DE3218601A1 - Drehschieberverbrennungsmotor - Google Patents

Drehschieberverbrennungsmotor

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DE3218601A1
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Germany
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internal combustion
combustion engine
rotary
efficiency
sealing strip
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DE19823218601
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English (en)
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Martin 7430 Metzingen Graser
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/3441Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Drehschieberverbrennungsmotor
  • Die Erfindung betrifft einen besonders gestalteten Dreh schiebermotor, der bei einfachstem Aufbau lange Lebens -dauer und günstigen speIfischen Kraftstoffverbrauch erreicht.
  • Bedingt durch das Verbrennungsverfahren und die konstruk -tive Auslegung erfolgt praktisch kein Auspuffknall, was den Einsatz einer Auspuffanlage vollständig erübrigt.
  • Ebenfalls durch das Verbrennungsverfahren bedingt, sind die Spitzendrücke wesentlich niedriger als bei üblichen Ver -brennungsmotoren, deshalb können billige Werkstoffe ver -wendet werden.
  • Der ganze Motor besteht im Wesentlichen aus sechs Teilen, wobei drei eine drehende Einheit bilden und nur ein ein -ziges (billigstes) Teil nennenswertem Verschleiß unterwor -fen ist.
  • Dieser Verbrennungsmotor verarbeitet ohne å ede konstruktive Änderung alle Brennstoffe, die etwa den selben Heizwert besitzen, also Normalbenzin, Diesel, Super und deren Ge -mische, bei leichten Änderungen Pentan, Hexan und andere Gase, sowie Benzol und die meisten Alkohole.
  • Es sind verschiedene Drehkolbenmotoren bekannt (p 2529035.1, P 2640276.6, P 2412363.5-13), aber nur der Wankelmotor gelangte zur Serienreif e.
  • Alle diese Motoren arbeiten mit vorverdichteter Luft, nach dem 4 - Takt - Verfahren.Die Brenn - und Verdichtungsräume sind durch schmale Dichtleisten voneinander getrennt.
  • Deshalb sind sie thermisch und mechanisch hoch beansprucht, und unterliegen hohem Verschleiß.
  • Der Wankelmotor ist aufwendig gebaut und besitzt einen hohen spezifischen Kraftstoffverbrauch. Bei den oben be -nannten Patenten wird der Brennraum an der einen Seite durch eine Dichtleiste (wie beim Wankelmotor) abgegrenzt, an der anderen Seite durch die linienhafte Berührung der exzentrisch gelagerten Welle. Wie bei einem schlecht sitzenden Ventil werden hier die Gase mit hoher Geschwin - digkeit und hoher temperatur hindurchgepresst (Drossel -spalt), die Stelle korridiert, verzundert, und die darü -bergleitende Dichtleiste wird rasch zerstört werden.
  • Zudem sind bei solchen Ausführungen die Spaltverluste er -heblich und die Schmier - und Kühlmöglichkeiten begrenzt.
  • Auf Grund der Vorverdichtung sind diese Motoren nicht Vielstoffähig (unterschiedliche Frühzündung).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vielstoff -motor zu konstruieren,dessen einfacher Aufbau billigste Herstellungskosten bei langer lebensdauer und geräusch -armem Lauf gewährleistet.
  • Um diese Forderungen zu erfüllen muß der Motor folgende Eigenschaften besitzen: 1. Billige Fertigung 2. Guter Gesamtwirkungsgrad 3. Großer Einlaß - und Auslaßquerschnitt 4. Schmier - und Kühlmöglichkeit an dichtenden Teilen 5. Spaltverluste gering 6. Reibleistung gering 7. Ansaugweg kurz 8. Enddruck ungefähr Umgebungsdruck Die Punkte 3 bis 8 ergeben sich aus der Forderung nach einem guten Gesamtwirkungsgrad.
  • Diese Forderungen werden erfindungsmäßig durch die nach -stehend aufgeführten Konstruktionen gelöst, und sollen unter Zuhilfenahme von Bild 1 und 2 erörtert werden.
  • In einer geschlitzten, zylindrischen Welle (mit Radius R) befindet sich an Stelle einer einzigen Dichtleiste ein ganzes Dichtleistenpaket. Diese Dichtleisten sind unter -einander verschiebbar,und der Dichtpack kann sich so trotz seiner Gesamtbreite (b) der Gehäusebahnkurve anpassen.
  • Er bildet für die Verbrennungsgase eine Labyrinthdichtung.
  • Ist die Welle hohl, und mit Öl gefüllt (Zuleitung axial, nicht dargestellt),so werden die Dichtleisten bei ent -sprechendem Spiel geschmiert und gekühlt.
  • Die Auf - und Abbewegung des Dichtpacks treibt den gesamten Ölkreislauf.
  • Die letzte Dichtleiste wirkt als Ölabstreifleiste.
  • Durch die grobe Gesamtbreite des Dichtpacks treten teil -weise hydrodynamische Schmierbedingungen auf, was Reib -leistung und Verschleiß weslich verringert.
  • Die dem Brennraum zugewandte Dichtleiste kann hinsichtlich des Werkstoffes optimiert werden (Temperaturbeständigkeit), da sie sich an die anderen Dichtleisten anlegen kann.
  • Sollte das Spiel in der Wellennut äe zu groß werden, so genügt es eine einzige Dichtleiste mit obergröße einzu -setzen.
  • Die Dichtleistenoberkante bewegt sich bei Drehung der Welle auf einer ganz speziellen Bahnkurve. Sie besteht gemäß Bild 1 aus drei 90 - Kreisbögen, die den selben Radius wie die Welle besitzen (1-2; 3-4; 5-0), zwei Strecken (0-1; 4-5) und einem 9O- Kreisbogen, dessen Radius gleich der Summe aus Wellenradius und Strecke ist (2-3). Diese Form lässt sich durch Fräsen oder Räumen einfach herstellen und bietet gegenüber herkömmlichen Gehäuseformen drei entscheidende Vorteile: 1. In den geraden Abschnitten reicht die Fliehkraft nicht aus, um die Dichtleisten gegen die Wand zu pressen.
  • Werden in diesen Abschnitten Einlaß (E) und Auslaß (A) untergebracht, so überfliegt die Dichtleiste diesen Teil. Das an der Oberseite der Dichtleisten befindliche Öl kann trotzdem nicht in den Einlaß oder Auslaß spritzen (Ölverbrauch).
  • 2. Das Gasvolumen ist größer als bei kreisförmiger Bahn -kurve, daraus resultiert ein besseres Leistungsgewicht, Das Verhältnis aus Brennraumoberfläche zu Brennraum ist besser. Dadurch werden kleinere Wärmeverluste erreicht.
  • 3. Die Welle liegt über 900 fast an der Wand an, und es ergibt sich ein besonders langer Drosselspalt (5-0), dessen Leckage vernachlässigt werden kann. Dadurch wird die Gefahr des Durchbrennens vermieden.
  • Auf der Welle sitzt, durch einen Deckel vom Brennraum getrennt, die Steuerhülse. Sie besitzt am Umfang eine Aus -fräsung mit der Bogenlänge 1 (siehe Bild1 ) . Diese Ausfrä -sung gibt bei jeder Umdrehung, während 1 überstrichen wird, den Einlaß der konzentrischen Gehäuseteile frei.
  • Die Bogenlänge (1) bestimmt das Ansaugvolumen.
  • - Die Steuerhülse läuft berührungslos zwischen den Gehäu -seteilen um, und somit wird zur Gassteuerung kaum leistung gebraucht.
  • - Der kurze Einlaßkanal und der sich rasch erweiternde Brennraum gewährleisten gute Füllung und gute Ver -wirbelung.
  • Schließt die Steuerkante der Steuerhülse, so wird über eine Zündkerze (Z) gezündet. Der Druck steigt (isochor- isobar ähnlich dem Seilingerprozeß) an und treibt die Dichtleisten über den dauernd geöffneten Auslaß (A). Ansaugvolumen und Gesamtvolumen können so abgestimmt werden, daß bei Errei -chen des Auslaßkanales gerade der Umgebungsdruck erreicht wird. Es entsteht kein Auspuffknalll Die heißen Restgase werden bei der nächsten Umdrehung ausgeschoben, wobei auf der dem Brennraum zugewandten Seite bereits wieder angesaugt und expandiert wird.
  • Bei jeder Umdrehung wird angesaugt, expandiert und ausge -schoben.
  • Obwohl der thermische Wirkungsgrad nur wenig über 0,5 reicht (c, = f(T) ; cv = f(g) berücksichtigt), kann der Gesamt -wirkungsgrad doch nennenswert über 0,3 reichen, da der me -chanische Wirkungsgrad bei ca. 0,9 liegt.
  • Dies ist insbesondere auf die verwendete Steuerhülse zu -rückzuführen, da eben keine Nockenwelle, oszillierende Ventile, Steuerketten usw. angetrieben werden müssen.
  • Die Dichtheit der Steuerhülse gegen den Brennraum kann durch entsprechende Toleranzen oder durch Rillen in axialer Richtung (Labyrinth) so weit verbessert werden, daß keine nennenswerten Verluste entstehen. Zudem ist eine "Belas -tung"nur bei Beginn der Sberschneidung gegeben.
  • Die Steuerhülse erledigt eine weitere Aufgabe: Durch die Rotation zwischen den Gehäuseteilen entsteht eine laminare Schleppströmung hoher Geschwindigkeit, die den Großteil der Kühi-ung bewerkstelligt.
  • Neben den genannten Vorteilen hinsichtlich Bau und Be -trieb (Wartung) kann dieser Verbrennungsmotor, ohne jegliche Änderung, als Druckluftmotor oder als Verdich -ter, mit exzellentem Wirkungsgrad, betrieben werden.
  • Der Motor ist insbesondere dort mit Vorteil einzusetzen, wo es auf lange Lebensdauer, Wartungsfreundlichkeit und leisen Lauf ankommt, also als Antrieb für Wärmepumpen, Notstromaggregate usw Interessant ist der Einsatz im PkW - Bau, da bei mehre -ren Motoren auf einer Welle eine Einzelabschaltung keine Probleme bereitet, da die Reibleistung klein ist und keine Verdichterarbeit verrichtet wird.
  • Der Drehmomentverlauf ist nahezu konstant.
  • Leerseite

Claims (2)

  1. Drehschieberverbrennungsmotor, gekennzeichnet durch eine Verbrennung ohne innere Vorver -dichtung, eine besondere Form des Brennraumes und des Drehschiebers, sowie durch eine besondere Gaswechselsteu -erung.
    Das Zusammenwirken dieser Faktoren ermöglicht einen Ver -brennungsmotor, dessen Einfachheit kaum mehr zu unterbieten ist, und der trotz schlechteren thermischen Wirkungsgrades einen effektiven Gesamtwirkungsgrad erreicht, der dem mo -derner Otto - und Dieselmotoren entspricht.
  2. 2. Drehschieberverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Vorverdichtung der Luft erfolgt, vorzugsweise durch einen Verdichter der gleichen Bauart, um den Wirkungsgrad weiter anzuheben.
DE19823218601 1982-05-18 1982-05-18 Drehschieberverbrennungsmotor Ceased DE3218601A1 (de)

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WO2000036278A2 (fr) * 1998-12-11 2000-06-22 Trofimov, Semen Vasilievich Moteur axial rotatif

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