DE3004676A1

DE3004676A1 - Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3004676A1
Application number: DE19803004676
Authority: DE
Inventors: Jürgen 8431 Kemnath Scherf
Original assignee: ECONO MO SYSTEMS E SCHERF
Current assignee: ECONO MO SYSTEMS E SCHERF
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1981-08-13

Description

VOLKStANK NOItNtERC 459 33 BUZ 760 900

COMMCRZIANK NORNBERC 8 300 907 BLZ 760 4OO

ECONO-MO-SYSTEMS E.Scherf, D 8034 Germering

Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Arbeitsraum kontinuierlich drehbaren Rotor.

Bekannte Verbrennungskraftmaschinen dieser Art sind als Drehkolbenmotore ausgeführt. Bei diesen Verbrennungskraftmaschinen läuft in einem kreisförmigen Zylinderraum ein in der Form eines Bogendreiecks gestalteter Rotor um. Abgesehen davon, daß der so gebildete Rotor aufgrund seiner komplizierten Gestaltung erhebliche Dichtprobleme im Bereich der Zylinderwandung aufwirft, zeigen diese Verbrennungskraftmaschinen auch einen relativ großen Kraftstoffbedarf. Es sind ferner als Gasturbinen arbeitende Verbrennungskraftmaschinen bekannt. Diese haben sich jedoch bislang wegen der ihnen eigenen tragen Anlaufverhältnisse im Fahrzeugbau nicht durchsetzen können.

-/6

130033/0495

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit Rotor zu schaffen, bei der die Abdichtprobleme für den Rotor entfallen und eine günstige Kraftstoffausnutzung erreicht ist.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß ein kreiszylindrischer Rotor stirnseitig dicht in einem elliptischen Arbeitsraum dreht, der mit diametralen Abschnitten der Umfangsflache mit dem Rotor unter Bildung von Arbeitsteilräumen tangiert, von denen einer durch Kanäle mit einem getrennt angeordneten Brennraum und mit einem Auslaß und der andere durch Kanäle mit dem Brennraum und einem Einlaß verbunden ist, daß in diametralen Ausnehmungen des Rotors Schieber untergebracht und durch eine Ausschubkraft permanent dicht an die Umfangsflache des Arbeitsraums angelegt sind und daß die mit dem Brennraum verbundenen Kanäle durch einen Steuerschieber im Arbeitstakt freigebbar und absperrbar sind. Bevorzugt ist dabei der mit einer Zündeinrichtung, z.B. Zündkerze, ausgerüstete Brennraum im Abstand neben dem Arbeitsraum im Maschinengehäuse angeordnet. Es entspricht dem Erfindungsgedanken, daß auch eine anderweitige, z.B. koaxiale Anordnung des Brennraums zum Arbeitsraum denkbar ist. Bei der Verbrennungskraftmaschine erfolgen bei jedem Umlauf des Rotors die bei Kolbenmotoren bekannten

.130033/0495

IJ-rl Vyν-;;': 3ooa676

Arbeitsvorgänge Ansaugen, Verdichten, Drücken und Ausschieben, wodurch die Anordnung mehrerer Schieber in einem Rotor, eine der Anzahl der Schieber entsprechende Anzahl Arbeitstakte bewirkt. Dies bedeutet, daß die Anordnung von, z.B. zwei Schiebern in einem Rotor die Arbeitsleistung eines Vierzylinderhubkolbenmotors ergibt. Die Arbeitsteilräume bilden außerdem unter Verzicht auf komplizierte Gaswechselmechanismen jeweils eine unabhängige Ansaug- und Verdichtungskammer bzw. Verbrennungs- und AusSchiebekammer, wodurch Frischgas- und Abgasvermischungen mit den nachteiligen Wirkungen für den Brennstoffverbrauch entfallen. Der Rotor kann beliebig langsamlaufend bzw. mit großer Drehgeschwindigkeit betrieben werden, wobei der hohe Druckaufbau und der langanhaltende Dehnungsvorgang der Brenngase einen sicheren Anlauf des Rotors mit guten Beschleunigungswerten ergibt. Schließlich benötigen die Schie*- ber wegen der sich einstellenden hohen Umfangsgeschwindigkeit zu ihrer Abdichtung keine oder nur eine geringe Anpressung an der Umfangsflache des Arbeitsraums, was zu einem weitgehend reibungsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine führt. Durch eine entsprechend Gestaltung der Arbeitsteilräume,des Brennraums und des Steuerschiebers sind die thermodynamischen Möglichkeiten variierbar, wobei zusätzlich durch eine einfache Seitenverschiebung des Rotors die Arbeitsteilräume volumenmäßig veränderbar sind, um so durch eine Vergrößerung

-/8 130033/0495

des als Verdichtungsraum dienenden Arbeitsteilraumes einen Ladereffekt zu ergeben.

In Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine ist vorgesehen, daß die Schieber durch Schleuder- und/oder Federkraft bzw. mittels Steuernocken oder durch Magnetkraft an die Umfangsfläche des Arbeitsraums anlegbar und haltbar sind. Auch ist möglich die Schieber pneumatisch oder hydraulisch zu betätigen. Es versteht sich, daß dabei die Schieber auch schräg, jedoch parallel diametral zueinander im Rotor angeordnet sein können. Eine solche Anordnung der Schieber läßt längere Ausnehmungen und damit eine sichere Führung der Schieber bzw. längere Hübe für diese zu.

Der Steuerschieber kann in weiterer Ausgestaltung durch einen Flachteil mit Durchtrittsöffnungen und Vollabschnitten gebildet sein, der mit diesen in die zum Brennraum führenden Kanäle stellbar ist. Für die Stellbewegungen kann der Steuerschieber einfach über Nocken-, Exzenter- oder Rädergetriebe mit der Rotorwelle in Verbindung stehen.

Ferner ist noch vorgesehen, daß die Schieber über ihre Länge oder über Teillängen mit der Höhe des lichten Abstands der Stirnflächen des Arbeitsraums ausgebildet sind, wobei bei der

-/9

130033/0495

letzterwähnten Ausbildung an den Schiebern vorgesehene Fortsätze mit geringerer Höhe mit zur Führung der Schieber im Rotor beitragen.

Letztlich läßt sich der bei der Verbrennungskraftmaschine wegen Fehlen von oszillierenden Massen an sich zu erwartende erschütterungsarme Betrieb derselben noch verbessern, wenn der Rotor als Schwungscheibe ausgebildet ist.

Es entspricht außerdem der Erfindung, den Arbeite- und Brennraum in unabhängigen Maschinengehäuseteilen anzuordnen, die aus gleichen oder aus verschiedenen Werkstoffen, wie Eisen, Leichtmetall oder einem keramischen Werkstoff, hergestellt sind. Dies führt dazu, daß für den thermisch stärker belasteten Brennraum gegebenenfalls hitzebeständigere Werkstoffe zum Einsatz kommen können.

Wie die Erfindung ausführbar ist, ^eigt das in dsr Zeichnung aohöaaatisüh dargestellte Ausführungsbeispiel. Hierin bedeuten:

Fig. 1 eine Verbrennungskraftmaschine in einer Betriebsstellung und

Fig. 2 eine Verbrennungskraftmaschine abgewandelter Ausbildung in einer anderen Betriebsstellung.

-/1O 130033/0495

Mit 1 ist das Maschinengehäuse der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, das einen im wesentlichen elliptischen Arbeitsraum 2 aufweist, in dem ein kreiszylindrischer Rotor 3 dreht. Der Rotor 3 tangiert unter Bildung von Arbeitsteilräumen 2' und 2'' mit diametralen Umfangsflächenabschnitten 4' und 4'' der Umfangsflache 4. Der Arbeitsteilraum 2' ist über einen Kanal 5 mit einem eine Zündkerze 16 aufweisenden Brennraum 6 und über einen Kanal 7 mit dem Auslaß 8 in Verbindung gebracht, während der Arbeitsteilraum 2¹' über einen Kanal 9 mit dem Brennraum 6 und über einen Kanal 10 mit dem Einlaß 11 in Verbindung steht. Die Kanäle 5 und 9 sind durch einen Steuerschieber 12 kontrollierbar, der öffnungen 12' und Vollabschnitte 12'' aufweist.

Der Rotor 3 nimmt in diametralen Ausnehmungen 13 und 14 (Fig.1) an den Stirnflächen (nicht gezeigt) des Arbeitsraums 2 dicht geführte Schieber 15, 15' auf, die unter der Wirkung von Schraubenfedern 1 β' an der Umfangsflache 4 angelegt und gehalten sind. Es versteht sich, daß der Rotor 3 in Abwandlung des Erfindungsgedankens auch mit einem einzigen Schieber 15 oder 15' sowie mit mehr als zwei Schieber 15» 15' bestüokt werden kann. Auch ist möglich, die Schieber 15, 15' in schrägen parallelen Nuten 13, 14 (Fig. 2) unterzubringen. Die freien Schmalseiten

-/11

130033/0496

der Schieber 15_f 15' sind schräg zur Längsmittelebene der Schieber ausgeführt.

In der Stellung des Rotors 3 der Fig. 1 und Drehung desselben entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn bewirkt der Schieber 15' einen Verdichtungstakt. Der Steuerschieber ist in die Schließstellung für den Kanal 9 gebracht. Im Brennraum 6 ist eine Zündung eingeleitet. Durch hohen Druckaufbau und Dehnungswirkung der Verbrennungsgase über eine öffnung 12' und den Kanal 5 auf der Oberseite des Schiebers 15 erfolgt Drehung des Rotors 3 t Der Schieber 15 bewirkt dabei mit seiner Unterseite gleichzeitig das Ausschieben verbrauchter Verbrennungsgase über den Kanal 7 in den Auslaß 8. Bei Weiterdrehung des Rotors 3 ist der Steuerschieber 12 in die linke Stellung bewegt. Bei geschlossenem Kanal 5 werden über den Kanal 9 und eine öffnung 12' frische Verbrennungsgase in den Verbrennungsraum 6 eingebracht, die beim Auflaufen auf den Umfangsflächenabschnitt 4', Schließen des Kanals 9 und öffnen des Kanals 5 durch Verschieben des Steuerschiebers 12 gezündet werden. Beim Aufwärtsbewegen des Schiebers 15 wird rückseitig des Schiebers im Arbeitsteilraum 2'¹ ein Vakuum für das Ansaugen frischer Verbrennungsgase über den Kanal 10 gebildet. Die Kanäle 7, 10 sind beim Ausführungsbeispiel durch die

-/12 130033/0A9S

Schieber 15, 15' steuerbar. Es ist denkbar, die Kanäle 7, 10 mittels eines weiteren Steuerschiebers (nicht gezeigt) zu kontrollieren.

Der Rotor 3 ist., wie in Fig. 1 gezeigt, entlang der Längsachse mit der Welle 17 verschieblich einstellbar. Hierdurch ändert sich Arbeitsteilraum 2 " ii Sinne eines Ladereffekts.

1 3 Q Q 3 3 / 0 4 9 S

Claims

VOLKSKANK NORNBERC 48 3 SS BLZ 760 900

COMMERZBANK NÜRNBERG 8300907 BLZ760 4OO6I

ECONO-MO-SYSTEMS E.Scherf, D 8034 Germering

Patentansprüche

1J Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Arbeitsraum kontinuierlich drehbaren Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreiszylindrischer Rotor (3) stirnseitig dicht in einem elliptischen Arbeitsraum (2) dreht, der mit diametralen Abschnitten (4, 4') der Umfangsfläche (4) mit dem Rotor (3) unter Bidlung von Arbeitsteilräumen (2¹, 2¹') tangiert, von denen einer (2¹) durch Kanäle (5t 7) mit einem getrennt angeordneten Brennraum (6) und mit einem Auslaß (8) und der andere (2¹¹) durch Kanäle (9, 10) mit dem Brennraum (6) und einem Einlaß (11) verbunden ist, daß in diametralen Ausnehmungen (13» 14) des Rotors (3) Schieber (15» 15') untergebracht und durch eine Ausschubkraft (16*) permanent dicht an die Umfangsfläche (4) des Arbeitsraumes (2) angelegt sind und daß die mit dem Brennraum (6) verbundenen Kanäle (5, 9) durch einen Steuerschieber (12) im Arbeltstakt freigebbar und absperrbar sind.

-/2

130033/0495

BAD ORIGINAL
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der Brennraum (6) im Abstand neben dem Arbeitsraum (2) im Maschinengehäuse (1) angeordnet

3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (6) koaxial zum Arbeitsraum (2) im Maschinengehäuse (1) angeordnet ist.

4„ Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') in schräg und parallel zueinander diametral im Rotor angeordneten Ausnehmungen (13, 14) untergebracht sind.

5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') durch Schleuder- und/oder Federkraft an die Umfangsflache (4) des Arbeitsraums (2) anliegen.

6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') mittels Steuernocken an die Umfangsflache (4) des Arbeitsraums (2) angelegt und gehalten sind.

-/3 130033/0496

7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') pneumatisch oder hydraulisch an die Umfangsfläche (4) des Arbeitsraums (2) angelegt und gehalten sind.

8. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') durch Magnetkraft an die Umfangsfläche (4) des Arbeitsraums (2) angelegt und gehalten sind.

9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (2) und der Brennraum (6) in unabhängigen Maschinengehäuseteilen angeordnet sind und daß diese Maschinengehäuseteile aus verschiedenen Werkstoffen gebildet sind.

0O. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) durch einen Flachteil mit Durchtrittsöffnungen (12') und Vollabschnitten (12'') gebildet und mit diesen in die Kanäle (5, 9) einstellbar ist.

11. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) über Nocken-, Exzenter- oder Rädergetriebe durch die Rotorwelle antreibbar ist.

-A 130033/0495

-ΑΙ 2. Verbrennungekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) entlang der Längsachse des elliptischen Arbeitsraumes (2) verstellbar ist.

13. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1₂ dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') über ihre Länge mit der Höhe des lichten Abstands der Stirnflächen d.es Arbeitsraums (2) ausgebildet sind.

14. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (15, 15') über eine Teillänge mit der Höhe des lichten Abstands der stirnseitigen Begrenzungsflächen des Arbeitsraums ausgebildet und durch einen eine geringere Höhe aufweisenden Portsatz im Rotor geführt sind.

15. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) als Schwungscheibe ausgebildet ist.

-/5

130033/0496