DE2159066A1

DE2159066A1 - Drehkolbenverbrennungsmotor mit drehschiebersteuerung

Info

Publication number: DE2159066A1
Application number: DE2159066A
Authority: DE
Inventors: Karl Perbandt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1971-11-29
Publication date: 1973-06-07

Description

Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung Bekanntlich werden, neben den konventionellen Kolbenverbrennungs-Kraftmaschinen, Drehbolbenmotoren bzw.
Kreiskolben-Motoren gebaut. Die bekannten Motoren dieser Bauart arbeiten mit einer Drehkolbenkammer, in der alle vier Takte, d.h. Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen der Verbrennungsgase, in einer einzigen Klammer erfolgen. Dies gilt auch rur Drehkolbenmotoren, die mit bekannten Schiebersteuerungen kombiniert sind.
Der Nachteil der bekannten Dreh- oder Kreiskolbenmotoren liegt darin, daß beim Durchgang von vier Takten, entsprechend einer Drehung von 350°, der Verbrennungsvorgang nur Ueber einen kleineren Kreisabschnitt erfolgt.
Damit werden, zur Erreichung einer gleichförmigen Rotatioh, ein entsprechend großes Schwungrad, bzw. mehrere auf eine gemeinsame Welle versetzt arbeitende Drehkolben notwendig. Die zur Beschränkung der Baugröße dann Ubliche Wahl hoher Motordrehzahlen hat, in Verbindung mit dem relativ kleinen tUr die Verbrennung nutzbaren Kreisabschnitt, sehr kurze Verbrennungszeiten zur Folge.
Dies erfordert bekanntlich eine sehr genaue in der Praxis optimal kaum erreichbare Abstimmung des 2f1ndzeitpunktes. Die Folge sind, teils unvollkommene Verbrennung (Umweltverschmutzung),bei relativ hohem Kraftstoffverbrauch, bzw. niedrige Motorleistung. Der Wirkungsgrad solcher Motoren wird außerdem durch die zeitlich sehr kurze und räumlich beschränkte Expansionsmöglichkeit der Verbrennungsgase weiter verschlechtert.
Ferner ist die Wirksamkeit der schmierung bei diesen hochtourigen Motoren erfahrungsgemäß senlecht,damit deren Verschleiß höher.
Der erfindungsgemäße Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung arbeitet mit einem Doppelkammersystem in Verbindung mit einer Drehschieber-Steuerung.
In der ersten Ans aug-- und Kompressionskammer wird bei einer Motordrehung von ca. 3000 das Kraftstoff-Luftgemisch mittels Drehkolben angesaugt und komprimiert, wonach es über einen Drehsteuerschieber in die zweite, die Verbrennungs- und Ausstoßkamnier eintritt und nach Schließung des Drehsteuerschiebers zur Verbrennung gebracht wird. Der Verbrennungsdruck arbeitet dann einerseits auf eine Lamelle des damit betriebenen zweiten Arbeitsdrehkolbens, der gleichzeitig mit dieser Lamelle andererseits die verbrannten Gase ausstößt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Drehkolbenverbrennungsmotors mit Drehschiebersteuerung sind im wesentlichen folgende: Das in die erste Ansaug- und Kompressionskammer des Motors eintretende Kraftstoff-Luftgemisch kann, unabhängig von der Dimensionierung der nachfolgenden Verbrennungs- und Ausstoßkammer, zweckentsprechend hoch komprimiert werden. Das komprimierte Gemisch tritt dann über die Drehschibersteuerung in den Verbrennunsraum. Damit ergeben sich teils die bekannten Vorteile eines Motors mit zusätzlichem Kompressor, insbesondere infolge des Eintritts eines relativ kalten und daher energiereicheren Gemisches in den Verbrennungsraum.
Der zum antrieb des Motors wirksame Verbrennungsdruck arbeitet Über einen Kreisabschnitt von ca. 3000, wodurch ein größtmöglicher Expansionsraum gegeben ist.
Dies hat bei weitgehender Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches einen maximalen Wirkungsgrad des Motors zur Folge.
Der fUr den Verbre,nntrngsdruck wirksame sehr große Kreisabschnitt bewirkt eine weitgehend gleichförmige Rotation der Motorwelle, wodurch das Schwungrad bzw. die Zahl der Kammern (herkömmlich Zylinderzahl) klein gehalten werden kann.
Bedingt durch die vorgenannten Gegebenheiten kann die Motordrehzahl relativ niedrig gewählt werden, was in Verbindung mit der dann ohnehin besseren Wirksamkeit der Schmierung, eine andere Lebensdauer zur Folge hat.
Unter diesen Verhältnissen hat, bei dem langgestreckten Expansionsablauf, eine in der Praxis kaum vermeidbare geringe Abweichung des Zündzeitpunktes nicht den sonst Üblichen Leistungsabfall zur Folge.
Im übrigen weist der erfindungsgemäße Motor die den bekannten Drehkolbenmotoren eigenen Vorteile auf, so Fortfall der Kurbelwelle, keine hin- und hergehende Teile, keine Nockenwelle, keine Ventile usw.
Die Abbildungen 1 bis 3 stellen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehkolbenverbrennungsmotors dar.
Die Arbeitsweise ist folgende: Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt A -,A durch den Motor.
Dieser baut sich auf aus dem Motorgehäuse 1 mit darin verlagerter Motorwelle 2 auf der der Ansaug- und Kompressions-Rotor 3 in seiner zugehörigen Ringraumkammer 4 befestigt ist. Die Ringraumkammer 4 wird durch die mit dem Rotor 3 umlaufende Lamelle 5 aufgeteilt. Durch den Einlaßkanal 6 wird einerseits das Kraftstoff-Luftgemisch in Drehpfeilrichtung der Lamelle 5 folF;end angesaugt, während die Lamelle 5 andererseits das beim vorhergehenden Umlauf angesaugte Gemisch vor sich schiebend komprimiert.
In die Ringraumkammer II greift oben ein Drehsteuerschieber 7, der mittels Schieberwelle 8 von der Motorwelle ausgehend in Pfeilrichtung gedreht wird. Der Drehsteuerschieber 7 ist mit einer Ausfräsung 9 versehen, die bei gleicher Drehzahl der Wellen den ungehinderten Durchlauf der Lamelle 5 zuläßt.
Der Drehsteuerschieber 7 ist über seine Baubreite zweiteilig ausgeführt, damit die erste Ansaug- und Kompressions-Ringraumkammer 4 (Abb. 1) sowie die Verbrennungs - und Ausstoß-Ringraumkammer 13 (Abb. 2) gemeinsam steuert. Zu diesem Zweck ist.ein Verbindungskanal 10 durchgeführt, der das komprImierte Gas in die Verbrennungs-Ringraumkammer 13 (Abb. 2) eintreten läßt.
Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt B - T3 durch die Verbrennungs- und Ausstoß-Ringraumkammer 13 des Motorgehauses 1 mit Motorwelle 2 auf der. der Verbrennungs-und Ausstoß-Rotor 11 befestigt ist, der mit seiner Lamelle 12 in der Ringraumkammer 13 rotiert. Das über den Verbindungskanal 10 in den Raum 14 eingetretene Wraftstoff-Luftgemisch wird Uber eine Zündkerze 15 oder dergl., bei Sperrstellung des Drehsteuerschiebers 7, zur Zündung gebracht, wonach der Verbrennungsdruck Über die Lamelle 12 auf den Rotor mit Motorwelle 2 wirksam wird.
Andererseits schiebt die Lamelle 12 das zuvor verbrannte Gemisch über den Auspuffkrümmer 16 aus dem Motor. Dieses Spiel wiederholt sich im Sinne eines Viertaktmotors.
Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Motor, in dessen Gehäuse 1 die Rotoren 3 und 11 mit deren gemeinsamer Motorwelle 2 verlagert sind. Oben ist der zweiteilige Drehsteuerschieber 7 mit Welle 8 angeordnet. Dazwischen befindet sich der Verbindungskanal 10 zum Durchtritt des komprimiierten Gemisches.
Die Steuerung erfolgt z.B. über die Stirnräder lT und 18, die, bei übersetzungsverhältnis 1:1 die Welle 2 und 8 verbinden.
Zur Kühlung ist die Lüfterschraube 19 eingebracht, wobei aber auch andere Kühlsysteme Verwendung finden können.
Ferner ist in der Abb. 3 der über Kegelräder oder dergl. angetriebene Zündverteiler 20 dargestellt und die Antriebs-Riemenscheibe 21 für die Lichtmaschine.
Es können auch andere geeignete Zündmethoden Verwendung finden, so z.B. das Dieselprinzip, ei entsetechend hoher Verdichtung.
An Stelle der eingezeichneten auf dem jeweiligen Rotor befindlichen einzelnen Lamellen 5 und 12 können auch mehrere Lamellen angeordnet erden, wobei die Taktfolge je Umdrehung entsprechend höher wird, bei entsprechender Umlaufzahl des Drehsteuerschiebers 7.
Die Abdichtungen der Lamellen, wie der Rotoren gegenüber dem Motorgehäuse, kann durch Einsatz nachgiebiger Dichtungen, so z,E. im Sinne der Kolbenringe, erfolgen.
Die Schmierung kann z.B als Druckumlaufschmierung der Lager unter Anschluß von Kanälen zu den Rotor- und Lamellenstirnflächen gewählt werden. Andere bekannte Schmiermethoden, so z.B. die Ölzugabe zum Kraftstoff, sind ebenfalls möglich. Die Schmierwirkung, ist hier dem Kolbenmo-tor überlegen, da der obere Kolbenring der herkömmlich in oberen Totpunkt eines Viertaktmotors kein öl erhält, hier durch ein rotlerendes, das Öl auf dem ganzen Umlauf mitnehmendes System ersetzt wird.
Zum Bau leistungsfähiger Motoren können z.B. nach dem Baukastenprinzip entsprechend viele Kammern mit gemeinsamer Motorwelle angeordnet werden, was dem herkömmlichen Mehrzylindermotor entspricht.
Aufgrund der vorbeschriebenen Arbeitsweise und des günstigen Wirkungsgrades ist- jedoch die Leistung der Verbrennungskammern, bei zweckentsprechender Dimensionierung, den Zylindern von Kolbenmotoren überlegen.

Claims

S c h u t z a n s p r ü c h e

Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung, gekennzeichnet durch ein aus einer: Doppelkammersystem bestehenden Motorgehäuse (1) mit Motorwelle (2), auf der einerseits der Ansaug- und Kompressionsrotor (3, Abh. 1) und andererseits der Verbrennungs- und Ausstoßrotor (11, Abp. 2 + 3) befestigt sind, die mittels zweiteiligem Drehsteuerschieber (7) und zugehöriger Welle (n) über Antriebsstirnräder (17, lS, Abb. 3) gesteuert werden, wobei der Ansaug- und Kompressionsrotor (3) gegenüber dem Motorgehäuse (1) eine Ringraumkammer (4, Abb. 1) bildet, die durch die am Rotor (-3) befindliche Lamelle (5) unterteilt wird, die dann bei. Drehung in Pfeilrichtung das Kraftstoff-Luftgemisch durch den Einlaßkanal (6) ansaugt, während das zuvor angesaugte und von der Lamelle (5) vor sich geschobene Gemisch komprimiert wird (Abb. 1).

Der erfindungsgemäße Drehkolbenverbrennungsmotor ist weiter gekennzeichnet durch den zweiteiligen Drehsteuerschieber (7, Abb. 1 + 2 + 3), der zunächst den Kompressionsraum im Zusammenwirken mit seiner Ausfräsung (@, Abb. 1) schließt,wonach das komprimierte Gemisch über den Verbindungskanal (10) in den Raum (14, Abb. 2) der Verbrennungs- und Ausstoßkammer (13) übertritt, wonach das Gemisch durch eine bekannte Zündeinrichtung (15) gezündet und über di.e Lamelle (12) des Verbrennungs- und Ausstoßmotors (11) in PfeIlrichtung auf die Motorwelle (2) arbeitet, wobei der Drehsteuerschieher (7) den Verbrennungsraum absperrt und das zuvor verbrannte Gemisch von der Lamelle (12) über den Auspuffkanal (16) ausgestoßen wird, wonach sich die Takte in gleicher Weise wiederholen (Abb. 1, 2, 3).
2) Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung nach Anspruch 1, gekennz.eichnet durch die Anordnung mehrerer Lamellen am Ansaug- und Kompressionsmotor und entsprechend vieler. Lamelle am Verbrennungs- und Ausstoßmotor bei zweckentsprechender Drehzahl der, Drehsteuerschiebers in Abstimmung auf die durch die Zahl der Lamellen gegebenen Taktfolge.
3) Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung nach Ansprüchen 1 und 2,' gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer auf einer gemeinsamen Motorwelle rotierender Ansauz- und Kompressionsrotoren mit der gleichen Zahl Verbrennungs- und Ausstoßrotoren in Verbindung mit einem mehrteiligen Drehsteuerschieber im Sinne der Arbeitsweise eines Mehrzylindermotors.
4) Drehkolbenverbrennungsmotor mit Drehschiebersteuerung nach Ansprüchen l, 2 und 3, gekennzeichnet durch eine volumenmäßig große Ausführung der Ansaug- und Kompressionskammer gegenüber der Verbrennungs- und Ausstoßkammer zur Erzielung bestimmter Kompressions/ Verbrennungsdruckverhältnisse z.B. zur Anwendung des Dieselprinzips.