DE10231542A1

DE10231542A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE10231542A1
Application number: DE2002131542
Authority: DE
Inventors: Helmut Obieglo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem darin beweglich angeordneten Kolben, welcher Medien verdichtet bzw. Expansionsarbeit verrichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem darin beweglich angeordnetem Kolben, welcher Medien verdichtet bzw. Expansionsarbeit verrichtet.
Drehkolbenmaschinen sind bekannt, beispielsweise nach dem System WANKEL. Der effektive Wirkungsgrad dieser Maschinen ist allerdings nicht als Befriedigend zu bezeichnen.
Ziel der Endung ist es also, eine Drehkolbenmaschine zu entwickeln, welche den effektiven Wirkungsgrad sehr deutlich erhöht.
Ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Endung – insbesondere Verbrennungskraftmaschine – ist in der nachfolgender 1 dargestellt und findet auch anhand der Patentansprüche Erläuterung: Mit 1 ist ein zylinderförmiger Körper bezeichnet, der in einem Gehäuse 2 um die Achse 4 in Pfeilrichtung drehen kann. Es bestehen konkav geformte Mulden 3, welche im wesentlichen diametral gegenüber liegen.
Ein weiterer zylinderförmiger Körper 5 dreht mittels eines Synchronisierungsgetriebes (insbesondere Zahnradtrieb) um die Achse 7, ebenfalls in Pfeilrichtung. Dieser Körper besitzt in diesem Ausführungsbeispiel zwei diametrale, konvex geformte Nocken 6. Letztere stehen zumindestens zeitweise in Eingriff mit den Mulden 3.
Während eines Prozessverlaufes (Drehwinkel φ) verdichtet nun die Nocke 6 Luft bzw. entflammbares Gemisch, welche über die Eintrittsöffnung 9 zugeführt wird, in die Mulde 3. Dabei entstehen thermodynamische Voraussetzungen (Druck, Temperatur), die das brennbare Gemisch insbesondere automatisch, d.h. selbstständig entzünden.
Da bei räumlicher und zeitlicher Betrachtung des Geschehens nahezu eine vollständige Gleichraumverbrennung passiert („Verweilzeit"), ist der thermische Wirkungsgrad dieses Prozesses entsprechend gut.
Im weiteren Prozessverlauf kann das (Explosions-) Gas hierbei sogar vollständig expandieren, d.h. aus thermodynamischer Sicht gesehen expandiert das Gas über das Verdichtungsvolumen hinaus und leistet somit zusätzliche Nutzarbeit.
Über die Austrittsöffnung 8 kann das verbrannte Medium die Maschine verlassen.
Zur Unterstützung des Gaswechsels kann auch eine Spülung mit einem hier nicht gezeigten üblichen Gebläse geschehen.
Für eine vollständige Expansion der Ladung sind sinnvolle Anhaltswerte für die Öffnungswinkel: α~20° und β~60°.
Die gestrichelte Linie markiert einen Spalt, der für eine vollständige Expansion des Mediums von Vorteil ist.
Mit den heute machbaren Fertigungstoleranzen kann das Gesamtsystem prozesstechnisch dicht gehalten werden.
Werden die Örtlichkeiten einer Mediumzufuhröffnung durch 11 gekennzeichnet und eine Mediumabfuhröffnung mit 10 markiert, so ist die Maschine auch als Heissgasmotor einsatzfähig.
Eine hier nicht näher gezeigte Abtriebswelle (insbesondere an einer der Drehachsen 4 bzw. 7) ermöglicht die Abnahme des Nutzdrehmomentes.
Erfindungsgemäßes Aggregat ist einfach und kostengünstig in der Herstellung sowie effektiv in seiner Wirkung.
Der Treibstoffkonsum wird stark reduziert und die Abgasqualität um ein vielfaches verbessert.
Neben Benzin, Diesel und anderen herkömmlichen Brennmitteln können auch minderwertigere, schwerentflammbare Stoffe zum Einsatz gelangen und insbesondere selbstständig gezündet werden: HCSI-Verfahren (HCSI = high compression self ignition).
Da die hier vorgestellte Ausführungsvariante quasi systemimmanent statisch und dynamisch 100%-ig ausgewuchtet ist sind auch sehr hohe Drehzahlen möglich.

Claims

Drehkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und darin beweglich angeordnetem Kolben oder Schieber, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes drehbewegliches System existiert (1, 2, 3, 4) welches kinematisch mit einem zweiten drehbeweglichen System (2,5,6,7) synchronisiert ist und letzteres über Ein- und Austrittsöffnungen (8,9) verfügt, so dass vorgenannte Systeme eine vollständigen Prozessablauf, insbesondere einen Verbrennungs- (Kreis-) Prozess durchlaufen können und dabei zumindestens teilund zeitweise eine konvexgeformte Nocke 6 eines im wesentlichen zylinderförmigen Drehkörpers 5 in einer konkavgeformten Ausnehmung 3 eines im wesentlichen zylinderförmigen Drehkörpers 1 arbeitet.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde 3 zylinderförmig in dem drehbaren Element 1 ausgestaltet ist.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken 6 Segment einer zylinderförmigen Erhöhung des drehbaren Elementes 5 ist.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse 2 mindestens eine Austrittsöffnung 8 sowie mindestens eine Eintrittsöffnung 9 existiert, welche im wesentlichen den Winkel α~20° bzw. β~60° bildet.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung der Systeme durch (hier nicht gezeigte) Zugmittel- bzw. Zahnradgetriebe und/oder Elektromotoren mit passender Elektronik passiert.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltabdichtungen durch Flüssigkeit unterstützt wird, welche durch Öffnungen in den zylinderförmigen Elemente 1 und 5 und/oder des Gehäuses 2 zugeführt werden kann.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein (hier nicht näher gezeigtes) Spülgebläse die Öffnung(en) 8 und/oder 9 mit frischem Medium versorgt.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein (hier nicht näher gezeigtes) Treibstoffmittelzuführungsbzw. Einspritzsystem 12 existiert, welches im wesentlichen im I. und/oder IV. Quadranten angeordnet ist.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Systeme eine Dichtgrenze nach dem „System WANKEL" existiert.