DE2830854A1

DE2830854A1 - Kreiskolbenmotor

Info

Publication number: DE2830854A1
Application number: DE19782830854
Authority: DE
Inventors: Ingo Gierstorfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1980-01-24

Description

DIPL. ING. HEINZ BARDEHLE DIPL. CHEM. DR. PETER FÜSNISS

PATENTANWÄLTE

Aktenzeichen ·
Anmelder:

Ingo Gierstorfer

Schuttertalweg 8831 Zeil/Speck München, T 3. Juli 1978

Unsßr Zeichen .-

P 2726

Kreiskolbenmotor

909884/0361

Kanzlei.· Herrnetr- "*. 15, München SZ

Die Erfindung betrifft einen Kreiskolbenmotor mit einem Motorgehäuse mit einer ovalen Innenwand, einem um eine Motorwell
zentrisch umlaufenden Kreiskolben, der in der kurzen Symmetrieebene der Gehäuseinnenwand an der Innenwand anliegt, einem Kraftstoffeinlaß, einer Zündeinrichtung, einem Gaseinlaß, einem Gasauslaß und radial beweglichen Schiebern im Kreiskolben zur Aufteilung der Arbeitsräume, wobei die Radialbewegung der Schieber durch mindestens eine Kurvenbahn gesteuert wird.

Ein solcher Kreiskolbenmotor ist z.B. aus der DE-OS 2 522 86o
bekannt. Jedoch weist der bekannte Motor u.a. den Nachteil auf, daß er ein Schwungrad benötigt, da er nicht in jeder beliebigen Ruhestellung anlaufen kann.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,den Kreiskolben der genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß er ohne energieschluckendes Schwungrad auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Anlage des Kreiskolbens an der Gehäuseinnenwand zwei Arbeitsräume gebildet werden, von denen jeder einen Kraftstoffeinlaß, eine Zündeinrichtung, einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist, jeder Einlaß ein Ventil b<
setzte Schieber vorgesehen sind.

weist, jeder Einlaß ein Ventil besitzt und drei um 12o verGegenüber bekannten Kreiskolbenmotoren hat der vorgeschlagene Kreiskolbenmotor vor allem den Vorteil, daß er aus jeder beliebigen Ruhestellung ohne Fremdhilfe anläuft. Weil das Ausstossen des verbrauchten Arbeitsmittels gleichzeitig mit dem Arbeitstakt erfolgt, ist ein energieschluckendes Schwungrad überflüssig. Der vorgeschlagene Motor ist als Eintakter ausgebildet und benötigt daher unabhängig vom Brennstoff keinen Verdichtungstakt. Er weist eine gute gleichmäßige Kraftverteilung auf. Bei großem Volumen des Arbeitsraums ist der Druck auf die Schieber bzw. Dichtungsleisten klein, bei kleinem Volumen ist dagegen der Druck groß, so daß die gesamte auf die Schieber wirkende Kraft unabhängig vom Volumen nahezu gleich bleibt.

Gegenüber bekannten Kreiskolbenmotoren weist der vorgeschlagene Motor relativ große Verbrennungsräume auf. Dadurch sind kleine Gdsamtabmessungen möglich. Hinzukommt noch die einfache Bauweise, die durch ein verbessertes Leistungsgewicht eine verbesserte Energieausnutzung ermöglicht. Der Angriffswinkel der Druckkomponente an der Achse beträgt immer 9o° und ist daher ideal zum Antreiben des Kreiskolbens, was bei zahlreichen bekannten Kreiskolbenmotoren durch das Auftreten zusätzlicher Druckkomponenten nicht der Fall ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen

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der Gaseinlaß sowie der Gasauslaß eines Arbeitsraums auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsraums nahe bei der Stelle, wo der Kreiskolben in Anlage an die Gehäuseinnenwand gelangt. Hierdurch ist eine optimale Fällung und Entleerung des Arbeitszylinders möglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die Innenwand des Motorgehäuses zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß einen Winkel von mindestens 12o mit der Achse der Motorwelle. Dadurch wird es möglich, daß die um 12o° versetzten Schieber zwischen dem Gaseinlaß und Gasauslaß den Arbeitsraum vorübergehend vollständig abschließen, wodurch ein vollständiges Abdichten des Arbeitsraums zwischen Einlaß und Auslaß möglich ist. Andererseits liegt dieser Winkel zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß möglichst nal
zu schaffen.

möglichst nahe an 12o , um einen möglichst großen Arbeitsraum

Es ist möglich, durch das Ventil ein Kraftstoff-Gas-Gemisch in die Arbeitskammer einzuleiten. Jedoch liegt vorzugsweise der Kraftstoffeinlaß im Gaseinlaß in Strömungsrichtung hinter dem Ventil.

Gemäß einer Ausfuhrungsform kann das Ventil entgegen der Strömungsrichtung von der Gehäuseinnenwand im Einlaßkanal zurückversetzt sein. Hierdurch wird das Ventil geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt und andererseits die im Arbeitsraum zur Verfügung stehende Gasmenge erhöht. Andererseits verbleibt so im Arbeitsraum ein größeres Totvolumen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Zündvorrichtung im Arbeitsraum in der Nähe des Kraftstoffeinlasses.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur beschrieben.

Um die Motorwelle 2 ist zentrisch der rotationssymmetrisch ausgebildete Kreiskolben 4 angeordnet. Er weist drei Schieber 6 auf, die um 12o° versetzt im Kreiskolben angebracht sind. Die Schieber werden bei der dargestellten Ausführungsform durch Druckfedern 8

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radial beaufschlagt und durch die Innenwand Io des Zylinders
12 gesteuert. Jedoch ist es auch möglich, die Schieber z.B.
durch eine Kurvenbahn, die in einem oder beiden Gehäusedeckeln (nicht dargestellt) gebildet ist und parallel zu der Innenwand 1.O des Zylinders -"-erläuft, ohne Unterstützung durch Druckfedern zu steuern.

Die Zylinderinnenwand ist eMpsenförmig ausgebildet, wobei
sie in der kurzen Symmetrieebene einen Vorsprung 14 aufweist,
der dem Innenraum eine Einschnürung verleiht. Dadurch entstehen zusammen mit dem zylindrischen Kreiskolben, der an der
Einschnürung 14 mit Ausnahme eines Spiels für die Drehfreiheit des Kreiskolbens anliegt, zwei sichelförmige kammerartige
Arbeitsräume 16, 18.. Der Arbeitsraum 18 ist in der
Figur durch einen Schieber 6 ungefähr in zwei Hälften unterteilt, während Arbeitsraum 18 durch die beiden anderen Schieber 6 in drei verschieden große Räume unterteilt ist.

Jeder Arbeitsraum weist einen Einlaßkanal 2o, 2o a sowie einen Auslaßkanal 22, 22 a auf, die jeweils an der engsten Stelle in der Nähe der Einschnürung 14 angebracht sind. Einlaßkanal 2o,
2o a ist gegen den Arbeitsraum 16 bzw. 18 mit einem Ventil 24, 24 a abgedichtet, während der Auslaßkanal 22, 22a gegenüber
dem Arbeitsraum 16 bzw. 18 offen ist.

Jeder Arbeitsraum weist eine Brennstoffdüse 26 zum Einspritzen von Brennstoff sowie eine Zündvorrichtung 28 auf, die beide in der Nähe der Mündung des Einlaßkanals 2o, 2oa in den Arbeitsraum 16 bzw. 18 in Strömungsrichtung des Gases hinter dem
Ventil 24, 24 a liegen.

Der Zylinder 12 ist mit Hohlräumen 3o zur Durchleitung von Kühlwasser versehen.

Der Kreisläufer wird auf an sich bekannte Weise gekühlt
und geschmiert.

Die Schieber 6, die zusammen mit den Federn 8 in Schlitzen des Kreiskolbens aufgenommen sind, weisen eine in Laufrichtung des

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-ν

Kreiskolbens nach vorne weisende Abschrägung ihrer an der Innenwand 1o anliegenden Oberfläche 3 2 auf. Hierdurch wird einerseits an der Rückseite des Schiebers eine Dichtungskante gebildet, die eine besonders gute Abdichtung gegen die Innenwand 1o gewährleistet. Andererseits kann so das unter Druck stehende Gas nach der Zündung nicht auf die Oberfläche 32 des Schiebers einen Druck in axialer Richtung ausüben, was zum Abheben des Schiebers führen würde. Dies ist z.B. am Schieber 6 in den Arbeitsraum 18 leicht zu erkennen, auf dessen Rückseite nach der Zündung des Gemisches ein überdruck herrscht, während der Raum auf seiner Vorderseite mit dem Auslaßkanal 22 in Verbindung steht und daher kein Druck auf die Vorderseite sowie auf die Oberfläche 32 des Schiebers ausgeübt wird.

Im Betrieb des vorgeschlagenen Kreiskolbenmotors wird zuerst ein Ventil, z.B. Ventil 24 a, geöffnet, um ein Gas in den Arbeitsraum 16 einzuleiten. Als Gas kann z.B. Luft verwendet werden. Anschließend wird das Ventil 24 a geschlossen und durch die Kraftstoffdüse 26 Kraftstoff in den Arbeitsraum 16 eingespritzt. Durch die Zündvorrichtung 28 wird der Brennstoff gezündet, so daß der Druck, der sich durch die erhaltenen heißen Gase auf die Rückwand des Schiebers 6 auswirkt,den Kreiskolben in Pfeilrichtung in Bewegung setzt. Als Brennstoff kann ein übliches brennbares Material, z.B. Kohlenwasserstoff, verwendet werden, wenn das durch den Einlaßkanal 2o bzw. 2o a zugeführte Gas genügend sauerstoffhaltig ist. Im Falle von Luft muß das Gas vorkomprimiert werden, um genügend Sauerstoff zur Reaktion mit dem Brennstoff zur Verfügung zu stellen. Wird durch den Einlaßkanal 2o a unkomprimierte Luft oder ein anderes Gas, das nicht oder nicht in ausreichendem Maße mit dem Brennstoff reagiert, eingeleitet, so muß der Brennstoff die zur Verbrennungsreaktion benötigten Komponenten selbst enthalten. Dies ist z.B. der Fall bei Verwendung von einem Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisch als Brennstoff.

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Das Vorkomprimieren des Arbeitsmittels, z.B. Luft oder Wasserdampf, kann auf übliche Weise mittels eines Kompressors oder auch im Falle des Wasserdampfs durch Verdampfen des Kühlwassers erfolgen.

Die Einlaß- und Auslaßkanäle werden beim Umlauf der Schieber 6 wechselweise freigegeben. Sobald die vorhergehende Dichtleiste einen Auslaßkanal, hier z.B. Kanal 22 a, erreicht hat, hat die nachfolgende Dichtleiste den Einlaßkanal, hier Kanal 2o a, überschritten und schließt den Arbeitsraum 16 hermetisch vom Einlaßkanal ab. Das verbrauchte Gas kann nun ungehindert durch den Auslaßkanal 22 a ausströmen, während in Verbindung mit dem Einlaßkanal 2o a auf der Rückseite des Schiebers 6, der gerade den Kanal 2o a überschritten hat, erneut Gas und Brennstoff in den Arbeitsraum 16 eingeleitet werden.

Die richtige Dosierung wird dabei von einem (nicht dargestellten) Steuerventil besorgt.

Weil das Ausstoßen des verbrauchten Gases gleichzeitig mit dem Arbeitstakt erfolgt und die Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels außerhalb des Motors durchgeführt wird, ist ein energieschluckendes Schwungrad überflüssig.

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Claims

DIPL. ING. HEINZ BARI)EHLE München, DIPL. CHEM. DR. PETER 5ÜRNIS5 PATENTANWÄLTE Aktenzeichen: Unser Zeichen: P 2726 Anmelder: Ingo Gierstorfer Schuttertalweg 2o 8831 Zeil/Speck Patentansprüche

1.) Kreiskolbenmotor mit einem Motorgehäuse mit einer ovalen Innenwand, einem um eine Motorwelle zentrisch umlaufenden Kreiskolben, der in der kurzen Symmetrieebene der Gehäuseinnenwand an der Innenwand anliegt, einem Kraftstoffeinlaß, einer Zündeinrichtung, einem Gaseinlaß, einem Gasauslaß und radial beweglichen Schiebern im Kreiskolben zur Aufteilung der Arbeitsräume, wobei die Radialbewegung der Schieber durch mindestens eine Kurvenbahn gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anlage des Kreiskolbens (4) an der Gehäuseinnenwand (1o) zwei Arbeitsräume (16, 18) gebildet werden, von denen jeder einen Kraftstoffeinlaß (26), eine Zündeinrichtung (28) , einen Gaseinlaß (2o, 2o a) und einen Gasauslaß (22, 22 a) aufweist, jeder Gaseinlaß (2o, 2o a) ein Ventil (24, 24 a) besitzt und ■ drei um 12o versetzte Schieber (6) vorgesehen sind.

2. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (2o, 2o a) sowie der Gasauslaß (22, 22 a) auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsraums (16, 18) nahe bei

der Stelle (14) der Anlage des Kreiskolbens (4) an der Gehäuseinnenwand (1o) liegen.

3. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (1o) des Motorgehäuses zwischen Gaseinlaß (2o, 2oa ) und Gasauslaß (22, 22 a) einen Winkel von mindestens 1 2o° mit der Achse der Motorwelle (2) bildet.

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Kanzlei: Herrnstraße 15, München 32

_ ο —

4) Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffeinlaß (26) im Gaseinlaß (2o, 2oa) in Strömungsrichtung hinter dem Ventil (24, 24 a) liegt.

5) Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (24, 24 a) entgegen der

Strömungsrichtung von der Gehäuseinnenwand (1o) zurückversetzt ist.

6) Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (28) in der Nähe
des Kraftstoffeinlasses (26) liegt.

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