DE8212864U1 - Verbrennungsmotor mit kreiskolben, otto- oder diesel-verfahren und zwei- oder viertakt-arbeitsweise - Google Patents

Description

£ Beschreibung.

t Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Kreiakoiuen, Otto- ]:. oder Diesel-Verfahren, und Zweitakt- oder Viertakt-Arbeitsweise.

: Bei den bisher bekannten Kolbenmotoren treibt der durch die Verbren-

|: > nung entstandene Gasdruck den Kolben auf einem gradlienigen Weg an. ; Diese gradlienige Bewegung muß in eine rotierende umgeformt werden,

was durch ein Sehubkurbelgetriebe mit Schubstange und Kurbelwelle iij erfolgt.

Es ist bekannt, daß die Umwandlung der im Kraftstoff enthaltenen ; 10 Energie in Bewegungsenergie mit großen Verlusten verbunden ist. Ein Teil dieser Verluste entsteht bei der Umwandlung der Bewegung von der gradlienigen in die rotierende, verursacht durch die Trägheitskräfte der ungleichförmig bewegten Motorteile und die Reibung.

Zur Beseitigung dieser Nachteile unter anderen entstand der Wankel-Motor, dessen Kolben planetenförrnig, d.h. auch um die eigene Achse ; ' rotiert. Als Folge dieser Bewegung muß man die hohe Geschwindigkeit der in den Kolbenspitzen untergebrachten Dichtleisten ansehen, welche außerdem die ganze Mantelfläche des Zylinders bestreichen. Die Herstellung dieser Mantelfläche bedarf spezieller Werkzeugmaschinen. Die Geometrie der Epytrochoide und des Kolbens verhindert das Erreichen höherer Verdichtungsverhältnisse, wodurch das Diesel-Verfahren praktisch nicht anwendbar wird. Die ungünstige Form des Brennraumes ergibt auch beim Otto-Verfahren nur eine unvollkommene Verbrennung mit einem relativ hohen CO-Gehalt.

Das Ziel der Erfindung iet ein Motor mit hohem Wirkungsgrad, der ohne BewegungK:?.mformung den Gasdruck auf dem Kolben direkt in ein Drehmoment umwandelt und dieses leicht aus dem Motor herausführen läßt. Zu diesem Zweck wird auf dem Kurbe]zapfen einer an sich bekannten, hier aber geteilten Kurbelwelle ein scheibenförmiger Kolben gelagert

JO und durch weitere Hilfskurbel mit gleicher Exzentrizität daran gehindert, daß dieser auf dem Kurbelzapfen, d.h., um seine Achse rotiert. Die so erzeugte Bewegung entspricht der Koppelbewegung in einem Parallelkurbelgetriebe. Jeder Punkt des Kolbens beschreibt, «ine Bahnkurve, die dem Kurbelkreis entspricht.

Alle mit dem Kolben verbundenen Teile erreichen gegenüber dem Gehäuse nur eine, dem Kurbelkreis entsprechende Umfangsgeschwindigkeit, die damit erheblich unter der Kolbenspitzengeschwindigkeit beim Wankelmotor liegt«Es entfallen auch die Zahnräder im heißen Kolbenbereich.

Der sichelförmige Kaum zwischen dem Kreiskolben und dem ringförmi- gen Außenteil mit einer um die doppelte Exzentrizität größeren Bohrung wird durch plattenförmige Schieber in mehrere Arbeitsräume geteilt, die den Hubräumen von Kolbenmotoren entsprechen·

Der Massenausgleich im neuen Motor ist einfach zu verwirklichen, da praktisch nur Fliehkräfte wirken· Zwei Kreiskolben auf um 18O Grad versetztenKurbelzapfen angeordnet bewirken allein schon einen wesentlichen Massenausgleich.

Die Grundkonstruktion erlaubt auch dir. Viertakt-Arbeiteweise, die verschiedenen Ventilsteuerungen und mannigfaltige SpUlmöglichkeiten·

Beim Zweitakt-Verfahren mit Ladekompreseor und Schlitzsteuerung verspricht dieser Motor ein sehr günstiges Leistung/Gewicht-Vorhältnis* Die Schlitzsteuerung läßt sich in einer, bisher nicht bekanntes Einfachheit und Wirksamkeit verwirklichen, die später noch erlaubert wird.

Gegenüber dem Wankelmotor läßt diese Konstruktion ein deutlich größeres Verdichtungsverhältnis zu, das den Wirkungsgrad erhöht. Sine weitere Wirkungsgraderhöhung bekommt man durch die Ausnutzung der Wasserdampfexpansion, wozu der neue Motor vorzügliche Möglichkeiten bietet. Hierzu werden die Brennräume mit gutisolierenden Materialien, z.B. Keramik, ausgekleidet, wodurch die Wärmeverluste zurückgehen. Der Wärmeinhalt der Gase wird nach der Verbrennung höher als bianer liegen, so daß eine nachfolgende Wassereinspritzung Dampf erzeugen y und die Temperatur der Motorteile senken kann. Hierdurch erübrigt f

sich eine gezielte äußere Kühlung durch Wasser oder Luft. Vorgesehen f ist eine ölkühlung, deren Kreislauf auch die Schmierung aller Motorteile besorgen soll·

Der erfindungegemäße Motor erreicht nach Verwirklichung aller obigen Maßnahmen einen kalkulierten Wirkungsgrad von k5 bis 50 % gegenüber 28 bis 32 % der bisher bekannten Motoren· * I (T) Al

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Hiermit Rehen auch die gesundheitBschädlichen Anteile der Auspuffgase zurück. Durch die relativ harmonische Bewegung des Kreiskolbens vermindert sich die Schwinßunßserrefflinß und Geräuschentwicklung ebenfalls.

Die Herstellkosten werden zunächst vermutlich höher lieger als bei den bisherigen Motoren. Die oben aufgezählten Vorteile erlauben jedoch die Annahme, daß die Mehrkosten sowohl für den Benutzer als auch dem Hersteller schnell zurückfließen werden.

Im folgenden wird ein Motor nach der Erfindung anhand von Schnitt-TO zeichnungen erläutert, welcher zwei Kreiskolben besitzt. Dieser arbeitet nach dem Diesel-Verfahren in Zweitakt, mit Ladekompressor, Schlitzsteuerung und unter Ausnutzung der Wasserdampfexpansion.

Das Bild 1 mit SchnitO'zeigt das ringförmige, im wesentlichen sechseckige Aussenteil (3), in dessen Mitte die Kurbelwelle (1) und auf deren Exzenterzapfen der Kreiskolben (2) angeordnet ist. Mehrere einteilige Hilfskurbel (36), die im Gleitlagerkörper (22) und im Kolben (2) gelagert- sind; sorgen dafür, daß der Kolben um seine eigene Achse nicht rotiert. Der sichelförmige Daum zwischen (2) und (3) wird durch mehrere Trennschieber (TO) in eine entsprechende An zahl Arbeitsräume unterteilt. Das Außenteil enthält die mit Ker*amik- . schalen (17) ausgekleideten Explosions- oder Brennräume (50) und die sich selbsteinstellenden Dichtungs-Schwenkkörper (11), in denen die Trennschieber (10) geführt werden. Der.Kolben (2) hat mehrere Hohlräume Cf9)( die zur Kurbelwelle (1) über die Lagerschale (21) und zu den Trennschiebern (10) offen sind. Durch diese Räume und Kanäle (2Ό fließt öl, welches den Kolben kühlen und sonst alle bewegten Teile schmieren soll.

Im Kolben (2) sind mehrere, zum Teil (11) ähnliche aber geteilte Schwenkkörper gelagert, welche, durch die Hohlbolzen (.Ik) verbunden, 3Ö mit den Trennschiebern (10) eine Montageeinheit bilden. Die Trennschieber (10) münden in die C'lsammelkammer (55)»

Die Arbeitsräume des Motors werden durch die an das Außenteil (3) angeschraubten Deckel (k) und (7)seitlich abgeschlossen, wie es das Bild 2 mit SchniFE^zeigt. Im Mittelpunkt der Deckel (k) und (7) befinden sich die Lager (?2) und (28) d«r Kurbelwelle (1), die Labi- rinth-Dichtungen (27) und die Gummid ichtun ο- (30).

Die Deckel (Ό und (7) besitzen zum Kolbon (2) hin die Einlaß- und Auslaßschlitze (8) und (5), dio asymmetrisch, d.h. nicht gegenüber liegen.

Auf der Mantelfläche dos Kolbons (2) und auf der Innenfläche des Außenteils (3) sind isolierende Keramiksohalen (15) und (16) befestigt.

Die Einspritzdüsen (19) und (20) zeratUuben den Kraftstoff und das Wasser. Die Teilo (17), (19), (20) und der Deckel (18) bilden einet, von außen montierbare Einheit·

Die Abdichtung der Arbeiteräume geschieht einerseits durch die federbelasteten Dichtleieten (12), die im Kolben (2') und Gehäuse (3) untergebracht gegen die Schwenkkörper (11) und Trunnechieber (10) drücken. Weitere Dichtelemente befinden sich in den Seitenflächen des Kolbens (2) in einfacher Ringform (13)t die für Kompression und

1$ ölabstreifung sorgen·

Das Schwungrad (31) befindet sich an dem Kurbelwellenstumpf, wo die Nutzleistung entnommen wird. Am anderen Kurbelwellenende sind die Riemenscheiben (37) und (38) in geteilter Form zu sehen, welche zum Antrieb der Hilf«aggregate, wie Kompressor, Ul-, Kraftetcff- und Wasserpumpe, dienen· Die Riemensoheibenhalfte (38) ist axial verschiebbar gelagert, durch Schrauben-Druckfeder (40) belastet, mit den Dichtungen (39) versehen und durch ein Hydrauliksystem über den Drehanschluß (Vf) drehzahlabhängig beaufschlagbar· Auf dieser V/eise und durch andere, hier nicht dargestellte, unter ande ren elektronische Art wird der Motorbetrieb geregelt·

Claims (1)

1. Sprüche:

   1. Verbrennungsmotor mit Kreiskolben, Otto-oder Diesel-Verfahren und Zeitakt- oder Viertakt-Arbeitsweise,

   dadurch gekennzeichnet, daß am Kurbelzapfen einer Kurbelwelle (1) und auf mehreren Hilfekurbeln (36) mit g-leichen Exzentrizitäten wie (1) ein Kreiskolben (2) gelagert ist und dessen Arbeitsräume sich zwischen diesem Kolben und dem ringförmigen Außenteil (3) einerseits, getrennt durch dio in den Schwenkkörpern (11) geführten Schieber (10) und zwischen den Deckeln (Ί-) und (7) mit den Lagern (22), (28) und den Dichtungen (27) und (30) für die Kurbelwelle anderseits, befinden.

   2. Motor nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß im Außenteil (3) jewels zwischen zwei ölsammelkanmern (55) ein aus Keramiksehaien (17) gebildeter Brennraum (50) mit öffnung zum Arbeitsraum so angeordnet ist, daß der Deckel (18), die Einspritzdüsen (19) und (20) für Kraftstoff und Wasser von außen montierbar sind.

   3· Motor nach Anspruch 1 und 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Außenteils (3) tud die Kantelfläche des Kolbens (2) mit isolierenden Keramikschalen (15) und (16) belegt sind.

   k. Motor nach den Ansprüchen 1 bis 3t

   dadurch g e k e η η ζ ;; lehnet, daß der Kolben (2) zum Zwecke der Gewichtsminderung and der Kühlung mit Hohlräumen Cf9) versehen ist, die durch Öffnungen und Bohrungen (2k) der Kurbelwelle (1) und der Trennschieber (10) durchfloßen werden.

   5. Motor nach den Ansprüchen 1 bis k,

   dadurch gekennzeichnet, daß in den Deckeln (k) und (7) für die Zweitakt-Arbeltsweise Ein- und Auelaßschlitze (8) und (5) ausgebildet sind.

   6. Motor nach den Ansprüchen 1 bis A-,

   dadurch gekennzeichnet, daß im Außenteil (3) für die Viertakt-Arbeitsweise Ein- und Auslaßventile bekannter Form und Steuerung anceordnet sind»

   7· Motor nach den Ansprüchen 1 bis 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verbrennung über die Einspritzdüse (20) Wp.sser in die Brennräurae (50) einspritzbar ist.