DE2503817A1

DE2503817A1 - Rotationsbrennkraftmaschine mit zwischenkammer

Info

Publication number: DE2503817A1
Application number: DE19752503817
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-30
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1976-08-05

Description

Dr.-Ing. Günter Köpke Rottach-Egern, den 28.1.1975

Unternehmensberatung

Betr.: Zusatzanmeldung M2 zur Anmeldung 24 48 828.6 vom 14.10.74

Anm. ; J)r.-Ing. Günter Köpke

8183 Rottach-Egern .

Plankensteinstr. 2

Rotatiοnsbrennkraftmaschine mit Zwischenkammer.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der durch Ventile gesteuerte Rotationsbrennkraftmaschine mit Zwischenkammer.

Dieser weiteren Ausbildung liegt die Aufgabe zugrunde, das Arbeitsspiel bezogen auf eine Umdrehung der Motorwelle abzukürzen und/oder die Anzahl der erforderlichen Ventile zu verringern, die Leistung zu steigern, den Gleichförmigkeitsgrad zu erhöhen sowie den Ablauf des Kreisprozesses zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in bekannter Weise in dem feststehenden Gehäuse mi ^ zylindrischem Innenraum und mit kleinem nebst Flügelkolben umlaufenden Innenzylinder im Querschnitt ein sichelförmiger Arbeitsraum bzw. Verbren^- nungsraum gebildet wird mit der Maßgabe, daß sowohl einseitige KLügelkolben als auch doppelseitige verwendet werden können. Aus-. serdem und/oder zusätzlich liegen der Verbrennungs- und der Verdichtungsraum in je einem voneinander getrennten Zylinder, so daß die Öffnung für Lufteinlaß im Verdichtungsraum in Drehrichtung des einseitigen oder doppelseitigen Flügelkolbehs nach der Berührungslinie von Gehäuse und Innenzylinder sowie die Öffnung für Auspuff im Verbrennungsraum vor der Berührungslinie und

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zwar ohne Ventile liegen. Lediglich die Zwischenkammer verbindenden Öffnungen sind durch Ventile zu öffnen und/oder zu schließen.

Bei dieser Ausführung setzt.sich bei Verwendung des einseitigen Eltigelkolbens ein Arbeitsspiel aus den Arbeitstakten Ansaugen sowie Verdichten im Verdichtungszylinder und Verbrennen sowie Auspuffen im Verbrennungszylinder zusammen und benötigt insgesamt 1 Umdrehung der Motorwelle. Bei derselben Ausführung mit zweiseitigem Plügelkolben beträgt ein Arbeitsspiel nur 1/2 Umdrehung. In diesem !"alle laufen je Motorumdrehung 4 mal mehr Verbrennungen als beim konventionellen Hubkolbenmotor ab.

Die mit einer solchen Rotationsbrennkraftmaschine erzielten Vorteile liegen erfindungsgemäß darin, daß das Arbeitsspiel gegenüber den in der Hauptanmeldung beschriebenen nichtaufgeladenen Motoren um die Hälfte auf eine Umdrehung der Motorwelle und beim aufgeladenen Motor bis zu zweidrittel ebenfalls auf eine Umdrehung gekürzt wird. Dadurch kann der Gleichförmigkeitsgrad vorzugsweise bei geringer Zylinderzahl erheblich verbessert werden. Ferner wird die Anzahl der Ventile insbesondere bei Mehrzylindermotoren und bei Verwendung von Tellerventilen um mehr als die Hälfte reduziert. So werden beispielsweise bei einer Rotationsbrennkraftmaschine mit 2 Verbrennungs- und 1 Verdichtungszylinder, die in ihrer Taktfolge einem konventionellen Hubkolbenmotor mit 8 Zylindern und üblicherweise 16 Ventilen entspricht, nur noch 3 Tellerventile oder 1 Drehventil benötigt. Hinzu kommt, daß diese Ventile wesentlich kleiner als beim Hubkolbenmotor entsprechenden Hubvolumens auszulegen sind, weil durch sie nur noch das auf das Verdichtungsverhältnis komprimierte Luftvolumen zu strömen hat. Die ventillosen Ansaug- und Auspuffquerschnitte können hingegen so groß gewählt werden, daß die Strömungsverlüste minimal sind.

Darüber hinaus kann man durch unterschiedliche volumenmäßige Auslegung der Verdichtungs- und Verbrennungszylinder das -Verdichtungsverhältnis und den Luftüberschuß bzw. die Selbstaufladung in einfachster und gewünschter Weise einstellen.

Bei Verwendung eines Drehventiles anstelle der beiden Tellerven-

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tile kann eine weitere Vereinfachung dadurch erreicht werden, daß man die Zwischenkammer in das Drehventil legt, das durch innen- oder außengetriebene regelmäßige oder unregelmäßige Malteserkreuze mit Zylindersperre im Arbeitstakt intermittierend gedreht wird und die Steuerung bewirkt. In einem solchen Falle benötigt man für zwei Verbrennungszylinder nur noch ein Zwischenkammerdrehventil.

Während bei dem nichtauf geladenen Doppel-Flügel-Kolben-Motor das Arbeitsspiel gegenüber dem Ein-Flügel-Kolben-Motor halbiert wird, reduziert sich das Arbeitsvolumen indessen nur um 20 - 30 %. Dadurch wird die Leistung beim nichtaufgeladenen Motor um 30 - 40 % und beim aufgeladenen um 50 - 60 % gesteigert. Beim Motor mit getrenntem Verdichtungs- und Verbrennungszylinder wird die Leistung beim Ein-Flügel-Kolben-Motor um 200 - 210 % und beim Doppel-Flüge I-Kolben-Mo tor um 310 - 320 % gesteigert.

Durch Verbreitern und/oder Vergrößern'des Verdichtungszylinders läßt sich mit einfachen Mitteln eine Aufladung erzielen, mit der die Leistung über diese angegebenen Daten zusätzlich erhöht werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß hinter dem Ventil zum Verbrennungszylinder eine heiße Verbrennungskammer mit intermittierender Zündung entsteht. Auf Grund der bei anderen Motoren gesammelten Erfahrungen, wirkt sich eine solche heiße Kammer auf den Verbrennungsprozeß vorteilhaft aus. .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. In Figur 1 ist die Längsansicht und in Figur 2 der Querschnitt in der Schnittebene AB einer Rotationsbrennkraftmaschine mit je 1 Verbrennungs- und Verdichtungszylinder sowie Doppelflügelkolben dargestellt. Das feststehende Gehäuse bestehend aus den beiden Gehäusemänteln 1 und 2 und den drei Seitenteilen 3, 4 und 5 bilden mit den Innenzylindern 6 und 7 den sichelförmigen Brennraum 8 und den Verdichtungsraum 9, die die Doppelflügelkolben 10 und 11 durchlaufen. Diese Flügelkolben sind auf der gemeinsamen

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Kolbenwelle 12 ohne Gegengewicht /befestigt. Gehäuse-Zylinderachse und Kolbenwelle sind koaxial. Drehachsen der Innenzylinder liegen parallel zur Kolbenwelle, wobei die Innenzylinder in bekannterweise in das Gehäuse eintauchend Die Zwischenkammer 13 nimmt in diesem Falle die komprimierte Luft und/oder das Gemisch aus dem Verdichtungsraum auf und die dort vorgesehene Öffnung wird durch das Ventil 14 geöffnet und/oder geschlossen. Von der Zwischenkammer strömt die komprimierte Luft durch Ventil 15 in den Verbrennungsraum 8. Die Ansaugöffnung 16 zur Verdichtungskammer und Auspuff-Öffnung 17 der Brennkammer sind ventillos.

Eine Zwischenkammer kann auch für mehrere Verbrennungszylinder zur Verfugung stehen, wenn beispielsweise auf jeder Seite des Verdichtungszylinders je ein oder mehrere Verbrennungszylinder angeordnet sind. Das Volumen der Zwischenkammer richtet sieh nach der Ausführung des Motors. Die Zwischenkäufer kann sowohl gekühlt, geheizt und/oder druck- sowie volumengeregelt und mit Vorrichtungen ausgestattet werden, die den Verbrennungsprozeß fördern. Das Kammervolumen kann am kleinsten bei jener Ausführung ausgelegt werden, bei der die Öffnungszeiten der Ventile 14 und 15 so eingestellt sind, daß die in die Zwischenkammer strömende komprimierte Luft mit der Restluft des vorherigen Hubes unmittelbar über das ebenfalls gerade geöffnete Ventil 15 in die Brennkammer geschoben wird. Dadurch wird der Ablauf des Kreisprozesses vereinfacht und verbessert. Die kürzesten Überströmwege werden erzielt, wenn die Zwischenkammer und ihre Ventile 14 und 15 in der durch deren Achsen und Kolbenachse gebildeten Ebene 18 liegen. Dieses Beispiel ist in der Figur 1 und 2 dargestellt. In diesem Falle ist die Drehachse des Innenzylinders vom Verdichtungszylinder um den Winkel 19 entgegen die Drehrichtung der Motorwelle und der Innenzylinder des VerbrennungsZylinders um den Winkel 20 in Drehrichtung geschwenkt angeordnet. Die Winkel 19 und 20 können gleich sein und liegen zwischen 0 und 60°, vorzugsweise 30 bis 50°. Der Flügelkolben des VerbrennungsZylinders eilt demjenigen des Verdichtungszylinders um einen Winkel 21 voraus, der zwischen 0 bis 90°, vorzugsweise 30 bis 40° liegt.

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Dieser Winkel 21 wächst proportional mit den Winkeln 19 und/oder 20.

Anstelle der beiden Tellerventile 14 und 15 können auch 2 Drehventile verwendet werden. Bei der in Figur 1 und 2 dargestellten Position der Innenzylinder genügt wie eingangs ausgeführt ein Drehventil, in das ein oder mehrere Zwischenkammern eingearbeitet sind, so daß die Zwischenkammern nicht mehr ortsfest sind, sondern mitschwenken.

Als Werkstoffe für Gehäuse, Innenzylinder und Kolben sind zweckmäßig Werkstoffe mit möglichst gleichem Ausdehnungskoeffizienten zu wählen, z.B. einerseits Aluminium- oder anderseits Eisenlegierungen, damit die Laufspiele auch im Betrieb minimal bleiben. Da bei sachgemäßer Montage der Flügelkolben am Gehäuse nicht wie der Hubkolben gleitet oder sich unter Einwirkung der Triebwerkskräfte abstützt und die Reibung an spezialprofilierten Gelenksegmenten im wesentlichen nur infolge von Dichtungs- und nicht von Triebwerkskräften verursacht wird, bleibt der Verschleiß ebenso gering wie beim Innenring und Gehäuse selbst. Der Verschleiß beschränkt sieh im wesentlichen auf die Dichtleisten.

Bei Doppel-Flügel-Kolben können die auf die Dichtleisten wirkenden Zentrifugalkräfte, die in der Hauptanmeldung näher beschrie- ■ ben sind, noch einfacher ausgeglichen werden als bei Ein-Plügel-Kolben.

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Claims

Patentansprüche.

Rotationsbrennkraftmaschine bestehend aus dem aus Gehäusemänteln und Seitenteilen zusammengesetzten feststehenden Gehäuse, das den Arbeite- beziehungsweise Brennraum nach außen abschließt und einem oder mehreren koaxial rotierenden Flügelkolben nebst einem oder mehreren mit denselben umlaufenden kleineren Innenzylindern, die im Gehäuse so gelagert sind, daß sich der zylindrische Gehäusemantel und Innenzylinder berühren oder schneiden und in der Weise einen sichelförmigen Arbeits- und/oder Brennraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Arbeitsräume mindestens eine Zwisehenkammer zur Aufnahme der komprimierten Luft und/oder des Gemisches angeordnet ist und daß je ein Arbeitsraum für Ansaugen sowie Verdichten und getrennt davon für Verbrennen sowie Auspuffen zur Verfügung steht und in Drehrichtung des Flügelkolbens vor und nach den Berührungs- oder Schnittlinien der Innenzylinder mit Gehäuse vorzugsweise in der Gehäusemantelfläche und/oder Seitenflächen Öffnungen für Lufteinlaß im Verdichtungszylinder sowie Auspuff im Verbrennungszylinder ohne Ventile und Öffnungen vom Verdichtungsraum zur Zwischenkammer und von ihr zum*Brennraum angeordnet sind, die durch Ventile geöffnet und/oder geschlossen werden können.

Rotationsbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelkolben über einen einseitigen Kolbenflügel mit zugehörigem Gegengewicht und/oder zwei um die Kolbenwelle symetrisch angeordneten und vorzugsweise in einer Ibene liegenden doppelseitigen Kolbenflügel verfügen.

Rotationsbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2 dadurch ge-^ kennzeichnet, daß ein Arbeitsspiel aus den Arbeitstakten Ansaugen sowie Verdichten im Verdichtungszylinder und Verbrennen sowie Auspüffen im Verbrennungszylinder besteht und bei

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' Verwendung von einseitigen Flügelkolben eine Umdrehung der Kolbenwelle und bei Verwendung von doppelseitigen Flügelkolben entsprechend eine halbe Umdrehung beansprucht.

4. Rotationsbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdichtungszylinder für einen oder mehrere Verbrennungszylinder vorgesehen ist.

5.' Rotationsbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der iTügelkolben des Verbrennungszylinders in Drehrichtung der Kolbenwelle einen Vorlauf von O bis 90°, vorzugsweise 30 bis 40°, vor dem Plügelkolben des Verdichtungszylinders erhält. ■

6. Rotationsbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Innenzylinder von Verdi chtungs- und Verbrennungszylinder in einem Winkel von 0 bis 180 , vorzugsweise 60 bis 100 , von der Kolbenachse aus gemessen auseinander liegen.

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