DE4417915A1

DE4417915A1 - Verbrennungsmotor mit mindestens einem drehend bewegten Kolben

Info

Publication number: DE4417915A1
Application number: DE4417915A
Authority: DE
Original assignee: KUNTZSCH VOLKER DR
Current assignee: KUNTZSCH VOLKER DR
Priority date: 1994-05-21
Filing date: 1994-05-21
Publication date: 1995-11-23

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem drehend bewegten Kolben sowie mit mindestens je einem Ansaug- und einem Ausströmka nal.

Für Verbrennungsmotoren, die insbesondere als mo bile Antriebsmaschinen im Kraftfahrzeugbau weitver breitet Anwendung finden, sind im Stand der Technik vielfältige Bauformen bekannt.

Die dabei am häufigsten angewendeten Bauformen sind die Hubkolbenmotoren. Wegen der linearen Kolbenbe wegung weisen diese Motoren den Nachteil auf, daß zur Umwandlung von Linear- in Drehbewegung hochbe anspruchte Kurbeltriebe notwendig sind, die auf grund der auftretenden Massenkräfte die Führungen und die Lagerungen stark belasten und deshalb ver schleißanfällig sind.

Als Hubkolbenmotoren werden meist Viertaktmotoren verwendet. Dabei ist nachteilig, daß zur Steuerung der Motorfunktion aufwendig herstellbare Nockenwel len und ständigem verschleiß unterliegende Ventile benötigt werden.

Die bekannten Hubkolbenmotoren weisen weiterhin den Mangel einer meist unzureichenden Motorspülung nach der Arbeitsphase und einer unzureichenden Kraft stoff- bzw. Gemischfüllung zur Vorbereitung des Ar beitshubes auf.

Eine weitere im Stand der Technik bekannte Bauform des Verbrennungsmotors stellt der Kreiskolbenmotor dar, bei dem ein Kolben, der einen dreieckähnlichen Querschnitt aufweist, in einem besonders geformten Zylinder rotiert.

Nachteilig ist hierbei, daß zur Herstellung aufwen dige Fertigungsverfahren erforderlich sind und die Dichtung zwischen Kolben und Zylinder hohem Ver schleiß unterliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor anzugeben, der ohne Kurbeltrieb und Nockenwellen auskommt und der eine Motorspülung mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß

- an einem ringförmigen Zylinder je ein Steuer schieber für den Ansaug- und den Ausströmkanal an geordnet ist,
- die Steuerschieber als Drehschieber ausgebildet sind und gleichmäßig am Umfang verteilte Kolbenkam mern aufweisen, in denen die Verbrennung stattfin det,
- an einer Kolbenscheibe gleichmäßig am Umfang ver teilte Kolben befestigt sind und
- die Kolbenscheibe über eine Welle mit den Steuerschiebern gekoppelt ist.

Zur Steuerung der Drehschieber kann vorteilhaft ein Zahnradgetriebe, bestehend aus einer Welle und vor zugsweise drei Zahnrädern angebracht werden.

Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Rundlauf-Kolbenmotors sieht vor, daß im Steuer schieber ein Venturirohr zur Absaugung der Verbren nungsreste angeordnet ist, mit dem die verbleiben den Verbrennungsgase in der oberen Stellung des Steuerschiebers abgesaugt werden.

Ferner ist es möglich, daß im Bereich zwischen Steuerschieber und Ausströmkanal eine partiell wir kende Kühlvorrichtung angeordnet ist. Hierbei ist vorteilhaft, daß nur die Hälfte, die die Auspuff seite darstellt, und der obere Steuerschieber eine Kühlung benötigen. Die Kühlung kann als Wasser-, als Luftkühlung oder als kombinierte Wasser-Luft- Kühlung ausgeführt werden.

Der erfindungsgemäße Motor ersetzt die bei Verbrennungsmotoren lineare Hubbewegung durch eine kreisförmige Bewegung eines oder mehrerer Arbeits kolben, die sich ohne Bewegungsumkehr um eine Welle bewegen.

Der Motor kann sowohl als Ottomotor als auch als Dieselmotor ausgeführt werden.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Rundlauf- Kolbenmotors sieht vor, daß zur Steuerung der Mo torfunktion mindestens zwei Steuerschieber am ring förmigen Zylinder angeordnet sind. Die Steuerschie ber realisieren auch die Aufgabe der bei Hubkolben motoren verwendeten Ein- und Auslaßventile. Sie bilden gleichzeitig den Motorbrennraum, in dem das Kraftstoffgemisch gezündet wird.

An dem erfindungsgemäßen Rundlauf-Kolbenmotor ent fallen alle linear bewegten Teile. Es tritt während des Bewegungsablaufs keine Richtungsumkehr auf. Die den Motor kennzeichnende Kolben-Rundlaufbewegung verursacht nur geringe Massen- und Fliehkräfte. Dies hat zur Folge, daß die bewegten Teile, wie La gerungen, Wellen, Kolben und andere, nur verringer ten Beanspruchungen und demzufolge auch nur einem wesentlich verringerten Verschleiß unterliegen.

Die Erfindung gewährleistet eine Reihe funktionel ler Vorteile. Durch große Ansaug- und Auspuffquer schnitte werden gute Gemisch-Fülleigenschaften, ein geringer Ausstoßwiderstand der verbrannten Gase und eine optimale Spülung des Zylinders erzielt. Da sich der erfindungsgemäße Rundlauf-Kolbenmotor durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, weil kom pliziert gestaltete Teile, wie Kurbelgehäuse mit Kurbelwelle, Pleueln und Lagern entfallen, läßt sich der Motor auch kostengünstig herstellen, war ten und instandhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zuge hörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Rund lauf-Kolbenmotors im Längsschnitt,

Fig. 2 die zugehörige Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Rundlauf- Kolbenmotors mit einer zusätzlichen Spülvor richtung,

Fig. 4 eine Form der Kolbengestaltung eines Rundlauf-Kolbenmotors mit zugehörigem Steuer schieber.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Rundlauf-Kolbenmotors besteht aus einem ringförmig gestalteten Zylinder 1, in dessen kreisförmigen Querschnitt sich vier gleichmäßig am Umfang einer Kolbenscheibe 6 angebrachte Kugelkolben 5 bewegen. Die Kolbenscheibe 6 ist auf einer zentrisch im Zylindergehäuse 1 gelagerten Welle 17 befestigt. An einer Seite der Welle befindet sich der Kupplungs flansch 18, am anderen Wellenende das Zahnradge triebe 19 zur Schiebersteuerung 8, 9.

Am ringförmigen Zylindergehäuse 1 sind jeweils diametral mindestens zwei Steuerschieber 8, 9 ange ordnet, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Der Steuerschieber 8 ist als Drehschieber ausgebildet und weist drei gleichmäßig am Umfang verteilte Kol benkammern 10 auf, von denen sich jeweils eine in Arbeitsstellung befindet. In den Kolbenkammern wird bei Eintauchen des Kugelkolbens 5 das Kraftstoff- Luft-Gemisch komprimiert und verbrannt. In jeder Kolbenkammer 10 ist dabei eine gesonderte Zündkerze 12 angeordnet. Anstelle der Zündkerze 12 kann auch eine piezoelektrische Zündeinrichtung verwendet werden.

Am Ringzylinder 1 sind weiterhin mindestens je ein Kraftstoff-Ansaugkanal 4 mit Einspritzeinrichtung 15 und Drosselklappe 16 und ein Ausströmkanal 3 für Abgase vorgesehen.

Der ebenfalls als Drehschieber gestaltete Steuer schieber 9 ist zwischen Ansaug- 4 und Ausströmkanal 3 im Ringzylinder 1 angeordnet und verhindert ein Überströmen der Verbrennungsgase in den Ausgangska nal 4 des Motors.

Restliche, nicht durch den Ausströmkanal 3 entwi chene Verbrennungsgase werden durch im Steuerschie ber 9 angebrachte Rückschlagventile 14 abgeleitet. Innerhalb des Steuerschiebers 8 verbliebene Verbrennungsgase saugt ein in der obersten Dreh schieberstellung wirksames Venturirohr 20 ab, das oberhalb der Öffnung 13 angeordnet ist.

Der Antrieb der Steuerschieber 8 und 9 erfolgt im dargestellten Beispiel über das Zahnradgetriebe 19, er kann aber auch anderweitig erfolgen.

Die Abdichtung zwischen Ringzylinder 1 und Kolben scheibe 6 wird durch mehrere kolbenringähnliche Dichtungsringe 7 bewirkt.

Für den Betrieb des Rundlauf-Kolbenmotors ist eine Kühlung nur derjenigen Motorhälfte notwendig, die der Ausströmöffnung 3 zugeordnet ist. Die Kühlung erfolgt in diesem Beispiel durch Kühlrippen 2.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann der erfindungsgemäße Rundlauf-Kolbenmotor auch beliebige andere Zylinder- bzw. Kolbenquerschnitts formen aufweisen.

Ebenso ist die Anzahl der gleichmäßig am Umfang verteilten Kolben beliebig abwandelbar, auch können die Steuerscheiben 8, 9 beliebig viele Kolbenkammern haben. Weiterhin können mehrere Rundlaufkolbenan ordnungen parallel auf einer gemeinsamen Welle 17 angeordnet werden mit den dazugehörigen Steuer scheiben.

Bezugszeichenliste

1 Ringförmiger Zylinder
2 Kühlrippen
3 Ausströmkanal
4 Ansaugkanal
5 Kugelkolben
6 Kolbenscheibe
7 Dichtungsringe
8, 9 Steuerschieber
10 Verdichtungskolbenkammer
11 Auspuffkolbenkammer
12 Zündkerze
13 Öffnung
14 Rückschlagventil
15 Einspritzeinrichtung
16 Drosselklappe
17 Welle
18 Kupplungsflansch
19 Zahnradgetriebe
20 Venturirohr

Claims

1. Verbrennungsmotor mit mindestens einem drehend bewegten Kolben (5) sowie mit mindestens je einem Ansaug- (4) und einem Ausströmkanal (3), dadurch ge kennzeichnet, daß

- an einem ringförmigen Zylinder (1) je ein Steuerschieber (8, 9) für den Verdichtungsvorgang und den Auspuffvorgang angeordnet ist,
- die Steuerschieber (8, 9) als Drehschieber ausgebil det sind und gleichmäßig am Umfang verteilte Kol benkammern (10, 11) aufweisen,
- an einer Kolbenscheibe (6) gleichmäßig am Umfang verteilte Kolben (5) befestigt sind und
- die Kolbenscheibe (6) über eine Welle (17) mit den Steuerschiebern (8, 9) gekoppelt ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Drehschieber (8, 9) ein Zahnradgetriebe (19) angeordnet ist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (8, 9) unter einem beliebigen Winkel gegenüber der Kolben scheibe (6) geneigt angeordnet sind.

4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerschieber (9) ein Rückschlagventil (14) angeordnet ist.

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerschieber (8) ein Venturirohr (13) zur Absaugung der Verbrennungs reste angeordnet ist.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ringförmi gem Zylinder (1) und Kolbenscheibe (6) Dichtungsringe (7) angeordnet sind.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen Steuerschieber (8) und Ausströmkanal (3) eine partiell wirkende Kühlvorrichtung angeordnet ist.