DE3207424A1 - Verbrennungsmotor mit rotationsschwinglader - Google Patents

Description

Dipl.Ing -t-rnst Kickbusch - Eschenhoftstr. 46 - 89 Augsburg.

Verbrennungsmotor mit Rotationsschwinglader.

Die -Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, besonders für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei denen ein Rotationsschwinglader, wie in der Europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer Al ο ο 12 329 beschrieben, unter Ausnutzung der Abgasenergie, vorzugsweise als freifahrendes Ladeaggregat, dem Motor Ladeluft unter Druck in dessen ganzen Arbeitsbereich zuführt.

Der Rotationsschwinglader ist ein besonderes Aufladeaggregat für Verbrennungsmotoren, bei dem sowohl die Ausnutzung der Abgasenergie, als auch die Kompression der Ladeluft in Maschinen erfolgt, die ausschließlich nach dem Verdrängerprinzip arbeiten. Zweck der Erfindung ist die volle Nutzung der dadurch gebotenen Möglichkeiten, indem ein beträchtlicher Teil der sonst in den Motorzylindern ablaufenden Vorgänge der Expansion der arbeitenden Gase und der Kompression der vom Motor benötigten Verbrennungsluft in die betreffenden Arbeitskammern des Rotationsschwingladers verlegt wird. Senkt man gleichzeitig das Motorkompressionsverhältnis in angemessener Weise, so kann man durch diese Maßnahme den Arbeitshub des Motors gewissermaßen, verlängern, ohne die Prozeßwerte im Motor bezüglich Temperatur und Spitzendruck grundlegend zu ändern.

Der eigentliche Effekt liegt in der durch die Vergrößerung des Motorkompressionsraumes (V_c vergrößerten Ladung, welche in erhöhte Leistung umgesetzt werden kann.

Gleichzeitig ergibt sich eine Verbesserung der Motorcharakteristik in einer für Fahrzeugantrieb günstigen Weise, und damit verbunden, die Möglichkeit, optimalen spezifischen Brennstoffverbrauch im gesarrten Motorarbeitsbereich einzustellen.

Obwohl es sich hier ausschließlich um die Ausschöpfung der Möglichkeiten eines Rotationsschwingladers handelt, wird ein

Einblick in Grenzbereiche, in denen mit anderen A_ufladeeinrichtungen ein ähnliches Ziel verfolgt wird, die eigentliche Aussage deutlicher machen.

Der Markt ist durch Abgasturbolader besetzt, welche als iurbomaschinen für die bei PKW vorliegenden Verhältnisse von Fördermenge und Förderhöhe physikalisch als ungeeignet anzusehen sind. Sie sind auch nicht im ganzen Arbeitsbereich des Motors wirksam und versagen naturgemäß bei niedrigen Motordreh.zah.len.

Bei einer als Hyperbar ( Melchior, J. '· Suralimentation des moteurs Diesel par Ie procede Hyperbar. Entropie Nr. 48 (1972) November-Dezember, S. 4/12 ) bekannten Ausführung der Abgasturbolader wird durch Einsatz einer vollständigen Gasturbine mit Brennkammer, Steuerung und A_nlaufeinrichtung in ¹OrEi eines Elrktroirotors versucht, auch im unteren Drehzahlbereich des Motors aufzuladen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, das Kompressionsverhältnis eines damit versehenen Diesel-Motors zu ändern, sodaß bei der späteren Aufladung des Motors durch die Einrichtung als freifahrendem Abgasturbolader keine übermäßigen Beanspruchungen des Motors entstehen. Das bedingt ein Kompressionsverhältnis des Diesel-Motors von ca 1 : 7.

Man sieht, daß bei dem weit getriebenen Aufwand hier die Möglichkeit entsteht, das PV-Diagramm des Motors zu erweitern.

Das ist mit dem gleichfalls am Markt befindliehen Comprex nicht möglich. Das ist eine Druckwellenmaschine, bei der die Ladeluft durch den Impuls stoßweise zugeführter Motorabgase komprimiert wird.

Wie beim Einsatz von Abgasturboladern muß auch bei Ausstattung mit Comprex die zugehörige Verbrennungskraftmaschine als Saugmotor anspringen, sodaß bei der im weiteren Arbeitsbereich des Motors einsetzenden Aufladung die Prozeßtemperaturen und die Spitzendrücke der Verbrennung erhöht werden, was durch Ladeluftkühlung nur begrenzt gemildert werden kann.

Um den Unzulänglichkeiten dieser ladeeinrichtungen im unteren Motordrehzahlbereich zu begegnen, versucht die Autoindustrie den Einsatz von besonders angetriebenen Verdrängerverdichtern,

speziell von ßoots-Grebläsen. ,

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Die Unzulänglichkeiten dieser "Verfahren sind leicht erkennbar :

Mechanisch angetriebene Roots-Lader lassen die Ausnutzung der Abgasenergie vermissen und mit Abgasturboladern und öomprex ist eine Verlängerung des motorischen PV-Diagramins" nicht möglich. Beide werden erst bei höherer Motordrehzahl richtig wirksam und dort im wesentlichen durch Ausgleich der Drosselverluste.

Das Hyberbar-Verfahren is^ sehr aufwendig, erfüllt aber nur teilweise die Aufga.be, weil beim Start und im Leerlauf eine Frischgasturbine eingesetzt werden muß und später, bei der Arbeit als freifahrender Lader, die Mängel der Turbomaschinen bei den Anforderungen besonders des PKW-Betriebes, die Angleiehung an die Erfordernisse des motorischen PV-Diagramms nicht zulassen.

Keines der Verfahren verbesse-rt entscheidend die Motorcharakteristik und ergibt keine Senkung des spezifischen Brennstoffverbrauchs. Dieser wird beim Hyperbar-Verfa,hren sogar wesentlich erhöht.

Bei diesem unbefriedigenden Stand der Technik bleibt die Aufgabe, die Leistung eines Verbrennungsmotors, besonders eines solchen für PKW-Antrieb, wesentlich zu vergrößern, ohne ihn selbst grundsätzlich thermisch und mechanisch erheblich höher zu belasten. Dabei soll die Motorcharakteristik der idealen Zugkrafthyperbel für Fahrzeuge angenähert und der effektive spezifische Brennstoffverbrauch des Motors optimiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rotationsschwinglader nach der Europäischen Patentanmeldung A1 ο o12 329 benutzt, indem dessen Verdrängerkammern (5,6) so an Auslaß und Einlaß eines Motors angeschaltet werden, daß bei gleichzeitiger Änderung von dessen Kompressionsverhältnis durch relative Vergrößerung des Kompressionsraumes (V_a#c) gegenüber dem Kolbenhubraum (Vh) die Motorexpansionslinie im PV-Diacramin (Fig.3 - p^p* ) in den ■kxpansionskammern des Rotationsschwingladers weiterläuft (p_ePe2)» diesen antreibend, sodaß die Ladeluftkompressionslinie aus den Luftkammern (6) des Rotationsschwingladers die Ladunfcswechsellinie des Motors im PV-Diagramm ( Fig. 3 - p-]2Pl ) ^im Motoransaugbereich so anhebt, daß bei Vollast der Enddruck P2 der ursprünglichen Motorkompression erreicht wird.

Bei Otto-Motoren sind die Abgastemperaturen und damit die Energie der Abgase wegen des geringen möglichen Luftverhältnisses hoch, sodaß reichlich Ladeluft zur Verfügung steht, die man nicht im ganzen Arbeitsfeld des Motors günstig in dessen Arbeitsprozeß verwerten kann, und weder die Eingangsdrosselung zur Leistungsregulierung noch die besondere Eigenschaft des Rotationsschwingungsladers zur Füllungsre^elung, führen zu optimaler Nutzung. Hier wird vorgeschlagen, bei der Leistungsregelung des Motors einen Teil der Ladeluft direkt im Rotationsschwingungslader dessen Expansionskammern fürs Abgas zuzuführen, wobei gleichzeitig die Temperatur des Aggregats gemildert wird.

Bei einem Otto-Motor bleibt im Kompressionsraum immer ein Abgasrest, welcher nicht wie beim Diesel-Motor mit Frischluft ausgespült werden kann. Beim Saugmotor ist dieses wegen des geringen Druckes beim Ausschieben und dem kleineren Kompressionsraum nicht so erheblich, obwohl besonders die Temperatur dieser Abgase nicht nur die Ladung vermindert, sondern auch die Klopfgefahr erhöht.

Bei einem Motor mit erheblich vergrößertem Kompressionsraum und erhöhtem Druck beim Ausschieben ist es nicht angebracht, die damit verbundene Leistungsminderung in Kauf zu nehmen.

Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen Abgasrest mit der reichlich zur Verfügung stehenden Ladeluft auszuspülen. Dabei muß man unterscheiden, ob man es mit einem Vergasermotor oder einem solchen mit gesteuerter Einspritzung zu tun hat.

Beim Motor mit Vergaser, gleichgültig welcher Bauart, wird ein zusätzliches Ventil in seinem Zylinderkopf angeordnet, welches so gesteuert wird, daß es Ladedruckluft noch vor Schluß des Motorauslaßventils und vor Öffnung des Einlaßventils einlassen kann. Die Anordnung dieses Zusatzventils im Zylinderkopf ist nicht problematisch, da beim Motorbetrieb mit Rotationsschwinglader ^Abgase und Ladeluft unter Druck stehen und auch erhöhte Geschwindigkeiten in den Ventilen ohne wesentliche Leistungseinbuße in Kauf zu nehmen sind, sodaß die Ventile selbst kleiner ausgeführt werden können.

Wird der Otto-Motor mit Brennstoffeinspritzung betrieben, so kann unter gewissen Voraussetzungen das zusätzliche Ventil ent-

fallen, wenn man das JEinlaßventil genügend voreilen läßt und die Brennstoffeinspritzung erst nach Schluß des Auslaßventils vornimmt.

■&S fehlen nach der Ausspülung die weitgehend verbrennungsneutralen Abgasrückstände, ^s sollte daher bei der Brennstoffzuteilung darauf geachtet werden, daß das optimale Luftverhältnis wieder richtig eingestellt wird. Die technischen Mittel dazu sind Stand der Technik.

Weitere Eösungsmöglichkeiten sind bei Diesel-Motoren zu berücksichtigen:

Bei ihnen wird bei starker Senkung des Motorkompressionsverhältnisses der Kaltstart schwierig. Um dieser möglichen Schwierigkeit zu begegnen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, für den sicheren Start eine mechanische treibende Verbindung zwischen dem Rotationsschwinglader und dem Motoranlaßsystem auszuführen.

Sofern man den Aufwand nicht scheut, kann auch ein besonderer Anlasser benutzt werden.

Die Leistungssteigerung, welche durch Verbrennen der größeren im Motorkompressionsraum komprimierten Ladung entsteht, ergibt einen beeseren mechanischen Wirkungsgrad n,_m nach der Gleichung

r_

nachträglich geändert

wobei P_e die effektive Motorleistung und P_r die Reibungsleistung bedeuten.

Es kann aber auch P_r gesenkt werden, da ?_e bereits bei niedrigen Motordrehzahlen hoch wird und P_r mit der 1,5· Potenz der Drehzahl geht. Ebenso wird das Motorgeräusch gedämpft, welches von der 4. Potenz der Drehzahl abhängt.

Der effektive spezifische Brennstoffbedarf b_e ist

Der auf die indizierte Leistung Ρχ bezogene spezifische Brennstoff bedarf b^ hängt aber vom Luftverhältnis ab, welches bei reichlich verfügbarer Luft im ganzen Motorarbeitsfeld mit Mitteln entsprechend dem Stand der Technik optimal eingestellt werden kann. . _# 6

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Das alles aber bedeutet, zusammengefaßt, daß kleinere und langsamer laufende Motoren für die gleiche Leistung und dazu mit einer dem Fahrzeugbetrieb besser angepaßten Drehmomentcharakteristik und mit optimalem spezifischen Brennstoffverbrauch besonders bei PKW eingesetzt werden können. Ein Nutzarbeitswert von mehr als 2 kJ/dnr ist erreichbar.

Kleinere arbeitende Hubvolumen und niedrigere Drehzahlen der Motoren bedeuten nach den gegebenen Gleichungen und unter Beachtung, daß P₁. auch noch direkt dem Hubvolumen des Motors proportional ist, Senkung der Reibungsleistung. Das wiederum ergibt Vergrößerung des mechanischen Wirkungsgrades, welcher zusammen mit der Verbesserung von b^ durch optimales Luftverhältnis im ganzen Motorarbeitsbereich, den effektiven spezifischen Brennstoffbedarf b_e dem physikalisch möglichen Wert nähert.

Dazu kommt die Verbesserung der Drehmomentcharakteristik.

Die Wirkung auf das lästige Motorgeräusch ist ersichtlich, weil dieses proportional der Baugröße und der 4. Potenz der Drehzahl peht.

Alle diese Vorteile erhält man gewissermaßen gratis, da im Gegensatz zum Hyperbar-Verfahren dabei keine besonderen kostspieligen zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen.

Die genannten Vorteile können besonders wirkungsvoll und ökonomisch bei einem Verbrennungsmotor ausgeschöpft werden, der ein hochmotorisiertes Fahrzeug antreibt, vor allem einen PKV/, wenn man das zwischen Motor und Fahrzeug benötigte Getriebe als Föttinger-Wandler ausbildet. Diesem könnte auch ein sogenanrter Berggang nachgeschaltet werden. Es kann aber auch entsprechend dem Stand der Technik selbstverstärkend sein, wie bei einem Rieseier-Getriebe, und sogar den Rückwärtsgang durch Umkehren der Funktion von Lauf- und Leitrad integrieren. Dabei können die für den Umlauf des Betriebsmediums vorhandenen Zahnradpumpen gleichzeitig zum verschleißlosen Bremsen dienen.

Die Verhältnisse werden optimal, wenn dieses Getriebe ein Trilok-Wandler ist, dessen Kupplungspunkt dem maximalen Kotordrehmoment möglichst gut entspricht, üs folgt dann entsprechend Fig.7 ein stetiger Zugkraftübergang bis zum Fahrzeugstillstand, wie es dem Übergang der Kurven M-)/.. oder K^p und "wandler" ent-

spricht.

Zum besseren Verständnis der Ausführungen sind im folgende»&ie relevanten technischen Details zusammengefaßt und an Hand von Zeichnungen beschrieben:

Beim RotationsschwingladeWerden gleichsinnig umlaufende Radzellen (5,6) eines Dopnelrotors durch etwa radial und in Achsrichtung verlaufende Wände, einen den D_Oppelrotor umschließenden Ringkörper, mitrotierende Seitenwände und einer inneren konzentrischen Begrenzung gebildet, wobei die Radzellen über ihre Begrenzungen abwechselnd mit einer von zwei konzentrischen Wellen (Fig.6 - 14,15) verbunden sind, die ihrerseits durch kinematische Mittel (Fig.7) so miteinander gekoppelt sind, daß eine periodische Bewegung der radialen Zellenwände gegeneinander bei gleichsinnigem Um^lauf der Glieder des Doppelrotors * erzwungen wird, sodaß die Zellenvolumina sich während eines Umlaufs des Doppelrotors nach einer vorgegebenen Funktion ändern und so Arbeitsräume für die Expansion der Motorabgase wie für das Ansaugen und die Kompression der Ladeluft bilden.

Im Querschnitt ergibt sich etwas schematisch die Anordnung Fig.1 des Doppelrotors, mit dem Innenrotor 1 und dem Außenrotor 2, sowie dem umgebenden Gehäuse 3. Es werden die durch das Getriebe Fig. 7 sich periodisch ändernden Radzellen 5 für Abgase und 6 für Luft gebildet. Durch Schlitze 7 im Gehäuse 3 erfolgt der Ladungswechsel für Gas und Luft durch korrespondierende Schlitze 8.

Fig. 2 stellt das PV-Diagramm eines Otto-Motors dar. Es wird gemäß Fig. 3 im Sinn der -Erfindung so abgeändert, daß bei einem vergrößerten Kompressionsraum a.V_c der gleiche Kompressionsenddruck P2 durch Vorverdichtung der Ladeluft auf pi erreicht wird, während die Expansion der arbeitenden Motorabgase durch die Kurve p_ePe2 verlängert wird. Ihr entspricht die Ladelinie ρ^12» wobei aber zu beachten ist, daß P^P-io ehrlich den Gegebenheiten entspricht, während P_eP_e2 ^-^m Hauptarbeitsfeld des Motors mit einem Absatz P4±p_e tiefer liegt. Dadurch wird Ausschubarbeit im Motor, erspart, welche sonst die Leistungsbilanz belasten würde, während umgekehrt die Arbeit der Ladeluft in der Ladungswechselschleife zur Motorleistung addiert wird.

Dieser Absatz P4'p_p braucht keineswegs künstlich eingestellt zu werden, Er ergibt sich von selbst aus der Energiebilanz, wie es bei Betrachtung der beiden PV-Diagramme des ^otationsschwingladers für expandierende Motorabgase Fig.5 und für die Ladeluft Fig.4 deutlich wird.

Da die durchgesetzten Massen bis auf den geringen Brennstoffanteil in diesen beiden Diagrammen gleich sind, werden die jeweiligen Arbeiten durch Planimetrieren der Flächen gegeben. Unter Berücksichtigung des hohen Gesamtwirkungsgrades des Rotationsschwingladers muß das Diagramm Fig.5 weniger als doppelt so groß sein, als die Fläche des Ladeluftdiagramms Fig.4.

Bei Otto-Motoren ist die Temperatur der Motorabgase wegen des nur in engen Grenzen veränderbaren Luftverhältnisses ziemlich konstant und sehr hoch, d.h. diese Gase sind sehr energiereich. Das ist bei Diesel-Motoren anders, da hier das Luftverhältnis in weiten Grenzen schwanken kann. Dieser Tatsache wird beim Rotationsschwinglader durch eine Füllungsregelungp· Rechnung getragen. Diese reicht beim Otto-Motor, welcher bei Leistungsdrosselung etwa die Verdichtungskurve p-|D ?LD - i"ig.4, fährt, wegen der hier besonders reichlich vorhandenen Ladeluft nicht ohne Zwang aus. Deshalb wird der Überschuß erfindungsgemäß durch eine Einrichtung grundsätzlich bekannter Bauart, z.B. durch ein Drosselventil, schon im Lader selbst, von der Luft- zur Abgasseite geleitet, so gegenüber der reinen Eingangsdrosselung die Einstellungsmögliohkeit beim Motor vergrößernd und gleichzeitig die Temperatur auf der Abgasseite herabsetzend. Das unterstützt die ^üllungsregelung.

Bei Diesel-Motoren wäre eine derartige Maßnahme nicht besonders hilfreich, weil bei ihnen das Verbrennungsluftverhältnis im Motor ohne Wirkungsgrad einbüße bis auf 4 und mehr gesteigert werden kann, so die Temperatur schon in den Motorarbeitszylindern und damit die Abgastemperatur senkend.

Dagegen ergeben sich bei Diesel-Motoren durch "Verminderung des Kompressionsverhältnisses des Saugmotors evtl. Schwierigkeiten beim Kaltstart der Maschine, weil nicht sogleich Zündung erfolgt, welche die Abgastemperatur anhebt und bei maximaler Füllungsbeschränkung des Rotationsschwingladers durch den erzwungenen Ausschub der Motorabgase unter Druck den S-tartanlauf des

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Rotationsschwingladers sichert.

Es ist beim Rotationsschwinglader an sich bekannt, eine bei 2-Takt-Motoren notwendige zeitweilige treibende Verbindung zwischen ihm und dem Motor vorzusehen. Diese treibende Verbindung, welche über Keilriemenscheibe und Freilauf erfolgt, zeitigt bei extremer Senkung des Motorkompressionsverhältnisses gewisse Schwierigkeiten, da schon beim Start hohe Ladedrücke zur Verfügung gestellt werden müssen, für welche die treibende Verbindung mit entsprechender Übersetzung von Motor- zu Rotationsschwingladerdrehzahl auszulegen ist. Dieses kann später beim freifahrenden lader im interessanten Motorarbeitsbereich, wo der Rotationsschwinglader motordrehzahlproportional laufen soll te, nicht ohne besonderen Aufwand aufgefangen werden.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wird erfindungsgemäß eine vorübergehende Startverbindung in Kombination mit der Anlaßeinrichtung des Motors vorgesehen, welche nur wegen und während des Anlaßvorganges notwendig ist und nach erfolgter Zündung selbst ebenso wie die A_nIaBeInrichtunp zwangläufig abgeschaltet wird.

solche Einrichtung kann beispielsweise an Hand von Fig.6 erläutert werden. In dieser Figur ist ein Rotationsschwinglader im Querschnitt dargestellt, mit Innenrotor 1, Außenrotor 2, Gehäuse 3, der Füllungsregelung 9 und dem umlaufenden Kurbeltrieb 1o ( und Fig. 7 ). Die Doppelschwinge 11 dieser Kurbelkette trägt einen Zahnkranz, in welchen das Ritzel 12 eingreifen kann, wenn es in -Eingriff s st ellung vorgeschoben wird.

Dieses Vorschieben kann erfindungsgemäß am einfachsten von der biegsamen Welle 13 bewirkt werden, welche ihrerseits mit dem Anlasser des Motors verbunden ist. -¹Vbei kann ohne Schwierigkeit die erforderliche Startdrehzahl des Rotationsschwingladers eingestellt werden, weil sie gänzlich unabhängig von der späteren Drehzahl des freifahrenden Laders ist.

fts ist natürlich auch mö>lich, entsprechend dem erprobten Stand der Technik, den eingriff des Anlaßritzels 12 des Rotationsschwingladers anders, z.B. durch magnetische Beeinflussung zu bewirken.

Sofern sich günstigere Gesamtergebnisse bei geringeren Start-

... 1o

drehzahlen des Rotationsschwingladers erreichen lassen, ka-nn dabei von den bekannten Starthilfen für Diesel-Motoren Gebrauch gemacht werden, z.B. von Glühkerzen und/oder der Anwärmung der Jjodeluft.

Es ist zu beachten, daß die Startenergie des Rotationsschwingladers auch bei extrem geringem Kompresüionsverhältnis des damit ausgerüsteten Motors, bei Ausnutzung der an sich dafür vorgesehenen Maßnahmen der extremen Füllungsregelung gering ist, was den Aufwand klein hält.

Fig.8 erläutert die Ergebnisse der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen.

Diese Figur zeigten möglichen Verlauf der kennzeichnenden Kurven eines Verbrennungsmotors mit Rotationsschwinglader.

Über der Motordrehzahl sind die Leistungen Pe^₁ und ^e¹/? für Voll- und Halblast aufgetragen, sowie die zugehörigen Drehmomente M, welche der Zugkraft entsprechen. Durch die gestrichelten Kurven mit der Bezeichnung "Wandler" ist der Zugkraftverlauf bis zum Stillstand des Fahrzeugs bei Einsatz eines Trilok-Wandlers angegeben, dessen Kupplungspunkt auf der strichpunktierten Parabel liegt.

Außerdem ist der optimale Verlauf der Kurve für den effektiven spezifischen Brennstoffverbrauch b_e zu erkennen.

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Claims (8)

- - „«·„; ."*.,"*- * ^* ^ ^ j NAOHGERglOHT{ Dipl.Ing. -ürnst Kickbus^i^s^ep^fs+Dr·".: 46 - 89 Augsburg ** 52 o7 424.7 - Verbrennungsmotor mit Rotationsschwinglader* 2. Neufassung von Patentanspruch. 1.

1.j Verbrennungsmotor, besonders für den ^Antrieb von Kraftfahrzeugen, vor allem von l^JKW,bei dem ein als rotierende Verdrängermaschine ausgebildeter Rotationsschwinglader,- bei dem gleichsinnig umlaufende Radzellen eines Doppelrotors durch etwa radial und in Achsrichtung verlaufende Wände, einen den Doppelrotor umschließenden Ringkörper, mitrotierende Seitenwände und eine innere konzentrische Begrenzung gebildet werden, wobei die radialen Längswände der Radzellen abwechselnd mit einer von zwei konzentrischen Wellen verbunden sind, die ihrerseits durch kinematische Mittel so miteinander gekuppelt sind,, daß eine periodische Bewegung der radialen Zellenwände gegeneinander bei gleichsinnigem Umlauf der Glieder des Doppelrotors erzwungen wird, sodaß die Zellenvolumina sich während eines Umlaufs des J-Oppelrotors nach einer vorgegebenen Punktion ändern und so Arbeitsräume für Betriebsmedien bieten, mit •Einrichtungen zum Ladungswechsel, welche die Radzellen so versorgen können, daß einer Gruppe Abgase des Verbrennungsmotors so zugeführt werden, daß sie dort expandieren und Arbeit leisten können, welche auf den -^oppelrotor übertragen wird, während einer anderen Gruppe Ladeluft so zugeführt wird, daß diese in die Zellen gesaugt und dann komprimiert wird, wobei die von den Abgasen abgegebene Energie genutzt wird und die Druckluft dem Verbrennungsmotor zur Verfügung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkamroern (5>6) des fto tat ions schwinglad er s so an AuSlaß und MnüLaß dieses Motors angeschaltet sind, daß bei gleichzeitiger Änderung von dessen ursprünglichem Kompressionsverhältnis durch relative Vergrößerung vom Kompressionsraum (^_c) gegenüber dem Kolbenhub (V ) die Moto.rexpansionslinie im PV_Dj[agramm in den Expansionskammern (5) des Rotationsschwingladers weiterläuft, diesen antreibend, sodaß die Ladeluftkompressionslinie aus den Luftkammern (6) des Rotationsschwingladers die Ladungswedhsellinie des Motors im -fV-,Diagramm im Ansaugbereich so anhebt, daß bei Vollast der ■knddruck Pp der ursprünglichen Motorkompression erreicht wird.

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Dipl.Ing. -lernst Kickbusch - Eschenhofstr. 46 - 89 Augsburg

Verbrennungsmotor mit Rotationsschwinglader.

Patentansprüche.

r

zeugen, vor allein von PKW, bei dem ein Ro tat ions schwing!, ader, wie in der Europäischen Patentanmeldung mit ä4r Veröffentlichungsnummer Al 0 0I2 329 beschrieben, un#er Ausnutzung der Abgasenergie, vorzugsweise als freifahren/ies ladeaggregat, dem Motor Ladeluft unter Druck im ganzen Arbeitsbereich zuführt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verdarangerkammern (5,6) des Rotationsschwingladers so an Auslad und Einlaß dieses Motors angeschaltet sind, daß bei gleichzeitiger Änderung von dessen ursprünglichem Kompression#verhältnis durch relative Vergrößerung des Kompressionaraumes (V₀) gegenüber dem Kolbenhub die Motorexpansionslirnie im PV-Diagramm in den Expansionskammern (5) ,des Rot^rtfionsschwingladers weiterläuft, diesen antreibend, sod#ß die Ladeluftkompressionslinie aus den Luftkammern (jp'aes Rotationsschwingladers die Ladungswechsellinie des Motors im PV-Diagramm im Ansaugbereich so anhebt, daß bei der Enddruck pp der ursprünglichen Motorkompression WlTd.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, als Otto-Motor mit Vergaser,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Spülung der Motorarbeitszylinder gesteuerte Ventile, vorzugsweise im Zylinderkopf ange ordnet, Ladeluft vom Rotationsschwinglader vor Schluß des Mo torauslaßventils und vor Öffnung des Motoreinlaßventils einlassen.

3· Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, als Otto-Motor mit Brennstoffeinspritzung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzung so gesteuert wird, daß vor Schluß der Motorauslaßventile reine

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Druckluft vom Rotationsschwinglader durch die Motoreinlaßventile, welche entsprechend früher öffnen, zur Spülung eingeleitet wird.

4· Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der BrennstoffZuteilung, sei es durch Vergaser oder Brennstoffeinspritzeinrichtung, die Abmagerung des zündfähigen Gemisches durch die Spülluft unter Anwendung bekannter Verfahren so berücksichtigt wird, daß optimales Luftverhältnis für die motorische Verbrennung eingestellt wird.

5. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, als Otto-Motor, bei dem der Rotationsschwinglader als im gesamten Motorarbeitsbereich freifahrender Lader nur zwischen Ein- und Auslaßsammlern des Motors hängt, mit Leistungsregelung des Motors durch Drosselung der L_adeluftzufuhr dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in Teilbereichen des Arbeitsfeldes, außer der JHillungsregelung des Rotationsschwingladers, auch ein Abzweigen überflüssiger Ladeluft direkt in die Expansionskammern des Rotationsschwingladers erfolgt, dort die G-astemperatur mäßigend.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, als Diesel-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anla-ßperiode des Motors synchron mit diesem Vorgang, auch der Rotationsschwinglader mechanisch und/oder elektrisch angeworfen wird.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6

dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck synchronen Starts die treibende Verbindung zwischen Rotationsschwinglader und Motoranlaßeinrichtung über eine biegsame Welle erfolgt, welche wie das Motoranlasserritzel nur während des Anlaßvorganges umläuft und durch bekannte, ähnliche Maßnahmen wie beim Anlasser, außer Betrieb kommt.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung extremen Kaltstarte gleichzeitig bekannte Starthilfen, wie G-lühkerzen und/oder Anwärmung der Ladeluft wirksam werden.

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g. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der als Antrieb in einem hochmotorisierten Fahrzeug, vorzugsweise in einem PKW verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß ihm als Getriebe zwischen Motor und Fahrzeug ein solches mit hydrodynamischem Wandler mit oder ohne Berggang nachgeschaltet ist, wobei der Wandler der Trilok-Bauart entspricht und so ausgelegt ist, dai? sein Kupplungspunkt etwa dem höchsten Motordrehmoment entspricht.

1o.Einrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Wqndler allein das komplette ■k'ahrzeuggetriebe darstellt, bei dem auch der Rückwärtsgang durch Umkehrung der Funktion von Lauf- und Leiträdern integriert ist, während die für den Medienumlauf vorhandene Zahnradpumpe gleichzeitig als verschleißlose Bremse eingesetzt werden kann.