DE4329255A1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem scheibenartigen Drehkolben, der sich in einem Zylinder­ gehäuse um eine ortsfeste Achse dreht.

Derartige Motoren sind als sogenannte Drehkolbenmotoren bekannt.

Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Kreiskolbenmotoren oder der kreiskolbenartigen Umlaufkolbenmotoren dadurch, daß der Kolben eine gleichförmige Rotationsbewegung ausführt, und dabei um eine ortsfeste Achse rotiert.

Ein derartiger Verbrennungsmotor dürfte allgemein bekannt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der hinsichtlich des Schwingungsverhaltens und der Reibungsver­ luste ähnlich günstig wie ein Hubkolbenmotor zu beurteilen ist.

Diese Aufgabe wird bei dem bekannten Verbrennungsmotor dadurch gelöst, daß der Zylinderraum in einem schwenkbaren Pendelgehäuse sitzt und durch den Drehkolben in eine Verbrennungskammer und in eine Frischfüllungskammer geteilt wird, wobei die Verbrennungskam­ mer und die Frischfüllungskammer durch einen Überströmkanal bei Annäherung des Drehkolbens zum Totpunkt der Frischfüllungskammer miteinander verbunden und bei Annäherung des Drehkolbens zum Totpunkt der Verbrennungskammer voneinander getrennt werden.

Erfindungsgemäß wird eine Abgasauslaßöffnung zwischen oberem Tot­ punkt und dort geöffnet, wo die Verbindung zwischen Frischfül­ lungkammer und Verbrennungskammer erfolgt und eine Frischfül­ lungseinlaßöffnung wird im Drehbereich des Drehkolbens zwischen unterem Totpunkt und dort, wo die Verbindung zwischen Frischfül­ lungskammer und Verbrennungskammer getrennt wird, geöffnet.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein Dreh­ kolbenmotor, basierend auf dem Zweitaktprinzip geschaffen wurde, der hinsichtlich der NOX-Emission, sowie der HC-Emission den üblichen Hubkolbenmotoren überlegen sein dürfte.

Dieser Vorteil wird dadurch erzielt, daß, abhängig von der Posi­ tion der Abgasauslaßöffnung in Bezug zur Mündung des Überström­ kanals in die Verbrennungskammer, eine vorbestimmte Menge an Restfüllung unverbrannter Abgase in der Verbrennungskammer ver­ bleibt. Deshalb ist davon auszugehen, daß bei dem erfindungsge­ mäßen Verbrennungsmotor auch ohne die, an sich bekannte, Abgas­ rückführung die angestrebten niedrigen Emissionswerte erreichbar sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird als "unterer Totpunkt" diejenige Drehstellung des Drehkolbens bezeichnet, in welcher er am weitesten in die Frischfüllungskammer eingetaucht ist. Demgemäß gilt als "oberer Totpunkt" diejenige Drehstellung, in welcher der Drehkolben am weitesten in die Verbrennungskammer eingetaucht ist.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es auch, daß das Zylinder­ gehäuse ein schwenkbares Pendesgehäuse ist, welches um eine orts­ feste Achse schwenkbar angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die oszillierenden Nassen einerseits relativ klein gehalten werden können und andererseits, und dies im Gegen­ satz zu herkömmlichen Hubkolbenmotoren, eine Lagerung der oszil­ lierenden Massen auf einer der Hauptträgheitsachsen, vorzugsweise auf der des größten Trägheitsmoments, erfolgen kann.

Somit ist grundsätzlich von einem ausgewogenen und vibrationsarmen Lauf des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors auszugehen.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß keine Kurbelwelle, sondern lediglich eine starre Welle, die starr mit dem Drehkolben verbunden ist, benötigt wird, sowie daß die Verwen­ dung von Pleuel, Nocken oder Ventilen entfallen kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Verwirklichung relativ günstiger Dichtungsgeometrien derart, daß in den Phasen der hohen Verbrennungsdrücke eine im Vergleich zum Hubkolbenmotor erheblich größere Dichtfläche bereitgestellt wird, und dies in Verbindung mit relativ niedrigen Relativgeschwindigkeiten zwischen Drehkolben und Pendelgehäuse im Bereich des oberen Totpunkts.

Es ist deshalb zu erwarten, daß die, an sich bekannten, Dichtungs­ probleme beim 2:3-Kreiskolbenmotor bei der erfindungsgemäßen Maschine nicht auftreten, bei welchem die höchsten Drücke bei den höchsten Relativgeschwindigkeiten zwischen Kreiskolben und Zylin­ dergehäuse abzudichten sind.

Die Merkmale des Anspruchs 2 betreffen eine Weiterbildung der Erfindung, die sich mit einfachen Mitteln fertigen läßt und des­ halb zur Großserienproduktion geeignet sein dürfte.

Dabei kommt es wesentlich darauf an, daß der Abstand der sich gegenüberliegenden parallelen Kanten im wesentlichen dem Außen­ durchmesser des Kolbens entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß im Bereich der Berührzonen zwischen dem Drehkolben und der Wandung des Zylindergehäuses stets ein zwickelartig abgegrenzter Dich­ tungsspalt entsteht, der, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Schmiermittel, die Dichtungswirkung voll entfalten kann.

Zweckmäßigerweise sind die Bogenkanten im wesentlichen als halb­ kreisförmige Schalen ausgebildet, wodurch der Arbeitsraum im Bereich des oberen Totpunkts, beziehungsweise im Bereich des unteren Totpunkts jeweils sein minimales Volumen erhält, welches im Grenzfall NULL sein kann.

Anspruch 3 betrifft eine Weiterbildung mit dem Vorteil einer günstigen Kühlung. Hier ist das Pendelgehäuse in einem umgebenden Motorgehäuse angeordnet. Das Motorgehäuse ist nun seinerseits mit Kühlmedium gefüllt oder gegebenenfalls durchströmt, so daß ein günstiger Wärmeübergang von dem Pendelgehäuse über das Kühlmedium an das Notorgehäuse und die Außenluft gegeben sein dürfte.

Anspruch 4 betrifft eine Weiterbildung der Erfindung mit dem Vorteil einer sehr genauen Lagerung des Pendelgehäuses, in dem sich dieses nicht nur auf der Pendelachse, sondern auch zusätzlich in einer ortsfesten Lagerschale des Motorgehäuses während seiner Pendelbewegung abstützt.

Zur Verbesserung der Lagerwirkung kann eine hydrodynamische Schmierung zwischen der Lagerschale und dem Pendelgehäuse vor­ gesehen sein, welche z. B. von einer motorisch angetrieben Ölpumpe gespeist sein kann.

Anspruch 5 betrifft eine Weiterbildung der Erfindung mit dem Vorteil, daß die Entstehung der Flammenfront innerhalb des Bren­ nraums hinsichtlich Geschwindigkeit und Druckentwicklung gesteuert werden kann. Es ist demgemäß vorgesehen, die Aussparung als Bren­ nraum so zu gestalten, daß die Flammenfront sich allmählich vom Zentrum der Verbrennung ausbreitet, wodurch ein schlagartiges Einsetzen der Verbrennung vermieden und ein ruhiger Motorlauf erzielt wird.

Diese Merkmale werden unterstützt durch die Merkmale des Anspruchs 6. In diesem Fall ist zu erwarten, daß in Drehrichtung des Dreh­ kolbens der sich bei der Verbrennung bildende Druck auf eine relativ große Fläche des Drehkolbens verteilt, ohne daß die Druck­ resultierende in ihrer Wirkung auf den Drehkolben, das heißt den Abstand des Angriffspunktes der Druckresultierenden von der Dreh­ achse, geringer wird. Es ist demzufolge zu erwarten, daß diese Weiterbildung für einen ruhigen Motorlauf bei maximaler Leistung sorgt.

Dies wird dadurch unterstützt, daß der Angriffspunkt der Druck­ resultierenden und die Richtung der Druckresultierenden so op­ timiert sind, daß im wesentlichen eine tangentiale Richtung der Druckresultierenden bezüglich des Drehkolbens vorliegt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 7 dient der Abdichtung der Ver­ brennungskammer gegenüber der Frischfüllungskammer. Wesentlich ist, daß die Dichtleisten ortsfest angeordnet sind und nur gering­ fügig über die Zylinderwandung in den Zylinderraum hineinragen dürfen. Eine federnde Abstützung ist von Vorteil, da dann die Dichtwirkung in folge der zunehmenden Flächenpressung zwischen Dichtleistenkante und Drehkolbenmantel verbessert wird.

Die Dichtleisten können senkrecht zur Bewegungsrichtung des Dreh­ kolbens sitzen. Vorteilhaft ist jedoch die Orientierung der Dicht­ leisten so, daß sie unter einem Winkel von bis zu +/- 70 Grad zur Bewegungsrichtung des Drehkolbens geneigt sind. Auf diese Weise läßt sich zusätzlich die Laufruhe erhöhen, da kein schlagartiges Auftreffen des Drehkolbens auf die Breitseite der Dichtleiste erfolgen wird.

Die Weiterbildung nach Anspruch 8 dient einer praktisch ver­ schleißfreien Abdichtung der Stirnseiten des Drehkolbens gegenüber den seitlichen Gehäusewänden, wobei die strahlenförmig angeord­ neten Dichtleisten dafür sorgen, daß die über dem Kolbenmantel anliegenden Druckdifferenzen keinen Ausgleich des Druckpotentials herbeiführen können.

Die Merkmale des Anspruchs 9 sollen das allgemeine Prinzip des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors unter Schutz stellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 die Aufsicht auf ein Motorgehäuse zur Dar­ stellung insbesondere der Kanalanordnungen,

Fig. 2a ein Motorgehäuse in Seitenansicht

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Pendelgehäuse in axialer Aufsicht, sowie

Fig. 5 das Pendelgehäuse gemäß Fig. 4 in Ansicht der Linie V,

Fig. 6 eine Zusammenstellungszeichnung mit Kolben, Pendelgehäuse und Motorgehäuse,

Fig. 7a-n einen vollständigen Arbeitszyklus des erfin­ dungsgemäßen Verbrennungsmotors in 12 Dreh­ stellungen.

Fig. 8 eine Ansicht zur Darstellung der ortsfesten Dichtleisten

Fig. 9 eine Ansicht zur Darstellung von geneigten ortsfesten Dichtleisten

Fig. 10 eine Ansicht zur Darstellung der Stirnseiten­ dichtung des Drehkolbens.

Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.

Die Figuren zeigen einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Drehkolben 2, der bezüglich einer Welle 2a exzentrisch angeordnet ist und starr mit dieser Welle verbunden ist.

Der Drehkolben 2 ist innerhalb des Zylindergehäuses 3 angeordnet, welches im folgenden auch als Pendelgehäuse bezeichnet wird.

Innerhalb des Pendelgehäuses 3 befindet sich der Zylinderraum 4, welcher der Aufnahme des Drehkolbens dient.

Das Pendelgehäuse 3 sitzt schwenkbar um die Pendelachse 13 gela­ gert innerhalb eines allgemeinen Motorgehäuses 27, welchem im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch weitere Funktionen zugemes­ sen werden können. Hierauf wird noch weiter eingegangen.

Der gesamte Zylinderraum, das heißt, die Ausnehmung innerhalb des Pendelgehäuses 3, in welcher der Drehkolben umläuft, wird in eine Verbrennungskammer 5 und eine Frischfüllungskammer 6 unterteilt.

Wie Fig. 7b beispielsweise erkennen läßt, befindet sich die Ver­ brennungskammer stets auf derselben Seite des Zylinderraums, ebenso wie die Frischfüllungskammer 6, die sich auf der gegenüber­ liegenden Seite des Zylinderraums befindet.

Die Verbrennungskammer 5 und die Frischfüllungskammer 6 werden durch den mit verdeckten Linien gezeichneten Überströmkanal 7 miteinander verbunden, und dies in bestimmten Drehstellungen des Drehkolbens 2.

Die in Fig. 6 gezeichnete Drehstellung des Drehkolbens wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als oberer Totpunkt bezeichnet. In dieser Drehstellung ist der Rauminhalt der Verbrennungskammer minimal.

Die in Fig. 7g dargestellte Drehstellung ist hingegen der soge­ nannte untere Totpunkt. In dieser Drehstellung ist das Volumen der Frischfüllungskammer minimal.

Die Lage des Überströmkanals, der durch das Material des Pendel­ gehäuses geht, ist nun so, daß dieser mit einer Mündung im Bereich der Frischfüllungskammer und mit einer anderen Mündung im Bereich der Verbrennungskammer endet, sofern der Drehkolben vorgegebene Drehstellungen einnimmt.

Hierauf wird noch eingegangen werden.

Grundsätzlich ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verbren­ nungsmotors so, daß bei Annäherung des Drehkolbens 2 zum Totpunkt der Frischfüllungskammer 6 (= unterer Totpunkt) die Frischfül­ lungskammer mit der Verbrennungskammer verbunden ist, und daß die Verbindung bei Annäherung des Drehkolbens zum Totpunkt der Ver­ brennungskammer (= oberer Totpunkt) die Frischfüllungskammer von der Verbrennungskammer getrennt ist.

Der Ladungswechsel des vorliegenden Verbrennungsmotors erfolgt, wie an sich bekannt, über Abgasauslaßöffnung 8 und Frischfül­ lungseinlaßöffnung 9.

Die Abgasauslaßöffnung 8 ist nun so angeordnet, daß sie im Dreh­ bereich des Drehkolbens 2 zwischen dem oberen Totpunkt und dort, wo die Verbindung des Überströmkanals von der Frischfüllungskammer in die Verbrennungskammer erfolgt, freigegeben wird.

Darüber hinaus liegt die Frischfüllungseinlaßöffnung so, daß diese im Drehbereich des Drehkolbens 2 zwischen unterem Totpunkt und dort, wo die Verbindung mittels des Überströmkanals geschlossen wird, geöffnet wird.

Wie anhand der Fig. 2 und 2a ersichtlich, kann der Zylinderraum außerhalb der Laufbahn des Drehkolbens mit einer Brennkammer 18 ausgespart sein. In dieser Brennkammer sitzt, sofern es sich um einen Benzinmotor handelt, eine Zündkerze 19. Gleichsam kann die Erfindung auch als luftverdichtende Maschine ausgeführt sein. In diesem Fall wäre anstelle der Zündkerze 19 eine Glühkerze, ge­ gebenenfalls eine Vorkammer und ein Einspritzdüse anzuordnen. Gegebenenfalls kann, wie Fig. 2a zeigt, im Bereich der Zün­ dungsinitialisierung eine muldenförmige Ausnehmung vorgesehen sein.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß sie sowohl als luftverdichtende, als auch gemischverdichtende ausgeführt werden kann.

Im vorliegenden Fall hat der Drehkolben 2 im wesentlichen einen kreisrunden Außenumfang. Der Drehkolben 2 ist starr mit der Welle 2a verbunden und bezüglich dieser mit der Exzentrizität 12 an­ geordnet.

Dies bedeutet, daß der Kreismittelpunkt des Drehkolbens 2 und der Kreismittelpunkt der Welle 2a einen vorgegebenen Abstand, nämlich die Exzentrizität 12 voneinander haben.

Der Drehkolben 2 sitzt in dem Pendelgehäuse 3, welches eine als Zylinderraum 4 dienende Ausnehmung aufweist. Die Ausnehmung besteht aus zwei sich gegenüberliegenden parallelen Kanten 14, die voneinander den Abstand 15 einnehmen. Der Abstand 15 ist so groß wie der Außendurchmesser 16 des Drehkolbens. Jeweils zwei sich gegenüberliegende Enden der Parallelkanten sind durch verbindende Bogenkanten 17 miteinander verbunden.

Die Bogenkanten sind im vorliegenden Fall jeweils halbkreisförmig mit dem Radius des Drehkolbens 2.

Wie man anhand der Fig. 6 erkennen kann, bietet dies den Vorteil, daß die Dichtfläche zwischen dem Außenumfang des Drehkolbens 2 und der Bogenkante 17 im Bereich des oberen Totpunkts 10 relativ groß ist. Dieser Sachverhalt muß gesehen werden in Verbindung damit, daß im Bereich des oberen Totpunkts die Zündung erfolgt, wodurch ein schlagartiger Druckanstieg in der Brennkammer 18 zu erwarten ist.

Hierdurch wird, und dies im Gegensatz zu den bekannten Drehkolben­ maschinen bei relativ geringer Relativgeschwindigkeit zwischen Zylinderwandung und Kolbenwandung eine große Dichtfläche bereit­ gestellt, so daß bei guter Dichtwirkung ein geringer Verschleiß zu erwarten ist.

Wie diese Figur weiterhin erkennen läßt, kann das Motorgehäuse 27 unter Bildung eines Schmierspalts 21 gegenüber dem Pendelgehäuse angeordnet sein. In diesem Fall liegen sich das Motorgehäuse 22 und das Pendelgehäuse 3 mit jeweils kreisrunden Mantelflächen gegenüber und bilden zwischen sich einen Schmierspalt 21 zur Aufnahme eines Schmiermittels.

Gegebenenfalls kann auch eine Lagerschale 20 zwischen Motorgehäuse 27 und Pendelgehäuse 3 angeordnet werden, die in an sich bekannter Weise an die Schmiermittelversorgung des Verbrennungsmotors an­ geschlossen sein kann.

Zur Funktion

Fig. 7 zeigt eine vollständige Umdrehung des Drehkolbens mit den dazugehörigen Arbeitstakten.

Es ist festzustellen, daß pro Kolbenumdrehung eine Zündung er­ folgt. Demgemäß handelt es sich um ein Zweitakt-Verfahren, bei welchem die Arbeitsschritte "Verbrennen" und "(Vor-) Verdichten" und die Arbeitsschritte "Ansaugen", "Ausstoßen" jeweils gemeinsam erfolgen.

Fig. 7a zeigt die Stellung des Drehkolbens im oberen Totpunkt. Die Drehrichtung ist gegen den Uhrzeigersinn. Die Drehrichtung resultiert daraus, daß die Brennkammer vom oberen Totpunkt 18 aus gesehen ein Stück entgegen der Drehrichtung des Drehkolbens 2 angeordnet ist und zwar so, daß die entzündeten Gase unter Druck an dem Drehkolben exzentrisch zur Welle 2a angreifen. Vorzugsweise soll der Angriffswinkel der resultierenden Druckkraft auf den Kolbenmantel, gemessen zur Tangentialen, wenigstens 45 Grad betra­ gen.

Die Frischfüllungskammer 6 hat in dieser Drehstellung ihr größtes Volumen. Die Frischfüllungsöffnung 9 ist vorzugsweise verdeckt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Überströmkanal 7 nicht bis auf die Stirnseiten des Pendelgehäuses 3 durchgeht, sondern, wie zum Beispiel in Fig. 4 ersichtlich ist, sich lediglich innerhalb des Materials des Pendelgehäuses 3 erstreckt und an zwei Stellen in den Zylinderraum 4 mündet.

Die Abgasauslaßöffnung 8 ist ebenfalls verdeckt. In beiden Fällen werden die Öffnungen 8/9 durch die Stirnflächen des Pendelgehäuses abgedeckt.

Fig. 7b zeigt den Zustand kurz nach der Zündung. Der entstehende Abgasdruck hat den Drehkolben 2 etwas gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Dabei nimmt der Drehkolben 2 das Pendelgehäuse 3 ent­ sprechend mit und dichtet mit seinem Umfang nach wie vor die Verbrennungskammer 5 von der Frischfüllungskammer 6 ab. Die Brenn­ kammer 18 hat sich nun um einen Zwickel vergrößert, der zwischen dem Außenmantel des Drehkolbens und der Bogenkante 17 des Zylin­ derraums gebildet wird. Ausgehend von der Brennkammer 18 ist jedoch der Endbereich des Zwickels noch sehr schmal. Hierdurch kann erwartet werden, daß der sogenannte Quench-Effekt der Flam­ menfront zumindest im engsten Bereich des Zwickels zum Tragen kommt. Aus diesem Grund kann auch im Endbereich des Zwickels eine gute Dichtwirkung zwischen dem Kolbenumfang und dem Zylinderraum erwartet werden, obwohl die Berührfläche bereits kleiner geworden ist. Wie ein Vergleich der Fig. 7a mit 7b zeigt, ist die Be­ rührfläche zwischen Drehkolben 2 und Zylinderraum 4 im Moment der Zündung und kurz danach, also im Zeitbereich der höchsten Drücke, am größten.

Fig. 7c zeigt eine weitere Drehstellung. Der Verbrennungsdruck hat den Drehkolben weiter gedreht, wodurch die Abgasauslaßöffnung 8 mittlerweile vom Pendelgehäuse 3 überschritten wurde. Jedoch der Drehkolben 2 deckt die Abgasauslaßöffnung 8 weiterhin ab, da der Abgasdruck noch nicht vollends ausgenutzt ist.

Fig. 7d zeigt den Moment der Öffnung der Abgasauslaßöffnung 8. Der Drehkolben 2 streicht in diesem Moment mit seinem Außenumfang über die Abgasauslaßöffnung 8 und öffnet diese zur Verbrennungs­ kammer 5. In diesem Moment strömen die verbrannten Abgase aus der Abgasauslaßöffnung 8, während diese, wie Fig. 7e zeigt, weiter geöffnet wird.

Die nächste Phase ist in Fig. 7f dargestellt. Der Drehkolben 2 befindet sich kurz vor seinem unteren Totpunkt 11. Das Pendel­ gehäuse ist nun wieder auf dem Weg in seine Ausgangsstellung. Dabei überstreicht es mit der Kante des Zylinderraums die Ab­ gasauslaßöffnung 8 und verschließt diese spätestens in dem Moment, wenn der Kolben, wie Fig. 7g zeigt, die Stellung des unteren Totpunkts einnimmt.

Während der Expansion des Verbrennungsgases wurde, ausgehend von Fig. 7a, der Verbrennungsraum Zusehens vergrößert. Gleichzeitig wurde jedoch die Frischfüllungskammer 9 stetig verkleinert. Die hierdurch in der Frischfüllungskammer befindliche Füllung, entwe­ der Luft oder Gemisch, wurde dabei solange vorkomprimiert, wie der Drehkolben 2 die der Verbrennungskammer 5 zugewandte Mündung des Überströmkanals 7 noch nicht überfahren hatte. Dieser Zustand ist in Fig. 7e gezeigt. In dieser Drehstellung ist bereits die Ab­ gasauslaßöffnung 8 geöffnet, während der Überströmkanal 7 gerade in Verbindung mit der Verbrennungskammer 5 gerät. Die vorverdich­ tete Frischfüllung wird nun über den Überströmkanal 7 aus der Frischfüllungskammer in die Verbrennungskammer 5 gedrückt. Dabei bildet sich eine Druckfront vor der Frischfüllung aus, welche die bereits verbrannten Gase vor sich herschiebt. Die verbrannten Gase werden folglich bis auf einen kleinen Rest aus der Brennkammer ausgetrieben, und zwar durch das Einströmen der Frischfüllung. Ein kleiner Rest der verbrannten Gase kann jedoch in der Verbren­ nungskammer 5 verbleiben, da hierdurch die Verbrennungstemperatur beim nächsten Arbeitszyklus herabgesetzt wird, was sich günstig auf die NOx-Bildung und die HC-Bildung auswirkt.

Ausgehend von Fig. 7g dreht sich nun der Kolben weiter. Dabei öffnet sich eine Verbindung von der Frischfüllungseinlaßöffnung 9 in den zunehmend größer werdenden Spalt, der die Frischfüllungs­ kammer 6 bildet. Das Volumen der Frischfüllungskammer 6 vergrößert sich, wie die folgenden Figuren zeigen, zusehends, während die Frischfüllungseinlaßöffnung 9 mit immer weiter zunehmenden Quer­ schnitt die Frischfüllungskammer 6 überfährt. Dabei wird aus Gründen des entstehenden niedrigen Drucks eine Frischfüllung angesaugt, die je nach Arbeitsprinzip des Motors aus Luft oder aus Gemisch bestehen kann.

Ab einer bestimmten Drehstellung, die beispielhaft in Fig. 7j gezeigt ist, wird der Überströmkanal gegenüber der Verbrennungs­ kammer 5 geschlossen, wodurch die Frischfüllung in der Verbren­ nungskammer 5 bei Weiterdrehung des Drehkolbens 2 verdichtet wird, während gleichzeitig die Frischfüllungskammer 6 weitere Frischfül­ lung ansaugt. Dies hält solange an, bis der Kolben die in Fig. 7m gezeigte Stellung, nämlich seinen oberen Totpunkt 10 erreicht hat. In diesem Zustand ist nun die Brennkammer 18 vollständig mit verdichtetem Frischgas gefüllt, während die Frischfüllungskammer 6 vollständig mit unverdichtetem Frischgas gefüllt ist. Dieser Zustand ist identisch mit dem Zustand nach Fig. 7a und der Ar­ beitszyklus kann von neuem beginnen.

Obwohl die gezeigten Ausführungsbeispiele nur beispielhaft sind und nicht zur Beschränkung der Erfindung dienen sollen, wurde Wert darauf gelegt, daß die Abgasauslaßöffnung 8 etwa 30 Grad vor dem unteren Totpunkt 10 des Drehkolbens 2 freigegeben wird.

Die stirnseitige Dichtung zwischen Drehkolben 2 und den Stirndeck­ eln 30, 31 des Motors kann ohne weiteres ringförmig sein und in einer Ringnut des Drehkolbens derart sitzen, daß eine Federkraft den Dichtring gegen den Stirndeckel hält.

Gleiches gilt für die Dichtung zwischen Pendelgehäuse 3 und den Stirndeckeln 30, 31, die vorzugsweise im wesentlichen dem Verlauf des Zylinderraums 4 mit gehörigem Abstand folgt.

Die Umfangsdichtung zwischen Drehkolben 2 und dem Zylinderraum 4 ist, und dies im Gegensatz zum 3 : 2-Kreiskolbenmotor, nicht auf schmale Dichtleisten beschränkt, sondern kann ohne weiteres durch Dichtleisten erfolgen, die mit relativ breiten Dichtflächen an der Zylinderwandung anliegen.

Hierzu zeigen die Fig. 8-10 weitere Details des erfindungs­ gemäßen Verbrennungsmotors, betreffend die Anordnung von geeig­ neten Dichtleisten. Wie hierzu Fig. 8 erkennen läßt, weist der Zylinderraum 4 quer zur Bewegungsrichtung des Drehkolbens 2 lie­ gende ortsfeste Dichtleisten 22 auf. Diese Dichtleisten haben einen T-förmigen Querschnitt und sind mit dem Querschenkel des T in einer hinterschnittenen Nut des Zylindergehäuses angebracht. Die Quernuten 23 des Zylindergehäuses sind dabei dem anderen Schenkel des T eng angepaßt, jedoch so, daß eine radiale Bewegung der Dichtleisten behinderungsfrei möglich ist. Auf dem Grund der Quernuten ist, wie man erkennt, eine Abstützfeder 26 vorgesehen, die sich einerseits auf dem Nutengrund und andererseits auf dem Querschenkel der Dichtleiste abstützt. Hierdurch wird eine federn­ de Anlage der Dichtleisten 22 an dem vorbeistreichenden Mantel des Drehkolbens erzeugt. Die hierdurch erhöhte Flächenpressung zwis­ chen dem Mantel des Drehkolbens und der in den Zylinderraum wei­ senden Kante der Dichtleiste sorgt für eine gute Abdichtung auch bei hohen Drücken.

Fig. 9 zeigt eine Weiterbildung. In diesem Fall sind die Dicht­ leisten unter einem Winkel alpha zur Bewegungsrichtung des Dreh­ kolbens 2 geneigt. Es läßt sich auf diese Weise erreichen, daß der vorbeistreichende Drehkolben jeweils nur punktuell auf die Dicht­ leiste 22 auftrifft und diese bei seiner weiteren vorbeistreichen­ den Drehbewegung erst allmählich überfährt. Ein schlagartiges Auftreffen des Drehkolbens über die gesamte Breite der Dichtleiste wird somit vermieden. Zweckmäßigerweise sind die Dichtleisten 22 so zueinander angeordnet, daß, - in Drehrichtung gesehen -, sich die Enden der vorangegangenen Dichtleisten mit den Anfängen der darauffolgenden Dichtleisten jeweils überlappen. Hierdurch ent­ steht ein mehrfacher Eingriff des Drehkolbens bezüglich der Dicht­ leisten, so daß über die gesamte Breite des Kolbenmantels eine gute Abdichtung erhalten wird.

Weiterhin zeigt Fig. 10, daß der Drehkolben 2 auf seinen beiden Stirnseiten mit einer federnd abgestützten Ringdichtung 24 an den seitlichen Brennkammerwänden anliegt. Die federnde Abstützung der Ringdichtung 24 kann entsprechend dem vorher Gesagten zu den Dichtleisten 22 erfolgen. Damit nun vermieden wird, daß sich der höhere Druck im Bereich der Verbrennungskammer über den Außenum­ fang der Ringdichtung in den niedrigeren Druck der Frischfül­ lungskammer entlastet, sind zusätzlich die strahlenförmig vom Außenumfang der Ringdichtung 24 ausgehenden Dichtleisten 25 vor­ gesehen, von denen zwei Stück gezeigt und eine Vielzahl angedeutet sind.

Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, kann das Motorgehäuse 27 einen gehörigen Abstand zum Pendelgehäuse aufweisen. Hierdurch wird eine Ölwanne 28 gebildet, die zur Aufnahme von Öl als Kühlmedium dient. Der dabei auftretende gute Wärmeübergang sorgt für gute Wärmeab­ fuhr. Gegebenenfalls kann ein Kühlkreislauf für das Öl vorgesehen sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform bleiben die Öffnungen 8, 9 stets von den Stirnflächen des Pendelgehäuses gegenüber der Ölwanne 28 verdeckt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Motors ist insbe­ sondere darin zu sehen, daß prinzipiell nur zwei bewegte Teile vorgesehen sind. Hierdurch läßt sich der zwangsläufig bei mecha­ nisch bewegten Teilen entstehende Geräuschpegel beachtlich niedrig halten, da die mechanischen Geräusche auf ein Minimum reduziert werden.

Bezugszeichenliste

1 Verbrennungsmotor
2 Drehkolben
2a Welle
3 Zylindergehäuse, Pendelgehäuse
4 Zylinderraum
5 Verbrennungskammer
6 Frischfüllungskammer
7 Überströmkanal
8 Abgasauslaßöffnung
9 Frischfüllungseinlaßöffnung
10 oberer Totpunkt
11 unterer Totpunkt
12 Exzentrizität
13 Pendelachse
14 Parallelkante
15 Abstand
16 Außendurchmesser
17 Bogenkante
18 Brennkammer
19 Zündkerze, Glühkerze, Vorkammer, Einspritzdüse
20 Lagerschale
21 Schmierspalt
22 Dichtleiste
23 Quernut
24 Ringdichtung
25 Strahlendichtung
26 Abstützfeder
27 Motorgehäuse
28 Ölwanne
29 Ölablaß
30, 31 Stirndeckel

Claims (9)

1. Verbrennungsmotor (1) mit einem scheibenartigen Drehkol­ ben (2), der sich in einem Zylindergehäuse (3) um eine ortsfeste Achse dreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (4) in einem schwenkbaren Pendel­ gehäuse (3) sitzt und durch den Drehkolben (2) in eine Verbrennungskammer (5) und in eine Frischfül­ lungskammer (6) geteilt wird, die durch einen Überströmkanal (7) bei Annäherung des Drehkolbens (2) zum Totpunkt der Frischgaskammer (11) (= unterer Totpunkt) miteinander verbunden und bei Annäherung des Drehkolbens (2) zum Totpunkt der Ver­ brennungskammer (10) (= oberer Totpunkt) voneinander getrennt werden, wobei im Drehbereich des Drehkolbens (2) zwischen oberem Totpunkt (10) und dort, wo die Verbindung erfolgt, eine Abgasauslaßöffnung (8) und im Drehbereich des Drehkolbens (2) zwischen unterem Totpunkt (11) und dort, wo die Verbindung getrennt wird, eine Frischfüllungseinlaßöffnung (9) geöffnet wird.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:
der Drehkolben (2) hat im wesentlichen kreisrunden Außenumfang und ist starr mit einer zur Kolbenachse koaxialen Welle (2a) verbunden und exzentrisch auf der Welle angeordnet;
der Drehkolben (2) sitzt in einem Zylindergehäuse (3), welches um eine Achse schwenkbar angeordnet ist, und welches eine als Zylinderraum (4) dienende Aus­ nehmung aufweist;
die Ausnehmung besitzt zwei sich gegenüberliegende parallele Kanten (14) mit dem Abstand (15) des Außen­ durchmessers (16) des Kolbens, sowie zwei sich gegenüberliegende und die sich gegenüber­ liegenden Enden der parallelen Kanten (14) verbin­ dende Bogenkanten (17);
der Zylinderraum (4) wird vom Drehkolben (2) in zwei Kammern unterteilt, von denen die eine stets die Frischgaskammer (6) und von denen die andere stets die Verbrennungskammer (5) ist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelgehäuse (3) in einem umgebenden Motor­ gehäuse (27) angeordnet ist, welches vorzugsweise ein Kühlmedium beinhaltet.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelgehäuse (3) mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche in einer Lagerschale (20) des Motor­ gehäuses schwenkbar ist, vorzugsweise unter Bildung eines kreisringförmigen Schmierspalts (21) zwischen Lagerschale (20) und Außenumfang (16) des Pendelge­ häuses (3).

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenkante (17) im Bereich des oberen Totpunkts einen umfangsmäßig angeordnete Aussparung (5) auf­ weist, in welche vorzugsweise eine Zündkerze (19), bzw. eine Einspritzdüse (19) ragt.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung von der Zündkerze (5), bzw. der Ein­ spritzdüse ausgehend, in Drehrichtung gesehen eine größere Oberfläche des Drehkolbens (2) überspannt als entgegen der Drehrichtung.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben auf seinen beiden Stirnseiten mit einer federnd abgestützten Ringdichtung (24) an den seitlichen Brennkammerwänden anliegt, und vorzugs­ weise von dem Außenumfang der Ringdichtung (24) strahlenförmig ausgehende Dichtleisen aufnimmt.

8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben auf seinen beiden Stirnseiten mit einer federnd abgestützten Ringdichtung (24) an den seitlichen Brennkammerwänden anliegt, und vorzugs­ weise von dem Außenumfang der Ringdichtung (24) strahlenförmig ausgehende Dichtleisten aufnimmt.

9. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) mit einem scheibenartigen Drehkolben (2), der sich in einem Zylindergehäuse (3) um eine ortsfeste Achse dreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) nach dem Zweitakt-Prinzip arbeitet, wobei der Ladungswechsel durch eine Frischgasfront innerhalb der Verbrennungskammer (5) erfolgt, die aus einer Frischfüllungskammer (6) unter Vorverdichtung durch einen Umfangskanal in die Verbrennungskammern (3) gepreßt wird.