DE69209807T2 - Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine und insbesondere eine solche mit hoher Effektivität. Die vorliegende Erfindung weist eine Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine mit einer Scheibe mit konusförmigen Flächen und einer zentral angeordneten Kugel auf, die innerhalb einer symmetrischen, kugelsegmentförmigen Kammer angeordnet ist, welche Kammer zur Aufnahme der Scheibe vorgesehen ist und welche ein Zentrallager zur beweglichen Aufnahme der Kugel aufweist, wodurch die Scheibe innerhalb der Kammer zum Drehen der Antriebswellen eine Nutationsbewegung ausführen kann. Vorzugsweise arbeitet der Motor nach dem Vier-Takt-Prinzip, wobei Ansaug- und Verdichtungskammern in einer einzigen Kammer und Verbrennungs- und Auslaßkammern in einer einzigen Kammer zum Zünden nach jeweils 180º vereint sind.
• Eine Vier-Takt-Brennkraftmaschine ist seit mehr als einem Jahrhundert in Gebrauch. Das Konzept von Präzession und Nutation von Körpern in der Mechanik ist noch länger bekannt. Die Übertragung von Energie von der Drehbewegung eines nutierenden Körpers zu einer anderen Bewegungsform ist ebenfalls bekannt. Eine Verwendung eines nutierenden Körpers in einer Brennkraftmaschine wurde bis jetzt ohne viel Erfolg ausprobiert. Bis zu der in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Vorrichtung, war eine effiziente Verwendung eines nutierenden Körpers zur Bestimmung von Kammern in einer Brennkraftmaschine sogar noch weniger erfolgreich.
• Allgemein gesagt, ist Präzession eines Körpers der durch einen drehenden Körper, beispielsweise einen Kreisel, ausgeübte Effekt, wenn ein angelegtes Drehmoment eine Richtungsänderung der Drehachse bewirkt, wodurch diese Achse ein konusförmiges Muster erzeugt und sich unter rechten Winkeln zur Richtung des Drehmoments dreht. Nutation betrifft die periodische Variation der Neigung von der Vertikalen der Präzessionsdrehachse eines drehenden Körpers, wie beispielsweise eines Kreisels.
• Die grundlegenden Bauteile eines jeden nutierenden Motors enthalten ein sphärisches Objekt, durch das sich entlang einer Achse eine Welle erstreckt. Die Kugel und die Welle sind innerhalb einer Kammer angeordnet, wobei Kugel und Welle sich in einer solchen Weise bewegen, daß die Bewegung der Welle einer Konusform folgt. Der Gesamteffekt der Nutation ist der, daß eine Flatterbewegung ohne Nettodrehung auftritt.
• Nutierende Bauteile sind in unterschiedlichen mechanischen Einrichtungen zur Übertragung von Energie verwendet worden. Beispielsweise offenbart die US-A-773,206 von F.E. Hall bereits 1904 einen Benzinmotor, dessen Kolben einen Ball und eine Welle in einer Nutationsbewegung antreiben, um eine Antriebswelle zu drehen. In ähnlicher Weise offenbart die US-A-876,202 von 1908 eine Bewegungsübertragungseinrichtung für Motoren, bei der ein Nutationsbauteil eine Verbindung zwischen Kolben und einer Antriebswelle bildet. Insbesondere bewegen die Kolben Arme des Nutationsbauteils, wodurch eine Welle mit einer Nutationsbewegung angetrieben wird, die ein konusförmiges Muster überstreicht. Die Energie der Welle wird durch einen Getriebemechanismus übertragen, um eine separate Antriebswelle zu betreiben.
• Verschiedene weitere Patente verwenden ebenfalls ein nutierendes Ball- und Wellenelement zur Übertragung von Bewegung von einem zum anderen. Die US-A-2,278,696 von 1942 beschreibt nutierende Bauteile, die bei einem Drehmotor angewendet werden. Diese Druckschrift beschreibt die Kolben als an Armen befestigt, die senkrecht zu einer Welle sind. Die Welle dreht sich um einen Lagerpunkt in der Mitte, um zwei konisch geformte Drehungen zu erzeugen. Die Enden der Welle sind an einer Einrichtung befestigt, die eine separate Antriebswelle dreht. Die Welle dreht sich in der Ball- und Scheibenanordnung mittels eines Lagers. Allerdings verwenden alle angeführten Druckschriften nutierenden Ball und Welle als Mittel zur Übertragung eines Typs der Bewegung in den anderen. Keine dieser Druckschriften verwendet das tatsächliche nutierende Bauteil (beispielsweise Ball und Scheibe, und Welle, oder dergleichen) um Kammern zu bestimmen, die innerhalb des Verbrennungsmotors benutzt werden.
• Ein 1963 für Day erteiltes Patent US-A-3,102 517 offenbart eine Nutationsscheibenbrennkraftmaschine die nach dem Nutationskörperkonzept arbeitet. Die Anordnung der Nutationsscheibe selbst ist ein integraler Teil der tatsächlichen Brennkraftmaschinentakte. Insbesondere bestimmen Ball und Scheibe Kammern, die die Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßkammern sind. Der durch Day offenbarte Motor umfaßt eine Brennkraftmaschine mit einem eine sphärische Oberfläche einschließlich einer Scheibe umgebenden und lagernden Gehäuse, welche Scheibe die Kammer in zwei Kammern teilt, und einen einzigen Anschlag, der die beiden Hälften der Kammer verbindet. Drehen sich Kugel und Scheibe in einer Nutationsbewegung, arbeiten die Kammern zum Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Auslassen in einer solchen Weise zusammen, daß die Welle angetrieben wird. Der insgesamt von Day offenbarte Motor zündet alle 360º.
• Der von Day offenbarte Motor weist nur eine Antriebswelle auf. Deshalb ist der Schwerpunkt des Ball- und Wellenbauteils nicht im Mittelpunkt des Balles. Im Unterschied zum nutierenden Motor nach vorliegender Anmeldung, bewegt sich der Schwerpunkt von Ball und Welle konstant, wodurch zusätzliche Belastungen des Motors auftreten. Da die Day-Druckschrift nur einen Anschlag offenbart, hat die Day-Vorrichtung entweder zwei oder drei Kammern. Zusätzlich werden die Ansaug- und Verdichtungstakte gleichzeitig auf einer Seite der Scheibe und die Ausdehnungs- und Auslaßtakte auf der anderen Seite der Scheibe erreicht. Deshalb sind beide Seiten der Scheibe erforderlich, um einen einzelnen Vier-Takt-Prozeß zu vervollständigen.
• Ein anderes Beispiel einer Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine ist durch die AU-A-67,511/74 gegeben.
• In dieser Druckschrift ist ein Nutationsbewegungsmotor offenbart, bei dem eine Kammer in eine Vielzahl von Bereichen durch Anschläge unterteilt ist, die in Lücken einer nutierenden Scheibe passen, die in der Kammer untergebracht ist. Dadurch wird jeder der Kammerabschnitte in zwei Bereiche unterteilt.
• Der Motor arbeitet als Zwei-Takt-Motor mit einem der Bereiche eines jeden Abschnitts als Verdichtungs-/Verbrennungskammer mit überlappendem Ansaugen/Auslassen.
• Der andere Bereich arbeitet als Vorverdichtungskammer.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine, bei der Ansaug- /Verdichtungskammern in einer einzelnen Kammern und Verbrennungs-/Auslaßkammern in einer einzelnen Kammer auf jeder Seite der Maschine kombiniert sind.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine, die alle 360º pro Seite zündet, wobei die Seiten um 180º außer Phase ist. Dadurch zündet die Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine als Ganzes alle 180º.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verminderung der Größe der Brennkraftmaschine durch Zusammenfassen der Kammern für Ansaugen/Verdichten und Verbrennen/Auslassen.
• Schließlich ist noch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verminderung der Größe der Brennkraftmaschine durch Teilen der Kammern, wodurch das Volumen im unteren Bereich auf beiden Seiten der Scheibe zum Ansaugen/Verdichten und die Fläche im oberen Bereich auf beiden Seiten der Scheibe zum Verbrennen/Auslassen verwendet wird.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine mit einer Scheibe mit konusförmigen Flächen und einer mittig angeordneten Kugel. Eine symmetrische, kugelsegmentförmige Kammer ist zur Aufnahme der Scheibe vorgesehen und weist ein Zentrallager zum bewegbaren Angreifen an die Kugel auf, so daß die Scheibe innerhalb der Kammer eine Nutationsbewegung durchführen kann. Die Kurbelwelle ist drehbar auf der Achse der Scheibe innerhalb der Kugel angeordnet und die Antriebswellen sind auf der Achse der Kammer an beiden Seiten der Kammer positioniert. Die Antriebswellen sind exzentrisch an der Kurbelwelle befestigt, wodurch die Nutationsbewegung der Scheibe die Antriebswellen in Drehung versetzt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Scheibe zwei um 180º versetzte Lücken auf. Die Kammer hat eine gleiche Anzahl von Anschlägen, die zu den Lücken in der Scheibe ausgerichtet sind, um die Kammer in Ansaug-/Verdichtungs- und Verbrennungs-/Auslaßbereiche zu unterteilen, um jeder Seite des Motors ein Zünden bei jeweils 360º zu ermöglichen und dadurch den Motor als Ganzes alle 180º zu zünden.
• Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen unterschiedliche Konfigurationen der Anschläge. Eine Konfiguration weist mehr als zwei Anschläge und Lücken auf. Bei einer weiteren Konfiguration können die beiden Anschläge sich von einer Konfiguration, in der die Anschläge um 180º versetzt sind, durch einen anderen Winkel unterscheiden. Insbesondere die Bewegung der Anschläge zu einer Position anders als 180º, ermöglicht eine größere Kammer und eine kleinere Kammer entsprechend oberhalb und unterhalb der Anschläge. Diese Konfiguration ermöglicht ein Ansaugen und Verdichten in einer kleineren und ein Verbrennen und Auslassen einer größeren Kammer, wodurch sich der Atkinson-Zyklus als praktisches Ergebnis ergibt. Alternativ kann die Ansaug/Verdichtungskammer größer als die Ausdehnungs/Auslaßkammer sein, wodurch effektiv ein Eigenladedruckzyklus erzeugt wird. Zusätzlich kann diese Konfiguration als Pumpe oder als Luftverdichter eingesetzt werden.
• Es zeigen:
• Fig. 1A eine Seitenansicht einer Ball- und Scheibenanordnung;
• Fig. 1B eine Endansicht der Ball- und Scheibenanordnung;
• Fig. 2A einen Querschnitt der Scheibe nach Fig. 1B;
• Fig. 2 einen Querschnitt der Scheibe nach Fig. 1A;
• Fig. 3 einen Querschnitt von Scheibe und Kammer zur Darstellung einer Abdichtung der Scheibe;
• Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Außenkammer zur Darstellung eines Auslaßkrümmers;
• Fig. 5 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht von Ball, Welle und Scheibe in einer Kammer;
• Fig. 6 einen Querschnitt eines Nutationsmotors entlang der Linie 6-6 aus Fig. 4;
• Fig. 7 einen Querschnitt des Nutationsmotors entlang der Linie 7-7 aus Fig. 4;
• Fig. 8 einen Querschnitt des Nutationsmotors entlang der Linie 8-8 aus Fig. 6;
• Fig. 9 einen Querschnitt des Nutationsmotors entlang der Linie 9-9 aus Fig. 6;
• Fig. 10 einen Querschnitt des Nutationsmotors entlang der Linie 10-10 aus Fig. 6;
• Fig. 11 einen Querschnitt eines Nutationsmotors mit einem alternativen Auslaßkanal;
• Fig. 12 Lufteinlaß- und Kraftstoffeinspritzanschläge nach Fig. 6;
• Fig. 13 Lufteinlaß- und Kraftstoffeinspritzanschläge nach Fig. 9;
• Fig. 14 ein Diagramm zur Darstellung der Zusammensetzung verschiedener Kammern, Abschnitte und Bereiche innerhalb des Motors;
• Fig. 14a-g Querschnittsansichten der Kammer zur Darstellung des bewegten Drehpunkteffekts der Scheibe zur Erzeugung von Sekundärkammern;
• Fig. 15a-c unterschiedliche Volumen zur Verbrennung und ein Blockdiagramm eines elektronischen Steuergeräts zur Änderung der Verdichtungsrate;
• Fig. 16a-b Einstellungen für Luft- und Kraftstoffeinspritzung für ein Einzel- und Dualkraftstoffeinspritzsystem;
• Fig. 17a-c verschiedene Konfigurationen von Anschlägen zum Betätigen des Motors nach dem Otto-Takt, dem Eigenladedruck-Takt und dem Atkinson-Takt.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Brennkraftmaschine, die auf dem mechanischen Prinzip basiert, daß variable Volumen durch eine halbierte, konische Scheibe mit Nutationsbewegung erzeugt werden können, während diese gleichzeitig in physischem Kontakt mit zwei parallelen, flachen Wänden einer Kammer ist. Diese einzelne halbierte konische Scheibe 110 ist das Leistungserzeugungsbauteil. Die symmetrische Konfiguration und die zusammen genutzten Kammern ergeben eine effiziente Nutzung des physikalischen Raums. Diese Konfiguration erhöht erheblich das Verhältnis von Leistung zu Gewicht und die Leistungsdichte mit einer potentiellen Verminderung des Kraftstoffverbrauchs.
• In der gesamten Beschreibung wird auf den Nutationsmotor in der in Fig. 5 dargestellten Orientierung Bezug genommen, wo die Auslaßventile oben am Motor angeordnet sind und die Antriebswellen seitlich auswärts von zwei Seiten des Motors abstehen. Allerdings ist diese Orientierung beliebig nur zur Beibehaltung einer Gleichförmigkeit in der Beschreibung des Motors ausgewählt. Die Betriebsorientierung des Motors ist nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Statt dessen ist jede Orientierung innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung möglich.
• Nach Fig. 1A ist eine Anordnung von Ball 100 und Scheibe 110 in Seitenansicht dargestellt. Die Oberflächen der Scheibe sind nicht parallel, sondern konusförmig, was sich nach der Darstellung der Scheibe 110 nach Fig. 1B offensichtlich ergibt. Lücken 190 und 192 teilen die Scheibe in die Scheibenabschnitte 120 und 130. Diese Lücken 190 und 192 sind zur Aufnahme entsprechender Anschläge 390 und 480 positioniert, die später beschrieben werden und isoliert in Fig. 12 und 13 dargestellt sind. Die Lücken 190 und 192 sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 180º voneinander beabstandet. Allerdings können sie auch unter etwas anderem Winkel angeordnet sein, wie bezüglich Fig. 17 beschrieben wird. Da Ball und Scheibe des Nutationsmotors symmetrisch sind, bleibt der Schwerpunkt von Ball und Scheibe zu allen Zeiten stationär. Dadurch kann die Nutationsscheibenbrennkraftmaschine mit hohen Umdrehungen pro Minute (RPM) aufgrund des stationären Schwerpunkts betrieben werden, wodurch Belastungen auf die Kurbelwelle minimiert werden. Sind die Anschläge nicht 180º voneinander beabstandet angeordnet, kann die Gewichtsverteilung der Scheibenabschnitte zur Beibehaltung eines stationären Schwerpunkts justiert werden. Weiterhin kann jede Anzahl von Lücken zur Festlegung zusätzlicher Kammern verwendet werden.
• Nach Fig. 1B ist eine Endansicht der Anordnung von Ball und Scheibe dargestellt. Der Ball 100 ist mit den Scheibenabschnitten 120 und 130 dargestellt, die den Ball umgeben. Die Kurbelwelle 200 (in Fig. 5 dargestellt) erstreckt sich durch Öffnung 102 und über die beiden Oberflächen des Balles hinaus. Die Kurbelwelle 200 verläuft senkrecht zur die Scheibe enthaltenden Fläche. Weiterhin ist der obere Scheibenabschnitt 120 mit einer ersten Seite 122 und einer zweiten Seite 124 und der untere Scheibenabschnitt 130 mit Seiten 132 und 134 dargestellt. Die Kanten 140 der sichtbaren Scheibenabschnitte werden im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Schließlich sind obere rechte Anschlagdichtung 160 und untere rechte Anschlagdichtung 162 entlang der Innenkante der Scheibe sichtbar, die sich vom Ball 100 bis zur Kante 140 der Scheibe erstrecken.
• Fig. 2-13 zeigen verschiedene Querschnitte von Ball, Welle und Scheibe, wie sie innerhalb einer Kammer angeordnet sind. Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht entsprechend zur Anordnung von Ball und Scheibe nach Fig. 1 innerhalb der Kammer. Die Beschreibung des Kühl- und Schmiermittelsystems und der Außenkammer des Motors nach Fig. 2-4 wird im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 5 durchgeführt.
• Nach Fig. 5 wird zuerst der allgemeine Aufbau der Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine bzw. des Nutationsmotors beschrieben. Der Nutationsmotor weist einen Ball 100 auf, der durch zwei Scheibenabschnitte 120 und 130 umgeben ist, die innerhalb Kammer 300 angeordnet sind. Die Scheibenabschnitte haben konische Form und bilden eine Kontaktlinie mit den Wänden der Kammer, wenn die Seite der Scheibe in Kontakt mit der Wand der Kammer ist. Die Kammer 300 ist aus einem passenden Material, um den Belastungen einer Brennkraftmaschine Stand zu halten. Der Ball 100 ist innerhalb der Kammer 300 durch zwei Kammerballdichtungen 308 abgedichtet. Die Dichtungen 308, die ein Durchtreten von jeglichem Brennstoff von der Kammer (Abschnitte 322 und 352 in Fig. 5) verhindern sollen, sind deutlicher in Fig. 11 dargestellt, welche einen Querschnitt der Kammer mit entferntem Ball und Scheibe zeigt. Die Dichtungen 308 sind kreisförmig und dichten den Bereich des Balles 100 ab, der sich außerhalb der Kammer 300 erstreckt.
• Zusammen mit Ball und Scheibe weist die Kammer 300 zwei Anschläge 390 und 480 auf (in Fig. 9 dargestellt und in Fig. 12 und 13 isoliert dargestellt), welche in die Lücken 190 und 192 der Scheibe passen. Die Anschläge 390 und 480 dienen zur Versorgung mit Luft und Kraftstoff, die zum Verbrennen im Motor notwendig sind.
• Um bei der folgenden Beschreibung des Aufbaus und der Tätigkeit des Nutationsmotors eine größere Klarheit und Gleichförmigkeit beizubehalten, wird die Kammer in Form eines oberen Kammerbereichs 312 und eines unteren Kammerbereichs 342 durch den Ball und die beiden Anschläge beschrieben, siehe auch Fig. 14. Diese Figur zeigt ein Schaubild der verschiedenen Kammern, Sektionen und Bereiche innerhalb des Motors. Der obere Kammerteil wird der durch den Ball und die beiden Anschläge am Boden umgebene Bereich sein, der seitlich durch die Wände 320 und 330 (Fig. 5) und die kugelsegmentförmige Kammer 310 (Fig. 5) oberhalb der Anschläge begrenzt ist. Der untere Kammerteil ist der durch den Ball und die Anschläge oben umschlossene Bereich, der seitlich durch die Wände 350 und 360 (Fig. 5) und die kugelsegmentförmige Kammer 340 unterhalb der Anschläge begrenzt ist.
• Jeder der Kammerteile wird weiterhin, wie schematisch in Fig. 14 dargestellt, in eine linke Kammersektion und eine rechte Kammersektion unterteilt. Insbesondere wird eine rechte Kammersektion 322 und eine linke Kammersektion 332 durch die Scheibenbereiche 120 in der oberen Kammer 312 bestimmt. Weiterhin sind eine rechte Kammersektion 362 und eine linke Kammersektion 352 durch einen Scheibenbereich 130 in der unteren Kammer 342 bestimmt. Schließlich wird jede Kammersektion in unterschiedliche Bereiche unterteilt, die sich kontinuierlich ändern und die Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßbereiche enthalten. Diese werden im Detail anhand der Fig. 14a-g beschrieben.
• Auslaßkanäle 368-382 nach Fig. 8 sind entlang der Seitenwände 320 und 330 im oberen Kammerteil 312 für die beiden Verbrennungs-/Auslaßsektionen positioniert. Die Auslaßventile 422-438 ebenfalls nach Fig. 8 sind innerhalb der Auslaßkanäle angeordnet. Auch wenn vier Auslaßventile auf jeder der Seitenwände in den oberen Sektionen dargestellt sind, kann jede Anzahl von Auslaßkanälen verwendet werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Auslaßventile durch Nocken betätigt, wie es gut bekannt ist. Allerdings kann jede andere passende Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Auslaßventile verwendet werden.
• Die Kurbelwelle 200 ist exzentrisch an den Antriebswellen 210 und 220 befestigt. Die von beiden Enden des Balles bzw. der Kugel vorstehen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Keilverzahnungen 230 zur Bereitstellung einer festen Anordnung der Kurbelwelle 200 an Antriebswellen 210 und 220 verwendet, um die Takte auf beiden Seiten der Scheibe um 180º phasenverschoben beizubehalten. Durch Befestigen der Kurbelwelle an den Antriebswellen werden beim Aufbau der vorliegenden Erfindung jegliche Getriebeverbindungen nicht mehr benötigt. Lager 202 ist innerhalb der Kugel positioniert und erstreckt sich zu den Antriebswellen. Kurbelwelle 200 ist drehbar innerhalb des Lagers 202 angeordnet. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Lager ein einziges zylindrisches Lager, das fest an der Kugel 100 befestigt ist. Nach Fig. 2A und 2B weist Lager 202 eine Öffnung 203 auf, die zum Ölauslaß 180 der Scheibe ausgerichtet ist, um Öl von der Scheibe zur Kurbelwelle durchzulassen. Das Lager ist aus beliebigem passenden Material, wie es an sich bekannt ist.
• Die Kurbelwelle 200, die innerhalb der Kugel und des Lagers 202 plaziert ist, ist unter einem Winkel relativ zur Mittellinie der Antriebswellen positioniert. Ein Bereich von Winkeln zwischen 10 und 700 kann beim Motor verwendet werden, je nach Anforderungen an Leistung und Drehmoment. Ein optimaler Kurbelwellenwinkel würde zwischen 10 und 300 sein. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kurbelwelle unter einem Winkel von 200 positioniert. Die Nutationsbewegung von Kugel und Scheibe, die durch die expandierenden und auf die Wand der Scheibenbereiche wirkenden Gase erzeugt wird, treibt die Kurbelwelle über ein Lager 202 an. Die Bewegung der Kurbelwelle 200 läßt sich am besten durch Vorstellen einer Linie beschreiben, die sich vom Mittelpunkt der Kurbelwelle 200 zu den äußeren Enden erstreckt. Wird die Kurbelwelle um den Mittelpunkt geschwenkt, erzeugt diese imaginäre Linie zwei Kegel, deren Spitzen im Mittelpunkt der Kurbelwelle verbunden sind. Dreht sich die Kurbelwelle 200, treibt sie die beiden Antriebswellen 210 und 220 mit einer Drehbewegung an, wobei die Drehachse der Antriebswellen die Linie durch die Mitte der Antriebswellen ist. Es ist auch möglich, eine einzelne Antriebswelle zu verwenden. Das Ende der Kurbelwelle, das nicht an einer Antriebswelle befestigt ist, würde innerhalb des Motors durch Lager gedreht werden. Während die Kugel und die konische Scheibe eine Nutationsbewegung ausführen, ändern sich stetig die unterschiedlichen Kammern des Verbrennungsmotors, die durch Scheibe und Wände der Kammer bestimmt sind, wie im Detail in den Fig. 14a-g dargestellt.
• Bei allgemeiner Beschreibung der unterschiedlichen Kammern der Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine, finden Ansaug- und Verdichtungstakte in einzelnen Sektionen auf jeder Seite des Motors im unteren Kammerteil 342 des Motors statt. Auch Verbrennungs- und Auslaßtakte finden in einzelnen Sektionen auf jeder Seite des Motors im oberen Kammerteil 312 des Motors statt. Die Verbrennungsbereiche sowohl in der oberen rechten Sektion 322 als auch der unteren linken Sektion 332 (siehe Fig. 8) zünden alle 360º, damit ein Zünden des Verbrennungsmotors alle 180º stattfinden kann. Abhängig von der Position der Scheibe gibt es entweder zwei oder drei Regionen in der oberen Kammer 312 und entweder zwei oder drei Regionen in der unteren Kammer 342, wie in den Fig. 14a-g dargestellt, die im Detail beschrieben werden. Diese Regionen werden für die vier Takte des Verbrennungsmotors auf jeder Seite des Motors verwendet.
• Insbesondere bei den Kammern nach Fig. 5 bildet die Sektion benachbart zur Oberfläche 122 des Scheibenbereichs 120 eine Sektion 322 zum Verdichten/Auslassen. Der sichtbare Auslaßkanal 374 ist einer der Kanäle, der einen Auslaß für das Abgas während des Auslaß oder Abgastakts in der oberen rechten Sektion 322 bereitstellt. Dreht sich der nutierende Körper durch seinen gesamten Bewegungsbereich, ergibt sich eine zweite obere Sektion in dem oberen Kammerteil 312. Insbesondere wird eine zweite obere Verbrennungsregion zwischen Wand 124 des Scheibenbereichs 120 und der den Auslaßkanal 382 aufweisenden Wand 330 gebildet. Diese obere Sektion auf der linken Seite wäre identisch zur Sektion auf der rechten Seite und würde um 180º phasenverschoben zur rechten Seite zünden.
• Die untere linke Sektion 352 nach Fig. 5 ist durch die Wände 134 der Scheibe 130 und die Außenwand 350 des unteren Kammerteils bestimmt. Die untere linke Sektion 352 ist die Ansaug-/Verdichtungssektion. Dreht sich der nutierende Körper durch seinen vollständigen Bewegungsbereich, ergibt sich eine zweite untere rechte Sektion 362, siehe Fig. 10, im unteren Kammerteil 342. Das Vorhandensein von entweder zwei oder drei Regionen innerhalb der oberen Kammer 312 oder der unteren Kammer 342 und die stetige Veränderung dieser Bereiche wird im Detail anhand der Fig. 14a-g diskutiert.
• Das Kühlsystem nach Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 2 zeigt eine Reihe von Fluidkanälen im Motor. Insbesondere zeigt Fig. 2A den Querschnitt der Scheibe entlang einer Linie B-B aus Fig. 1B. Auf der rechten Seite des Kugelsegments ist ein Scheibenfluideinlaß 170 dargestellt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Fluid in Kugel und Scheibe durch den Kraftstoffeinspritzanschlag 480, siehe Fig. 13, hineinbewegt, der innerhalb der Lücke 190 zwischen den Scheibenbereichen positioniert ist. Allerdings kann jede andere passende Position oder Einrichtung zum Einspritzen des Fluids verwendet werden. Auch wenn jedes passende Fluid zum Kühlen und Schmieren der Scheibe verwendet werden könnte, wird vorzugsweise Öl verwendet. Einlaß 170 führt zu einer Reihe von Kühlkanälen 172, die sich um Kanalinseln 174 herumwinden. Die Reihe von Kühlkanälen konvergiert nahe der linken Seite der Kugel am Scheibenfluidauslaß 180. Fig. 2B zeigt einen Querschnitt von Kugel und Scheibe entlang der Linie A-A aus Fig. 1A. Die Kühlkanäle 172 und die Inseln 174 sind sichtbar. Der Scheibenfluidauslaß 180 steht in direkter Verbindung mit einem Fluidtrog 179 und ermöglicht ein Durchtreten des Fluids zum Fluidauslaßkanal 182 mittels Fluidkanal 181, der innerhalb der Kurbelwelle nach Fig. 5 positioniert ist. Die Fluidauslaßkanäle 182 leiten das Fluid zu Fluidauslässen 184 innerhalb der Antriebswellen. Das Fluid wird dann gekühlt und zur Öleinlaßsektion des Kraftstoffeinspritzanschlags zurückgeführt, indem eine an sich bekannte passende Ölpumpe verwendet wird.
• Im folgenden wird die Abdichtung von Kugel und Scheibe innerhalb der Kammer beschrieben, wobei die Nutationsscheibenbrennkraftmaschine vier Hauptdichtbereiche aufweist. Zuerst ist die Kugel innerhalb der Kammer durch Dichtungen 308 abgedichtet. Diese umfassen zwei Ringdichtungen, die innerhalb der Kammer zur Abdichtung der Kammer in dem Bereich angeordnet sind, in welchem die Kugel sich durch die Kammer erstreckt. Die Abdichtungen sind auch in Fig. 11 sichtbar, in welcher Kugel und Scheibe entfernt sind. Der Motor weist ein weiteres Dichtelement 400 auf, das an Enden der Anschläge 390 und 480 angeordnet ist, die mit der Kugel in Anlage sind. In Fig. 11 sind die Abdichtungen des Luftansauganschlags 390 dargestellt. Die Dichtungen des Kraftstoffeinlaßanschlags sind identisch zu denen des Luftansauganschlags.
• Die übrigen Dichtelemente sind um die Scheibenbereiche 120 und 130 angeordnet. Diese Dichtungen werden dazu verwendet, daß ein Durchtritt von Gas von jeder der Sektionen oder Bereiche innerhalb des oberen und unteren Kammerteils verhindert wird. Nach Fig. 2A sind die Anschlagdichtungen 160-166 entlang der Kante der Scheibe angeordnet, die in Kontakt mit den Anschlägen gerät, wie später beschrieben wird. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der konischen Scheibe mit einem Paar von Dichtungen 148 und 158, die zwischen der Kante der Scheibe und der kugelsegmentförmigen Oberfläche der Kammer positioniert sind. Diese Dichtungen weisen zwei C-Ringe 152 und 162 auf, die Druck auf die Dichtelemente ausüben, um Fluid zwischen den Dichtelementen der äußeren Kante der Scheibe und der sphärischen Wand der Kammer zu halten. Fluid von der Scheibe wird zum Trog 144 von den Kühlkanälen 172 innerhalb der Scheibe mittels des Kanals 143 übertragen und wird mittels eines Kanals 145 zurückgeführt. Dieses Fluid ermöglicht eine Schmierung und Kühlung der Dichtungen.
• Die Dichtungsanordnung mit Dichtungen 148 und 158 arbeitet nach dem Prinzip, daß bei Bewegen des Scheibenbereichs 120 nach rechts entlang der Wand 310 ein Bereich mit hohem Druck an der Wand 124 ebenfalls auf Dichtung 158 einwirkt, um die Dichtung 158 nach rechts gegen die Wand 142 zu zwingen. In ähnlicher Weise zwingt ein Bereich von relativ hohem Druck sowie die Bewegung der Scheibe nach rechts entlang Wand 122 die Dichtung 148 nach links. Als Ergebnis hält die bestimmte Dichtungsanordnung das Fluid im Fluidtrog 144 zur angemessenen Abdichtung und Schmierung.
• Nach Fig. 4 ist die Außenkammer der Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine dargestellt. Oben auf dem Motor sind Auslaßkrümmer 302 und 304 dargestellt. Lufteinlaß 396 führt zur Luftwelle 398. Die Kraftstoffeinspritzsektion ist allgemein auf der gegenüberliegenden Seite des Motors dargestellt. Insbesondere weist das Kraftstoffeinspritzsystem, was später im Detail beschrieben wird, einen Akkumulator 500 mit einem Akkumulatorkanal 502 auf, der zu beiden Seiten des Motors führt. Der Akkumulatorkanal 502 führt zu einem rechten Lufteinspritzer 532 und einem linken Lufteinspritzer 552, die unter Druck stehende Luft vom Akkumulator in die Vorkammern 484 und 494 nach Fig. 9 einspritzen. Zusätzlich weist der Nutationsmotor einen rechten Kraftstoffeinspritzer 536 und einen linken Kraftstoffeinspritzer 556 auf. Die Antriebswellen 210 und 220 stehen von beiden Seiten des Motors ab.
• Fig. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 aus Fig. 4. Lufteinlaß 396 weist einen Luftkanal 398 auf, der allgemein oben in der Figur dargestellt ist. Luft tritt durch den Lufteinlaß ein und bewegt sich in die Uhrzeigerrichtung durch die Kammern innerhalb des Motors. Die Luftströmung im Motor wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. 14a-g beschrieben. Die unter Druck stehende Luft wird von dem Akkumulator 500 über einen Akkumulatorversorgungskanal 501, siehe Fig. 7, empfangen und bewegt sich durch den Akkumulatorkanal 502, der durch ein Druckventil 504 hindurchführt. Wie später im Detail beschrieben wird, wird Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer 556 eingespritzt und mit einer Ladung Luft vom Akkumulator in der Vorkammer gemischt. Die Ladung von Luft und Kraftstoff wird durch die Zündkerze 554 in der Vorkammer gezündet. Verbrennung und Abgase treten allgemein in der rechten Hälfte der Kammer auf, wo die Ventile 432-438 allgemein dargestellt sind.
• Fig. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 aus Fig. 4. Der Lufteinlaß 396 mit Luftkanal 398 ist generell nahe dem oberen Ende des Motors angeordnet. Luft bewegt sich in Uhrzeigerrichtung durch die Einlaß- und Verdichtungsbereiche zum Akkumulatorversorgungskanal 501, der Luft von den Einlaß- und Verdichtungssektionen im Akkumulator 500 zuführt. Allgemein wird die unter Druck stehende Luft vom Akkumulator mit Kraftstoff in der Vorkammer zusammengeführt. Das Kraftstoffeinspritzsystem führt die Kraftstoffladung den Verbrennungssektionen zu, die allgemein auf der linken Seite des Motors dargestellt sind. Abgasventile 368-374 und Abgasauslaß 302 sind ebenfalls in diesem Querschnitt sichtbar.
• Fig. 7 zeigt weiterhin das Luftübertragungssystem des Nutationsmotors. Unter Druck stehende Luft von der Verdichtungskammer einer beliebigen Sektion des unteren rechten Kammerteils wird mittels des Akkumulatorversorgungskanals 501 von beiden unteren rechten Sektionen auf jede Seite der Scheibe zum Akkumulator 500 transferiert. Jede Seite der Scheibe führt ein unter Druck stehendes Luftvolumen dem Akkumulator alle 360º der Kurbelwellendrehung zu. Da jede Seite um 180º phasenversetzt ist, empfängt der Akkumulator eine Ladung alle 180º der Kurbelwellendrehung. Das unter Druck stehende Luftvolumen wird im Akkumulator 500 bei vorbestimmten Druck gespeichert, der von dem erwünschten Verdichtungsverhältnis des Motors abhängt. Auch wenn der Akkumulator so ausgebildet sein kann, daß er jede Anzahl von Ladungen vom Motor aufnehmen kann, ist bevorzugt, daß der Akkumulator eine ausreichende Anzahl von Ladungen aufnimmt, um Druckfluktuationen innerhalb des Akkumulators zu minimieren, wenn geladene Luft von den Verdichtungsbereichen zum Akkumulator und vom Akkumulator zu den Verbrennungsbereichen transferiert wird.
• Während des anfänglichen Startens ist ein variables Druckventil 504 zwischen Akkumulator 500 und Lufteinspritzventil 532 angeordnet. Das Druckventil bleibt geschlossen, damit der Akkumulator seinen Betriebsdruck erreichen kann. Ist der Betriebsdruck erreicht, öffnet sich das variable Druckventil 504, damit unter Druck stehende Luft zum Lufteinspritzventil strömen kann. Das Lufteinspritzventil kann mechanisch mittels eines Nockens oder jedes anderen passenden Mechanismus betätigt werden. Bevorzugt wird ein durch ein elektronisches Steuergerät betätigter Elektromagnet verwendet. Ist das Lufteinspritzventil geöffnet, wird eine Luftladung in die Anschlagvorkammer abgegeben. Wie im Detail nach Fig. 14a-g und 15 beschrieben wird, tritt die unter Druck stehende Luftladung in die Vorkammer und die expandierende Verbrennungskammer ein, wenn die Verbrennungskammer zu expandieren beginnt. Während dieses Intervalls wird der erforderliche Kraftstoff ebenfalls eingespritzt. Sind das kombinierte Vorkammervolumen und das Verbrennungskammervolumen gleich zur eingespritzten Luftladung, schließt das Lufteinspritzventil. Eine Zündung findet statt, um die Verbrennung einzuleiten.
• Nach Fig. 8 ist eine Draufsicht auf den Nutationsmotor dargestellt. Bei dieser Ansicht kann nur der Scheibenbereich 120 gesehen werden. Die Position des Scheibenbereichs 120 in dieser Figur zeigt, daß der Scheibenbereich 120 die obere Kammer in drei Regionen unterteilt. Insbesondere ist eine linke Sektion 332, die in Regionen 334 und 336 aufgeteilt ist, bestimmt. In ähnlicher Weise ist eine rechte Sektion 332 als Region 326 dargestellt. Die Kontaktlinie 316 der Oberfläche 122 ist in Reihe mit Abgaskanal 380.
• Wenn Kugel 100 und Scheibenbereich 120 eine Nutationsbewegung ausführen, ändert die Kontaktlinie 316 ihre Position so, daß Kammervolumen für unterschiedliche Bereiche bestimmt werden. An einem bestimmten Punkt, an dem die Kontaktlinie 316 eine Kante des Anschlags erreicht, werden nur zwei Bereiche in der oberen Kammer, siehe Fig. 14a, bestimmt. Insbesondere ist Bereich 322 auf der rechten Seite der oberen Kammer 312 und Bereich 332 auf der linken Seite der oberen Kammer 312 dargestellt, wo der Scheibenabschnitt 120 eine Diagonale durch die obere Kammer 312 bildet. Bei weiterer Nutationsbewegung von Kugel und Scheibe bewegt sich die Kontaktlinie 316 entlang Wand 330, wodurch zwei Bereiche auf seiten der Kammer gebildet werden, mit einer Kontaktlinie und einem Bereich auf seiten der Kammer ohne Kontaktlinie.
• Da Ansaug- und Verdichtungsbereiche in einer einzelnen Sektion zusammengefaßt sind und Verbrennungs- und Abgasbereich ebenfalls in einer einzelnen Sektion auf einer Seite des Motors zusammengefaßt sind, weist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ein einzelner Nutationsbewegungsbrennkraftmotor zwei Verbrennungsbereiche auf. Jeder der Verbrennungsbereiche nach Fig. 8 zündet alle 360º, um die Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine insgesamt alle 180º zu zünden.
• Weiterhin werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Volumen zwischen den Kammern in der linken Sektion und der rechten Sektion des Nutationsrnotors durch Betätigen der beiden Seiten um 180º phasenversetzt aufgeteilt. Insbesondere weist der obere linke Bereich 332 eine Verbrennungsstufe im Bereich 336 und einen abschließenden Abgasmodus im Bereich 334 auf. Beide nehmen ein kleines Volumen im oberen Kammerteil 312 ein. Zur gleichen Zeit ist der obere rechte Bereich 322 im anfänglichen Abgasmodus und nimmt ein großes Volumen im oberen Kammerteil 312 ein. Als Ergebnis der geteilten Kammern, wobei die beiden Seiten um 180º versetzt zünden, ist Größe und Gewicht der Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine erheblich vermindert, während deren Effektivität erheblich gesteigert ist.
• Weiterhin sind in Fig. 8 die Abgaskanäle für die obere Kammer dargestellt. Insbesondere zeigt die rechte Kammer Abgaskanäle entlang Wand 320. Diese Abgaskanäle sind in ihrer offenen Stellung. Die Abgaskanäle entlang der linken Wand 330 sind alle geschlossen. Die Ventile öffnen alle gleichzeitig zur Abgabe von Abgas, schließen allerdings in Reihe gerade vor der Kontaktlinie. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wirken die Ventile auf eine Nockenwelle, die an den Antriebswellen befestigt ist. Aufgrund des besonderen Aufbaus des Nutationsmotors, stellen Wände 320 und 330 eine wesentlich größere Fläche bereit, die zum Abgasventilieren verfügbar ist. Insbesondere kann eine große Oberfläche für die Abgaskanäle verwendet werden, da die Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine mit Kammern arbeitet, die ihre Größe ändern, wenn Kugel und Scheibe eine Nutationsbewegung ausführen. Dieses Merkmal vermindert Pumpverluste im Vergleich zum üblichen Kolbenmotor.
• Zusätzlich verbessert der Nutationsmotor die Charakteristik der Verbrennungskammer, indem eine sphärische, dreieckförmig offene Verbrennungskammer bereitgestellt wird, die bezüglich der Flammenfront im Vergleich zur langen und engen Kammer eines Wankel-Motors in keiner Weise einschränkend ist. Auch die durch den physischen Kontakt der konischen Scheibe mit der flachen Kammerplatte definierte Linie zeigt ein relatives Rutschen. Dies ist günstig wegen der Reinigung durch diese Bewegung. Insbesondere stellt der Vorteil der Bewegung eine Reinigungsaktion für jedes abgelagerte Material zur Verfügung, das sich auf den Oberflächen während der Verbrennung und des Abgasens bilden würde.
• Nach Fig. 9 ist ein Querschnitt eines Nutationsmotors zur Darstellung des besonderen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Dieses weist einen Kraftstoffeinspritzanschlag 480, einen Akkumulator 500, einen Akkumulatorversorgungskanal 501, siehe Fig. 7, einen Akkumulatorauslaßkanal 502, ein Druckventil 504, Kraftstoffeinspritzer 536 und 556, siehe Fig. 8, Lufteinspritzventile 532 und 552 und Zündkerzen 534 und 554 auf. Insbesondere weist das Kraftstoffeinspritzsystem einen Akkumulator 500 auf, der die unter Druck stehende Luft vom Motor speichert. Auf der rechten Seite des Kraftstoffeinspritzsystems bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel betätigt ein Nocken ein Lufteinspritzventil 532, um Luft in die Vorkammer 484 hineinzulassen. Allerdings kann jede Einrichtung zum Einlassen von Luft in die Vorkammer verwendet werden, einschließlich von Hydraulikventilen. In der rechten Verbrennungskammer wird Kraftstoff der Vorkammer mittels eines Kraftstoffeinspritzers 536 nach Fig. 8 zugeführt. Zur gleichen Zeit öffnet das Lufteinspritzventil, wodurch die Luft/Kraftstoffmischung in die Vorkammer eintreten kann. Die Ladung wird dann durch Zündkerze 534 gezündet. Die Einstellungen zum Einspritzen von Luft und Kraftstoff werden im Detail anhand Fig. 16A beschrieben.
• Fig. 10 zeigt eine Unteransicht des Nutationsmotors mit unterer rechter Sektion 362 und unterer linker Sektion 352. Die Nutationsscheibenbrennkraftmaschine weist vorzugsweise zwei Anschläge auf, auch wenn zusätzliche Anschläge benutzt werden können. Nach Fig. 10 ist die Luftansaugung im Anschlag 390, der die Ansaugöffnung 394 und den Luftkanal 396 umfaßt. Der Luftansauganschlag 390 führt selektiv Luft zu beiden Seiten des Motors in Abhängigkeit von der Position der Scheibe zu, wenn sich diese über die Ansaugöffnung nutierend bewegt. Die Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine enthält keine mechanischen Ventilbauteile für den Ansaugtakt. Die Kammeranschlagseitenflächen, die in Kontakt mit der unteren Kante des Scheibenbereichs 130 stehen, können ebenfalls spezifisch geformt oder eine spezifische Kontur aufweisen, wodurch die Anschlagdichtungsazimutalbewegung minimiert wird, die erheblich wäre, wenn die Kammeranschlagseiten plan wären.
• In Fig. 10 sind insbesondere der Scheibenbereich 130 und die Kugel 100 sichtbar, wobei die Kontaktlinie 346 in etwa in der Mitte der Kammer entlang Wand 360 positioniert ist. Der Scheibenbereich 130 bestimmt Bereiche in der unteren Kammer, die Ansaug- und Verdichtungsbereiche sind. Insbesondere bestimmt die untere linke Sektion 352 auf der linken Seite der Kammer den Ansaugbereich, der komprimierte Luft dem Akkumulator 500 zuführt (Fig. 4). Eine untere rechte Sektion 362 auf der rechten Seite wird durch Ansaugbereich 364 und Verdichtungsbereich 366 als Ergebnis der Kontaktlinie 346 auf Wandfläche 360 bestimmt. Nach Verdichten der Luft im Verdichtungstakt, wird die komprimierte Luft zum Akkumulator transferiert und dann zur Vorkammer abgegeben, was mit mehr Detail anhand Fig. 14 beschrieben wird.
• Fig. 11 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Abgassystems. Insbesondere durch kleinere Modifikationen nach Fig. 11 können einige der Abgasventile durch einen einzelnen Auslaß 402 oder einen Vielfachauslaß auf der Kugeloberfläche der Kammer ersetzt werden. Die Anordnung des Auslaß 402 wäre benachbart zur Anschlagzwischenf läche mit dem Gehäuse. Insbesondere sind in Fig. 11 Kugel und Scheibe entfernt. Der einzige Auspuffkanal ist oberhalb der Anordnung des Anschlags dargestellt. Deshalb ist der einzige Kanal beiden Abgaskammern gemeinsam. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel würden einzelne Abgaskanäle 368 und 376 entlang der Seitenwand verbleiben, um jegliches in der Auspuffkammer verbleibendes Restgas abzugeben, nachdem die Scheibe sich über den Abgaskanal bewegt hat. Die allgemeine Form des Kanals wäre die eines sphärischen Dreiecks, das in der sphärischen Oberfläche angeordnet ist, um die Vorteile der Geometrien durch die Nutationsbewegung der Scheibe über das sphärische Gehäuse in Anspruch zu nehmen. Die Größe wäre so, daß der Verbrennungstakt maximiert ist und die Abgastakteffektivität nicht behindert. Ebenfalls nach Fig. 11 sind Dichtungen 308 zur Abdichtung von Kugel und Kammer und Luftanschlagdichtungen 400 zur Abdichtung des Luftanschlags gegenüber der Kugel dargestellt. Eine ähnliche Dichtungseinrichtung ist am Kraftstoffeinspritzanschlag vorgesehen, um den Kraftstoffeinspritzanschlag gegenüber der Kugel abzudichten.
• Nach Fig. 12 und 13 sind die beiden Anschläge isoliert in unterschiedlichen Querschnittsansichten dargestellt. Fig. 12 zeigt allgemein die Luftansaugung 396 des Luftansauganschlags 390, wodurch Luft in den Luftkanal 398 eintreten kann. Die Luft bewegt sich weiter und tritt in die Luftkammer durch die Luftansaugöffnung in den Motor ein. Der Kraftstoffeinspritzanschlag 480 ist ebenfalls in Fig. 12 dargestellt und wurde im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben. Die Anschläge nach Fig. 12 sind innerhalb von Lücken in Kugel und Scheibe angeordnet. Fig. 13 zeigt einen Kraftstoffeinspritzschnitt, der einen Querschnitt des Kraftstoffeinspritzgerätes nach Fig. 9 darstellt.
• Nach Darstellung des Nutationsmotors anhand unterschiedlicher Querschnittsansichten wird die Orientierung und Wechselwirkung der verschiedenen Kammern im folgenden anhand der Beschreibung der Fig. 14a-g deutlich. Fig. 14 zeigt ein Schaubild zur Beschreibung der verschiedenen Kammern, Sektionen und Regionen sowie der unteren linken Sektion 352 und der oberen linken Sektion 332, die eine Hälfte des Motors bilden, in der jeder der vier Takte auftritt. Zusätzlich bilden untere rechte Sektion 362 und obere rechte Sektion 322 die andere Hälfte des Motors, wo jeder der vier Takte ebenfalls auftritt. Deshalb ist der Betrieb eines einzelnen Nutationsscheibenverbrennungsmotors gemäß vorliegender Anmeldung äquivalent zu zwei rotierenden Wankel-Motoren oder zu einem Vier-Takt-Vierzylinderkolbenmotor im Hinblick auf die Zündfrequenz. Allerdings ist der Nutationsscheibenverbrennungsmotor in Größe und Gewicht erheblich reduziert und erfordert nur zwei Zündkerzen gegenüber vier Zündkerzen bei einem vergleichbaren Vierzylinderkolbenmotor.
• Nach Fig. 14a-g im Zusammenhang mit dem Schaubild zur Darstellung der verschiedenen Kammern, Sektionen und Regionen in Fig. 4, ist die sequentielle Betätigung des Nutationsmotors dargestellt. Fig. 14a-g zeigen die Position der Scheibe sowohl im oberen Kammerteil 312 als auch unteren Kammerteil 342 zu gleichen Zeiten, wenn sich die Kurbelwelle durch verschiedene Kurbelwellenwinkel dreht. Insbesondere entspricht die obere Hälfte der Fig. 14a-g dem oberen Kammerteil 312, während die untere Hälfte dem unteren Kammerteil 342 entspricht, wobei sich die Kurbelwelle über insgesamt 540º in 90º-Intervallen dreht. Jeder Takt (d.h., Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Abgeben) dauert 270º. Die Geometrie des Motors erlaubt ein Zünden alle 180º. Die gesamten 540º der Drehung sind dargestellt, da vollständige Verbrennungs- und Abgastakte sowohl in der oberen rechten Sektion 322 als auch der unteren linken Sektion 332 sichtbar sind und ein vollständiger Ansaug- und Verdichtungstakt sowohl in der unteren rechten Halbkammer 362 als auch der unteren linken Halbkammer 352 sichtbar ist. Allerdings ist offensichtlich, daß ein Takt der Nutationsscheibe sich alle 360º wiederholt, wobei die 540º-Drehung nur zur Vereinfachung dargestellt ist. Die Legende am unteren Ende der Fig. 14a-g zeigt die Stufen der verschiedenen Bereiche.
• Die Bewegung der oberen Kammer arbeitet ebenfalls in Verbindung mit der unteren Kammer, so daß Ansaugen und Verdichten in einer unteren Kammer komprimierte Luft für den Leistungs- und Abgastakt der oberen Kammer zur Verfügung stellen. Insbesondere Fig. 14a zeigt den oberen Bereich 120 diagonal positioniert quer zum oberen Kammerteil 312, wobei die Kurbelwellenposition willkürlich als 0º definiert ist, wodurch eine obere rechte Sektion 322 und eine obere linke Sektion 332 bestimmt sind. Bei der 0º-Kurbelwellenposition enthält die obere rechte Kammer 322 einen oberen rechten Abgasbereich 326 und die obere linke Kammer 332 einen oberen linken Leistungsbereich 334.
• Fig. 14a zeigt den unteren Scheibenbereich 130 diagonal quer zum unteren Kammerteil 342 mit Kurbelwellenposition bei 0º, wodurch eine untere rechte Sektion 362 in eine untere linke Halbkammer 352 bestimmt sind. Bei der 0º-Kurbelwellenposition enthält die untere rechte Sektion 362 einen unteren rechten Ansaugbereich 364 und die untere linke Sektion 352 einen linken Verdichtungsbereich 356.
• Dreht sich die Kurbelwelle um 90º, bewegt sich der obere Scheibenbereich 120 in die Stellung nach Fig. 14b. Zu diesem Zeitpunkt bildet die Kante der Scheibe 122 eine Berührungs- oder Kontaktlinie 316 mit der rechten Seitenwand 320 der oberen Kammer. Die Kontaktlinie 316 bildet einen oberen rechten Leistungsbereich 324 und einen oberen rechten Auspuffbereich 326. Die Kontaktlinie 316 bewegt die Scheibe zur Bestimmung von Kammern, die sich kontinuierlich im Volumen ändern. In der oberen linken Sektion 332 existiert nur ein einzelner oberer linker Leistungsbereich 334. Der Leistungstakt endet gerade im Leistungsbereich 334, wenn dieser das Maximalvolumen erreicht und die Abgasphase gerade beginnt.
• Zur gleichen Zeit bewegt sich der untere Scheibenbereich 130 zur Position nach Fig. 14b. Die Kante der Scheibe 130 bildet eine Kontaktlinie 346 mit der linken Seitenwand 350 der unteren Kammer. Die Kontaktlinie 346 bildet einen unteren linken Ansaugbereich 354 und einen unteren linken Verdichtungsbereich 356. Bewegt sich die Kontaktlinie 346, bestimmt der untere Scheibenbereich 130 Kammern, die sich kontinuierlich ändern. Die komprimierte Luft wird dem Akkumulator zugeführt und in die untere Kammer während der Verbrennungsphase (in Fig. 14(c)) vor Zündung abgegeben. Die Abfolge des Zündens in der Verbrennungskammer wird im Detail bezüglich Fig. 15 erläutert. In der unteren rechten Kammersektion 362 existiert nur ein einzelner unterer rechter Ansaugbereich 364. Der Ansaugtakt ist gerade im unteren rechten Bereich 364 beendet, da er sein Maximalvolumen erreicht und die Verdichtungsphase gerade beginnt.
• Dreht sich die Kurbelwelle um weitere 90º (insgesamt 180º) nach Fig. 14c, ist der Scheibenbereich 120 wieder entlang einer Diagonalen quer zum oberen Kammerteil angeordnet und bestimmt nur zwei Kammern. Insbesondere ist der obere rechte Auspuffbereich 326 verschwunden und der obere rechte Leistungsbereich 324 wurde größer, wenn sich der Leistungstakt auf der rechten Seite fortsetzt. In der oberen linken Sektion existiert nur ein oberer linker Auspuffbereich 336. Dieser wurde kleiner, da die linke Kammersektion weiterhin Abgas ausläßt. Es ist zu beachten, daß die an der linken Seitenwand 330 der oberen Kammer positionierten Ventile sich sequentiell vor der Kontaktlinie 316 zu schließen beginnen, wenn der Scheibenbereich 120 weiterhin eine Nutationsbewegung ausführt.
• An diesem Punkt ist die untere Scheibe wiederum an einer Diagonalen quer zur unteren Kammer positioniert, wodurch nur zwei Kammern bestimmt werden. Insbesondere ist der untere rechte Ansaugbereich 364 verschwunden und der untere rechte Verdichtungsbereich 366 wird kleiner, wenn sich der Verdichtungstakt auf der rechten Seite fortsetzt. In der unteren linken Kammer existiert nur ein unterer linker Ansaugbereich 354. Der Bereich ist größer geworden, da die linke Kammersektion weiterhin Luft ansaugt beim Vorbeibewegen der unteren Scheibe über Lufteinlaßöffnung 394.
• Erreicht die Kurbelwelle 270º ihrer Drehung nach Fig. 14d, ist die obere rechte Sektion 322 immer noch ein einzelner oberer rechter Leistungsbereich 324 am Ende des Leistungstakts. An diesem Punkt haben sich die Ventile gerade geöffnet und der Abgastakt in der oberen rechten Kammer beginnt gerade. In der oberen linken Sektion wird eine Kontaktlinie 316 nun entlang der oberen linken Seitenwand 330 gebildet. Der Kontaktpunkt 316 bestimmt den oberen linken Leistungsbereich 334, der sich gerade während des Leistungstakts in der oberen linken Kammer 332 zu formen beginnt. Wenn der Leistungstakt beginnt und der obere linke Leistungsbereich 334 zu expandieren beginnt, wird der obere linke Abgasbereich 336 geringer, wenn die Abgasphase endet. Dabei beginnen die Ventile sich sequentiell zu schließen.
• Bei einer Drehung von 270º ist die untere linke Sektion 352 immer noch nur ein einzelner unterer linker Ansaugbereich 354 am Ende des Ansaugtakts. An diesem Punkt beginnt gerade der Kompressionstakt in der unteren Kammer. In der unteren rechten Sektion wird nun eine Kontaktlinie 356 entlang der unteren rechten Seitenwand 360 gebildet. Die Kontaktlinie 346 bestimmt den unteren rechten Ansaugbereich 364, der sich gerade während des Ansaugtakts in der unteren rechten Sektion 362 zu bilden beginnt. Setzten sich Ansaug- und Verdichtungstakt fort, wird der untere rechte Ansaugbereich 364 größer, da sich das Ansaugen im unteren rechten Bereich fortsetzt, und der untere rechte Verdichtungsbereich 366 wird kleiner, wenn die Verdichtungsphase endet. Das komprimierte Gas wird dem Akkumulator zugeführt und wird der oberen Kammer während der Verbrennungsphase vor Zündung zugeführt.
• Erreicht die Drehung der Kurbelwelle ihre 360º/0º-Stellung nach Fig. 14e, ist der obere Scheibenbereich 120 entlang einer Diagonalen und in gleicher Position wie bei 0º positioniert. Zu diesem Zeitpunkt ist ein voller Leistungstakt auf der rechten Seite beendet. In ähnlicher Weise ist der untere Scheibenbereich 130 nun entlang einer Diagonalen und der gleichen Position bei 0º positioniert. An diesem Punkt ist ein vollständiger Ansaugtakt auf der linken Seite vollendet. Fig. 14f und 149 zeigen den Nutationsmotor bei einem Kurbelwellenwinkel entsprechend einer Drehung von 450º und 540º. Diese Figuren sind zur Vereinfachung beigefügt, um einen vollständigen Leistungstakt und einen vollständigen Abgastakt in jedem der oberen Bereiche und einen vollständigen Ansaugtakt und einen vollständigen Verdichtungstakt in jedem der unteren Bereiche darzustellen.
• Ein signifikanter Vorteil des Nutationsmotors ist der Überlapp der Leistungstakte. Dieser ist in Fig. 14c und 14d sichtbar. In Fig. 14c bildet sich gerade der obere linke Leistungsbereich 334 und der obere rechte Leistungsbereich 324 existiert bereits. In Fig. 14d existiert der obere linke Leistungsbereich 334 bereits und der obere rechte Leistungsbereich 324 steht gerade vor seinem Ende, da die gesamte Kammer zum oberen linken Auspuffbereich 336 wird. Dieser Leistungsüberlapp kann in Abhängigkeit von den Positionen der Anschläge variieren, was später beschrieben wird.
• Fig. 15 zeigt, wie das Verdichtungsverhältnis ohne signifikante Hardwareänderungen des Motors verändert werden kann. Noch wichtiger, können Änderungen in der Verdichtungsrate während der Tätigkeit des Motors vorgenommen werden. Eine Änderung im Verdichtungsverhältnis wird durch (1) Ändern des Drucks der Luft im Akkumulator, (2) Ändern der Position der Kontaktlinie der Scheibe, die das Volumen der Verbrennungskammer bestimmt, und (3) Ändern der Einstellung der Einspritztätigkeit von Lufteinspritzventil, von Kraftstoffeinspritzung und Zünden in der Verbrennungsstufe erhalten. Diese Änderungen können durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert werden.
• Insbesondere ist eine Veränderung des Drucks im Akkumulator durch Verwenden eines variablen Druckventils ermöglicht, das durch ein elektrisches Steuergerät gesteuert werden kann. Zusätzlich kann ein elektronisches Steuergerät das Gesamtvolumen der Verbrennungskammer und der Vorkammer wie auch die Einstellung des Zündens steuern. Unterschiedliche Kontaktlinienpositionen, die Verbrennungskammerbereiche (schraffiert) bestimmen, sind in den Fig. 15(A) und 15(B) dargestellt. Die Implikationen des variablen Verdichtungsverhältnis sind signifikant unter Beachtung, daß eine Multikraftstoffähigkeit ermöglicht wird. Eine solche Multikraftstoffähigkeit ist in einer Anzahl von Anwendungen von Nutzen, einschließlich von militärischen Anwendungen.
• Nach dem Blockdiagramm in Fig. 15(C) bestimmt das elektronische Steuergerät den im Akkumulator für ein bestimmtes Verdichtungsverhältnis erforderlichen Druck. Ist dieser Druck noch nicht erreicht, wird das variable Druckventil geschlossen. Ist der Druck einmal erreicht, wird das variable Druckventil geöffnet. Das elektronische Steuergerät bestimmt ebenfalls die Position der Kontaktlinie in Abhängigkeit eines Kurbelwellenwinkels. Erreicht die Kontaktlinie den erwünschten Kurbelwellenwinkel, schließt der Lufteinspritzer und die Zündkerze zündet, um die Verbrennung einzuleiten.
• Fig. 16(A) zeigt die Einstellung von Luft und Kraftstoffeinlaß bei einem Ausführungsbeispiel des Nutationsmotors mit einem einzelnen Einspritzer nach Fig. 9. Insbesondere zeigt Fig. 16(A) den Einlaß von Kraftstoff- und Luftladungen als Funktion eines Kurbelwellenwinkels. In der rechten Sektion wird beispielsweise Kraftstoff mittels eines Einspritzers 536 für eine bestimmte Periode zugeführt, die durch eine bestimmte Kurbelwellenwinkeldrehung bestimmt ist. Luft wird ebenfalls durch Öffnung des Lufteinspritzventils 532 zugeführt. Hat die Kurbelwelle den erforderlichen Winkel für das bestimmte Verdichtungsverhältnis erreicht, schließt das Lufteinspritzventil und der Motor zündet.
• Fig. 16(B) zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 16(A) mit einem zusätzlichen Magerkraftstoffeinspritzer 540 in der rechten Sektion zur Bildung einer Schichtladung. Der Kraftstoff vom Einspritzer 540 wird dem Luftstrom innerhalb des Lufteinspritzers hinzugefügt, während Luft in die Vorkammer zur Bildung einer mageren Mischung für eine bestimmte Kurbelwellenwinkeldauer eingespritzt wird. Vor dem Zünden wird eine bestimmte Menge von zusätzlichem Kraftstoff durch den Fettkraftstoffeinspritzer 536 hinzugefügt, um eine fette Mischung in der Vorkammer zu bilden. Dieser zusätzliche Kraftstoff bildet eine fette Mischung in der Vorkammer. Eine Schichtladung wird durch dieses Verfahren in der Verbrennungskammer gebildet. Die Schichtladung wird dann durch Zündkerze 534 gezündet. Eine Schichtladung ist nützlich, da sie ein effizienteres Verbrennen ermöglicht.
• Fig. 17 zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele zum Positionieren der Anschläge 390 und 480. Insbesondere wird in Abhängigkeit von der Position der Anschläge der Überlappungsgrad variieren. Drei Fälle werden beschrieben. Im ersten Fall, in dem die Anschläge symmetrisch in der Kammer positioniert sind, wodurch gleiche Volumen in den oberen und unteren Kammern bereitgestellt werden, wird in dieser Situation der Überlapp durch 90º minus einer Hälfte der Bogenlänge der Anschläge bestimmt. Beträgt beispielsweise die Bogenlänge des Anschlags 20º, ergibt sich der Überlapp durch folgende Gleichung: 90 - 1/2 (20) = 80º. Im zweiten, in Fig. 17b dargestellten Fall, wo ein Atkinson-Takt verwendet wird, kann der Überlappungsgrad größer als 90º sein. Insbesondere wird beim Atkinson-Takt die kleinere Kammer zum Ansaugen und Verdichten und die größere Kammer zum Verbrennen und Abgasabgeben benutzt. Ein Nettogewinn bei Leistung und Effektivität ergibt sich, indem eine gewisse Ladung eines Kraftstoff/Luftgemisches gezündet werden kann und in einem größeren Ausmaß expandieren kann, als bei einer symmetrischen Anschlaganordnung (gleiches Volumen) erhältlich ist. Schließlich wird der dritte in Fig. 17c dargestellte Fall als Eigenüberladungsanordnung bezeichnet, bei der die kleinere Kammer zum Verbrennen und Abgasabgeben und die größere Kammer zum Ansaugen und Verdichten verwendet werden. Hier beträgt der Überlapp des Verbrennungs/Abgastakts maximal 90 - 1/2 (a), wobei a die Bogenlänge des Anschlags ist. Der Nettogewinn der Leistung ist ein Ergebnis der größeren Ladung der Luft/Kraftstoffmischung im Vergleich zur symmetrischen Anschlagkonfiguration (gleiche Volumen) aufgrund der höheren Drücke, die aufgrund der größeren Ladung möglich sind.
• Zusätzlich zu dem obenbeschriebenen Motor ergibt sich, daß die Nutationsstruktur als Pumpe verwendet werden kann, was eine natürliche Ausdehnung der Erfindung ist. Ein signifikantes Merkmal der Pumpe ist, daß es zwei Einrichtungen zum Betätigen der Pumpe gibt. Insbesondere die erste Einrichtung würde eine mechanische Pumpe sein, wobei die Antriebswellen zum Antreiben der nutierenden Scheibe verwendet werden. Die Kammern würden dann als Pumpe wirken. Die zweite Einrichtung zum Betätigen der Pumpe wäre, eine der Kammern als Antriebskammer zu benutzen, während die andere Kammer als angetriebene Kammer arbeitet. Es ist wichtig anzumerken, daß es möglich ist, die oberen Kammern als Antriebskammern und die unteren Kammern als Pumpenkammern zu verwenden oder die linke Seite der Pumpe (die obere und untere linke Kammer) als Antriebskammern und die rechte Seite der Pumpe (die obere und untere rechte Seite der Kammer) als Pumpenkammern zu verwenden.
• Ebenfalls im Hinblick auf die Pumpe, können asymmetrische Anschläge und multiple Anschläge verwendet werden, um multiple Auslässe für variable Volumen zu erhalten. Daher ist es möglich, die verschiedenen Kammern zum Pumpen oder Mischen von Volumen unterschiedlicher Größen oder unterschiedlicher Fluidtypen zu verwenden.
• Weiterhin kann die Struktur als Kompressor eingesetzt werden. Bei einer symmetrischen Anschlaganordnung erhält man einen Einzelstufenkompressor. Bei einer unsymmetrischen Anschlaganordnung, wird das größere Volumen zum Ansaugen und Verdichten und das kleinere Volumen als Zweistufenkompressor verwendet. Insbesondere ist es möglich, einen Vielstufenkompressor zu verwenden, wobei das Volumen der zweiten Kammer das gleiche Volumen wie der Akkumulator aufweist. Die verdichtete Luft vom Akkumulator wird nochmals in der zweiten Kammer verdichtet, wodurch ein Vielstufenkompressor gebildet ist.
• Auch wenn ein bevorzugter Aufbau des Nutationsmotors bzw. der Nutationsbewegungsbrennkraftmaschine vorangehend beschrieben wurde, sind verschiedene Änderungen ohne Verlassen der vorliegenden Erfindung machbar. Beispielsweise können vielfach Motoreinheiten bereitgestellt werden, bei der Motoreinheiten für eine größere Leistung gekoppelt werden. Aus diesem Grund werden die Merkmale des Nutationsmotors, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben wurden, zum Zwecke der Illustration und nicht der Einschränkung angegeben. Folglich muß für zum Feststellen des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung auf die beigefügten Ansprüche verwiesen werden.

Claims (11)

1. Eine Nutationsscheibenbrennkraftmaschine, welche aufweist:

eine Nutationsscheibe (110) mit kegelförmigen Flächen und einer zentral angeordneten Kugel (100)

eine Kammer (300) zur Aufnahme der Scheibe (110), wobei die Kammer (300) ein zentrallager zum bewegbaren Angreifen an die Kugel (400) und zum Ermöglichen einer Nutationsbewegung der Scheibe (110) innerhalb der Kammer (300) aufweist,

eine Kurbelwelle (200), welche drehend an der Achse der Scheibe (110) innerhalb der Kugel (100) angeordnet ist,

Antriebswellen (21,220) welche auf der Achse der Kammer (300) auf ihren beiden Seiten angeordnet sind, wobei die Antriebswellen (219,220) exzentrisch an der Kurbelwelle (200) angehängt sind, wodurch die Nutationsbewegung der Scheibe (110) die Antriebswellen (219,220) in Drehung versetzt,

die Scheiben (110) eine Vielzahl von Nuten (190,192) und die Kammer eine Vielzahl von Anschlägen (390,480) aufweist, welche Anschläge zu den Lücken (190,192) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (300) als symmetrisches Kugelsegment ausgebildet ist und die Anschläge (390,480) die Kammer (300) in eine Ansaug/Kompressions-Sektion (342) und eine Verbrennungs/Auslaß-Sektion (312) unterteilen, wobei die Scheibe (300) einen ersten Bereich (130) und einen zweiten Bereich (120) aufweist, welcher erste Bereich (130) die Ansaug/Kompressions-Sektion (342) in zwei Regionen (352,362) und der zweite Bereich (120) die Verbrennungs/Auslaß-Sektion (312) in zwei Regionen (322,332) unterteilt, und wobei wenigstens einer (480) der Anschläge (390,480) wenigstens einen Durchlaß (538) zum Passieren von Brennstoff in wenigstens eine Sektion (312) aufweist.

2. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (390) der Anschläge (390,480) eine Lufteinlaßeinrichtung (398) zur Zufuhr von Luft zu wenigstens einer Sektion (342) der Kammer (300) aufweist.

3. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (390,480) eine Passage (490) zum Übertragen eines Fluids zur Kugel (100) und zur Scheibe (110) zum Schmieren und Kühlen der Scheibe (110) aufweist.

4. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrische, kugelsegmentförmige Kammer (360) flache Flächen (320,330) aufweist, die senkrecht zur Antriebswelle angeordnet sind, und Auslaßkanäle (368,382) aufweist, die in den flachen Flächen (320,330) angeordnet sind.

5. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutationsscheibe (110) eine erste Abdichteinrichtung (158,148) aufweist, welche an der äußeren Peripherie der Scheiben (110) angeordnet ist, wobei die erste Dichteinrichtung zwei Dichtungen (158,148) entlang der gekrümmten Kante der Scheiben (110), welche die Kammer (300) kontaktiert, aufweist.

6. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abdichteinrichtung (158,148) zwei O-Ringe (152,162) entlang der äußeren Peripherie der Scheibe aufweist, wobei die O-Ringe (152,162) die Dichtungen (158,148) zur Aufrechterhaltung einer fluiddichten Abdichtung zwischen der Scheibe (110) und der Kammerwand beaufschlagen.

7. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (190,192) unter einem Winkel zwischen 60 und 180º voneinander angeordnet sind, wobei das Volumen der Ansaug/Kompressions-Sektion (342) geringer als das Volumen der Verbrennungs/Auslaß-Sektion (312) ist und die Scheiben (110) asymmetrisch ausgebildet ist, um ein stationäres Massenzentrum bei Nutation von Kugeln (100) und Scheiben (110) aufrechtzuerhalten.

8. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (190,192) zueinander unter einem Winkel von 60 bis 180º voneinander angeordnet sind, wobei das Volumen der Ansaug/Kompressions-Sektion (342) größer als das Volumen der Verbrennung/Auslaß-Sektion (312) ist, und die Scheibe (110) asymmetrisch zur Aufrechterhaltung eines stationären Massenzentrums bei Nutation von Kugel (100) und Scheibe (110) ist.

9. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Auslaßkanal (402) benachbart zu einem der Anschläge (390,480) auf der kugelsegmentförmigen Wand der Verbrennungs/Auslaß- Sektion (312) zum Auslassen aus dieser Sektion positioniert ist.

10. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Speicher (500) zur Speicherung komprimierter Luft von der Ansaug/Kompressions-Sektion (342), einer Vorkammer (484,494), einer Einrichtung (535,552) zum Einspritzen von komprimierter Luft in die Vorkammer (484,494), einer ersten Einrichtung (536,556) zum Einspritzen von Brennstoff in die Vorkammer (484,494) und eine Einrichtung (534) zum Zünden des Brennstoff/Luft-Gemisches.

11. Nutationsscheibenbrennkraftmaschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (504, Fig. 15C) zur Überwachung des Drucks der Luft in dem Speicher (500), des Volumens des Verbrennungsbereiches (323,332) innerhalb der Verbrennungs/Auslaß-Sektion (312) und des Zeitablaufs des Feuerns der Einrichtung (534) zum Zünden des Luft/Brennstoffgemisches.