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*VerbrennungekrafteasChine mit unlourenden Verbrennungeräumenm
Die
Erfindung betrifft eine Verbrennungskrertwaschine mit umlaurenden Verbrennungeräumen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die' Aufgabe zu Grunde, einen Verbrennungsmotor
zu scharfen, der weitgehend unabhängig von den üblicherweise einengenden Eigen.scherten,
des Kraftstoffes hinsichtlich der Okten- und Coteifoarteg der Zündgeschwindigkeit
oder Zündgranzen ist und daher auch mit al.nd4orwortigen und billigeren Kraftstorfen
zu arbeiten vermag.
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Die Erfindung geh*t von den Gedanken augl, daß diese
Forderung bat,
einem Motor erfüllt worden kann# bei dem eine kontinuierliche
Verbrennung stattfindetu wobei also nach einer einmallgen Zündung zum Anlagean
das Motors die Flamme während den Betriebes ununterbrochen aufrecht
erhalten bleibt, Hierfür eignet sich ein fRotor der eingangs erwähnten.Art..
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungegemäß derin.g3-schon,
daß in einen zylindrisc'hen Gehäuss eine an sich bekannte umlaufende, mit über ihren
Umrang gleichmäßig verteilten acheparallelen Zylinderbohrungen ausgestattete Trommel
drehbar gele-Qert ist, deren eine Stirnseite dicht entlang der Innenseite der als
Zylinderkopf dienenden Stirnseite des Gehäuses angeordnet iät, daß in den
Z#lInderbohrungen Kolben beweglich geführt eind, deren Kulbenstangen an Unfangstellen
einer unlaufenden, mit der Trommel 0
gekuppelterf Kurbalscheibe angelankt
eind, deren Achde diajenigeder Trommel unter einem bestimmten Winkel schneidet,
da5 Im Zylin" derkopf in der Behnkurve der Bittelpunkte der Zylinderbehrungen
an
der einen Stelle eine Einloßörfnung rür Luft und an einer in Winkel hierzu angeordneten
Stelle eine als Brannkammer dienende Ausnehmung vorgesehen ist, In die ging
Kraftstoffeinspritzdüne mündet und daß an einer Stelle das Gehäusemantels
eine Ausloßöffnung für Verbrannungsgane vorgesehen Ist, die sich in der Behnkurve
von radial In die Trommel eingearbeiteten und mit dem
Innern der Zylinderbohrungen
In Verbindung stehenden Ausloßschlitzen befindet.
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Bei einem solchen Notar erhält ngch den Anwerfen der
Trommel jeder Zylinder Im Bereich den unteren Kulbentatpunktes, z.B. mittels
eines in der Anaaugleitung befindlichen Gebläses Frisch.
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luft, die während der weiteren Drohung der Trommel verdichtet wird.
In der Nähe den oberen Totpunkte wird die verdichtete Luft In die
im Zylinderkopr befindliche Brennkammer eingegeben und dort mit in die Brannkommer
eingespritztem Krertstoff verbrannt. Nach dem Durchgang durch den oberen Kolbentatpunkt
nimmt jeder Zylinder die Verbrennungegazu aus der Brennkammer wieder auf,
die dann bis zum Erreichen der unteren Totpunktlege expandieren und durch
die AuslaGörfnung abströmen.
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Die Verweilzeit der Gas* in der Brpnnkommer kann konstruktiv auf beliebig
große Kurbelwellendruheinkel ausgelegt worden, ao daß auch bei Kreftetoffen
mit achlochten Zündeigenschaften die Verbrennung beendet lote ehe die
Gase die Brannkommer verlassen. Daher worden Verluste aus der endlichen Verbrennungegescheindigkeit
vermieden. Da die Gase während der ganzen Verw.eilzeit
In
der Brennkammer den Temperaturen und Drücken Im*Bereich das
oberen Totpunktes
ausgesetzt sind, kann mit Sicherheit erreicht worden, daß alle brennbaren Kref*tetoffantelle
verbrennen. Das Abges ist entgiftet.
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Ein Vorteil dieser Arbeiteweise istg daß der KreftstoPP kontinuior.*.'.ch
in die ununterbrochen brennende Flamme hineingesprItzt wird, an daß ein Klopfen
oder ein Dieselschlag nicht auftretenkönnen. Der Motor ist daher völlig unabhängig
von Okten-oder Cotanzahl und beBitzt damit Vielstoffeigenscherten.
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In der Brennkammer den Motors stell sich ein vom Bolostungefall
abhängiger Betriebedruck ein. Um einen stoßfreien Übergang der Gase zwischen
den Zylindern und der Drennkommer'zu gewährleisten# muß der Brennkammer bei Vollestg
d.h. großem brahmonent von den einzelnen Zylindern bei gleichem zeitlichen Luftdurchsetz
ein kleineres Luftvolumen mit entsprechend höherem Druck zugeführt worden
als beim Teillestbetrieb. Die Verdichtung der Lurt muß somit bei zunehmender
Last bzw. zunehwendemt zu übertragendem Drehmonent erhöht worden und umgekehrt.
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Ferner ist es erwünscht, wann die einzelnen, Zylindur bei hoher Trommeldrehzehl
aus der Brannkenmar ein kleineres Gesvolufbon sik , i
bei niedrigerer
Trommeldrebzahl entnehmen. Hierdurch wird eine Wirkung ähnlich einem'stutenlos ragelberen
Kilbangetriebe er-
zielt.
Eine stehende Verbrennung ist technisch
besonders gut zu regeln und zu beherrschen, daher kann mit einer entsprechenden
Brannkammerveratellung auch für Teillast ein guter Wirkungegrad erreicht wardeng
der kaum von dem optimalen ebweicht. Der Drehzahlbereich, in welchem der Motor nein
volles Drehmament abgibt, kann besonders zu niedrigen Drehzahlen (theoretisch
bis zu 600
U/min) erweitert worden.
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Um eine derartige Steuerung vornehmen zu können, ist gemäß einer Auagestaltung
dor Erfindung vorgesehen, daC die Kurbalscheibe in einer in ihrer Lage einstellbaren
Helterung gelagert Istg die
mit Mitteln *zu ihrer Lage-jeränderung verbunden
ist.
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Die konstruktive Ausführung einer derartigen SteuarvorrJjhtung kann
auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung
ist daher vorteilhaft vorgesel-,endaß die Halterung der Kurbalscheibe
a) um eine etwa senkrecht zur Trommelechge angeordnete Achse schwenkbar angeordnet
ist oder b) um eine etwa senkrecht zur Kurbelscheibenschon angeordnete
Achse schwenkbar engeordnet Ist oder c) aus einer its Cahäuen Kolotte besteht oder
d) aus einem auf ;knur Achse gelagerten zylindrischen Körper mit alrier zu
seiner Nittelschau unter elnem Jinkel angeordneten
Lagerbohrung
besteht und daß am Körper Mittel zur Festlegung seiner relativen Drahatellung zur
Achse vorgeaehen sind oder '
a) aus dem einen Schenkel einer
Im Gehäuse drehbar angeordneten Kniawelle besteht, deren Achse mit der Drehachse
der Kurbel-Scheibe gleich Ist. Der erforderliche Gleichleur zwischen der Kurbalscheibe
und...dixr Trommel erfolgt gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung -tbe'oretisch
kräftetrei dadurch, daß die Kurbalscheibe mit der Trommel über eine Klauenkupplung
In Form einer Kagelradverzahiiung vkrbunden ist oder daß die Kurbalschaibe
mit der Trommel über ein Kard angelenk verbunden ist.
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Da die umleufende Trommel eine hohe Unfangegeschwindigkeit
aufweist, kann ohne nennenswerten Mehraufwand ein Toll der Abgenanergie noch
den Freiauspuffverfahren ausgenutztverden9.Hittrdurch wird zugleich
den Auspurrgeräusch vermindert. Der Notor läuft ohne zusätzlichen Mensenauagleich
völlig schwingungefrei. In der Zeichnung Ist die Erfindung an einigen Auerührungebnispie-Ion
näher erläutert, und zwar zeigent Fig. 1 'einen Motor ivit einer Vorrichtung
zur Hubverstellung Im Längeschnittu
Fig. 2 einen Motor mit einer
Vorrichtung zur Vorstellung der Totpunktlagen im Längsschnitt, Fig.*3 einen Motor
mit einer andersn Vorrichtung zur Vorstellung der Totpunktlagen Im Längeschnittg
Fig. 4 einen Motor mit einer Vorrichtung zur Verstellung das Teilwinkals
und der Totpunktlagen Im Längsschnitt, Fig. 5 einen Motor mit einer Vorrichtung
zur kombinierten Ueretellung des Hubes und der Totpunktlagen Im Längeschnittg Fig.
6 eine Ansicht der Stirnfläche der als Zylinderblock dienenden Trommel in
vergrößertem Maßstab@ Fig. 7 eine Ansicht der Stirnfläche den Zylinderkopfes
In vergrößertem Maß-
stab und Fig. 6 ein Schaubild der Steuerwinkel
des
Motors. In der Zeichnung sind übereinstimmende Teile mit gleichen Bezug@-zeichen
versehen.
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Fig. 1 zeigt einen Motor, bestehend aus einen etwa zylindrischenp
vorne offenen Gehäuse 9 1, einen die Gehäuaedrfnung dicht abschlinesenden
Zylinderkopf 2 mit einer Einlaßleitung 3 für Frischluft und mit einer Brannkommer
4, einem als umlaufende Trommel 5 in
Gehäuse I'gologarten
Zylinderblock sowie einer Vorrichtung 6 zur Vorstellung 6 des Lostverheltene
das Notare. In Gehäuen.1 ist ferner ein Auslaßedhlitz 7 rür die Verbrennungsgese
angeordnet. Die Trommel 5 weist eine Vielzahl von Zylinderbohrungen
8 nur, in denen jeweils ein Kolben 9 längs verschiebber angeordnet
ist. Die Trommal 5 weist ferner eine mittige Achse 10 nurg die in
einem Lager 11 im Zylinderkopf 2 und auf einem zur Trommeleches geneigten,
in Gehäuse 1 abgestützten Acherepren.12 gehalten ist. Im rückwärtigen Teil
den eehäusen i ist an einer quer zur Trammalachse 10 angeordneten
und diese nicht schneidenden Achse 13
eine ringförmige Halterung 14
rür eine unlaurende Kuibalscheibe' 15 aufgehängt und mit einer der AufhängsatolZe
diametral gegenüber angreifenden Zugstange 16 verbunden. Auf der Stirnseite
der Kurbalscheibe 15 ist über einen Teilkrein nahe den Umfang der
Kurbalscheibe regelmäßig verteilt eine den Kolben 9 entsprechende Anzahl
Kugelköpfe 17 gelagert, die jeweils mit einen Kolben 9 mitteln
einer Kolbenstange 18 verbunden sind# die In der Zeichnung nur schematisch
wiedergegeben ist.
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Die Kurbelscheibenschse K steht zur Trommelschse 10 un'ter
einem einstellbaren Winkel der mittels dar Zugetange 16 verändert werden
kann.
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Die Trommel 5 und die KurbelBcheibe 15 sind durch zwei
Kegelradkörper 19,20 in Bereich ihrer größten Annäherung miteinander
gekuppelt.
Diene Kugelradkörpere 19920 bilden eine Art Klauenkupplung, die eine
begrenzte Änderung den Winkels zwischen den Achsen der Kurbelscheibe und
der Trommel zuläßt. Da schon sehr geringe Winkeländerungen beträchtliche
Änderungen den Lostverhaltene des totors bewirken und die Kupplung
theoretisch kräfter frei arbeitet, kann eine leichte Auslankung das Zahneingriffes
zugelassen werden. Anstelle einer derartigen Klauenkupplung ist auch eine Kordangelenkverbindung
21 möglichp wie ei@ in Fig. 2 dargestellt Ist.
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Am Umfang der Trommel 5 sind schließlich radiel zu jeder Zylinderbohrung
8 Ausloßäfrnungen 22 vorggeahang die beim Umlauf'der Trom-mel
in den Bereich das Auslaßsehlitzee 7 gelangen und beim Vordichtungehub durch
den jeweiligen Kolben 9 verschlossen worden, Wie Fig. 6 zeigt, sind
beispielsweise 6 Zylinderbohrungen 8 vorgesehen, die gleichmäßig über
der Stirnfläche der Trommel S.verteilt sind. 39 mehr Zylinder vorhanden sindv
um ao ruhiger ist der Ablauf der Verbrennung.
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Die Brannkommer 4 in Zylinderkopf ist kugelförmig ausgebildet
und groß genugg um die nötig@ Kraftstoffnunge aufzunehmenv die durch eine nicht
näher dargestellte Krertetoffdüne eingespritzt wird.
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wie Fig. 7 zeiptg ist zile F3rennk#"ii-iimer 4 zur Trommel
hin praktisch
geschlossen und nur durch einen Einlaßschlitz
23 und einen Auslaßschlitz 24 mit den Zylinderkeenern verbindbar. Die Brannkenmer
befindet sich in theoretischen oberen Totpunkt.
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Die Einlaßleitung 3 für die Frischluft mündet In einen verbreiterten
Einlaßechlitz 25 im Zylinderkopr Im Dernich,des unteren Totpunktag.
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Fig. 8 zeigt schematisch die Arbeitsweise
des Notore anhand eines Drehwinkeldiagrammen. Hierin bedeuten für einen Zylinder:
A-8 Drohwinkeletrecku für den Frischlurteinlaß beim Überfahren
den unteren Totpunktes (UT) des Kolbens$ B-C Drohwinkeletrecke für die Verdichtung
der Frischluft, C-OT Dreheinkeletrecke rür den EinleBechlItz 23 der Drennkommer
uhd zwar bis zum Erreichen des oberen' Totpunktes (OT) des Kolbens, OT-D
Drehminkulatrecke für den Ausloßechlitz 24.der Grennkammer, 0-£ Drohwinkeletrecke
rür die Expansion der Verbrennungegest und E-UT -F Druhwinkeletrecke für
den Auestränen Oer Vorbrennungegesee Zwischen den Punkten E und
9 erfolgt ein Geawochsel. Verbi.@iie nungegene worden abgeführt und zugleich
Frischluft zugefühtt-*'. Mit x- x ist die geonetrieche Ach&@ der Achse
13 d er Verstelleinrichtung
bezeichnet, die auf den Zylinderkopf
projiziert Ist und eine beliebige, etwa waagerechte Lage habon kann. Zweckmäßig
ist die Achse x - x so angeordnet# daß die untere Totpunktlage
der Kalben sich nu r wenig oder gar nicht verändert, Mit y - y Ist eine geametrische
Achse einer anderen AusfÜhrung einer Verstelleinrichtung bezeichnet, die
noch-boschrieben wird. Im Betrieb wird der Krertstofr mittels einer Einspritzdüse
kontinuierlich In die Brannkommer 4 eingeführt, 96 daß eine ununterbrochen@ Verbrennung
stattfindet. Hierfür muß das Volumen der Brennkommer 4 so groß sein, daß
ein In der Lage ists genügend Luft zu speichern, um den Zeitraum
des Zylinderwacheals, während welchem keine Frischluft zuQeführt wirdt zu
überbrücken. Da der Krartstoff kontinuierlich In die ununterbrochene Flamme
in einen Raum mit hohem Druck und hoher Teniporatur eingespritzt wird, tritt
weder ein Klopfen noch ein#Diuselschlag aufg so daß dar Motor Vielstoffeigenschaften
aufweist.
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Der Motor arbeitet mit Selbetzündung. Den Verdichtungaverhältnie
muß daher so groß gewählt wordem, daß die bei der Endverdichtung erzeugte
Temperatur mit Sicherheit ein Zünden den Kroft. 0
stoffes gbwährleistet.
In Sonderfällen kann der Kraftstoff auch ganz oder teilwei3a zusammen mit der Friechluft
In die Zylinder
eingeführt worden.
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Durch ein Verechwenken der Haltetung 14 um die geonetrische
Achse x - x läßt sich der ilotor entsprechend seinen Lostverhalten in geeigneter
Weite steuern@ wobeldi.a Hublänge, der Kol.-ben 9 verändert wird.
39 stärker die ffeigung der KurbelscheIbt 15 bezüglich der Trommelschse
Iat, desto größer ist "r Hub 009, Kolbens.
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Fig. 2 zeigt im.wesentlichen den gleichen botor> wie Fig. lp J.adoch
mit einer anderen Ausbildung und Lagerung der Verstellvorrichtung 6.
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Die Halterung 25 besteht aus einen schräg-igeatellten ringf'örmigen
Körper, der um eine gacmetrische Achse y - y mittels Achezapfen
27,28 schwenkbar in Gehäuse 1 gelegeft toto An Achazopfen 28
greift ein Veretellhebel 29 an. Die Hol terung 26 trägt wtodarum ähnlich
wie In. Fig. 1 eine Kurbelschotbe 159 die um Ihre geometrische
Achse X drehbar und mit der Trommel 5 gekuppelt ist.
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Wird die Halterung 26 um ihre geonetrische Achse y y
vorschwenkt, so ergeben sich eine Verschiebung der Kolbentotpunkte In Drohwinkelschaubild
und damit entsprechende Änderungen der Geswechsel - erdichtunWünd Expensionszeiten.
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&V Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungerorn eines Motors
gemäß
der Erfindung. In diesem Falle ist die Halterung
6 als Kniewolle 30t d.h. als gekrümmte Wolle ausgebildet# auf deren
zur Achse der Trommel 5 geneigtem Wellentell 31 die Kurbalscheibe
15 gelagert Ist.
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Diese Kniawolle steht normalerweise still und wird lediglich zu Zwecken
der Totpunktverstellung um ihren Achezapfen vorschwenkt. Dabei wird die Achse K
der Kurbelscheibe 15 auf dem Mantel eines Kegels geführt.
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Sei dieser Ausführung ist die Neigung der Xurbelscheibe
15 durch die Neigung des Wollentelleg 31 1 und wird die Lage der Totpunkte
durch die relative Stellung der Kniewelle 30 In Bezug aur das
Gehäuse
1 restgelagt. Bei zunehmende@ Motordrehmonent ruß die Kniewolle so
verstellt werden, d90 der obere Kolbentotpunkt OT zum Brannkommereinlaß hin
verschoben wird. (Fig.8) Bei einer theoretischen Drohung der kn#ewelle um
1800 würden die uberfnund unteren Totpunkte miteinander vertauscht
worden* Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Veretellvorrichtung
6. Hierbei besteht die Halterung 32 der Kurbalscheibe 15 aus
einem zylindrischen, zur Kurbelscheibe kooxlelen Drehkörpar, der eine schiefe, d.h.
Im Winkel zu aeiner Drehaohes K verlautende BohrunQ.33 aufweist, In der eln
Achezopfen 12 nurgenommen Ist, der zugluir.11 zur Abntützung der Tr2maal
5 dient.
Der Körper 32 ist gegenüber dem Achezapfen
12 vordrehbar und fastlagbar angeordnet. Bei der Verstellung der Vorrichtung
6 ergibt sich wiederum eine Lagenveräncferung der Totpunkte. Der Noigungswinkel
der Kurbelscheibe 15 ergibt sich jeweils aus der gaumetrischen Addition
den Teilminkels a4 zwischen dem Achszepfen 12 und der verlängerten Trommelachne
einerseits und den Win-kel sz der Ac'hae K gegenüber den Achezapfen
. 12o
Fig. 5 zeigt schließlich einen Motor mit einer Verstellvorrichtung
69 die eine kombinierte Hub-und Totpunktverstellung ermöglicht. Hierbei Ist
die geneigt angeordnet@ Kurbelecheibe 15 in der Bohrung
33 einur ringfärmigen Halterung 34 aurgenommen, deren Mantelfläche
35 Teil einer Kueelrläche ist, die in einer hohlkugeligen Fläche
36 des Gehäuses 1 gelagert Ist. Bei diese.- Ausführung ist eine Verstellung
bzw. Verschwenkung der Kurbelscheibe sowohl um die geametrische Achse x
- x als auch um die Achse y - y
möglich und gestattet eine einwandfreie
Anpa39ung an alle 09-teiabszustände.
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Es sei noch bemerkt# daß bei allßii beschrieb3nen Ausführungerormen
die Verstellung in Bereich sehr geringer WinkeLgrade erfolgtu so daß
die Kupplung zwischen der Trommel 5 und dur Kurbolocheibe
15 wirksam bleibt . Schon geringe Vorgtellungan ernüglichen nämlich
beträchtliche Änderungen im Leistung3verhalter) das'rotorn. Der Motor arbeitet in-einem
weiten Drahmühlbereich mit gutetr. Wirkungsgred. 3ei Verwendung dus mutors in kraftg@trigbanort
Fahrzeugen können somit auch Einaparungan an Untihrt3etzunqsgott *jeben 8tzielt
werden.-