DE69906486T2 - Rotationsmaschine - Google Patents

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    • F01C3/00Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/02Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsmaschine, die zur Verwendung als Motor oder als Pumpe ausführbar ist. In erster Linie soll die Maschine jedoch als Motor verwendet werden.
  • Hubkolbenverbrennungsmotoren, die zum Beispiel im Viertaktverfahren betrieben werden und Benzin oder Diesel als Kraftstoff verwenden, sind sehr gut bekannt.
  • Die Unzulänglichkeiten herkömmlicher Motoren sind auch gut bekannt, und seit mehr als einem Jahrhundert besteht ein großer Forschungs- und Entwicklungsaufwand, der daraufhin abzielt, verbesserte Verbrennungsmotoren bereitzustellen. Ein Teil der Forschung konzentrierte sich auf den Versuch einer Verbesserung des grundlegenden Hubkolbenmotors, zum Beispiel durch eine genauere Steuerung von Verbrennungsbedingungen. Im Blickpunkt weiterer Forschung stand die Bereitstellung einer alternativen Konstruktion zu dem grundlegenden Hubkolbenmotor. Der Wankelmotor ist ein Beispiel für einen solchen Vorschlag, dieser ist jedoch mit einigen der Nachteile herkömmlicher Kolbenmotoren behaftet und weist seine eigenen Probleme auf.
  • Gasturbinen leiden nicht so sehr unter Vibrationen, aber kleine Turbinen können nicht so leicht effizient hergestellt werden.
  • Derzeit werden Hubkolbenverbrennungsmotoren in erster Linie zum Fahrzeugantrieb verwendet und erreichen bestenfalls einen Wirkungsgrad von nur ca. 30%. Darüber hinaus müssen Maßnahmen getroffen werden, Lärm und Vibrationen zu reduzieren.
  • In der DE-PS 42 00 146 wird eine Rotationsbrennkraftmaschine beschrieben. Bei dieser Maschine dreht sich ein Rotor in einer Ringkammer und trägt eine Schaufel, die die Kammer durchläuft. An einer Stelle wird die Kammer durch eine bewegliche Sperrplatte gesperrt, welche bei jeder Drehung in jeder Stufe eine Öffnung aufweist, durch die die Schaufel die Platte passieren kann. Gaseinlässe und -auslässe sind nahe der Platte angeordnet, und der Rotor dreht sich vier Mal zur Vervollständigung eines Motorzyklus.
  • Des Weiteren beschreibt die FR-PS 334 055 eine Rotationsmaschine. Diese Maschine weist eine bewegliche Sperrplatte auf, die sich bewegen kann, um das Passieren eines Kolbens zu gestatten. Die Sperrplatte besteht aus zwei gegenläufigen, mit Löchern versehenen Scheiben, deren Löcher sich an einer Stelle im Zyklus überlappen, damit der Kolben passieren kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rotationsbrennkraftmaschine bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen ringförmigen Zylinder, einen zur Drehung um die Zylinderachse auf einer Welle angebrachten Rotor, mindestens zwei am Rotor angebrachte Kolben, deren Querschnittsfläche im Wesentlichen gleich der Querschnittsform des Zylinders ist, wobei der Rotor und die Kolben so angeordnet sind, dass die Kolben bei Drehung des Rotors das Innenvolumen des Zylinders durchlaufen, einen Ventilmechanismus zum Öffnen und Schließen des Querschnitts des ringförmigen Zylinders, einen auf einer Seite des Ventilmechanismus vom Zylinder führenden Druckgasauslass, ein Einwegeventil im Druckgasauslass, eine Druckgaskammer zum Empfang von Gas aus dem Auslass, einen auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilmechanismus in den Zylinder führenden Verbrennungskanal, ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Verbrennungskanals unabhängig vom Ventilmechanismus und ein Mittel zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches im Verbrennungskanal; dadurch gekennzeichnet, dass ein dauerhaft geöffneter Arbeitsfluideinlass zum und ein dauerhaft geöffneter Abführauslass vom Zylinder vorgesehen sind, um gegenüberliegenden Seiten des Ventilmechanismus Fluid zuzuführen bzw. Fluid daraus abzuführen, wobei der Arbeitsfluideinlass und der Abführauslass in Positionen vorgesehen sind, die bezüglich des Durchmessers des ringförmigen Zylinders im Wesentlichen diametral gegenüber dem Ventilmechanismus liegen, und dass der Ventilmechanismus zwei parallele, gegenläufige Platten umfasst, die jeweils einen Ausschnitt an ihrem Umfang aufweisen, wobei die Platten so angeordnet sind, dass ihre Rotationsebene den Zylinder an einer Stelle am Zylinderumfang schneidet.
  • Die Druckgaskammer ist vorzugsweise unabhängig vom Motorblock, in dem der Zylinder ausgebildet ist, und das Verbrennungskanalventil wird durch einen von der Wellenachse angetriebenen Zeitsteuermechanismus gesteuert.
  • Es ist wichtig, dass das Ventil zum Öffnen und Schließen des Verbrennungskanals nicht an den Ventilmechanismus gebunden ist, der den Zylinder abwechselnd sperrt und entsperrt. Dadurch kann die Zeitsteuerung des Verbrennungszyklus zu einem beliebigen Zeitpunkt eingestellt werden, so dass sie die an den Motor gestellten. Lastbedingungen auf effektivste Weise erfüllt.
  • Die Maschine enthält vorzugsweise einen einstellbaren Zeitsteuermechanismus, der eine Änderung der Steuerzeiten des Betriebs des Verbrennungskanalventils bezüglich des Ventilmechanismus gestattet. Dieser Zeitsteuermechanismus kann Eingangssignale/Antrieb vom Rotor und/oder von anderen Motorparametern, wie zum Beispiel Temperatur, Fahrergeschwindigkeitsanforderungseingabe und von anderen Parametern, die in Bezug auf die Motorsteuerung bekannt sind, empfangen.
  • Somit kann gemäß diesem Aspekt der Erfindung ein Fluid in einer Druckkammer mit einem Kolbenglied gezielt komprimiert oder entspannt werden, ohne dass eine hinund hergehende Bewegung erforderlich ist. Dies kann zu einer Vorrichtung führen, die mit geringeren Vibrationen, gleichmäßiger und effizienter läuft.
  • Obgleich dem Fluid extern Wärme zugeführt werden könnte, wird Wärme vorzugsweise durch Verbrennung im Fluid erzeugt, wobei das Fluid Sauerstoff (zum Beispiel Luft) enthält. Kraftstoff kann entweder in der Kammer verbrannt werden, wenn sich das Fluid entspannt, oder in einer äußeren Kammer, aus der das Fluid wieder in die Kammer eingeführt wird, oder beides.
  • Ein Vorteil dieses Verbrennungsmotors besteht darin, dass Kraftstoff allmählicher verbrennt werden kann, statt dass eine starke Explosion wie bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor erforderlich ist, wodurch eine vollständigere Verbrennung ermöglicht werden und des Weiteren möglicherweise unerwünschte Verbrennungsnebenprodukte, wie zum Beispiel Stickstoffoxide, reduziert werden können.
  • Die Verbrennung von Kraftstoff kann bevor das Fluid wieder eingeführt wird, während das Fluid wiedereingeführt wird oder. vollständig nachdem das Fluid eingeführt worden ist oder in einer beliebigen Kombination des Obigen erfolgen. Vorzugsweise wird das komprimierte Fluid über eine mit einem Teil der Kammer in der Nähe des Ventilbereichs in Strömungsverbindung stehende Vorkammer wieder in die Kammer eingeführt, und Kraftstoff wird in der Vorkammer gezündet.
  • Vorzugsweise weist die Maschine zwei im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Kolben auf. Überraschenderweise bietet die Verwendung von zwei Kolben Vorteile gegenüber größeren Anzahlen von Kolbengliedern, da sich der Kolben bei einem Arbeitshub um fast 180 Grad durch die Kammer bewegen kann, wodurch Zeit zum Abziehen maximaler Energie aus der Verbrennung und zur Gestattung einer im Wesentlichen vollständigen Verbrennung gestattet wird. Es können jedoch auch drei, vier oder sogar noch mehr Kolbenglieder vorgesehen werden.
  • Vorzugsweise wird Fluid mittels eines oder mehrerer um die Kammer herum angeordneter Kanäle der Kammer zugeführt oder daraus abgeführt, wobei die Kanäle so angeordnet sind, dass eine Bewegung des oder jedes Kolbenglieds in der Kammer zwischen dem Kolbenglied und dem Ventilmechanismus angeordnete Fluidvolumen gezielt einem jeweiligen Kanal zur Verfügung stellt und eine Fluidverbindung zwischen einem jeweiligen Volumen und dem jeweiligen Kanal gezielt verhindert. Auf diese Weise kann der Bedarf nach äußeren Ventilen reduziert oder eliminiert werden, wobei das Kolbenglied darüber hinaus als Ventil dient. Zum Beispiel kann das Einlassmittel einer Kompressionspumpe (oder eines entsprechenden Teils des Verbrennungsmotors) von dem Ventilbereich beabstandet so angeordnet sein, dass es mit einem Volumen der Kammer in Strömungsverbindung steht.
  • Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiterbeschrieben; es zeigen darin:
  • 1 eine auseinandergezogene Ansicht, die zwei Hälften eines Zylinderblocks zeigt, der einen Teil eines erfindungsgemäßen Motors bildet;
  • 2 die Kolbeneinheit zum Betrieb im Zylinderblock nach 1;
  • 3 eine schematische Außenansicht eines zusammengebauten Motors mit zwei Ventiltellern;
  • 48 schematisch fünf verschiedene relative Positionen der beiden Ventilteller;
  • 9 eine Draufsicht des Motors, in der die äußere Druckgaskammer schematisch dargestellt ist;
  • 10, 11 und 12 im Querschnitt ausgeführte Seitenansichten des Motors, in denen drei verschiedene Stufen eines Betriebszyklus gezeigt werden; und
  • 13 eine schematische Darstellung einer Abgasreinigungseinheit zur Verwendung mit dem in den 1 bis 12 gezeigten Motor.
  • Der in den Figuren dargestellte Motor weist einen Motorblock 10 auf, der aus zwei Hälften 12, 14 besteht. Wie in 1 gezeigt, sind diese mit Ausnahme der Einlass- und der Auslassöffnung 16, 18, die in den Figuren nur in einer Hälfte 14 erscheinen, spiegelsymmetrisch. Zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrads könnten in beiden Hälften Einlass- und Auslassöffnungen vorgesehen sein.
  • Wenn die beiden Hälften aneinander befestigt sind, falls erforderlich mit einer geeigneten Dichtung dazwischen, bilden sie eine eingeschlossene zylindrische oder ringförmige Kammer, die den Zylinder des Motors bildet. Beide Hälften weisen eine Bohrung 20 zur Aufnahme einer Welle einer Kolbeneinheit auf, die in 2 gezeigt wird, wo sie allgemein mit 22 bezeichnet wird. In der Mitte jeder Hälfte ist eine Labyrinthdichtungsanordnung 24 vorgesehen (nur in 1 an Hälfte 12 zu sehen), die aus abwechselnden Nuten und Stegen um die Achse der Bohrung 20 herum besteht. Die Nuten und Stege wirken mit abwechselnden Stegen und Nuten 26 an der Kolbeneinheit 22 zusammen. Eine Labyrinthdichtung ist nur eine Art von geeigneter Dichtung, und es könnten auch alternative Dichtungsanordnungen verwendet werden.
  • Der Block 10 weist im zusammengebauten Zustand einen Schlitz 28 auf, der teilweise in jeder der Hälften 12, 14 ausgebildet ist, um eine Ventileinheit aufzunehmen, die einen Teil des Zylinderumfangs abwechselnd sperrt und entsperrt. Diese Einheit wird weiter unten ausführlicher beschrieben.
  • Des Weiteren weist der Block einen Rrbeitsfluideinlass 72 und einen Abführauslass 74 auf.
  • 2 zeigt die Kolbeneinheit 22, die an einer Welle 30 montiert ist, welche in den Bohrungen 20 im Block 10 läuft.
  • Es werden geeignete Lager vorgesehen, um zu gewährleisten, dass sich die Welle 30 gleichmäßig und frei in den Bohrungen 20 dreht.
  • Die Einheit 22 weist eine mittlere Nabe 32 auf, und am Umfangsrand der Nabe 32 sind zwei Kolben 34, 36 angebracht. Wie in 2 zu sehen, bestehen diese Kolben aus Scheiben, die jeweils durch eine Stütze 38 am Umfangsrand der Nabe 32 abgestützt werden, wobei sich die Stützen bei Betrachtung in Drehrichtung der Kolbeneinheit vor den Scheiben 34, 36 befinden.
  • Die Kolbeneinheit 22 und der Block 10 sind so ausgeführt, dass bei Montage der beiden Blockhälften aneinander mit der Kolbeneinheit dazwischen die Kolben 34, 36 in den Zylinder 25 passen und darin frei drehbar sind. Die Oberfläche der Kolben 34 sollte so sein, dass sie die gesamte Querschnittsfläche des Zylinders 25 einnehmen, die Flächen der Zylinder aber nicht ganz berühren, so dass bei Drehung der Kolbeneinheit im Zylinder das Innenvolumen des Zylinders von den Kolben 34, 36 durchlaufen wird. Gegebenenfalls können Kolbenringe an den Umfangsflächen des Kolbens angebracht werden, um zwischen dem Kolben und der Zylinderwand eine Dichtung bereitzustellen, dies wird jedoch nicht bevorzugt. Bei einem schnell rotierenden Kolben sind die Verluste durch den schmalen Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand gering, und die Vorteile der berührungsfreien Dichtung bestehen darin, dass kein Verschleiß berücksichtigt werden muss, keine Schmierung erforderlich ist und der Kolbendrehung infolge der Dichtung kein Widerstand entgegengesetzt wird.
  • Die Kolbeneinheitswelle 30 weist ein Synchronisierzahnrad 40 auf, damit die Drehung der Kolbeneinheit mit der anderer Motorteile synchronisiert werden kan. Das andere Ende der Welle 30 bildet die Abtriebswelle des Motors und kann ein Schwungrad tragen, das einen gezahnten Rand zum Eingriff mit einem Startermechanismus aufweisen könnte.
  • 3 zeigt den zusammengebauten Motor mit den beiden zusammengebauten Hälften 12, 14 und der sich darin befindenden und deshalb nicht sichtbaren Kolbeneinheit 22. 3 zeigt insbesondere zwei konzentrische Ventilteller 42, 44, die sich durch den Schlitz 28 in den Zylinder 25 erstrecken. Die Teller drehen sich um eine Achse 45, wobei der Teller 44 auf einer Welle 46 und der Teller 42 auf einer Welle 48 angebracht ist. Die Wellen 46 und 48 sind konzentrisch und mit in entgegengesetzte Richtungen weisenden Kegelrädern 50, 52 ausgestattet. Die Kegelräder 50 und 52 kämmen mit einem dritten Kegelrad 54, das auf einer Welle 57 montiert ist, die ein Zahnrad 56 trägt, welches über einen Riemenantrieb 58 von dem Zahnrad 40 angetrieben wird. Im Betrieb bei Drehung des Zahnrads 56 dreht sich das Kegelrad 54, und dies bewirkt eine Drehung der kämmenden Kegelräder 50, 52 in entgegengesetzten Richtungen zur Drehung der Teller 42 und 44 in entgegengesetzten Richtungen. Der Antrieb für die Teller 42, 44 von der Welle 30 (das heißt die Durchmesser der Zahnräder 40 und 56 und die Übersetzungsverhältnisse der Kegelräder 50, 52, 54) wird so ausgelegt, dass sich die Teller doppelt so schnell drehen wie die Kolbeneinheit 22.
  • Obgleich die Teller 42 und 44 in 3 mit einem sichtbaren Abstand dazwischen gezeigt werden, werden sie in der Praxis so eng wie möglich beieinander angeordnet, dass sie sich in entgegengesetzten Richtungen drehen können, ohne miteinander in Kontakt zu kommen.
  • Der durch das Zahnrad 40 angetriebene Synchronisierriemen 58 läuft auch um eine Riemenscheibe einer Zeitsteuerung 59 herum (die schematisch gezeigt wird und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung (durch eine Einspritzdüse 68) und das Öffnen und Schließen der Ventile 64, 66 (die in Bezug auf 9 zu beschreiben sind) steuert).
  • Der Durchmesser der Ventilteller 42, 44 ist derart, dass, wenn die Teller durchgehend wären, sie den Zylinder 25 dort sperren würden, wo sie den Zylinder durchqueren.
  • Die Teller 42, 44 sind jedoch nicht durchgehend und weisen jeweils einen ausgeschnittenen Bereich um ihren Umfang herum auf, wobei die Formen dieser Ausschnitte in 4 gezeigt werden, wo die Kontur des Tellers 42 ausgezogen und die Kontur des Tellers 44 dahinter gestrichelt gezeigt wird.
  • 4 zeigt eine Position, in der die Teile der beiden Teller, die zusammenfallen, einen kreisförmigen Durchgang durch die Ventilteller 42, 44 öffnen, durch den die Kolben 34, 36 passieren können. Es ist wünschenswert, dass der Durchgang hinter den Ventilplatten unmittelbar vor Annäherung eines Kolbens 34, 36 plötzlich öffnet und sich unmittelbar nach Durchgang des Kolbens wieder schließt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Drehgeschwindigkeit der Ventilteller doppelt so groß ist wie die der Kolbeneinheit.
  • In 5 ist die Öffnung 60 fast vollständig geschlossen. In 6 ist die Öffnung nun geschlossen und bleibt für die nächsten ca. 300 Grad der Drehung der Teller geschlossen bis zu der Position nach 7, die den Zustand kurz vor dem Öffnen zeigt, und 8, in der das Öffnen bis zu einem ausreichenden Ausmaß beginnt, damit die Stütze 38 vor einer Kolbenscheibe passieren kann, die passiert, sobald die Öffnung 60 vollkommen kreisförmig ist.
  • Durch Verwendung zweier Teller auf diese Weise, die die Öffnung 60 aus entgegengesetzten Richtungen öffnen und schließen, wird das schnellstmögliche Öffnen und Schließen der Öffnung erreicht.
  • 9 ist eine schematische Draufsicht des Motors, die den Zylinder 25 und die Auslass- und Einlassöffnung 16 und 18 zeigt. Die Auslassöffnung 16 ist über eine Zufuhrleitung 61 mit einer Druckkammer 62 verbunden, und eine Rückleitung 63 führt von der Druckkammer 62 in die Zylindereinlassöffnung 18. Die Druckkammer 62 weist ein Druckentlastungsventil 67 auf. Die Zufuhrleitung 61 enthält ein Einwegeventil 65, das Strömung von der Öffnung 16 zur Kammer 62 gestattet, aber eine Strömung in die entgegengesetzte Richtung verhindert. Die Rückleitung 63 enthält ein steuerbares Ventil 64 und ein Einwegeventil 66, das Strömung aus der Kammer 62 in die Öffnung 18 gestattet, aber Strömung in die entgegengesetzte Richtung verhindert. Des Weiteren enthält die Rückleitung 63 eine Kraftstoff-Einspritzdüse 68 und eine Zündkerze 76, wobei diese Teile bezüglich der Ventile 64, 66 wie in 9 gezeigt angeordnet sind.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Motors unter Bezugnahme auf die 10, 11 und 12 beschrieben, die drei verschiedene Stufen eines Betriebszyklus zeigen.
  • In der in 10 gezeigten ersten Position teilen die Kolben 34 und 36 den Zylinder 25 in eine rechte Hälfte und eine linke Hälfte. In der rechten Hälfte 25a, bei der es sich um die Ansaugseite handelt, ist Luft (oder ein brennbares Gasgemisch) während der vorhergehenden Halbumdrehung in den Zylinder gesaugt worden und/oder ist durch ein mit einem Zylindereinlass 72 in Verbindung stehendes Gebläse 70 in die rechte Hälfte geblasen worden.
  • Auf der linken, das heißt der Antriebsseite 25b des Zylinders, ist das Innenvolumen des Zylinders zur Abführöffnung 74 offen, so dass im Antriebshub nicht verwendetes Gas am Ende des Antriebshubs abgeführt werden kann.
  • In der nächsten Stufe, die in 11 gezeigt wird, haben sich die Kolben weiterbewegt, und die Ansaugseite 25a des Zylinders ist zwischen dem vorrückenden Kolben 34 und den geschlossenen Ventilplatten 42, 44 eingeschlossen. Das Gasgemisch in der rechten Zylinderhälfte 25a wird komprimiert und durch den Auslass 16 in die äußere Kammer 62 getrieben.
  • Auf der linken Seite des Motors hat der Kolben 36 jedoch die Ventileinheit 42, 44 passiert, die nun geschlossen ist, und das Ventil 64 kann sich für eine kurze Zeit öffnen, um zu gestatten, dass komprimierte Luft aus der Kammer 62 in den Verbrennungsraum 25c eintritt. Während das Gas in den Verbrennungsraum 25c strömt, kann Kraftstoff durch die Einspritzdüse 68 eingespritzt werden. Nachdem das gewünschte Gas- und Kraftstoffvolumen in die Kammer 25c eingetreten ist und das Einwegeventil 66 passiert hat, kann durch eine Zündkerze 76 ein Funken gezündet werden, um eine Explosion in der Kammer 25c zu bewirken, die den Kolben 36 in eine entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufende Richtung (in Bezug auf die Motorausrichtung nach der Darstellung in den Zeichnungen) antreibt, um den Antriebshub des Motors zu erzeugen.
  • Wenn das Gebläse 70 noch läuft, unterstützt gleichzeitig die in den Zylinder geblasene Luft das Heraustreiben verbrauchter Abgase durch die Abführöffnung 74.
  • In der nächsten Stufe, die in 12 gezeigt wird, hat sich der Kolben 36 weiterbewegt, und eine neue Gasladung wird in die Ansaugkammer 25a gesaugt.
  • Während des Antriebshubs des Motors kann Wasser durch eine Wassereinspritzdüse 78 in die Kammer 25c eingespritzt werden. Das Wasser verdampft, und das sich daraus ergebende erhöhte Volumen trägt zur Motorkühlung, zur Antriebskraft auf den Kolben 36 und zur Reinigung der Motoremissionen bei.
  • Der derartige Betrieb des Motors sorgt für weiteren Drehantrieb der Kolbeneinheit, und die Drehung der Welle 30 der Kolbeneinheit kann zum Antrieb einer externen Vorrichtung verwendet werden.
  • Die Abgase strömen von der Abführöffnung 74 zu einer Abgasreinigungseinheit, die in 13 gezeigt wird. Die heißen Abgase enthalten kondensierbare Dämpfe, insbesondere Wasserdampf, die aus der Verbrennung von Kraftstoff im Motor stammende unerwünschte Produkte mitführen. Die heißen Gase treten durch einen Einlass 82 in einen Wärmetauscher/Kondensator 80 ein. Im Kondensator strömen sie in Wärmeaustauschbeziehung zu einem durch Kühlkanäle 84 strömenden Kühlfluid, bevor sie durch einen Auslass 86 als ein sauberer, gekühlter Gasstrom ausströmen. Der kondensierbare Bruchteil der Abgase sammelt sich in flüssiger Form 88 am Boden des Kondensators 80, und dieses Kondensat läuft unter Schwerkraft zu einer Filtereinheit 90 ab. In der Filtereinheit strömt das Kondensat durch Filterbetten 92 zwecks Entfernung von Feststoffen. Es können geeignete Medien (zum Beispiel Katalysatoren) eingebaut werden, um (möglicherweise durch Ausfällung und Filtration) unerwünschte Produkte, die in Lösung im Kondensat verblieben sind, zu entfernen.
  • Dann kann gereinigtes Kondensat vom Boden der Filtereinheit gesammelt und in einem Behälter 94 gelagert werden. Wenn es sich bei diesem Kondensat um Wasser handelt, kann es zur Wassereinspritzzufuhr zum Motor zurückgeführt werden. Als Alternative kann es einfach an die Atmosphäre abgelassen werden, wo es keine Verschmutzungsprobleme verursacht, da es gereinigt worden ist.
  • Die Filtereinheit 90 oder zumindest die Filtermedien 92 in der Einheit können in regelmäßigen Abständen ausgetauscht und entweder entsorgt oder regeneriert werden.
  • Man hofft, dass die Kombination dieser Abgasreinigung zusammen mit der bereits beschriebenen Wassereinspritzung einen vollständigen Wasserumlauf zwischen dem Motor und der Abgasanlage gestattet.
  • Der hier beschriebene Motor mit seinem Abgasreinigungssystem ist aufgrund mehrerer verschiedener, oben beschriebener Maßnahmen umweltfreundlich und nicht verunreinigend. Die Verwendung eines axialsymmetrischen Rotors gewährleistet, dass der Motor ohne die durch die Hubbewegung des Kolbens eines herkömmlichen Verbrennungsmotors verursachten Vibrationen gleichmäßig laufen kann. Infolgedessen läuft der Motor sehr ruhig, und es wird keine Energie durch ständige Verzögerung und Beschleunigung der sich bewegenden Massen verschwendet. Der Rotor läuft kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit, wenn der Fahrer keine Beschleunigung oder Verlangsamung anfordert, aber selbst dann wird die Änderung der Rotorbewegung fließend erfolgen. Aufgrund dessen kann der hier beschriebene Motor weitaus energieeffizienter sein als herkömmliche Hubkolbenmotoren.
  • Es versteht sich, dass die Kolbeneinheit gemeinsam mit den meisten Fluidverdrängungsmaschinen durch eine externe Energiequelle angetrieben und Fluid durch den Zylinder gepumpt werden kann.
  • Der Motor kann entweder mit äußerer Verbrennung oder (wie hier beschrieben) mit innerer Verbrennung betrieben werden. Bei äußerer Verbrennung wird ein Druckgasvolumen in einer Kammer, wie zum Beispiel der Kammer 62, verbrannt, und dann können Ventile geöffnet werden, um das hochkomprimierte Gasgemisch dem Zylinderbereich 25c zuzuführen.

Claims (8)

  1. Rotationsbrennkraftmaschine, die Folgendes umfasst: einen ringförmigen Zylinder (25); einen zur Drehung um die Zylinderachse auf einer Welle (30) angebrachten Rotor (22); mindestens zwei am Rotor angebrachte Kolben (34), deren Querschnittsfläche im Wesentlichen gleich der Querschnittsform des Zylinders (25) ist, wobei der Rotor und die Kolben so angeordnet sind, dass die Kolben bei Drehung des Rotors das Innenvolumen des Zylinders durchlaufen; einen Ventilmechanismus (42, 44) zum Öffnen und Schließen des Querschnitts des ringförmigen Zylinders; einen auf einer Seite des Ventilmechanismus (42, 44) vom Zylinder führenden Druckgasauslass (26); ein Einwegeventil (65) im Druckgasauslass; eine Druckgaskammer (62) zum Empfang von Gas aus dem Auslass; einen auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilmechanismus (42, 44) in den Zylinder führenden Verbrennungskanal (18); ein Ventil (64, 66) zum Öffnen und Schließen des Verbrennungskanals unabhängig vom Ventilmechanismus; und ein Mittel (76) zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches im Verbrennungskanal; dadurch gekennzeichnet, dass ein dauerhaft geöffneter Arbeitsfluideinlass (72) zum und ein dauerhaft geöffneter Abführauslass (74) vom Zylinder (25) vorgesehen ist, um gegenüberliegenden Seiten des Ventilmechanismus Fluid zuzuführen bzw. Fluid daraus abzuführen, wobei der Arbeitsfluideinlass und der Abführauslass in Positionen vorgesehen sind, die bezüglich des Durchmessers des ringförmigen Zylinders im Wesentlichen diametral gegenüber dem Ventilmechanismus (42, 44) liegen, und dass der Ventilmechanismus zwei parallele, gegenläufige Platten (42, 44) umfasst, die jeweils einen Ausschnitt an ihrem Umfang aufweisen, wobei die Platten so angeordnet sind, dass ihre Rotationsebene den Zylinder an einer Stelle am Zylinderumfang schneidet.
  2. Maschine nach Anspruch 1, die einen einstellbaren Zeitsteuermechanismus (59) enthält, der eine Änderung der Steuerzeiten des Betriebs des Verbrennungskanalventils (64, 66) bezüglich des Ventilmechanismus (42, 44) gestattet.
  3. Maschine nach Anspruch 2, bei der der Zeitsteuermechanismus (59) zum Empfang von Eingangssignalen/Antrieb vom Rotor (22) und/oder von anderen Motorparametern, wie zum Beispiel Temperatur, Fahrergeschwindigkeitsanforderungseingabe und von anderen Parametern, die in Bezug auf die Motorsteuerung bekannt sind, ausgeführt ist.
  4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwei im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Kolben (34) vorgesehen sind.
  5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Druckgaskammer außerhalb des den Zylinder definierenden Gehäuses befindet.
  6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Arbeitsfluideinlass (72) und der Abführauslass (74) so angeordnet sind, dass eine Bewegung der Kolben (34) in der Kammer (25) zwischen einem Kolben (34) und dem Ventilmechanismus angeordnete Fluidvolumen gezielt dem Einlass bzw. dem Auslass zur Verfügung stellt und eine Fluidverbindung zwischen einem jeweiligen Volumen und dem Einlass bzw. dem Auslass gezielt verhindert.
  7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Rotor (22) auf einer Rotorwelle (30) und des Weiteren ein Schwungrad auf der Rotorwelle angebracht ist.
  8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Mittel (78) zur Einleitung von Wasser in die Kammer zwischen dem Ventilmechanismus und dem Abführauslass (74) enthält.
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