem das Zellenrad 07 umschließenden Gehäuse 17 vorzugsweise an einer Position angeordnet, die sich in Drehrichtung des Zellenrades 07 vor der vorlaufenden Kante 36 des Kreisbogenabschnittes 26 befindet, während sich die nachlaufende Kante 37 dieses Kreisbogenabschnittes 26 noch im Bereich des Querschnitts der Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12 befindet. Während sich das Zellenrad 07 bei weiterhin gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 angestelltem Schieber 32 und nunmehr geschlossenem Ventil 29 des Lufteinlasskanals 27 aufgrund der Beaufschlagung der Beaufschlagungsfläche 16 mit der Flammfront des gezündeten Arbeitsgases fortgesetzt in seine vorgegebene Drehrichtung dreht, bleiben zunächst das zum Luftauslasskanal 28 gehörende Ventil 31 und das im Gasaustrittskanal 22 angeordnete Auslassventil 23 geschlossen. Dadurch wird die in den in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes eingefüllte Luft komprimiert, und zwar vorzugsweise bis diese Luft den zum Einlass in die Druckkammer 01 erforderlichen Druck p1 im Bereich von z. B. 10 bar bis 30 bar erreicht. Somit ist der in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 vorlaufende Bereich 33 des sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades 07 erstreckenden Ringspaltes als ein Kompressor für die der betreffenden Druckkammer 01 zuzuführende Luft ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist nun vorgesehen, dass die den vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes durch den Luftauslasskanal 28 verlassende und nunmehr komprimierte Luft mittels einer nicht dargestellten Verbindungsleitung dem Lufteinlasskanal 02 der Druckkammer 01 zugeleitet wird. Diese Ausgestaltung der gefundenen Lösung hat den Vorteil, dass für die der Druckkammer 01 durch den Lufteinlasskanal 02 zuzuführende Luft kein separater Kompressor erforderlich ist, was ein deutlicher Kostenvorteil für die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ist. Nachdem die komprimierte Luft den vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes durch den Luftauslasskanal 28 zumindest teilweise verlassen hat und der die Luft in dem vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes komprimierende Kreisbogenabschnitt 26 eine Stellung in Drehrichtung des Zellenrades 07 hinter der Position des Gasaustrittskanals 22 einnimmt, wird das Auslassventil 23 in dem betreffenden Gasaustrittskanal 22 geöffnet, so dass nun das sich in dem in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades 07 nachlaufenden Bereich 34 des Ringspaltes befindende Arbeitsgas aus diesem nachlaufenden Bereich 34 des Ringspaltes ausströmen kann. Dieses Arbeitsgas kann dann, wie in Verbindung mit der ersten Variante des Zellenrades 07 beschrieben, aufbereitet und/oder für eine weitere Verwendung weitergeleitet werden. Nachdem die vom gezündeten Arbeitsgas druckbeaufschlagte Beaufschlagungsfläche 16 des Kreisbogenabschnittes 26 des betreffenden Zellenrades 07 zufolge der Rotation dieses Zellenrades 07 die Position des Gasaustrittskanals 22 passiert hat, wird der gegen die zum geringeren Radius r072 gehörende Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 angestellte Schieber 32 mittels seiner Steuerung von dieser Umfangsfläche 19 des Zellenrades 07 derart abgestellt, dass der Kreisbogenabschnitt 26 des Zellenrades 07 bei weiterer Rotation dieses Zellenrades 07 die Position des Schiebers 32 ungehindert passieren kann. Nachdem der Kreisbogenabschnitt 26 des Zellenrades 07 die Position des Schiebers 32 passiert hat, gelangt dieser Kreisbogenabschnitt 26 des Zellenrades 07 bei weiterer Rotation dieses Zellenrades 07 wieder in den Bereich des Querschnitts der Öffnung 09 des zur Druckkammer 01 bestehenden Verbindungskanals 12, und es kann z. B. ein weiterer Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine in der zuvor beschriebenen Weise beginnen. Es ist jedoch auch möglich, zunächst nur Luft in den vorlaufenden Bereich 33 des Ringspaltes und/oder in den nachlaufenden Bereich 34 des Ringspaltes des Zellenrades 07 einzuleiten, um zumindest diese Bereiche 33; 34 zu spülen und/oder mit diesen Bereichen 33; 34 in Verbindung stehende Bauteile der Verbrennungskraftmaschine zu kühlen, bevor ein weiterer Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird. In diesem Fall wird die zugeführte Luft als Spülluft bezeichnet. Die Spülluft weist eine Temperatur auf, die unterhalb der Zündtemperatur des Kraftstoffes liegt, z. B. im Bereich der Temperatur der Umgebungsluft bis z. B. 150°C.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass in einer selben Verbrennungskraftmaschine sowohl mindestens ein Zellenrad 07 gemäß der ersten Variante als auch mindestens ein Zellenrad 07 gemäß der zweiten Variante angeordnet sind, wobei alle diese Zellenräder 07 jeweils mit derselben Abtriebswelle 08 gekoppelt sind. Besonders vorteilhaft ist dann eine in Axialrichtung der Abtriebswelle 08 alternierende Anordnung der Zellenräder 07 der verschiedenen Varianten, also bei z. B. drei Zellenrädern 07 z. B. die Anordnung von zunächst zweiter Variante, dann erster Variante und wieder zweiter Variante.
  • Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine sieht unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Zellenrades 07, d. h. sowohl für die erste Variante des Zellenrades 07 als auch für dessen zweite Variante vor, in der mindestens einen Druckkammer 01 oder in mindestens einer der mehreren Druckkammern 01 jeweils eine Wassereinspritzdüse 24 anzuordnen, wobei in einem Betriebszustand, in welchem die betreffende Druckkammer 01 ihre jeweilige Betriebstemperatur erreicht hat, anstelle des Kraftstoffes z. B. von der Steuereinheit vorzugsweise zeitlich und/oder mengenmäßig gesteuert Wasser, insbesondere demineralisiertes Wasser, z. B. durch Einspritzung eingebracht wird. Durch die insbesondere kontrollierte Einbringung von Wasser in die betreffende Druckkammer 01 wird bei dortiger Anwesenheit der durch Erwärmung auf den Druck p2 hochverdichteten Luft ein so genannter Wasserschlag provoziert, dessen Druckwelle auf das betreffende mit dieser Druckkammer 01 verbundene Zellenrad 07 gegeben wird. Durch eine z. B. zyklische Nutzung des Wasserschlages in der betreffenden heißen Druckkammer 01 wird der Wirkungsgrad der hier vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine unter Einsparung von Kraftstoff nochmals erhöht. So kann ein mit der betreffenden Druckkammer 01 verbundenes Zellenrad 07 insbesondere gesteuert von der Steuereinheit wahlweise oder abwechselnd durch die Zündung des in diese Druckkammer 01 eingebrachten Kraftstoffes und die damit verbundene sich zum Zellenrad 07 ausbreitende Flammfront oder durch die Nutzung des Wasserschlages in der betreffenden Druckkammer 01 in Rotation versetzt werden. Das mittels der Wassereinspritzdüse 24 in die Druckkammer 01 eingebrachte Wasser kann auch dazu verwendet werden, über den Verbindungskanal 12 in zumindest einen der Bereiche 33; 34 eingeleitet zu werden, um dort mit diesen Bereichen 33; 34 in Verbindung stehende Bauteile der Verbrennungskraftmaschine zu kühlen.
  • Es ergibt sich somit eine insbesondere stationäre Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Druckkammer 01, wobei in der mindestens einen Druckkammer 01 ein Arbeitsgas vorhanden ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Betriebszustand aufweist, in welchem das in der betreffenden Druckkammer 01 vorhandene Arbeitsgas gezündet ist, wobei räumlich getrennt von der betreffenden Druckkammer 01 mindestens ein mit einer Abtriebswelle 08 gekoppeltes Zellenrad 07 angeordnet ist, wobei das mindestens eine Zellenrad 07 an seinem Umfang jeweils mehrere Zellen 11 aufweist, wobei diese Zellen 11 in dem betreffenden Zellenrad 07 jeweils als ein Hohlraum oder jeweils als ein Bereich 33; 34 eines Ringspaltes ausgebildet sind, wobei ein die betreffende Druckkammer 01 und mindestens eine der Zellen 11 des betreffenden Zellenrades 07 miteinander verbindender, vom gezündeten Arbeitsgas durchströmter oder zumindest durchströmbarer Verbindungskanal 12 vorgesehen ist, wobei zumindest die betreffende mit dem Verbindungskanal 12 verbundene Zelle 11 des betreffenden Zellenrades 07 in Umfangsrichtung desselben mindestens eine Beaufschlagungsfläche 16 aufweist, wobei die mindestens eine Beaufschlagungsfläche 16 mit der Strömung des gezündeten Arbeitsgases in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades 07 druckbeaufschlagt ist, so dass diese Druckbeaufschlagung der jeweiligen Beaufschlagungsfläche 16 auf das betreffende Zellenrad 07 und die mit diesem Zellenrad 07 gekoppelte Abtriebswelle 08 ein Drehmoment ausübt.
  • Bezugszeichenliste
  • 01
    Druckkammer
    02
    Lufteinlasskanal
    03
    Ventil
    04
    Kraftstoffeinlassventil
    05
    -
    06
    Heizelement
    07
    Zellenrad
    08
    Abtriebswelle
    09
    Öffnung
    10
    -
    11
    Zelle
    12
    Verbindungskanal
    13
    Kante, vorlaufend
    14
    Kante, nachlaufend
    15
    -
    16
    Beaufschlagungsfläche
    17
    Gehäuse
    18
    Wandung
    19
    Umfangsfläche
    20
    -
    21
    Kanal
    22
    Gasaustrittskanal
    23
    Auslassventil
    24
    Wassereinspritzdüse
    25
    -
    26
    Kreisbogenabschnitt
    27
    Lufteinlasskanal
    28
    Luftauslasskanal
    29
    Ventil
    30
    -
    31
    Ventil
    32
    Schieber
    33
    Bereich
    34
    Bereich
    35
    -
    36
    Kante
    37
    Kante
    38
    Fläche
    α
    Bogen
    d07
    Durchmesser
    d08
    Durchmesser
    r071
    Radius
    r072
    Radius
    p1
    Druck
    p2
    Druck
    T1
    Temperatur
    T2
    Temperatur

Claims (10)

  1. Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Druckkammer (01), a) wobei in der mindestens einen Druckkammer (01) ein Arbeitsgas vorhanden ist, b) wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Betriebszustand aufweist, in welchem das in der betreffenden Druckkammer (01) vorhandene Arbeitsgas gezündet ist, c) wobei räumlich getrennt von der betreffenden Druckkammer (01) mindestens ein mit einer Abtriebswelle (08) gekoppeltes Zellenrad (07) angeordnet ist, d) wobei das mindestens eine Zellenrad (07) an seinem Umfang jeweils mehrere Zellen (11) aufweist, e) wobei ein die betreffende Druckkammer (01) und mindestens eine der Zellen (11) des betreffenden Zellenrades (07) miteinander verbindender, vom gezündeten Arbeitsgas durchströmter oder zumindest durchströmbarer Verbindungskanal (12) vorgesehen ist, f) wobei zumindest die betreffende mit dem Verbindungskanal (12) verbundene Zelle (11) des betreffenden Zellenrades (07) in Umfangsrichtung desselben mindestens eine Beaufschlagungsfläche (16) aufweist, g) wobei die mindestens eine Beaufschlagungsfläche (16) mit der Strömung des gezündeten Arbeitsgases in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) druckbeaufschlagt ist, so dass diese Druckbeaufschlagung der jeweiligen Beaufschlagungsfläche (16) auf das betreffende Zellenrad (07) und die mit diesem Zellenrad (07) gekoppelte Abtriebswelle (08) ein Drehmoment ausübt, h) dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (11) in dem betreffenden Zellenrad (07) jeweils als ein Bereich (33; 34) eines Ringspaltes ausgebildet sind, i) dass ein in seiner Bewegung gesteuerter oder zumindest steuerbarer Schieber (32) vorgesehen ist, mit welchem der sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckende Ringspalt des betreffenden Zellenrades (07) derart absperrbar ist, dass dieser Ringspalt in zwei voneinander getrennte, in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) einander nachfolgende Bereiche (33; 34) aufgeteilt ist, wobei jeder dieser Bereiche (33; 34) jeweils eine Zelle (11) bildet, j) wobei der in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades (07) vorlaufende Bereich (33) des sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckenden Ringspaltes als ein Kompressor ausgebildet ist, und wobei der in Drehrichtung des betreffenden Zellenrades (07) nachlaufende Bereich (34) des sich in Umfangsrichtung des betreffenden Zellenrades (07) erstreckenden Ringspaltes vom gezündeten Arbeitsgas durchströmt ist, k) wobei dieser Kompressor als ein Kompressor für die der betreffenden Druckkammer (01) zuzuführende Luft ausgebildet ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, Arbeitsgas als ein Kraftstoff-Luft-Gemisch ausgebildet ist.
  3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das betreffende Zellenrad (07) in Umfangsrichtung hintereinander mehrere Zellen (11) und/oder mehrere Beaufschlagungsflächen (16) aufweist.
  4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den vorlaufenden Bereich (33) des Ringspaltes durch einen Luftauslasskanal (28) verlassende und nunmehr komprimierte Luft mittels einer Verbindungsleitung einem Lufteinlasskanal (02) der Druckkammer (01) zugeleitet ist.
  5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur Luft in den vorlaufenden Bereich (33) des Ringspaltes und/oder in den nachlaufenden Bereich (34) des Ringspaltes des Zellenrades (07) eingeleitet wird, um zumindest diese Bereiche (33; 34) zu spülen und/oder mit diesen Bereichen (33; 34) in Verbindung stehende Bauteile der Verbrennungskraftmaschine zu kühlen, bevor ein weiterer Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird.
  6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gezündete Arbeitsgas, welches ein bestimmtes erstes Zellenrad (07) durchströmt und dabei angetrieben hat, aus einem diesem ersten Zellenrad (07) zugeordneten Gasaustrittskanal (22) ausgeleitet und einem anderen mit derselben Abtriebswelle (08) gekoppelten zweiten Zellenrad (07) zugeleitet ist.
  7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der betreffenden Druckkammer (01) oder in mindestens einer der mehreren Druckkammern (01) jeweils eine Wassereinspritzdüse (24) angeordnet ist, wobei vorgesehen ist, dass in einem Betriebszustand, in welchem die betreffende Druckkammer (01) ihre jeweilige Betriebstemperatur erreicht hat, anstelle des Kraftstoffes Wasser in die betreffende Druckkammer (01) eingebracht wird.
  8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladung der betreffenden Druckkammer (01) mit Luft und/oder die Einbringung des Kraftstoffes und/oder ein Zündzeitpunkt von einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Drehzahl und einem Drehwinkel des betreffenden Zellenrades (07) gesteuert sind.
  9. 9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das betreffende Zellenrad (07) jeweils in einem das betreffende Zellenrad (07) umschließenden Gehäuse (17) gelagert ist, wobei die jeweiligen Zellen (11) des betreffenden Zellenrades (07) gegenüber einer Wandung (18) des Gehäuses (17) mittels einer Dichtung (19) und/oder gegenüber der betreffenden Druckkammer (01) zeitweise durch ein in dem Verbindungskanal (12) angeordnetes steuerbares Ventil oder durch einen Kreisbogenabschnitt (26) des betreffenden Zellenrades (07) druckdicht abgedichtet sind.
  10. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbrennungskraftmaschine als eine stationäre Anlage ausgebildet ist.
DE201310002643 2012-11-25 2013-02-15 Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer Expired - Fee Related DE102013002643B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310002643 DE102013002643B4 (de) 2012-11-28 2013-02-15 Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer
PCT/EP2013/003576 WO2014079589A1 (de) 2012-11-25 2013-11-27 Verbrennungskraftmaschine mit einer druckkammer

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012023224.1 2012-11-25
DE102012023224 2012-11-28
DE201310002643 DE102013002643B4 (de) 2012-11-28 2013-02-15 Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013002643A1 DE102013002643A1 (de) 2014-05-28
DE102013002643B4 true DE102013002643B4 (de) 2015-02-19

Family

ID=50679105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310002643 Expired - Fee Related DE102013002643B4 (de) 2012-11-25 2013-02-15 Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013002643B4 (de)
WO (1) WO2014079589A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1801112A1 (de) * 1967-10-05 1969-08-14 Juhasz Andor Drehkolbenmotor
DE7721903U1 (de) * 1977-07-08 1980-05-22 Margies, Wolfhard, Dr., 1000 Berlin Rotationskolbenverbrennungsmotor
DE3813185A1 (de) * 1988-04-20 1990-01-04 Ewald Rolfes Verbrennungskraftmaschine
DE4305342A1 (de) * 1993-01-09 1994-09-22 Klemm Gerhard Wilhelm Rotationskraft- und Arbeitsmaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2371514A (en) * 1941-05-24 1945-03-13 Jacob Chaplick Rotary engine
FR2116650A5 (de) * 1970-12-02 1972-07-21 Iel Marc
DE102010019555A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-10 Garri Alexandrow Garri-Brennstoffrotationskolbenmotor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1801112A1 (de) * 1967-10-05 1969-08-14 Juhasz Andor Drehkolbenmotor
DE7721903U1 (de) * 1977-07-08 1980-05-22 Margies, Wolfhard, Dr., 1000 Berlin Rotationskolbenverbrennungsmotor
DE3813185A1 (de) * 1988-04-20 1990-01-04 Ewald Rolfes Verbrennungskraftmaschine
DE4305342A1 (de) * 1993-01-09 1994-09-22 Klemm Gerhard Wilhelm Rotationskraft- und Arbeitsmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013002643A1 (de) 2014-05-28
WO2014079589A1 (de) 2014-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3321461C2 (de)
DE102011001551B4 (de) Verbrennungsmotor mit einem um seine Achse drehbaren Rotor
EP0154205A1 (de) Explosions-Turbinen-Motor
DE102016103615B3 (de) Motor-Verdichter-Einheit
DE2302633A1 (de) Drehkolben-brennkraftmaschine
DE102013002643B4 (de) Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckkammer
DE102007020337A1 (de) Drehkolbenmotor mit umlaufendem Kolben
DE102007019985A1 (de) Kraft- und Arbeitsmaschine mit Rotationskolben
WO2017194057A1 (de) Verbrennungsmotor mit einem um seine achse drehbaren rotor
DE2518554A1 (de) Antriebsmaschine mit innerer kontinuierlicher verbrennung
EP0166244A2 (de) Rotationskolbenmaschine
EP0223798B1 (de) Drehkolbenbrennkraftmaschine
DE19841026A1 (de) Einrichtung zur Beeinflussung eines Prozeßverlaufes für Medien bzw. Stoffe
DE3108087A1 (de) Viertakt-rotationsmotor
DE102007039309B4 (de) Rotationskolbenmaschine
EP1838949B1 (de) Verfahren zum umwandeln thermischer energie in mechanische arbeit sowie brennkraftmaschine
DE102021122124B3 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors
WO2005017319A1 (de) Ringförmige drehkolbenmaschine
DE102019005017B3 (de) Kurbelloser Rotationsmotor und Verfahren
WO2017190722A1 (de) Zweitakt-brennkraftmaschine
WO1988007623A1 (en) Rotating piston machine, particularly a supercharged rotary piston engine
DE843769C (de) Drehkolben-Brennkraftmaschine mit sphaerischer Umlauftrommel
DE2909561A1 (de) Rotationskolbenmaschine
DE2724511C3 (de) Rotationskolben-Brennkraftmaschine
DE4401285A1 (de) Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee