DE2724511B2

DE2724511B2 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2724511B2
Application number: DE19772724511
Authority: DE
Inventors: Friedrich 2371 Fockbek Schurbohm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2724511C3; DE2724511A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff zwischen einem mindestens eine achsferne Zone aufweisenden, zentrisch gelagerten Kolben und einem Gehäusemantel, über dessen Umfang durch gesteuerte Radialbewegung in Anlage an den Kolben bringbare, Arbeitskammern bildende Absperrschieberpaare angeordnet sind, die jeweils eine Brennkammer begrenzen und in deren Bereich ventilgesteuerte Einlaß- und Auslaßöffnungen vorhanden sind.

Eine derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der GB-PS 116601 bekannt.

Bei dieser Maschine findet eine Verbesserung der Energieausbeute durch Nachverbrennung in der Maschine nicht statt. Die konstruktionsbedingte Arbeitsweise dieser Maschine vermag diese Nachverbrennung in der Maschine auch nicht zu leisten. Ferner verhindert die Konstruktion dieser Maschine ein restloses Ausstoßen der verbrannten Gase aus den Räumen, die zur Zündung des verdichteten Arbeitsmediums dienen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine eingangs genannter Art mit möglichst geringem baulichen Aufwand die Energieausbeute durch Nachverbrennung in der Maschine zu verbessern.
·"> Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) die Auslaßöffnung sich zwischen den Absperrschiebern jeweils eines Absperrschieberpaares befindet,

b) der in Kolbendrehrichtung nachgeordnete Ab-I» Sperrschieber des Absperrschieberpaares während der Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Ausstoßphase und der vorgeordnete Absperrschieber ausschließlich während der Verbrennungs- und Expansionsphase sich in

!·> Anlage an den Kolben befindet,

c) der vorgeordnete Absperrschieber des jeweiligen Absperrschieberpaares einen Überströmkanal aufweist, der über ein Rückschlagventil die Verbindung zwischen der Verdichtungskammer

-'» und der Expansionskammer herstellt, und

d) im Bereich der Einlaßöffnung eine öffnung für Luft vorgesehen ist.

Die Erfindung weist folgende Vorteile und Fortschritte auf: Die Energieausbeute wird durch Nach-

r> verbrennung in der Maschine wesentlich verbessert. Mit dieser Verbesserung der Energieausbeute wird gleichzeitig eine Verminderung schädlicher Abgase erreicht.

Durch eine einfache Konstruktion der Maschine

«ι und geringen baulichen Aufwand wird eine unkomplizierte Arbeitsweise bei zentrischer Kolbendrehung erzielt.

Die Lage der Auslaßöffnungen zwischen den Absperrschiebern jeweils eines Absperrschieberpaares

γ. ermöglicht auch ein restloses Ausstoßen der verbrannten Gase aus den Verbrennungsräumen.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand einer Abbildung in folgendem näher erläutert. Die Abbildung zeigt einen Radialschnitt durch eine Rotationskol-

4(i ben-Brennkraftmaschine mit zwei Brennkammern. Die Maschine besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen:

Gehäusemantel 1, Kolben 2 mit den achsfernen Zonen 2a und 2b Brennkammern 3a und 3b, Nok-

4i kensteuerung 4a und Ab, Absperrschieber Sa, Sb; 5c, Sd, Einlaßöffnungen 6a und 6b, Auslaßöffnungen Ta, Tb, Überströmkanäle 8a und Sb, Arbeitskammern A und B.

Über den Umfang des Gehäusemantels 1 sind die

vi Absperrschieberpaare 5a, Sb und 5c, Sd angebracht, welche die Brennkammern 3a und 3b begrenzen. Der symmetrische Kolben 2 ist zentrisch gelagert, er rotiert zentrisch um die Maschinenachse. Die Anzahl der achsfernen Zonen 2a und 2b entspricht der An-

V-. zahl der Brennkammern. Außerhalb des Gehäusemantels 1 fest mit der Maschinenwelle verbundene Steuerscheiben (in der Abbildung nicht dargestellt) bewirken mit Rückholfedern der Absperrschieber 5a, 5b, Sc, Sd daß diese Absperrschieber 5a, 5b, 5c, Sd

mi radial bewegt und in Anlage an den Kolben 2 gebracht werden. Die Querschnittsform der Steuerscheiben entspricht genau dem Kolbenquerschnitt. Während der Rotation nehmen Steuerscheiben und der Kolben 2 stets die gleiche Lage ein, dadurch werden die

hi erforderlichen Bewegungen der Absperrschieber 5a, Sb, Sc, Sd veranlaßt. Ein Anheben der Absperrschieber 5a, 5b, 5c, Sdgeschieht durch die Steuerscheiben, ein Senken erfolgt durch die Federkraft der Rückhol-

federn.

Durch die Maschine gesteuerte Nocken der Nokkensteuerung 4a und 4b bewirken erforderliche Arretierung der Absperrschieber 5a, Sb, Sc, StL

Die Ventile der Einlaßöffnungen 6a und 6b und die Ventile der Auslaßöffnungen Ta und Tb werden ebenfalls durch Nocken der Nockensteuerung 4a und

4 b gesteuert.

Die Auslaßöffnung Ta befindet sich zwischen den Absperrschiebern 5a und Sb, die Auslaßöffnung Ib zwischen den Absperrschiebern 5 c und Sd.

Die Absperrschieber 5a und Sd enthalten die Überströmkanäle 8a und Sb. Diese Überströmkanäle 8a und Sb sind mit einem einstellbaren Rückschlagventil versehen. Sie lassen während der Verbrennungs- und Expansionsphase von dem Kolben 2 verdichtete Luft in die Brennkammern 3 a und 3 b und in die anschließenden Arbeitskammern A und B einströmen. Durch dieses Einströmen verdichteter Luft in die Brennkammern 3a und 3b und in die anschließenden Arbeitskammern A und B während der Verbrennungs- und Expansionsphase wird eine Verbesserung der Energieausbeute des gezündetem Brennstoff-Luft-Gemisches und eine erhebliche Verminderung schädlicher Abgase erreicht.

Die Arbeitskammer A wird von dem Absperrschieber Sb, dem Gehäusemantel 1 und dem Kolben 2, die Arbeitskammer B von dem Absperrschieber 5c, dem Gehäusemantel 1 und dem Kolben 2 gebildet.

Die eine Verdichtungskammer zur Luftverdichtung wird von dem Kolben 2, dem Gehäusemantel 1 und dem Absperrschieber 5c, die andere von dem Kolben 2. dem Gehäusemantel 1 und dem Absperrschieber 5a* begrenzt, die eine Expansionskammer von dem Absperrschieber 5a, dem Gehäusemantel 1 und dem Kolben 2, die andere von dem Absperrschieber Sd, dem Gehäusemantel 1 und dem Kolben 2.

Die Arbeitsweise der Maschine ist durch drei Takte geprägt, die bei IV₂ Umdrehungen der Motorwelle ablaufen. Di.. Nocken der Nockensteuerung 4a und 4b vollführen 1 Umdrehung bei IV₂ Umdrehungen der Motorwelle.

l.Takt

Ansaugen von Brennstoff-Luft-Gemisch, Ausstoßen verbrannter Gase, V₂ Umdrenung der Maschinenwelle.

Zone Ib entfernt sich in Drehrichtung von? Absperrschieber 5b, Zone 2a entfernt sich vom Absperrschieber 5c. Beide Absperrschieber befinden sich in Anlagestellung. Die Zonen 2b und 2a durchlaufen die Arbeitskammern A und B. Die Absperrschieber 5a und 5a* behindern die Zonen 2a und 2b nicht, sie sind angehoben durch von der Maschine gesteuerte Nocken. Die Einlaßöffnungen 6a und 6 b werden geöffnet, Brennstoff-Luft-Gemisch wird vom Kolben 2 angesaugt, gleichzeitig werden die vor den Zonen 26 und 2a befindlichen Verbrennungsgase durch die Brennkammern 3b und 3a und die bereits geöffneten Auslaßöffnungen Tb und Ta ausgestoßen.

Bei Annäherung der Zone Ib an den Absperrschieber 5c und der Zone 2a an den Absperrschieber

5 ft werden die Absperrschieber 5 c und 5 b durch die Steuerscheiben angehoben, so daß die Absperrschieber Sc und 5 b der Durchgang für die Zonen 2 b und 2a freigeben. Am Ende des 1. Taktes werden die Einlaßöffnungen 6a und 6/ geschlossen, es befindet sich nun in den Arbeitskammern A und B das Brennstoff-Luft-Gemisch,

2. Takt

Verdichten des Brennstoff-Luft-Gemischs, Ansaugen von Luft, V₂ Umdrehung der Maschienenwelle.

Die Absperrschieber 5a und Sd bleiben durch die Nockensteuerung 4a und 4b angehoben. Die Steuerscheiben bewirken mit den Rückholfedern der Absperrschieber 5 b und 5 c, daß diese Absperrschieber 5 b und 5 c in Anlagestellung bleiben. Zone 2a entfernt sich in Drehrichtung vom Absperrschieber 5 b, Zone 2b vom Absperrschieber 5c. Die Zone 2a drückt das vor ihm befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer 3 b, die Zone 2b in die Brennkammer 3 a. Kurz nach Beginn der Verdichtung des vor den Zonen 2b und 2a liegenden Brennstoff-Luft-Gemisches werden die Auslaßöffnungen Ta und Tb geschlossen, dadurch können Gasreste aus der Verbrennungsphase aus den Brennkammern 3a und 3b ausgestoßen werden.

Während die Zonen 2a und 2b öeginnen, das vor ihnen befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch zu verdichten, werden Luft-Einlaßöffnungen geöffnet, so daß die Zonen 2a und 2b gleichzeitig Luft ansaugen. Diese I uft-Einlaßöffnungen sind in der Abbildung nicht dargestellt, da sie sich bei dieser Abbildung hinter den Einlaßöffnungen 6a und 6b befinden.

Passiert die Zone 2a den Absperrschieber Sd und die Zone 2b den Absperrschieber 5a, wird durch die Nockensteuerung 4a und 4b die Arretierung der Absperrschieber 5a und 5b aufgehoben, so daß nun diese Absperrschieber 5a und 5 b durch Federkraft in Anlage an den Kolben 2 gebracht werden. Die Luft-Einlaßöffnungen werden geschlossen.

Bei Annäherung der Zonen 2a und 2b an die Brennkammern 3 b und 3a werden die Absperrschieber 5c und 5b durch die Steuerscheiben angehoben, um schließlich den Weg für die Zonen 2a und 2 b freizugeben. Wenn die Zone 2b den Absperrschieber 5b passiert und die Zone 2a den Absperrschieber 5 c, werben die Absperrschieber 5b und 5c durch die Nockensteuerung 4a und 4b in ihrer Lage arretiert.

■π Beim Passieren der Brennkammer 3a und 3b durch die Zonen 2b und 2a erfolgt die Zündung des verdichteten Brennstoff-Luft-Gemisches.

3. Takt

".ο Expandieren des gezündeten Brennstoff-Luft-Gemisches, Verdichten von Luft und Übertritt der verdichteten Luft in ciie Expansionskammern, V₂ Umdrehung der Maschinenwelle.

Die aus den Brennkammern 3a und 3b expandie-

r, reiiden Gase treiben den Kolben 2 in Drehrichtung, gleichzeitig verdichtet der Kolben 2 die »όγ ihm befindliche Luft. Erreicht die vom Kolben 2 verdichtete Luft den an den Ventilen der Überströmkanäle 8a und 8b eingestellten Druck, so geben diese Ventile

W) den Weg frei für ^ie verdichtete Luft, in die Brennkammern 3« und 3b einzuströmen, um eine möglichst vollständige Verbrennung der expandierenden Gase zu bewirken. Die Rückschlagventile verhindern, daß expandierende Gase durch die Uberströmkanäle 8a

π-, und 8b in die Kammern mit verdichteter Luft gelangen.

Durch das Einströmen verdichteter Luft in die Brennkammern 3a und 3b und damit in die Arbeits-

kammern A und B wird durch Nachverbrennung die Energieausbeute verbessert und eine erhebliche Verminderung schädlicher Abgase erreicht.

Wenn die Zone 26 sich dem Absperrschieber Sd nähert und die Zone 2a dem Absperrschieber 5 a, ■ werden die Absperrschieber Sd und 5a durch die Steuerscheiben angehoben, um beim Passieren der Zonen 26 und 2a durch die Nockensteuerung 4a und 46 arretiert zu werden. Die Auslaßöffnungen 76 und la werden geöffnet, kurz bevor die Zone 26 den Ab- w Sperrschieber Sd passiert und die Zone 2a den Absperrschieber 5 a.

Der Übertritt der vernichteten Luft in die Expansionskammern kann auch auf folgende Weise bewirkt werden: ι.

Die Überströmkanäle 8a und 8b werden ohne Ventil und Rückschlagventil so angeordnet in den Absperrschiebern 5a und 56, daß sie mit im Gehäusemantel 1 befindlichen, jeweils ein Rückschlagventil aufweisenden Kanälen in Verbindung gebracht wer- :o den beim Heben der Absperrschieber 5a und Sd durch die Steuerscheiben. Diese Kanäle im Gehäusemantel 1 sind so angelegt, daß sie erst von den Überströmkanälen 8a und 86 erreicht werden, wenn eine genügende Verdichtung der Luft hergestellt ist, um dann die verdichtete Luft in die Brennkammern 3a und 36 und damit in die Expansionskammern zu leiten. Bei Arretierung der Absperrschieber 5a und Sd besteht keine Verbindung zwischen den Überströmkanälen 8a und 86 und den genannten Kanälen im utnausvtiiaiiibi x.

Falls die erforderlichen Bewegungen der Absperrschieber 5a, 56; 5c, Sd unmittelbar durch die Kolbenbewegung im Zusammenwirken mit den Absperrschieber-Rückholfedern und der Nockensteuerung 4a und 46 bewirkt werden sollen, können die Steuerscheiben entfallen.

Bau- und Wirkungsweise dieser Rotationskolben-Brennkraftmaschine erleichtern die Verwendung einer Abgasturbine zur Leistungssteigerung.

Drei Maschineneinheiten der beschriebenen Ausführung können durch eine gemeinsame Maschinenwelle verbunden und so gesteuert werden, daß wahrend jeder halben Umdrehung der Maschinenwelle in einem Maschinengehäuse die Verbrennungs- und Expansionsphase abläuft.

Die beschriebene Maschine läßt sich auch als Dieselmotor nutzen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff zwischen einem mindestens eine achsferne Zone aufweisenden, zentrisclii gelagerten Koiben und einem Gehäusemantel, über dessen Umfang durch gesteuerte Radialbewegung in Anlage an den Kolben bringbare, Arbeitskammern bildende Absperrschieberpaare angeordnet sind, die jeweils eine Brennkammer begrenzen und in deren Bereich ventilgesteuerte Einlaß- und Auslaßöffnungen vorhanden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale::

a) die Auslaßöffnung (7a, 76) befindet sich zwischen den Absperrschiebern jeweils eines Absperrschieberpaares (5α, Sb; Sc, Sd);

b) der in Kolbendrehrichtung nachgeordnete Absperrschieber (Sb, Sc) des Absperrschiebers {Sa, Sb; 5c, Sd) befindet sich während der Anaaug-, Verdichtungs-, Verbrennungsund AusstoBphase und der vorgeordnetc Absperrschieber (5a, Sd) ausschließlich während der Verbrennungs- und Expansionsphase in Anlage an den Kolben (2);

c) der vorgeordnete Absperrschieber (5a, Sd) des jeweiligen Abspemchieberpaares (Sit, 5b 5c, Sd) weist einen Überströmkanal (8a, Sb) auf, der über ein Rückschlagventil die Verbindung zwischen der Verdichtungskammer und der Expansionskammer herstellt:;

d) im Benreh der Einlaßöffnung (6a, 6b) is;t eine öffnung für Luft vorgesehen.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (8a, Sb) im vurgeordneten Absperrschieber (5a, Sd) des jeweiligen Abspenschieberpaares (5a, Sb; Sc, Sd) mit im Gehäuse> mantel (1) befindlichen, das Rückschlagventil aufweisenden Kanälen in Verbindung steht. ,