DE2719398C2 - Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents
Zweitakt-Umlaufkolben-BrennkraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
- F02B57/04—Control of cylinder-charge admission or exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
- F01B3/0035—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine,
wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Bei Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art (US-PS 27 76 649) kann
man die Eigenschaften eines Motors mit gegenüberliegenden Kolben sowie die Eigenschaften eines Motors
mit einem freien Kolben vereinigen. Ferner sind bei Motoranordnungen dieser Art die Arbeitszylinder
konzentrisch und symmetrisch zueinander angeordnet. Mit der bekannten Anordnung läßt sich jedoch der
Brennstoff nicht optimal ausnutzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Ausbrand einer Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine der bekannten
Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Zweitakt-Umiaufkolben-Brennkraftmaschine
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch diese Ausgestaltung erhält man eine kontinuierliche aufeinanderfolgende Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches
in aufeinanderfolgenden Kolben. Beim Übertritt der gezündeten Gasniengc in die Arbeitskammer
des nachfolgenden Kolbens treten turbulente Vermischungsströmungen in dieser auf, die zu einer
vollständigeren Verbrennung in der Arbeitskammer beitragen. Darüber hinaus ermöglicht die Überleitung
der gezündeten Gase in die nachfolgende Arbeitskam
mer die Verwendung eines sehr mageren Brennstoff-Luft-Gemisches; dies führt zu einer Einsparung von
Brennstoffkosten und zu einer Herabsetzung der Menge an verunreinigenden Abgasen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Brennkraftmaschine ist vorgesehen, daß der Überströmkanal
für die erstmalige Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches eine Zündkammer mit Mitten zur Zündung und
Brennstoff-Einspritzung aufweist
Vorteilhaft ist es, wenn der Überströmkanal in bezug auf die Maschinenachse zwecks Zündzeitpunkt-Verstellung verdrehbar ist
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Kolben an ihren den Arbeitskammern zugewandten
Stirnflächen Ablenkelemente auf. Auch dadurch wird die Verwirbelung im Innern der Arbeitskammer
gefördert, so daß eine vollständigere Verbrennung erreicht werden kann.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt
F i g. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine und
Die in Fig. 1 dargestellte Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine 10 umfaßt ein ortfestes äußeres
Gehäuse 12, das aus einem zylindrischen Gehäuseteil 14 und zwei damit verbundenen zylindrischen Endteilen 16
und 18 gebildet ist. Die Endteile 16 und 18 haben Endkanten 20 bzw. 22, die eine gegenüber der
Mittelachse des zylindrischen Gehäuses geneigte, ebene Fläche definieren. Zwei geneigte, elliptische Platten 24
und 26 als Führungsplatten sind an den Endkanten 20 bzw. 22 befestigt Eine zentrale gehäusefeste Maschinenachse 28 ist rohrförmig und verbindet die Führungs
platten 24 und 26 an den gegenüberliegenden Enden. Im Inneren des äußeren Gehäuses 12 befindet sich ein
Rotor 30, der den Hauptteil der Maschinenmasse ausmacht. Der Rotor dreht sich um den Kern und liefert
die Drehbewegung für den Abtrieb der Maschine.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, besteht der Rotor 30 aus einem Rotorgehäuse 32 mit einer zylindrischen
Außenschale 34, die senkrechte Endplatten 36 aufweist. Im Innern des Rotorgehäuses 32 sind sechs Zylinder 38
symmetrisch konzentrisch um den zentralen zylindrischen Kern 28 herum angeordnet. Stege 40 und eine
zentrale, in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Büchse 42 dienen als Halterung für die im Rotorgehäuse
symmetrisch angeordneten Zylinder 38.
Die zentrale Büchse 42 des Rotorgehäuses ist mittels an beiden Enden des Rotors angeordneter Kugellager
44 auf der Maschinenachse 28 drehbar gelagert Zur Übertragung der Abtriebskräfte auf eine Abtriebswelle
46 ist die zentrale Maschir.enachse 28 in zwei voneinander getrennte Segmente 48 und 50 aufgeteilt
Im Raum zwischen den inneren Endflächen dieser Segmente befindet sich eine Stegnabe 52, die die
zentrale Büchse 42 des Rotors 30 mit der Abtriebswelle 46 verbindet. Letztere ist in Axialrichtung verlaufend im
Inneren des Segmentes 50 der Maschinenachse 28 angeordnet. Ein Endkugellager 54 unterstützt die
Abtriebswelle 46. Diese ragt aus der Maschine heraus und kann in diesem Bereich mit den anzutreibenden
Elementen verbunden werden.
In jedem der symmetrisch angeordneten Zylinder 38 befinden sich zwei einander gegenüberstehende Kolben
56, die zwischen sich eine Arbeitskammer 58 bilden. Die Kolben 56 stehen aus den Zylindern 38 hervor und
ragen dabei durch die senkrechten Endplatten 36 des Rotors 30. Eine geneigte Endfläche 60 an den äußeren
Enden der Kolben 56 liegt den Führungsplatten 24 und 26 an den Enden des äußeren Gehäuses 12 gegenüber.
Beide Platten 24 und 26 bestehen aus einer äußeren Gußendplatte 62 und einer inneren Gleitplatte 64 aus
gehärtetem Stahl. Die in gleicher Weise gehärteten Endflächen der Kolben gleiten an den Gleitplatten 64
auf einem dünnen Ölfilm, der entweder von einem nicht dargestellten Ölversorgungssystem oder von einem
Öl-Brennstoff-Gemisch geliefert wird. Das Öl-Brennstoff-Gemisch wird dem Motor über eine Reihe von
vorverdichtenden Einlaßkammern 66 zugeführt.
Um sicherzustellen, daß die Endflächen 60 der Kolben 56 in Gleitkontakt mit den Gleitplatten 64 bleiben, weist
jeder Kolben 56 einen T-förmigen Ankerstift 68 auf, der in einer elliptischen Bahn 70 in den Gleitplatten und
einer elliptischen Bahn 72 in den Endplatten geführt ist. Diese Ankerstifte haben nur im Anfahrzyklus eine
notwendige Funktion. Sobald der Motor zündet, hält die Kraft der sich ausdehnenden Gase die Kolben gegen die
Gleitplatten.
Die erfindungsgemäße Umlaufkolben-Brennkraftmaschine arbeitet als Zweitaktverbrennungsmotor mit
einem Kompressionshub und einem Expansionshub. Die Maschine kann mittels eines Luft-Brennstoff-Vergasersystems
oder mittels eines Einspritzsystems oder mittels eines beide Verfahren kombinierenden Systems betrieben
werden, wie es im folgenden beschrieben wird.
Ein Luft-Brennstoff-Gemisch aus einem Vergaser- jo
trichter 74 tritt über Einlaßöffnungen 76 in den Endteilen 16 und 18 des äußeren Gehäuses 12 oben oder
in dem länglichen Teil des äußeren Gehäuses in das Gehäuse ein. Falls dies wünschenswert sein sollte, kann
die Einlaßöffnung und der Vergasertrichter auch an den J5
Führungsplatten 26 angeordnet werden. Das Luft-Brennstoff-Gemisch wird durch eine Anzahl von
EinlaBkammern eingepumpt, die von den Endteilen 16 und 18, den Endplatten 36 des Rotors 30, den
Führungsplatten 24, 26, einem verstärkten Segment 78 der Maschinenachse und den hervorstehenden Teilen
der Kolben 56 gebildet werden. Das Volumen dieser Kammern zwischen den hervorstehenden Teilen benachbarter
Kolben wird bei der Drehung der Kolben in Richtung auf die Unterseite oder den kurzen Teil des
äußeren Gehäuses verringert. Dies führt zu einer Kompression des Gemisches, das dann im komprimierten
Zustand durch die Einlaßöffnungen 80 in dem verstärkten Segment der Maschinenachse 28 in deren
Inneres abgegeben wird. ^o
Das komprimierte Gemisch im Inneren der Maschinenachse
hat einen relativ ungestörten Durchgang zu einer Reihe von ortsfesten Auslaßöffnungen 82 in der
Maschinenachse 28. Wenn die einzelnen Zylinder den oberen Teil des Gehäuses durchlaufen, dann flüchten
eine Anzahl von im Zylinder und in den Stützstegen 40 angeordneten Einlaßöffnungen 84 auf einmal mit den
Auslaßöffnungen 82 in der Maschinenachse 28. Die komprimierte Mischung strömt dadurch in die Arbeitskammer
58, vertreibt dabei die im vorhergehenden w Betriebszyklus verbrannten Gase und lädt den Zylinder
mit Hilfe der Ablenkelemente 85 für einen neuen Kompressionszyklus. Die ausgetriebenen Gase gelangen
durch Auslaßöffnungen 86 und mit diesen in Verbindung stehenden ortsfesten Abgasöffnungen 88 in ^
ein Abgasrohr 90 und werden zur Umströmung oder zum Antrieb von Hilfssggregaten verwendet. Eine
elektrische Zündung ist notwendig, um beim Retrieb des Motors die Dauerzündung zu beginnen. Nach der
aufeinanderfolgenden Beladung der Arbeitskammer 58 am oberen oder langen Teil des Motors wird das
Gemisch dadurch komprimiert, daß die einander gegenüberliegenden Kolben 56 bei der Drehung des
Rotors 30 während des eine halbe Umdrehung andauernden Kompressionszyklus durch die geneigten
Führungsplatten 24, 26 zusammengeschoben werden. Wenn die beiden einander gegenüberliegenden Kolben
den unteren oder kurzen Teil des Motors erreichen, dann haben die Kolben den geringsten Abstand
voneinander. In dieser Lage wird zusätzlicher Brennstoff aus einer Hochdruckbrennstoffleitung 94 durch
eine Einspritzdüse 92 in eine Zündkammer 95 eingespritzt. Eine Zünd- oder Glühkerze % erzeugt an
der Einspritzdüse einen Funken oder eine heiße Stelle zur Zündung des komprimierten Gemisches in der
Zündkammer 95. Das gezündete Gemisch tritt in die Arbeitskammer 58 durch einen Überströmkanal 98
(Fig.2) ein und zwingt die Kolben auseinander. Dabei
erzeugen sie eine Drehung des Rotors während des eine halbe Umdrehung andauernden Arbeitszyklus. Eine
transversale Kraft wird von den Führungsplatten 24, 26 infolge der axialen Anordnung des Rotors in eine
Rotationskraft umgewandelt.
Nach der ersten Zündung wird eine kontinuierliche, aufeinanderfolgende Zündung mit Hilfe des Überströmkanals
98 zwischen einer Arbeitskammer und der nachfolgenden benachbarten Arbeitskammer aufrechterhalten.
In der Darstellung der F i g. 2 hat beispielsweise in der Arbeitskammer 58a mit den
Kolben 56a gerade eine Zündung stattgefunden. Dieser Kolben befindet sich also gerade im Expansions- oder
Arbeitshub und treibt den Rotor im Gegenuhrzeigersinn an. Die nächste benachbarte Arbeitskammer 58£>
mit dem Kolben 56£> befindet sich im unteren Totpunkt.
Der Überströmkanal 98 ist gerade dabei, die Arbeitskammer 58λ mit der Arbeitskammer 5Sb zu verbinden.
Sobald diese Verbindung erfolgt, strömt, eine kleine Menge des gezündeten Gases durch den Überströmkanal
und durch die Zündkammer 95, in der zusätzlicher Brennstoff eingespritzt wird, unter dem hohen, in der
Arbeitskammer 58a herrschenden Druck in die benachbarte Arbeitskammer 586, wodurch die aus der
Arbeitskammer 58a stammende Mischung und der zusätzlich eingespritzte Brennstoff in die Arbeitskammer
586 eingeführt und dort gezündet werden. Die gezündete Mischung trägt durch beim Übertritt in die
Arbeitskammer 5Sb auftretende turbulente Vermischungsströmungen zu einer vollständigen Verbrennung
in der Arbeitskammer 5Sb bei.
Die Verwendung einer Zünd- oder Vorverbrennungskammer 95 im Gehäuse 99 und eines Überströmkanals
98 ermöglicht die Verwendung eines sehr mageren Brennstoff-Luft-Gemisches. Das führt zu einer Einsparung
von Brennstoffkosten und zu einer Herabsetzung der Menge verunreinigender Abgase. Das Gehäuse 99
ist über einen Endstopfen 101 mittels der Brennstoffleitung 94 sowie mittels einer festen elektrischen Leitung
103 verbunden. Das Gehäuse; kann eine Anzahl von Zünd- oder Glühkerzen oder andere Zünd- und
Überwachungsmittel aufweisen, um die vollständige Verbrennung zu gewährleisten.
Eine einzige Vorverbrennungseinheit umfaßt eine Zündkammer, Zündmittel, eine Brennstoffeinspritzung
und einen Überführungskanal; sie versorgt alle Kolben-Zylinder-Einheiten. Die Vorverbrennungseinheit ist im
Innern der zentralen Maschinenachse 28 angeordnet
und beschleunigt oder verzögert die Zündung für alle Kolben-Zylinder-Einheiten, wenn die Maschinenachse
28 verdreht wird, d. h. durch die Verdrehung der Achse läßt sich der Zündzeitpunkt verstellen.
Die Maschine wird dadurch abgedichtet, daß man die Leckgase zu den Einlaßkammern 66 leitet und sie damit
erneut durch die Maschine führt. Eine Anzahl hitzebeständiger Dichtungen werden vorzugsweise
verwendet, um den Austritt der Gase durch Öffnungen zu verhindern, die sich infolge der Toleranzen zwischen
den verschiedenen bewegten Teilen bilden. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umgeben
große Dichtungsringe 100 die Außenschale 34 des Rotorgehäuses 32. Die Dichtungsringe 100 sind an der
Außenschale befestigt und weisen Löcher 102 auf, durch die die Abgase in das Abgasrohr gelangen können, wenn
die Auslaßöffnungen 86 den ortsfesten Abgasöffnungen
88 gegenüberstehen. Die Dichtungsringe 100 verhindern den Austritt der Gase bei der übrigen Drehung des
Rotors, wenn also die Abgasöffnungen und die Auslaßöffnungen nicht einander gegenüberstehen.
In ähnlicher Weise umgeben kleinere Dichtungsringe 104 die zentrale Maschinenachse 28. Sie haben im
Bereich der Auslaßöffnungen 82 ebenfalls Löcher 106, durch die die vorverdichtete Brennstoff-Luft-Mischung
aus dem Inneren der Maschinenachse in die Arbeitskammern 58 gelangt, sobald die Auslaßöffnungen 82 der
Maschinenachse den Einlaßöffnungen der Arbeitskammer gegenüberstehen. Der mittlere Dichtungsring 104a
weist ein zusätzliches Paar kleinerer Löcher auf, die ein einwandfreies Funktionieren des Überströmkanals 98
gewährleisten.
Kolbenringe 108 üblicher Bauart auf den Kolben 56 dichten die Kolben 56 in den Zylindern ab.
Speziell geformte Dichtungsringe 119 umfassen vorzugsweise das verstärkte Segment 78 der zentralen Achse auf beiden Seiten. In ähnlicher Weise sind größere, speziell geformte Umfangsdichtungsringe 112 an der Innenwand des Endteiles 16 des äußeren
Speziell geformte Dichtungsringe 119 umfassen vorzugsweise das verstärkte Segment 78 der zentralen Achse auf beiden Seiten. In ähnlicher Weise sind größere, speziell geformte Umfangsdichtungsringe 112 an der Innenwand des Endteiles 16 des äußeren
ίο Gehäuses 12 befestigt. Diese Dichtungsringe vergrößern
die Wirksamkeit der Vorverdichtung, die sich durch die Verschiebung der Kolben an der Innenseite
der Endteile des äußeren Gehäuses entlang ergibt. Die speziell geformten Dichtungsringe können aus einem
is weicheren Material bestehen als die übrigen Dichtungsringe,
da die thermischen und dynamischen Anforderungen an die letzteren Ringe höher sind. Die Maschinenachse
und die Endteile des Gehäuses können aber auch einfach größer ausgeführt werden, vorzugsweise bereits
von Anfang an beim Gießen dieser Elemente.
Die Kolben können ausgewuchtet sein. Dazu kann im inneren Hohlraum der Kolben ein zusätzliches Metall
114 angebracht werden, wie dies in dem weggebrochenen
Teil des rechten unteren Kolbens in Fig. 1 dargestellt ist.
Wenn justierbare Führungsplatten am Gehäuse gewünscht sind, dann können die Endflächen der
Kolben halbkugelförmig ausgeführt werden. Die Platten weisen dann komplementär geformte Kanäle auf.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine mit innerhalb eines Gehäuses um eine zentrale,
gehäusefeste Maschinenachse umlaufenden, parallel und symmetrisch zu ihr angeordneten, als Rotor
zusammengefaßten Kolben-Zylinder-Einheiten, die· jeweils in einem Zylinder zwei Kolben enthalten,
welche durch zwei gegenüber der Motorachse in Form zweier Schenkel eines gleichschenkligen
Trapezes gegeneinander geneigte gehäusefeste Platten geführt sind und welche zwischen sich eine
gemeinsame Arbeitskammer bilden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Arbeitskammern (58) der Zylinder (38) zweier benachbarter Einheiten
immer dann mittels eines Oberströmkanals (98) miteinander verbunden sind, wenn sich die Kolben
(56a,) des einen Zylinders ii. der Expansionsphase und die Kolben (56b) des benachbarten Zylinders
etwa am Ende der Verdichtungsphase befinden, so daß durch das Überströmen der Verbrennungsgase
eine Zündung des verdichteten Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgt
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (98) für die
erstmalige Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches eine Zündkammer (95) mit Mitteln (92, 96) zur
Zündung und Brennstoff-Einspritzung aufweist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (98) in bezug auf die Maschinenachse zwecks
Zündzeitpunkt-Verstellung verdrehbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben
(56) an ihren den Arbeitskammern (58) zugewandten Stirnflächen Ablenkelemente (85) aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772719398 DE2719398C2 (de) | 1977-04-30 | 1977-04-30 | Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772719398 DE2719398C2 (de) | 1977-04-30 | 1977-04-30 | Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2719398A1 DE2719398A1 (de) | 1978-11-02 |
DE2719398C2 true DE2719398C2 (de) | 1982-05-27 |
Family
ID=6007741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772719398 Expired DE2719398C2 (de) | 1977-04-30 | 1977-04-30 | Zweitakt-Umlaufkolben-Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2719398C2 (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2276772A (en) * | 1938-03-11 | 1942-03-17 | Furman Williams | Turbine |
US2776649A (en) * | 1953-05-13 | 1957-01-08 | Merrell R Fenske | Two cycle fuel injection, opposed piston, thrust plate internal combustion engine |
-
1977
- 1977-04-30 DE DE19772719398 patent/DE2719398C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2719398A1 (de) | 1978-11-02 |
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