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Kreisbahnkolben Vier Takt Verbrennungsmotor dessen Kolben in geteilten Gehäusen (1) in Kreisbahnen (47), die sich in einer Drehrichtung nach dem Vier Takt Prinzip bewegen. Auf einer Arbeitswelle (2) mit angeflanschten Drehscheiben (3) sind auf deren Außendurchmesser symmetrisch angeordnet Kolben (4,5) verbaut. Diese Kolben laufen in den Kreisbahnen (47), während bewegliche Kreisbahnschieber (7,8) durch ihr Schließen die Kreisbahnen (47) in Kreisbahnkammern (21, 24, 25, 26) bzw. Taktkammern unterteilen. Dabei wird das Kraftstoff-Luftgemisch angesaugt und in eine Verbrennungskammer (10 oder 11) verdichtet. Anschließend wird dieses verdichtete Kraftstoff-Luftgemisch mittels Zündkerze (14) gezündet, in die Arbeitskammer (25), zum Arbeiten weitergeleitet und die verbrannten Gase ausgestoßen.
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Stand der Technik
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Der Hubkolben Verbrennungsmotor ist durch seinen technischen Aufbau mit einem Wirkungsgrad von 40 Prozent an seine machbaren Grenzen gestoßen. Das liegt einerseits daran das bei seinem Viertaktablauf der Kolben viermal zum Stehen kommt. Zweimal beim oberen Totpunkt (OT) und zweimal beim unteren Totpunkt (UT). Andererseits erfolgt erst alle zwei Umdrehungen ein Arbeitstakt. Beim Arbeitstakt im Moment der Zündung des komprimierten Kraftstoff-Luftgemisches liegt der Kraftarm am Kurbelzapfen der Kurbelwelle nur im Millimeterbereich und ein Kolbenkippen über die Pleuelstange muss akzeptiert werden. Ein quadratischer Hubkolbenmotor, z. B. mit einem Kolben von 80 mm Durchmesser legt einen 80 mm Hub zurück. Erst wenn die Kurbelwelle bei der 90 Gradstellung angelangt ist, ist der Hebelarm mit 40 mm am Größten und fällt bei der 180 Gradstellung beim UT auf 0 mm zurück. Des Weiteren hat die Verbrennungswirkung bei der 90 Gradstellungen, durch den größeren Volumenraum an Wirkung verloren. Um genügend erforderliche Leistung aus dem Hubkolbenmotor abzurufen wird entweder der Hubraum vergrößert, die Zylinderanzahl erhöht oder die Motordrehzahl angehoben sowie mit Hilfsaggregaten, wie Turbolader und Kompressor, für eine größere Aufladung nachgeholfen. Letztlich führen alle diese Maßnahmen zu einem höheren Kraftstoffverbrauch der den Umweltauflagen heute nicht mehr gerecht wird. Bei allen bis heute veröffentlichten Patentanmeldungen mit der Bezeichnung Dreh- oder Kreisbahnkolben Motor wie zum Beispiel
EP 2808484 A1 ,
DE 3325553 A1 , P 1401407, werden die Viertaktkammern über Druckplatten oder Kreisscheiben unterteilt wobei die technische Funktion sowie das Abdichtproblem ungelöst bleibt. Durch die konstruktiven kleinen Kanäle und den sehr kurzen Öffnungszeiten der Druckplatten kann die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des komprimierten Kraftstoff-Luftgemisches, das man in die Arbeitskammer einleitet und im Anschluss zündet nicht mehr erreicht werden. Weiterhin ist mit zunehmender Motordrehzahl ein effizienter Arbeitstakt nicht mehr möglich. Darüber hinaus fehlt jeder Hinweis auf eine Lösung was mit dem Kompressionsrest des Kraftstoff-Luftgemisches geschieht das bei der Überleitung von der Kompressionskammer in die Arbeitskammer zurückbleibt. Somit ist die Funktion des Motors nicht gegeben. Ohne Dichtleisten, Kolben- und Dichtringe im kompletten Kammerraum kann es keine notwendige Abdichtung geben, da gerade bei einem Verbrennungsmotor durch die Wärmeausdehnung zwischen den Bauteilen ausreichend Spiel vorhanden sein muss.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung trägt dazu bei die oben aufgeführten Nachteile zu verbessern oder zu beseitigen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kreisbahnkolben Vier Takt Verbrennungsmotor (1) dessen Motoreinheit (46) aus zwei Kreisbahnen (47) und zwei Drehscheiben (3), die mit einer gemeinsamen Arbeitswelle (2) über Flansche verbunden sind besteht. Eine Kreisbahn (47) ist für die Arbeitstakte „Ansaugen und Verdichten” (28), die andere ist für das „Arbeiten und Ausstoßen” (29) zuständig. Eine Kreisbahn (47) benötigt mindestens einen Kolben auf der Drehscheibe (3) und ein Kreisbahnschieber (7, 8) welcher ein- oder mehrteilig sein kann. In der vorliegenden Variante, sind zwei Kolben (4,5) auf der Drehscheibe verbaut, die um 180 Grad versetzt sind. Denselben Versatz weisen die zwei Kreisbahnschieberführungen auf (53), in denen geteilte Kreisbahnschieber (7, 8) laufen, welche im geschlossenen Zustand die Kreisbahnen in zwei Taktkammern unterteilen. Bei jeglicher Drehbewegung der Arbeitswelle finden 4 Arbeitstakte auf einmal statt. Durch zwei verbaute Kolben pro Kreisbahn erfolgen alle Takte gleichzeitig in doppelter Ausführung. Während in der Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” gleichzeitig zweimal angesaugt und verdichtet wird, erfolgt in der Kreisbahn „Arbeiten und Ausstoßen” zeitgleich in doppelter Ausführung das Arbeiten und Ausstoßen. Jeder Taktablauf erfolgt somit spiegelbildlich. Um eine Vorstellung von den Größenverhältnissen zu der hier vorgestellten Kreisbahnkolben Motorvariante zu bekommen wird ein Kolbendurchmesser von 50 mm mit einem mittleren Kreisbahndurchmesser von 300 mm gewählt, was einen Arbeitsraum von ca. 1.500 cm3 bei einer Motoreinheit entspricht. In der Kreisbahn für „Ansaugen und Verdichten” (28) wird auf den Kolbenrückseiten (4.1) angesaugt und auf den Kolbenvorderseiten (4.2) gleichzeitig verdichtet während in der zweiten Kreisbahn für „Arbeiten und Ausstoßen” (29) auf den Kolbenrückseiten (5.2) gearbeitet und auf den Kolbenvorderseiten (5.1) gleichzeitig ausgestoßen wird. Befinden sich die Kolbenrückseiten (4.1), der Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” (28), hinter den geschlossenen Kreisbahnschiebern (7), öffnen die Einlassschieber (17) in den Ansaugkammern (21) und durch den Unterdruck wird Luft angesaugt und Kraftstoff dazu eingespritzt. Das zuvor angesaugte Kraftstoff-Luftgemisch, das sich nun zwischen den Kolbenvorderseiten (4.2) und den geschlossenen Kreisbahnschiebern (7) in der Verdichtungskammer (24) befindet, wird in der Verbrennungskammer (10 oder 11) über den geöffneten Einlassschieber (17 oder 18) komprimiert. Bei zeitgleichem Ende der Arbeitstakte „Ansaugen und Verdichten” (28) haben die Kolben (4) die optimale Position erreicht und es schließen die Einlassschieber (17) der Ansaugkammern (21) sowie die Einlassschieber (18) in der Verbrennungskammer (10 oder 11) bevor die Kreisbahnschieber (7) sich öffnen. In diesem Moment stehen in der Kreisbahn „Arbeiten und Ausstoßen” (29) die Kolben (5) bereits hinter den geschlossenen Kreisbahnschiebern (8). Zeitgleich wird in der Verbrennungskammer (10 oder 11), bei geöffnetem Auslassschieber (19), das komprimierte Kraftstoff-Luftgemisch mittels Zündkerze (14) gezündet. Die Verbrennungskraft, die sich über die Auslasskanäle (13) zwischen den Kolbenrückseiten (5.2) und den geschlossenen Kreisbahnschiebern (8) ausbreitet leitet den Arbeitstakt ein. Gleichzeitig werden auf der Kolbenvorderseite (5.1) die zuvor verbrannten Gase über die Auslasskanäle (27), welche keine Schieber benötigen und dadurch immer offen sind, ausgestoßen. In der Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” (28) öffnen die Kreisbahnschieber (7) im Moment der Zündung. Das komprimierte Kraftstoff-Luftgemisch welches nicht in die Verbrennungskammer (10 oder 11) gelangt ist strömt nun zu dem bereits angesaugten Kraftstoff-Luftgemisch dazu. Dadurch entsteht in der ganzen Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” (28) aus dem Atmosphärendruck ein leichter Überdruck. Nachdem die Kolben die Kreisbahnschieber-Führung durchlaufen haben erfolgt das Schließen der Kreisbahnschieber (7). Zu Beginn der erneuten Ansaug- und Verdichtungstakte liegt nun ein Kraftstoff-Luftgemisch über Atmosphärendruck an. Da bei Überdruck das Einlassventil nicht öffnen darf, kommen Drucksensoren (22) zum Einsatz die dies verhindern. Der verbaute Drucksensor (21) in der Ansaugkammer lässt das Einlassventil erst öffnen mit Hilfe der elektromagnetischen Steuerung, wenn durch den weiteren Kolbenweg der Überdruck in Atmosphärendruck abgebaut ist und dann neues Kraftstoff-Luftgemisch zugeführt wird. In der Verdichtungskammer erhöht der leichte Überdruck des Kraftstoff- Luftgemisch folglich den Kompressionsdruck. Deshalb nimmt auch ein Drucksensor (23) in der Verdichtungskammer Einfluss auf den Schließungszeitpunkt des Einlassschiebers zur Verbrennungskammer und regelt nach Vorgaben. Dadurch ist gewährleistet, dass der Kompressionsdruck in den Verbrennungskammern (10 oder 11) kontrollierbar bleibt und zum Beispiel zu einem stabilen Leerlauf beiträgt. Um den Ablauf beim Verdichtungs- und Arbeitstakt zu gewährleisten stehen zwei eigenständige Verbrennungskammern (10 u. 11) zur Verfügung. Das hat den Hintergrund, dass sich der Verbrennungsdruck bis zum Ende des Arbeitstaktes in der Verbrennungskammer abbauen kann und bereits zu Beginn des Verdichtungstaktes das Kraftstoff-Luftgemisch in die andere Verbrennungskammer komprimiert wird. Weiterhin findet durch die abwechselnde Benutzung der beiden Verbrennungskammern bei den Arbeits- und Verdichtungstakten eine bessere Wärmeableitung statt. Jede Verbrennungskammer ist neben der Zündkerze (14) auch mit einem Sicherheitsventil (15) versehen um bei einer Störung einen Schaden abzuwenden. Eine Motoreinheit (1) wie hier vorgestellt, mit zwei Kolben auf der Drehscheibe (3), macht alle 180 Grad zwei Arbeitstakte, also vier Arbeitstakte bei jeder Umdrehung, was einem Achtzylinder Hubkolbenmotor entspricht. Ein Vierzylinder Hubkolbenmotor macht nur zwei Arbeitstakte bei einer Umdrehung. Die Hebelarmlänge beträgt beim Hubkolbenmotor, im Moment der Zündung nach dem OT, circa ein Millimeter. Bei der hier vorgestellten Kreisbahnkolben Variante beträgt die Hebelarmlänge im Moment der Zündung, zweimal 150 mm, was in der Summe 300 mm ergibt. Die meisten Hubkolben haben bei den 90 Gradstellungen der Kurbelwelle eine Hebellänge von 35 mm. Diese ist beim Kreisbahnkolben immer noch achtmal länger. Deshalb benötigt der Hubkolbenmotor um ausreichend Leistung zu erbringen grundsätzlich aufgrund seiner kleinen Hebelwirkung hohe Drehzahlen. Dies ist beim Kreisbahnkolben nur im sehr geringen Maße erforderlich. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit bei Nenndrehzahl liegt beim Hubkolben-Dieselmotor bei 10–12 m/s und beim Benziner bei ca. 15 m/s. Die Drehzahlen liegen in der Regel bei 3.500 bis 6.500 U/min. Legt man die mittlere Kolbengeschwindigkeit von 15 m/s vom Hubkolben um auf den hier vorgestellten Kreisbahnkolben dann entspricht das einer Drehzahl von < 1.000 U/min. Durch die höhere Anzahl an Arbeitstakten pro Umdrehung und dem größeren Hebelarm ist der Kreisbahnkolben Motor selbst bei einer Kolbengeschwindigkeit von 7,5 m/s, was einer Nenndrehzahl von < 500 U/min entspricht, dem Hubkolbenmotor immer noch überlegen. Ebenso wird die Leerlaufdrehzahl im Bereich von ca. 60 U/min liegen. Bei der vorgestellten Kreisbahnkolben Variante gelangt in die Verbrennungskammern (10 oder 11) eine Verdichtung von circa 15:1. Durch die Einleitung in die Arbeitskammern sinkt diese auf etwa 10:1. Um die Verdichtungsräume beim Verdichten und die Arbeitsräume bei der Verbrennung klein zu halten, erhalten die Kolben auf den Stirnseiten ein Design das sich durch den Ablauf beim Öffnen und Schließen der Kreisbahnschieber anbietet. Beim zweiteiligen Kreisbahnschieber erhalten die Kolbenstirnseiten eine symmetrische Keilform und beim einteiligen Kreisbahnschieber (58) (14) eine ungleiche Keilform. (6) Es ist sehr leicht den Kompressionsdruck generell zu erhöhen, indem man die Kolben- oder Kreisbahndurchmesser (oder beide) der Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” (28) vergrößert. Setzt man nur einen Kolben und einen Kreisbahnschieber pro Kreisbahn ein dann wächst das Verdichtungsverhältnis bei gleichem Kreisbahn- und Kolbendurchmesser auf das doppelte an. Auch als Druckluftkompressor kann der Kreisbahnkolben eingesetzt werden. Es kommt dann nur die Kreisbahn „Ansaugen und Verdichten” (28), wie beim hier vorgestellten Verbrennungsmotor zum Tragen. Es wird hierbei keine Kraftstoff-Einspritzung mehr benötigt und die komprimierte Luft wird in einen Druckluftbehälter geleitet und gespeichert. Zwei Motoreinheiten (15), wie auch hier vorgestellt, die um 90 Grad versetzt angereiht sind und über eine gemeinsame Arbeitswelle (2) verfügen, führen alle 90 Grad zwei Arbeitstakte aus, also bei jeder Umdrehung acht Arbeitstakte, was einem Sechzehnzylinder Hubkolben entspricht. Der Zwölfzylinder bringt es auf 6 Arbeitstakte pro Umdrehung.
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Hinweise zur Abdichtung
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Durch die Wärmeausdehnung der Kolben und Kreisbahnen, der Gehäuse und Drehscheiben muss ausreichend Spiel vorhanden sein. Zur Abdichtung werden Kolbenringe eingesetzt die wie beim Hubkolbenmotor die erforderliche Dichtung zwischen der Lauffläche der Kreisbahn und dem Kolben gewährleisten. Die Kolben berühren die Laufbahn nicht und unterliegen hier keinen Kippmomenten wie beim Hubkolben, darüber hinaus sind die Kolbenringe nur relativ kleinen Zugkräften ausgesetzt. Um aber die auftretende Fliehkraft zu neutralisieren wird ein gelagerter, zweiarmiger Hebel (44), mittels Hebellagerstift (45), in allen Kolben (4, 5) verbaut. Der kurze Hebel wird in die Öse des Kolbenringes (33) platziert so dass der lange Hebel mit seinem Eigengewicht die Fliehraft die auf den Kolbenring wirkt in ein Gleichgewicht bringt. (5) Die Außenform der Kolbenringe muss die der Form der Kreisbahnen entsprechen. Da die Kolben die Kreisbahnwand nicht berühren wird kein Ölfilm benötigt, es bedarf deshalb auch keiner Ölabstreifringe. Die Kolbenringe (33) umschlingen den Kolben bis auf Höhe der Planseiten der Drehscheibe (3). Bedingt durch den größeren Außendurchmesser und den kleineren Innendurchmesser der Kreisbahn sind die Kolbenringe konisch. Aus diesem Grund kann die konische Kolbennut beispielsweise durch Senkerodieren übertragen werden. Damit sich beim Durchlaufen der geöffneten Kreisbahnschieber (7 und 8) in deren Führung die Kolbenringe (33) nicht verkanten, ist die Schieberführung entsprechend der Kolbenringbreite zur Mittelachse der Arbeitswelle geneigt. (8) Dass die Kolbenringe (33) auch ohne Probleme über die Bereiche der Einlass- und Auslasskanäle (12, 13, 16, 27) gleiten können bleibt ein Verbindungsteg (31) in Kreisbahnlaufrichtung in der Kreisbahnwand stehen (7), die einerseits den Kanalquerschnitt nicht einengen, anderseits die Stegbreiten den Kolbenringen beim durchlaufen genügend Auflagefläche bieten. Auch ist ein Lochbild (54) in diesen Bereichen möglich. (7) Damit die Schieberdichtleisten (38) bei geschlossenem Kreisbahnschieber (7 und 8) die Drehscheibe (3) und deren beiden Drehscheibendichtringe (36) abdichten können, müssen diese auf einer gemeinsamen Ebene liegen. (9) Die Außenkanten beim Außendurchmesser der Drehscheibe zu den Planflächen sowie die Drehscheibendichtringe (36) zur Drehscheibenplanseite hin, müssen absolut scharfkantig sein. Die Kolben erhalten exakt die Auflagefläche der Drehscheiben Außendurchmesser sowie deren Scheibendicke und sitzen dadurch in der Symmetriemitte in der Kreisbahn. Die Drehscheibendichtringe (36) für die Drehscheibenabdichtung werden in die Ringnuten der Gehäusehälften eingelassen. Zwischen den Ringnuten und dem Dichtring ist ein Wellring (37) unterlegt damit auch beim Startvorgang schon eine ausreichende Abdichtung gewährleistet ist. Letztlich kontaktieren bei geschlossenen Kreisbahnschiebern (7, 8) dessen Schieberdichtleisten (38) die Schieberführung, die Drehscheibendichtringe (36) und die Drehscheibe (3). Die Schiebedichtleiste (38) überlappt und stützt sich auf den geteilten Kreisbahnschiebern (7, 8) im geschlossenen Zustand ab. Die Abdichtungsebene ergibt sich aus der Schnittkante (55) in den Gehäusehälften des Ringdurchmessers (Kolbendurchmesser) und der Kante die durch die Drehscheibenfreisparung (56) entsteht. (10) Damit die gemeinsame Schieberführungs- und Drehscheibenebene (57) auch während dem Motorbetrieb durch die Wärmeausdehnung erhalten bleibt, muss der Werkstoff der Drehscheibe und des Gehäuses denselben Wärmeausdehnung-Koeffizienten haben. Die Werkstoffauswahl von Gehäuse und Drehscheibe auf derselben Basis einer Aluminiumlegierung kommt der Anforderung sehr nahe. Die Abdichtungsflächen der Drehscheibe (Außendurchmesser und Planflächen) werden gegen den Verschleiß, zum Beispiel PVD, beschichtet. Bei den Kreisbahnschiebern (7, 8) übernimmt auf der Schieberstirnseite eine Schieberdichtleiste (40), die mit einer Wellleiste (39) hinterlegt ist, die Abdichtung bei geschlossenem Schieber. Diese Schieberdichtleiste steht durch die Spannung des Wellrings circa 0,1 mm über die Schieberstirnseite hinaus und federt durch die Berührung beim Schließen des gegenüberliegenden Schiebers um diesen Weg ein. (11.1 und 11.2) Die Schieberstirnseiten selber berühren sich nicht. Die Kreisbahnschieberführung ist gegenüber der Dichtebene mit einer Führungsleiste (60), die mit einer Wellleiste (61) unterlegt ist ausgestattet, damit die Schieberdichtleisten (38) spielfrei über die Dichtringe und Drehscheibe gleiten. Weiterhin ist die Führungs- und Wellleiste mit einem Justierstift (59) gesichert. Bei geschlossenen Kreisbahnschiebern kontaktiert der Schieber mit seiner Führungsfläche die Dichtringe und Drehscheibe nicht, da er in diesem Bereich freigespart (62) ist. (12.1 und 12.2) Alle Schieberdichtleisten und Dichtringe sind auf beiden Schieberseiten verbaut und stehen durch unterlegte Wellringe unter Vorspannung. Die Kreisbahnschieberführungen sind auch in sich komplett über Dichtringe in den Schieberabdeckungen (49) mit den Schieberführungsstangen (9) abgedichtet, da auch bei geöffneten Kreisbahnschieber (7, 8) Drücke in der Kreisbahn anstehen. Das gleiche trifft auch für alle anderen Schieberführungen zu, weshalb diese ebenfalls in sich abgedichtet sind. Ein zweiteiliger Kreisbahnschieber erfordert zwar eine höhere Anforderung der Abdichtung, legt aber nur die Hälfte an Weg zurück, was positive Auswirkung auf die Verschlussgeschwindigkeit hat. Wenn mehr als ein Kolben auf der Drehscheibe verbaut wird ist eine Auswuchtung nicht erforderlich.
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Allgemeine Hinweise
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Motoreinheiten (46) (15) können unendlich oft über eine gemeinsame Arbeitswelle (2) verbunden werden. Im Leerlauf und im Teillastbereich kann man falls erforderlich die Anzahl der Arbeitstakte reduzieren indem man bei einer Ansaugkammer (21) die Einspritzung (20) unterbricht. Man kann auch zwei Motoreinheiten anstelle einer starren Antriebswelle über eine Kupplung verbinden, sodass man bei Bedarf diese trennen und abschalten kann. Da in der Kreisbahnkammer „Ansaugen und Verdichten” (28) keine Verbrennung stattfindet ist die Einspritzdüse direkt in der Ansaugkammer platziert. Obwohl eine Motoreinheit vier Ansaugtakte pro Umdrehung leistet sind nur zwei Einspritzdüsen erforderlich. Die Kreisbahnschieber (7) der Ansaug- und Verdichtungskammer (28) sind zu den Kreisbahnschiebern (8) der Arbeits- und Ausstoßkammer (29), bei der abgebildeten Motorvariante, um circa 14 Grad versetzt. Dadurch werden die Wege von der Verdichtungskammer zur Arbeitskammer über die Verbrennungskammer kurzgehalten sowie mehr Platz für die Steuerungen erzielt. (4) Es bieten sich aufgrund der niedrigen Nenndrehzahlen (500–1000 U/min) generell elektromagnetische Steuerungen (6) für alle Schieber an. Weiterhin wäre aufgrund des geringen Gewichts der Schieber und deren kurzen Wege eine elektromagnetische Steuerung gut einsetzbar. Mit zunehmendem Kreisbahndurchmesser können weitere Kolben verbaut werden, was eine Senkung der Drehzahl bewirkt. Vergrößert man bei einer Motoreinheit (46) den Kreisbahndurchmesser, zum Beispiel von 300 mm auf 450 mm, können drei Kolben verbaut werden und man erreicht die gleiche Verdichtung wie zuvor. Nun stehen sechs Arbeitstakte pro Umdrehung an. Die Hebelarmlänge wächst nun auf 675 mm (3 mal 225 mm) an. Bei 7,5 m/s Kolbengeschwindigkeit bedarf es nur noch einer Nenndrehzahl von ca. 320 U/min. Der Arbeitsraum entspräche einem 2,8 Liter Motor. Bei zwei verbundenen Motoreinheiten wäre es ein 5,6 Liter Motor mit 12 Arbeitstakte pro Umdrehung. Doppelt so viel wie ein 12 Zylinder Hubkolbenmotor. Die Kolbenkühlung wird mit Hilfe der Fliehkraft von dem Ölsumpf-Reservat (30) der Arbeitswelle (2) ermöglicht. Eine Querbohrung (51) dicht über dem Arbeitswellendurchmesser durch den Flansch, für die Drehscheibe, verbindet beide Ölsumpf-Reservate. Eine Vorlaufbohrung (42) führt von der Querbohrung durch den Flansch und die Drehscheibe über den Hohlpassstift (34) zum Kolbenhohlraum (32). Die Rücklaufbohrung (43) führt über den zweiten Hohlpassstift zurück über die Drehscheibe zur zweiten Querbohrung (52) die sich auch in der Drehscheibe, am äußeren Rand des Flansches, befindet. (5) Auf beiden Seiten der Querbohrung (51) sind Schaufelkappen (48) in Drehrichtung angebracht die beim Eintauchen in den Ölsumpf zusätzlich zur Fliehkraft Öl zum Kolben schaufeln. Da die Querbohrung (52) der Rücklaufbohrung oberhalb des Ölpegel liegt tritt das Öl hier wieder aus, sodass ein ständiger Kühlkreislauf entsteht. Vor- und Rücklaufkanäle im Gehäuse führen vom Ölsumpf-Reservat zum außerhalb gelegenen Ölkühler. Das Gehäuse, die Kreisbahnen und Verbrennungskammern werden durch Kühlkanäle mit einer Wasserpumpe umspült. Die Gehäusehälften werden nach der mechanischen Bearbeitung vormontiert und die Kreisbahn mit einem Kreisbahn-Hohnwerkzeug auf Maß mitsamt der erforderlichen Oberflächen Güte bearbeitet. Anschließend können die Kolbenringlaufbahnen, zum Beispiel PVD, beschichtet werden. Die Antriebswellenlagerung begrenzt auch das seitliche Spiel der Drehscheibe zu den Gehäusewänden wobei der Ölfilm durch das Ölsumpf-Reservat der Arbeitswelle die Drehscheibe auf den Planseiten bis zu den Ölabdichtringen (41) bei der Zentrierung unterstützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusehälften
- 2
- Arbeitswelle
- 3
- Drehscheibe
- 4
- Ansaug- und Verdichter Kolben
- 4.1
- Kolbenvorderseiten
- 4.2
- Kolbenrückseiten
- 5
- Arbeit- und Ausstoß Kolben
- 5.1
- Kolbenvorderseiten
- 5.2
- Kolbenrückseiten
- 6
- Elektromagnetische Steuerung
- 7
- Kreisbahnschieber Ansaugen und Verdichten
- 8
- Kreisbahnschieber Arbeiten und Ausstoßen
- 9
- Kreisbahnschieber Führungsstange
- 10
- Verbrennungskammer 1
- 11
- Verbrennungskammer 2
- 12
- Einlasskanal Verbrennungskammer
- 13
- Auslasskanal Verbrennungskammer
- 14
- Zündkerze
- 15
- Sicherheitsventil
- 16
- Ansaugkanal
- 17
- Einlassschieber Ansaugkammer
- 18
- Einlassschieber Verbrennungskammer
- 19
- Auslassschieber Verbrennungskammer
- 20
- Einspritzdüse
- 21
- Ansaugkammer
- 22
- Drucksensor Ansaugkammer
- 23
- Drucksensor Verdichtungskammer
- 24
- Verdichtungskammer
- 25
- Arbeitskammer
- 26
- Ausstoßkammer
- 27
- Auslasskanal
- 28
- Kreisbahn Ansaugen und Verdichten
- 29
- Kreisbahn Arbeiten und Ausstoßen
- 30
- Öl Sumpf
- 31
- Steg in den Ein- und Auslasskanälen
- 32
- Kolbenhohlraum
- 33
- Kolbenringe mit Öse
- 34
- Hohlpassstifte
- 35
- Kolbenbefestigungsschraube
- 36
- Drehscheibendichtringe
- 37
- Wellring
- 38
- Schieberdichtleiste
- 39
- Wellleiste
- 40
- Schieberdichtleiste Stirnseite
- 41
- Ölabdichtungsringe
- 42
- Vorlaufbohrung
- 43
- Rücklaufbohrung
- 44
- Zweiarmiger Hebel
- 45
- Hebellagerstift
- 46
- Motoreinheit
- 47
- Kreisbahn
- 48
- Schaufelkappen
- 49
- Abdeckung Kreisbahnschieber
- 50
- Abdeckung Schieber
- 51
- Querbohrung Vorlaufbohrung
- 52
- Querbohrung Rücklaufbohrung
- 53
- Kreisbahnschieberführung
- 54
- Lochbild
- 55
- Schnittkante Ringdurchmesser
- 56
- Freisparung Drehscheibe
- 57
- Schieberführung- und Drehscheibenebene
- 58
- Einteiliger Kreisbahnschieber
- 59
- Justierstift Führungsleiste
- 60
- Führungsleiste
- 61
- Wellleiste für Führungsleiste
- 62
- Freisparung über Drehscheibe
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 Isometrische Ansicht einer Motoreinheit
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2 Seitenansicht Motoreinheit
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3 Isometrische Ansicht Motoreinheit ohne Gehäuse
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4 Draufsicht Motoreinheit
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5 Detailschnitt und Seitenansicht vom Kolben und Drehscheibe
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6 Unterschiedliches Kolbendesign auf den Stirnseiten bei ein- und zweiteiligen Kreisbahnschiebern
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7 Detailansicht Einlass-/Auslasskanal als Ausführung Steg und Lochbild
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8 Detailansicht Kolben und Gehäuse im Bereich Kreisbahnschieber Führung
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9 Detailansicht Dichtungsebene Kreisbahnschieberführung, Dichtringe, Drehscheibe
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10 Detailansicht im Gehäuse, Ringdurchmesser und Schnittkante, Drehscheiben-Freisparung
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11 Detailansicht Schieberdichtleiste Stirnseiten
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12 Detailansicht Freisparung Kreisbahnschieber, Führungsleiste plus Wellleiste
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13 Vier Takt Diagramm Kreisbahnkolben
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14 Einteiliger Kreisbahnschieber
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15 Zwei Motoreinheiten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2808484 A1 [0002]
- DE 3325553 A1 [0002]
