DE4409212A1

DE4409212A1 - Doppeldrehkolbenverbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4409212A1
Application number: DE4409212A
Authority: DE
Inventors: Christoph Stiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-09-21

Description

Stand der Technik Hubkolbenmotor, Wankelmotor, weitere Rotationsmotoren Funktionsweise:

In Bild 1 ist zu sehen, wie im Ladezylinder (1) links der Trennwand (4) durch den Einlaß (6) vom Drehkolben (3) Frischgas angesaugt wird und rechts der Trennwand das vorher angesaugte Gas in die Brennkammer (5) komprimiert wird, da der Arbeitszylinder (2) verschlossen ist. Im Arbeitszylinder wird das soeben verbrannte und expandierte Gas zum Auslaß (7) transportiert.

In Bild 2 wird das eben angesaugte Gas durch den linken Zylinder zum Brennkammereingang transportiert, während das soeben komprimierte und inzwischen durch die Zündkerze (8) gezündete Gas in den rechten Zylinder, links der Trennwand, einströmt und den rechten Drehkolben antreibt, da nun der linke Zylinder zur Brennkammer hin verschlossen ist. Gleichzeitig wird rechts der Trennwand das Gas der vorherigen Zündung durch den Auslaß ausgestoßen.

Anwendungsmöglichkeiten Der Motor kann in allen Bereichen, in denen bisher Hubkolbenmotoren eingesetzt wurden, angewendet werden (z. B. Kraftfahrzeuge) Vorteile

- geringe Ausmaße
- geringes Gewicht
- wenige bewegliche Teile
- alternative Kraftstoffe möglich
- höherer Wirkungsgrad durch Wegfallen von Hubbewegung und direkte Kraftübertragung
- Vermischung von Frischgas mit Abgas unmöglich
- lange Ansaug-, Kompressions-, Arbeits- und Ausstoßvorgänge.

Eine Ausführungsmöglichkeit:

Die beiden Zylinder werden hintereinander auf eine Welle gesetzt. Jeder Zylinder ist mit zwei gegenüberliegenden Trennwänden und Kanälen rechts und links davon ausgestattet. Die beiden Zylinder sind über zwei Brennkammern miteinander verbunden. Die Kolben sind so geformt, daß die Trennwände gleichmäßig beschleunigt werden und der Massenschwerpunkt im Mittelpunkt der Achse liegt. Weiterhin besteht zwischen Kolben und Zylinder ein geringer Abstand, um die Reibung zu vermindern. Aus dem gleichen Grund liegt zur Seite jeweils nur der Umriß der Kolben an der Zylinderseitenfläche auf, der Rest ist ein Stück zurückgesetzt. An den Trennwänden, die seitlich in den Zylindern geführt werden, sind an den Seiten nach unten verlängerte Nasen angebracht, die unter den Kolbenumriß greifen und die Trennwand so mitnehmen. Zur Kolbenoberfläche hin sind sie mit einem oder mehreren Feinabdichtungskeilen ausgestattet, die mit einer Kraft an den Kolben angedrückt werden. In den zurückgesetzten Kolbenseitenflächen zirkuliert durch einen Kanal in der Welle Schmier- bzw. Kühlmittel. Ein- und Auslässe liegen in den Seitenflächen, da sie sonst durch den minimal verkleinerten Kolben nicht abgedichtet werden würden. Die Brennkammern sind direkt im Mantel des Arbeitszylinders, wobei der Querschnitt des Einlasses in den Zylinder möglichst groß ist. Die Brennkammereingänge des Ladezylinders werden mit speziell geformten, während der dichten Phase an den Kolben mit Federn angelegten Ringen abgedichtet. Da dies im Arbeitszylinder wegen der großen Einlaßquerschnitte nicht möglich ist, wird durch zwei an der Mantelfläche des Kolbens angebrachte und nachspannende Nocken verhindert, daß sich das Gas in der Brennkammer mit dem schon verbrannten Gas vermischt und sich so frühzeitig entzündet. Die Zündung erfolgt durch einen Zündverteiler und Zündkerzen.

Kennzeichnung:

Verbrennungsmotor mit zwei halbrunden Dreh kolben (3), die auf einer Welle (9) zueinander um 180 Grad verdreht angeordnet sind und gleich gerichtet je in einem zylinderförmigen Ge häuse (1; 2) rotieren, an deren Stirnseiten jeweils eine vertikal bewegliche Trennwand (4) sitzt und den durch den halbrunden Kolben (3) zwischen Kolben und Zylinder entstehenden Raum in zwei Kammern teilt. Links und rechts der Trenn wände befinden sich in den Gehäusen Kanäle zum Gasaustausch. Der rechts der Trennwand eines Zylinders liegende Kanal ist mit dem linken Kanal des anderen Zylinders über eine Brennkammer (5) mit Zündanlage (8) verbunden. Die verbleibenden Kanäle stellen einen Einlaß (6) bzw. Auslaß (7) dar.

Funktionsweise:

In Bild 1 ist zu sehen, wie im linken Zylinder links der Trennwand Frischgas angesaugt wird und rechts der Trennwand das vorher angesaugte Gas in die Brennkammer komprimiert wird, da der rechte Zylinder verschlossen ist. Im rechten Zylinder wird das soeben verbrannte und expandierte Gas zum Auslaß transportiert.

In Bild 2 wird das eben angesaugte Gas durch den linken Zylinder zum Brennkammereingang transportiert, während das soeben komprimierte und inzwischen gezündete Gas in den rechten Zylinder, links der Trennwand, einströmt und den rechten Drehkolben antreibt, da nun der linke Zylinder zur Brennkammer hin verschlossen ist. Gleichzeitig wird rechts der Trennwand das Gas der vorherigen Zündung durch den Auslaß ausgestoßen.

Erweiterungen:

5F Doppelkammersystem:
Es wird an jedem Zylinder gegenüber der ersten Trennwand noch eine weitere in den Mantel eingesetzt und ebenfalls rechts und links davon ein Kanal angebracht. Die Kanäle, die jeweils den schon vorhandenen Brennkammerkanälen gegenüberliegen, werden durch eine weitere Brennkammer verbunden. Die verbleibenden Kanäle dienen als zweiter Einlaß bzw. Auslaß jeweils im selben Zylinder wie die ersten. Dadurch wird der Gasaustausch

- Um einen Ladereffekt zu erzielen, kann der Ladezylinder im Verhältnis zum Arbeitszylinder größer gefertigt werden.
- Der ganze Motor ist auch mit einer völlig anderen Geometrie möglich: Der Ausbruch aus einem scheibenförmigen Drehkolben sowie der Trennwandhub ist axial. So kann die Größe des Motors weiter vermindert werden.

Vorteile der Doppeldrehkolbenverbrennungskraftmaschine

Bezugszeichenliste

1 Ladezylinder
2. Arbeitszylinder
3. Drehkolben
4. Trennwand
5. Brennkammer
6. Einlaß
7. Auslaß
8. Zündkerze
9 Welle

Claims

1. Verbrennungsmotor mit zwei halbrunden Drehkolben (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben auf einer Welle (9) zueinander um 180 Grad verdreht angeordnet sind und gleichgerichtet je in einem zylinderförmigen Gehäuse (Ladezylinder: 1; Arbeitszylinder: 2) rotieren, an deren Stirnseiten jeweils eine vertikal bewegliche Trennwand (4) sitzt und den durch den halbrunden Kolben (3) zwischen Kolben und Zylinder entstehenden Raum in zwei Kammern teilt. Links und rechts der Trennwände befinden sich in den Gehäusen Kanäle zum Gasaustausch. Der rechts der Trennwand eines Zylinders liegende Kanal ist mit dem linken Kanal des anderen Zylinders über eine Brennkammer (5) mit Zündanlage (8) verbunden. Die verbleibenden Kanäle stellen einen Einlaß (6) bzw. Auslaß (7) dar.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zylinder gegenüber der ersten Trennwand noch eine weitere in den Mantel eingesetzt und ebenfalls rechts und links davon ein Kanal angebracht wird. Die Kanäle, die jeweils den schon vorhandenen Brennkammerkanälen gegenüberliegen, werden durch eine weitere Brennkammer verbunden. Die verbleibenden Kanäle dienen als zweiter Einlaß bzw. Auslaß jeweils im selben Zylinder wie die ersten.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Kolbenausbruchs so berechnet ist, daß die Trennwände ständig eine gleichmäßige Beschleunigung (negativ/positiv) erfahren.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der runden Hälfte der Drehkolben und dem Zylindermantel ein minimaler Abstand besteht, um die Reibung zu vermindern.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslässe der Zylinder sowohl in den Seitenflächen als auch im Mantel liegen und durch um die Kanäle gelegte Spezialringe abgedichtet werden.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Seitenfläche des Zylinders hin nur der Umriß des Drehkolbens am Mantel aufliegt.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenschwerpunkt der Drehkolben durch eine berechnete Aussparung in der runden Hälfte in den Mittelpunkt der Achse verlagert wird.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in den Drehkolben zur Schmierung und Kühlung durch durch Kanäle in der Welle zirkulierendes Öl genutzt werden können.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Hälfte des Drehkolbens nicht genau 180° beträgt.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch Druckfedern an die Kolben angelegt werden.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände in den Seitenflächen der Zylinder vertikal geführt werden.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch spezielle Nasen, die an den Seiten der Trennwände angebracht sind und unter den Umriß in die zurückgesetzte Seitenfläche der Drehkolben greifen, an den Kolben angelegt werden.

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch außenliegende Nockenwellen an den Kolben angelegt werden.

14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Unterseite der Trennwände längs einer oder mehrere Feinabdichtungskeile befinden, die mit Hilfe einer permanenten Kraft, zum Beispiel durch Druckfedern, an den Drehkolben angelegt werden.

15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer auf die gesamte Tiefe des Zylinders ausgebreitet ist und dafür die Querschnittsfläche gering ist. Sie wird direkt an den Arbeitszylinder angelegt, so daß der Kanal in den Arbeitszylinder hinein wegfällt.

16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Ladezylinders zur Brennkammer in der Mantelfläche des Zylinders liegt und mittels eines speziell geformten und an den Ladekolben angelegten Ringes abgedichtet wird.

17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Arbeitskolben in axialer Richtung am Anfang und Ende der runden Hälfte jeweils ein evtl. nachspannender Nocken angebracht ist.

18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl fremdgezündeter als auch selbstzündender Treibstoff verarbeitet werden kann. Im letzteren Fall muß die Zündanlage durch eine Einspritzanlage ersetzt werden.

19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger, fremdgezündeter Kraftstoff sowohl mit einem Vergaser vor dem Eingang des Ladezylinders als auch durch eine Einspritzanlage direkt in die Brennkammer während des Kompressionsvorganges dem Motor zugeführt werden kann.

20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten Arbeitszylinder und Ladezylinder aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt werden können.

21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stark belastete Teile, wie zum Beispiel die Trennwandbestandteile, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden können.

22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezylinder im Verhältnis zum Arbeitszylinder größer gefertigt werden kann.