DE3909299A1 - Taschenscheibenmotor als verbrennungsmotor - Google Patents

Taschenscheibenmotor als verbrennungsmotor

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DE3909299A1
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Hans-Jochem Hellmuth
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HELLMUTH HANS JOCHEM
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HELLMUTH HANS JOCHEM
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Description

Gattung
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bei dem die Verdichtung und Verbrennung in zwei getrennten Aggregaten erfolgt und die Expansionskraft der Verbrennung direkt in drehende Bewegung umgesetzt wird.
Stand der Technik
Alle bisher zum Einsatz kommenden Otto- und Dieselmotoren haben auf Grund der großen oszillierenden Massen, den hohen, durch die Kolbenabdichtung bedingten, Reibungswiderständen und der entgegenwirkenden Federkräfte der Ventilsteuerung einen sehr begrenzten Wirkungsgrad. Außerdem ist ein vibrationsfreier Lauf, besonders in den unteren Drehzahlbereichen, nicht möglich. Wankelmotoren laufen auch nicht ganz vibrationsfrei, da der Läufer im Trochoid-Gehäuse auch keine absolut kreisende Bewegung ausführt und dieser über ein Zahnrad und Exzenter die Motorwelle antreibt. Außerdem hat der Verbrennungsraum des Wankelmotors eine ungünstige Form, der durch mechanische Erfordernisse flach und langgestreckt gestaltet ist, so daß keine vollständige Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erfolgt und sich somit ungünstig auf den Verbrauch auswirkt.
Kritik
Mit den heute zum Einsatz kommenden, in Serie gefertigten, modernen Otto- und Dieselmotoren als Gebrauchsmotoren wird ein Wirkungsgrad von ca. 37% erreicht. Eine wesentliche Erhöhung des Wirkungsgrades erscheint mit diesen Motoren z. Zt. auf wirtschaftlichem Wege nicht möglich zu sein. Außerdem benötigen diese Motoren viel Platz und haben ein hohes Gewicht. Wankelmotoren sind zwar leichter und ihr Platzbedarf ist geringer, jedoch kommen sie auf Grund ihrer schlechten Kraftstoffausnutzung nur selten zum Einsatz. Außerdem sind Abdichtprobleme im Motor noch nicht in letzter Konsequenz gelöst.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor zu bauen, der bei einem möglichst vibrationsfreien Lauf einen hohen Wirkungsgrad, ein vergleichsweise geringes Gewicht und wenig Platzbedarf aufweist.
Lösung
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbrennungskraft ohne Umlenkung, wie z. B. über Kolben, Pleuel und Kurbelwelle, sofort in Rotationsbewegung umgesetzt wird, daß möglichst geringe oszillierende Massen auftreten, daß die erforderlichen mechanischen Abdichtungen möglichst berührungslos (Spaltdichtung) erfolgen, daß die leistungsmindernde Verdichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs mit einem vom eigentlichen Motor getrennten Aggregat durchgeführt wird, das einen möglichst hohen Liefergrad (Wirkungsgrad) hat und keine oszillierenden Massen aufweist und daß pro Umdrehung der Hauptantriebswelle möglichst viele Lastspiele erfolgen.
Vorteile
Alle in der Lösung der Aufgabe genannten Komponenten führen dazu, daß der Taschenscheibenmotor bei geringerem Materialeinsatz einfacher herstellbar und wirtschaftlicher einsetzbar ist als alle herkömmlichen Verbrennungsmotoren.
Beschreibung der Erfindung
Fig. 1:
Sie zeigt den prinzipiellen Aufbau des Taschenscheibenmotors (kurz "TM"). Ein Schraubenkompressor (3) saugt über einen Vergaser (2) und Luftfilter (1) ein Luft-Kraftstoff-Gemisch an und verdichtet so auf ca. 10-13 bar. Das verdichtete Gemisch wird dem "TM" über das Staurohr (5) und der Schlitzsteuerwelle (6) zugeführt. Den weiteren Ablauf im "TM" zeigt Fig. 2-5. Das verbrannte Gemisch wird über den Auspuff (14) abgeführt. Die Antriebswelle (4) des Schraubenkompressors (3) und die Schlitzsteuerwelle (6) werden direkt von der Hauptantriebswelle (15) des "TM" angetrieben.
Fig. 2:
Die Schlitzsteuerwelle (6) stellt die Verbindung zwischen dem Staurohr (5) und dem Zündraum (7) her. Das im Staurohr (5) durch den Kompressor (3) auf 10-13 bar verdichtete zündfähige Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt durch den Schlitz der Steuerwelle (6) in den Zündraum (7). Die Verschlußklappe (8) schließt den Zündraum (7) zur Taschenscheibe (9) hin ab und wird von dieser in ihrer Verschlußstellung gehalten.
Fig. 3:
Die Taschenscheibe (9) und die Schlitzsteuerwelle (6) haben sich weitergedreht. Die Schlitzsteuerwelle (6) schließt nun den Zündraum (7) zum Staurohr (5) hin ab. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zündraum (7) wird durch eine Zündkerze gezündet. Die Taschenscheibe (9) gibt die Verschlußkappe (8) frei. Diese wird durch den Druck des gezündeten Luft-Kraftstoff-Gemischs nach unten in die Tasche (10) der Taschenscheibe (9) gedrückt.
Fig. 4:
Der Zündraum (7) ist nun zur Taschenscheibe (9) hin offen, zum Staurohr (5) hin jedoch weiterhin verschlossen, so daß das gezündete Luft-Kraftstoff- Gemisch expandieren kann. Die Taschenscheibe (9) wird durch das expandierende Gas über die Fläche (11) der Tasche (10) angetrieben. Die Verschlußklappe (8) dichtet die Tasche (10) nach hinten, entgegen der Drehrichtung, ab. Die sich hinter der Verschlußklappe (8) befindlichen Restgase der letzten Zündung werden über die Entlastungsöffnung (12) im Gehäuse (13) abgeführt.
Fig. 5:
Die Antriebsphase der Taschenscheibe (9) ist beendet. Die Tasche (10) öffnet sich zum Auspuff (14) hin und die verbrannten Gase werden abgeführt. Die Verschlußklappe (8) wird von der Taschenscheibe kontinuierlich nach außen gedrückt. Bevor die Verschlußklappe (8) den Zündraum (7) ganz verschließt, öffnet die Steuerwelle (6) bereits wieder die Verbindung zwischen Staurohr (5) und Zündraum (7). Verdichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt in den Zündraum (7) und spült diesen von verbrannten Restgasen frei. Nun wird der Zündraum (7) mit der Verschlußklappe (8) ganz verschlossen. Der weitere Ablauf ist so wie ab Fig. 1 beschrieben.
Fig. 6:
Die Fig. 6 zeigt den prinzipiellen Ablauf der Taschenscheibenkupplung. Das unter Druck stehende Kühlmittel wird der innen hohlen Taschenscheibe über die Bohrung "Z" der Hauptwelle (15) zugeführt. Der Rückfluß des Kühlmittels erfolgt über die Bohrung "A" der Hauptwelle (15). Dabei unterstützt eine am Ende der Hauptwelle aufgesetzte Kreiselpumpe den Rückfluß.

Claims (5)

1. Taschenscheibenmotor als Verbrennungsmotor für alle Einsatzfälle des bisher bekannten Otto-, Diesel- oder Wankelmotoren, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdichtung und Verbrennung in getrennten Aggregaten erfolgt und die Expansionskraft der Verbrennung tangential an einer Taschenscheibe angreift und direkt in drehende Bewegung umsetzt,
daß ein Schraubenkompressor das erforderliche Luft- Kraftstoff-Gemisch über einen Vergaser ansaugt, verdichtet und anschließend in einem Stauraum vor einer geschlitzten Steuerwelle dem Motor zur Verfügung stellt,
daß dem Verbrennungsraum das verdichtete Luft- Kraftstoff-Gemisch über die geschlitzte Steuerwelle zugeführt wird,
daß der von der Mechanik in seiner Form unabhängige Verbrennungsraum frei gestaltet werden kann,
daß der nach dem Verbrennungsraum folgende Expansionsraum als Tasche (zwei oder mehrere am Umfang) tangential an einer Scheibe angeordnet ist, die direkt mit der Hauptantriebswelle des Motors verbunden ist,
daß die Fallklappe (die einzige geringe oszillierende Masse des Motors) den Verbrennungsraum nach unten abschließt und nach der Zündung des Luft-Kraftstoff- Gemischs automatisch den Expansionsraum nach hinten, gegen die Drehrichtung der Taschenscheibe, abdichtet,
daß statt einer Taschenscheibe zwei oder mehr parallel auf einer Hauptantriebswelle angeordnet werden, daß die innen hohlen Taschenscheiben über zwei axiale Bohrungen in der Hauptantriebswelle mit Kühlmittel (z. B. Wasser) versorgt werden.
2. Taschenscheibenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an Stelle des Schraubenkompressors jede andere Kompressorart, die den erforderlichen Druck wirkungsvoll erbringt, eingesetzt werden kann.
3. Taschenscheibenmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Vergasers eine Kraftstoffein­ spritzung entweder vor dem Kompressor im Ansaugkanal, im Stauraum, vor der geschlitzten Steuerwelle oder direkt in den Verbrennungsraum erfolgt.
4. Taschenscheibenmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompressor verwendet wird, der die angesaugte Luft so hoch verdichtet, daß nach Einspritzung von Dieselkraftstoff in den Verbrennungsraum eine Selbstzündung erfolgt.
5. Taschenscheibenmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der geschlitzten Steuerwelle eine normale herkömmliche Ventilsteuerung verwendet wird.
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