CH667132A5 - Drehkolben-eintakt-verbrennungsmotor. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kolbenverbrennungsmotoren haben mehrere Probleme. Zunächst verursacht die Hin- und Herbewegung der Kolben, welche in eine Drehbewegung umgesetzt wird, Verschleiss und Vibrationen. Ihr Aufbau erfordert eine Kurbelwelle, in langsam drehenden Kolbenmotoren hoher Leistung zudem Kreuzköpfe, Kolbenstangen und Verbindungsstangen, was viel Raum beansprucht und zu Störungen führen kann.

Diese Motoren laufen am besten mit qualitativ hochwertigen Brennstoffen und sind schlecht geeignet zum Betrieb mit unterschiedlichen Brennstoffen. Ihre geometrische Auslegung erfordert einen Arbeitszyklus, wobei in einem Zweitakt-Kolbenmotor der Auspuff der expandierenden Verbrennungsgase im Arbeitszylinder erheblich vor dem unteren Totpunkt stattfindet, also vor dem halben Arbeitszyklus. Damit verlassen die Verbrennungsgase den Zylinder, bevor sie genügend Zeit hatten, durch Überstreichen des grösstmöglichen Volumens während des Arbeitstaktes einen grossen Teil ihrer Wärmeenergie in nützliche mechanische Arbeit zu wandeln. Dies hat hohe Abgasverluste und einen relativ geringen Wirkungsgrad zur Folge. Zudem beanspruchen diese Motoren viel Raum, insbesondere in vertikaler Richtung.

Aus der US-PS 1 949 225 ist ein Motor gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser Motor hat zwei koaxiale Drehkolben. Der eine dient der Luftverdichtung, der andere

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setzt die Energie der Verbrennungsgase um. Der Motor ist nicht reversierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Motor so weiterzubilden, dass mit einem einzigen Rotor sowohl die Luft verdichtet als auch die Verbrennungsenergie umgesetzt werden kann und dass der Motor reversibel ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dieser Ausbildung des erfindungsgemässen Motors werden die folgenden Eigenschaften erzielt:

Seine Geometrie und der Eintaktbetrieb sind so ausgelegt, dass die Verbrennungsgase theoretisch über einen Drehwinkel von 294° expandieren können, d.h. über 80% der Zyklusdauer. Dadurch wird ein sehr hoher Anteil ihrer Wärmeenergie in nützliche mechanische Arbeit umgewandelt, womit ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Dies folgt aus der Tatsache, dass der Wirkungsgrad um so höher ist, je länger die Verbrennungsgase in der Statorkammer des Motors expandieren können und damit ihre Wärmeenergie in nützliche mechanische Arbeit umwandeln können.

Zudem erfolgt die Expansion der Verbrennungsgase simultan mit der Luftkompression in derselben Statorkammer, der Motor arbeitet also auf dem Eintakt-Prinzip. Der Motor ist reversierbar und kann daher im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn rotieren. Die Umkehr der Drehrichtung wird durch geeignete Komponenten des Motors erreicht.

Mit dem Motor kann eine hohe Verdichtung erzielt werden, weshalb er mit unterschiedlichen Brennstoffen betrieben werden kann, insbesondere auch mit Brennstoffen minderer Qualität, wie hochviskosen Brennstoffen oder Schlämmen, insbesondere von Kohle.

Der Rotor trägt den Drehkolben konzentrisch zur Antriebswelle im Statorgehäuse, womit ein exzentrisches Getriebe vermieden wird. Die Zahl der beweglichen Teile ist relativ gering, was eine einfache Wartung und hohe Zuverlässigkeit ermöglicht. Der Motor beansprucht erheblich weniger Raum als herkömmliche Kolben-Verbrennungsmotoren und ist für den Betrieb vor allem im unteren und mittleren Drehzahlbereich ausgelegt, womit er Anwendungen in Schiffen, Kraftwerken, Ölfeldern und in der Industrie findet, insbesondere als Hauptantrieb. Er kann jedoch auch für höhere Drehzahlen angepasst werden und damit Anwendungen in der Fahrzeug- oder Flugzeugindustrie finden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäss den abhängigen Ansprüchen wird nachfolgend erläutert:

Zur Erzielung der obigen Vorteile ist also der Motor ausgelegt als reversierbarer Drehkolben-Eintakt-Verbrennungs-motor. Er hat ein Statorgehäuse mit gegenüberliegenden, voneinander beabstandeten Seitenwänden und einer dazwischenliegenden zylindrischen Wand, welche als peripherer Teil des Statorgehäuses bezeichnet wird. Diese Wände umschliessen zusammen eine zylindrische Kammer, in der ein Rotor angeordnet ist. Der Rotor hat die Querschnittsform eines Schlüsselloches und ist koaxial auf einer Antriebswelle befestigt, die drehbar in Lagern gelagert ist, welche aussen-seitig an den beiden Endwänden des Statorgehäuses angeordnet sind. Die Antriebswelle erstreckt sich koaxial durch die zylindrische Kammer des Statorgehäuses.

Die Antriebswelle ist durch geeignete koaxiale Dichtungen in den Öffnungen der gegenüberliegenden Seitenwände abgedichtet. Ihr eines Ende trägt ein Schwungrad, ihr anderes Ende ist mit der angetriebenen Einheit verbunden. Der Rotor kann entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn rotieren.

Der Rotor umfasst eine zylindrische, koaxiale, mit der Antriebswelle verbundene Nabe und einen Rotorarm, der sich von der Nabe nach auswärts gegen den Umfang des Sta667132

torgehäuses erstreckt, wobei dieser radiale Arm als Drehkolben bezeichnet wird. Die beiden Seitenflächen des Drehkolbens umspannen eine gewisse Breite, beispielsweise etwa 40° Winkel, doch ist dieser Winkel abhängig von der Auslegung des Motors.

Die radial äussere Stirnseite des Rotors hat Ausnehmungen, um Bewegungen von Einlassmitteln zu ermöglichen, die sonst die Drehung des Rotors behindern würden. Diese Stirnseite ist während der Drehung des Rotors ständig in Kontakt mit der peripheren zylindrischen Innenwand des Statorgehäuses, welches in Stellungen entsprechend den Betriebszyklen des Motors mit den folgenden Komponenten ausgerüstet ist:

Von zwei identischen hin und her beweglichen Dichtungswänden ist die eine während der Drehung im Uhrzeigersinn und die andere bei der Drehung im Gegenuhrzeigersinn in Betrieb. Beide radialen Dichtungswände sind radial gerichtet, wobei ihre Achsen einen Winkel von 40° miteinander einschliessen. Jede radiale Dichtungswand ist in einem Zylinder montiert und durch Federn oder Druck nach aussen vorbelastet in eine zurückgezogene Stellung, in welcher ihre radial innere Stirnfläche mit der inneren Peripherie des Statorgehäuses fluchtet.

Das obere Ende jedes eine radiale Dichtungswand enthaltenden Zylinders kann über einen Kanal mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck beaufschlagt werden. Der Kanal ist über ein Zweiweg-Drehventil mit einem Hydraulikzylinder verbunden, der einen Kolben enthält, welcher aus seiner unteren Grenzstellung durch eine Nockenwelle in seine obere Grenzstellung und umgekehrt verschoben werden kann. Die Nockenwelle dreht synchron mit der Antriebswelle.

Wenn also die Nockenwelle die Kolben in ihre obere Grenzstellung verschiebt, fliesst Hydraulikflüssigkeit unter Druck ins obere Ende des Zylinders, welcher die in Betrieb stehende radiale Dichtungswand enthält und verschiebt diese Dichtungswand nach einwärts in Richtung des Rotorzentrums gegen die Wirkung der Feder in die eingefahrene Stellung, in welcher ihre radial innere Stirnfläche die periphere Oberfläche der Nabe berührt.

Die oben erwähnten Zweiweg-Drehventile steuern den Zulass der Hydraulikflüssigkeit zu den Zylindern, die die radialen Dichtungswände enthalten. Wenn eines dieser Ventile in seiner offenen Stellung steht, kommuniziert der Hydraulikzylinder mit dem Oberteil des die in Betrieb befindliche Dichtungswand enthaltenden Zylinders. Wenn das Ventil in seiner geschlossenen Stellung steht, verhindert es den Eintritt von Hydraulikflüssigkeit zu dem die radiale Dichtungswand enthaltenden Zylinder und öffnet einen Rückflusskanal zum Tank, womit die radiale Dichtungswand inaktiv in ihrer zurückgezogenen Stellung verharrt, in welcher ihre radial innere Stirnfläche mit der peripheren inneren Oberfläche des Statorgehäuses fluchtet.

Wenn also der Rotor im Gegenuhrzeigersinn rotiert, wird das jenem Zylinder zugeordnete Steuerventil geöffnet, der die bei diesem Drehsinn in Betrieb befindliche Dichtungswand enthält. Das andere Ventil ist in seiner geschlossenen Stellung. Bei Umkehr der Drehrichtung werden beide Ventile umgeschaltet. In der Mitte zwischen den beiden Dichtungswänden ist das periphere Wandelement des Statorgehäuses mit einem Ladeluft-Einlassventil ausgerüstet, welches in der peripheren Wand des Stators angeordnet ist im Sektor zwischen den beiden Ebenen der radialen Dichtungswände. Es steuert Zeitpunkt und Dauer des Zutrittes von komprimierter Ladeluft zur Verbrennungskammer.

Das Ladeluft-Einlassventil kommuniziert mit dem Luftaustritt eines Luftbehälters über geeignete Rohrverbindungen und mündet in der Statorkammer. Dieses Ventil ist

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hydraulisch betätigt durch die Nockenwelle und öffnet und schliesst analog den radialen Dichtungswänden. Benachbart zum Ladeluft-Einlassventil sind im peripheren Wandelement des Stators im Sektor zwischen den Ebenen der beiden radialen Dichtungswände ein oder mehrere Brennstoff-Einspritzdüsen angeordnet. Sie spritzen eine gegebene Brennstoffmenge in die Verbrennungskammer des Motors unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ein, abhängig von der Zündverzögerung.

Diametral gegenüberliegend dem oben erwähnten Sektor ist ein Auspuffventil in der peripheren Wand des Statorgehäuses angeordnet, durch welches die Verbrennungsgase nach Ende des Taktes abgeführt werden können. Dieses Ventil mündet in die Statorkammer und ist hydraulisch betätigt analog dem Ladeluft-Einlassventil und den radialen Dichtungswänden.

Falls der Motor für hohe Drehzahlen ausgelegt ist, können die radialen Dichtungswände, Einlass- und Auspuffventile auch mechanisch durch obenliegende Nockenwellen oder durch eine geeignete Kipphebelanordnung mechanisch betätigt werden, wobei die Nockenwelle durch eine Kette oder ein Getriebe von der Antriebswelle angetrieben werden kann. Zusätzlich zu obigen Komponenten ist das periphere Wandelement des Statorgehäuses mit zwei Luftaustrittsöffnungen ausgerüstet, deren Achse je etwa 15° von der Achse der ihr benachbarten radialen Dichtungswand beabstandet ist,

wobei jedoch dieser Abstand nicht einschränkend ist.

Eine dieser Austrittsöffnungen ist bei Drehung im Uhrzeigersinn, die andere bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn in Betrieb. Beide münden in der Statorkammer und kommunizieren mit dem Lufteintritt des Luftbehälters über geeignete Rohrverbindungen, die je ein Drehventil enthalten, das abhängig von der Drehrichtung offen oder zu ist. Je ein Rückschlagventil verhindert den Rückfluss von Luft vom Luftbehälter zur Statorkammer.

Zwischen jeder dieser Luftaustrittsöffnungen und der ihr benachbarten radialen Dichtungswand ist das periphere Wandelement des Statorgehäuses mit einer Induktions-Durchtrittsöffnung für atmosphärische Luft ausgerüstet, welche die Statorkammer mit der Atmosphäre verbindet. Diese Öffnung hat ein Rückschlagventil, welches den Luftdurchtritt nur von der Atmosphäre in die Statorkammer etwa am Ende des Spülprozesses erlaubt, sowie ein Drehventil, welches entsprechend dem Drehsinn des Rotors in der offenen oder geschlossenen Stellung ist. Die Induktions-Durchtrittsöffnungen für atmosphärische Luft münden in der Statorkammer, während ihr anderes Ende mit einem Luftfilter ausgerüstet ist.

Wenn also eine der radialen Dichtungswände nach einwärts gegen das Rotorzentrum in seine eingefahrene Stellung verschoben wird, in welcher seine radial innere Stirnfläche die periphere Oberfläche der Nabe berührt, werden zwei Kammern zwischen der radialen Dichtungswand und dem Drehkohlben gebildet.

Die Verbrennungskammer ist begrenzt durch die radiale Reaktionswand des Drehkolbens, einen Teil der zylindrischen Oberfläche der Nabe und den durch die innere Oberfläche des Statorgehäuses gebildeten Bogen zwischen der radialen Reaktionsfläche des Drehkolbens und der vorderen radialen Oberfläche der betätigten Dichtungswand die vordere radiale Oberfläche der betätigten Dichtungswand, und durch die gegenüberliegenden Seitenwände des Statorgehäuses. Die Luftkompressionskammer umfasst den Raum, begrenzt durch die vordere radiale Oberfläche des Drehkolbens, die rückseitige radiale Oberfläche der betätigten radialen Dichtungswand, den Teil der zylindrischen Oberfläche der Rotornabe und des Bogens, gebildet durch die innere periphere Oberfläche des Statorgehäuses, welche zwischen der vorderen radialen Oberfläche des Drehkolbens und der radialen Rückseite der betätigten radialen Dichtungswand liegen, sowie durch die gegenüberliegenden Seitenwände des Statorgehäuses.

Der Motor ist ausgerüstet mit Mitteln für die intermittierende Zufuhr von Brennstoff und Luft unter geeignetem Druck in die Verbrennungskammer in den entsprechenden Positionen des Rotors, die durch den Betriebszyklus diktiert sind, derart, dass nach Zündung des eingespritzten Brennstoffs mit der Ladeluft die Verbrennung in der Verbrennungskammer erfolgt.

Wenn der Motor mit niedriger Verdichtung betrieben werden soll, kann das Brennstoff/Luft Gemisch in der Verbrennungskammer durch ein oder mehrere Kerzen entzündet werden, die ebenfalls in der peripheren Wand des Statorgehäuses benachbart zur Einspritzdüse angeordnet werden können, und die intermittierend mit einer elektrischen Spannung in jenem Moment des Zyklus beaufschlagt werden können, wenn der Rotor die Zündposition erreicht. Die beiden Zündpositionen des Rotors für Drehung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn sind wie folgt:

Für die Drehung im Gegenuhrzeigersinn erfolgt die Zündung in dem Moment, in welchem die Mitte der radial äusseren Stirnfläche des Drehkolbens mit der Mitte der radial inneren Stirnfläche der Dichtungswand übereinstimmt, welche bei Drehung im Uhrzeigersinn in Betrieb ist. Für die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt die Zündung in dem Moment, in welchem die radial äussere Stirnfläche des Drehkolbens mit der Mitte der radial inneren Stirnfläche der radialen Dichtungswand übereinstimmt, die bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn in Betrieb ist.

Da die beiden oben beschriebenen Zündzeitpunkte 40° auseinanderliegen, muss bei Umkehr der Drehrichtung vom Gegenuhrzeigersinn in den Uhrzeigersinn die Nockenwelle um 40° im Uhrzeigersinn gedreht werden und umgekehrt bei Umkehr der Drehrichtung im anderen Sinn. Die Drehverschiebung der Nockenwelle wird erreicht durch einen herkömmlichen Umkehr-Klappenmechanismus im Getriebe der Nockenwelle.

Der erfindungsgemässe Motor kann mit zwei oder mehr identischen Rotoren ausgerüstet werden, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle befestigt sind und in identischen Statorgehäusen laufen mit identischen, um eine gewählte Phasendifferenz gegeneinander verschobenen Betriebszyklen. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird der oben beschriebene Motor nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch die Mitte eines erfin-dungsgemässen Motors,

Fig. 2-4 Radialschnitte entsprechend Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Stellungen bei Drehung im Uhrzeigersinn des Rotors,

Fig. 5-8 Radialschnitte entsprechend Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Stellungen bei Drehung des Rotors im Gegenuhrzeigersinn,

Fig. 9 einen Axialschnitt des Motors durch eine Mittellinie der aktiven radialen Dichtungswand in der Rotorstellung, in welcher sein Drehkolben diametral gegenüber der aktiven Dichtungswand ist,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der hydraulischen Betätigung der radialen Dichtungswände,

Fig. 11 eine Tabelle der Arbeitszyklen des Motors für beide Drehrichtungen,

Fig. 12 einen Radialschnitt entsprechend Fig. 1 invergrös-sertem Massstab mit Details der Luft-Induktions-Durchlass-öffnungen und anderen Dichtungsanordnungen,

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Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Teils der peripheren Wand des Statorgehäuses mit einer radialen Dichtungswand und den verschiedenen Ventilen und Durchlassöffnungen beidseitig davon,

Fig. 14 einen Axialschnitt durch den Luftbehälter, der verwendet wird, wenn ein Spülluftventil am Motor angeordnet ist, und

Fig. 15 einen Querschnitt des Motors benachbart einer Stirnseite des Rotors.

Der Motor gemäss Figur 1 umfasst einen Rotor 2 der in einer Statorkammer 43 des Gehäuses drehbar ist und auf einer Antriebswelle 1 befestigt ist. Der Rotor umfasst eine zylindrische Nabe, von welcher ein Drehkolben 3 mit einer radial äusseren Stirnfläche 44 absteht, welche Ausnehmungen aufweist zur Aufnahme der Bewegung von Einlassmitteln, welche sonst die Bewegung des Rotors behindern würden. Die Stirnfläche 44 ist zudem ausgerüstet mit geeigneten Dichtungen 7, welche während der Drehung des Rotors immer in Kontakt mit der Peripherie 45 des peripheren Wandelementes 46 des Statorgehäuses ist. Die periphere Wand 46 ist mit zwei hin und her beweglichen radialen Dichtungswänden 4a und 4b ausgerüstet, welche in Zylindern 5a und 5b montiert sind. Sie sind durch vorgespannte Federn 6 nach aussen belastet. Die radial innere Stirnfläche jeder radialen Dichtungswand ist ebenfalls mit einer ähnlichen Dichtung 7 ausgerüstet.

Jeder Zylinder 5 kann über Einlasskanäle 9 mit hydraulischer Flüssigkeit unter Druck beaufschlagt werden, wobei die Kanäle 9 über Zweiweg-Drehventile 8 mit einem Hydraulikzylinder kommunizieren, der die Hydraulikflüssigkeit und einen Kolben enthält, der mittels eine Nockenwelle aus seiner unteren Grenzstellung in seine obere Grenzstellung und umgekehrt verschiebbar ist.

Für die Drehung im Uhrzeigersinn ist das Ventil 8a offen, während das Ventil 8b geschlossen ist. Für Drehung im Gegenuhrzeigersinn ist dies umgekehrt.

Etwa 10° bevor der Rotor die Zündstellung erreicht, wenn also der obere Rand der Vorderfläche 3a des Drehkolbens 350° einer um das Gehäuse markierten Skala erreicht, was also äquivalent ist einem Drehwinkel von 10° vor dem oberen Totpunkt eines Kolbenmotors, betätigt die Nockenwelle die Kolben in den obenerwähnten Hydraulikzylindern, welche mit den die radialen Dichtungswände enthaltenden Zylindern verbunden sind. Die Kolben werden in ihre obere Endstellung verschoben, und Hydraulikflüssigkeit fliesst unter Druck von den Hydraulikzylindern zu den Ventilen 8a und 8b. Da bei der Drehung im Uhrzeigersinn das Ventil 8b in seiner geschlossenen Stellung verbleibt, fliesst die ihm zugeführte Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 9b zum Tank zurück.

Da das Ventil 8a offen ist, fliesst hier die Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder 5a über den Eintritt 9a und betätigt die radiale Dichtungswand 4a nach einwärts in Richtung des Rotorzentrums in ihre eingefahrene Stellung, in welcher ihre radial innere Stirnfläche die periphere Oberfläche 2a der Nabe berührt. Damit werden in der Statorkammer 43 zwischen dem Drehkolben 3 und der betätigten radialen Dichtungswand 4a zwei Kammern gebildet, nämlich die Verbrennungskammer 47 und die Luftverdichtungskammer 48.

Die beiden radialen Dichtungswände 4a, 4b sind radial gerichtet mit ihren Achsen unter 40° zueinander. Zwischen ihnen ist die periphere Wand 46 mit einem Ladeluft-Einlass-ventil 12 und einer oder mehreren Einspritzdüsen 13 ausgerüstet, beide im Sektor zwischen den Ebenen der beiden Dichtungswände angeordnet. Diametral gegenüberliegend diesem Sektor ist die periphere Wand 46 mit einem Auspuffventil 15 versehen. Alle die erwähnten Ventile münden indie

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Statorkammer 43 und sind hydraulisch betätigt in ihre offene und geschlossene Stellung durch eine Nockenwelle zusammen mit den beschriebenen hydraulischen Zylinderkolbenanordnungen. Die Wand 46 ist zudem ausgerüstet mit zwei Luftauslassöffnungen 16a, 16b, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jede in die Statorkammer 43 mündet und über ein Drehventil 17 und ein Rückschlagventil 49 mit dem Lufteintritt eines Luftbehälters verbunden ist.

Zwischen jeder dieser Auslassöffnungen 16 und ihrer benachbarten radialen Dichtungswand ist im peripheren Wandelement 46 eine Induktionsöffnung für atmosphärische Luft angeordnet, welche später im Detail beschrieben wird.

Für die Drehung im Uhrzeigersinn bleibt das Ventil 17a in seiner geöffneten Stellung und verbindet die Öffnung 16a mit dem Eintritt des Luftbehälters, während das Ventil 17b geschlossen bleibt. Für Drehung im Gegenuhrzeigersinn ist dies umgekehrt.

Die in den Induktions-Durchtrittsöffnungen angeordneten Ventile werden in gleicher Weise gesteuert.

Die Einspritzdüse 13 ist mit der Brennstoffzufuhrleitung verbunden. Zeitpunkt und Dauer der Brennstoffeinspritzung wird durch ein nicht dargestelltes, geeignetes, konventionelles Einspritzventil gesteuert, das durch die Nockenwelle betätigt wird. Der Brennstoff wird dem Einspritzventil über eine Pumpe und ein Druckregelventil zugeführt.

Der Betriebszyklus des Motors wird nachfolgend für eine Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 erläutert. Fig. 1 zeigt den Rotor im Zündzeitpunkt, in welchem die obere Kante der radialen Vorderwand des Drehkolbens mit der Nullgradmarke auf der Skala um das Gehäuse übereinstimmt, was dem oberen Totpunkt in einem Kolbenmotor entspricht. Der in die Verbrennungskammer 47 eingespritzte Brennstoff entzündet sich, sobald er sieh mit der heissen komprimierten Luft vermischt, welche vorgängig der Verbrennungskammer 47 zugeführt worden ist. Damit findet die Verbrennung statt.

Der eingespritzte Brennstoff ist durch gestrichelte Linien in Fig. 1 dargestellt. Bei der Verbrennung steigt der Druck der Verbrennungsgase in der Kammer 47 stark an und resultiert in einer Kraft senkrecht zur radialen Rückseite 3c des Drehkolbens und bewirkt damit ein Drehmoment am Rotor 2 und der Antriebswelle 1, welches den Rotor im Uhrzeigersinn antreibt.

Während der Expansion der Verbrennungsgase gegen den Drehkolben 3 reduziert sich das Volumen der Luftverdichtungskammer 48 gleichmässig mit der Drehung des Rotors, und der Drehkolben komprimiert die Luft in der Kammer 48 (Fig. 2). Die verdichtete Luft wird dem Einlass des Luftbehälters über die offene Luftaustrittsöffnung 16a zugeführt. Die Strömung der verdichteten Luft ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. Die Verdichtung findet über dem ganzen Hub statt, welcher 290° Drehwinkel des Rotors beträgt. Am Hubende ist die Luft in der Kammer 48 zwischen der radialen Vorderwand 3a des Drehkolbens und der radialen Rückwand der aktiven radialen Dichtungswand 4a stark komprimiert.

Nach 290° Drehwinkel (Fig. 3) wird das Auspuffventil 15 hydraulisch geöffnet, und gleichzeitig bewegt die Nockenwelle den Kolben des mit dem Zylinder 5a verbundenen Hydraulikzylinders von seiner oberen Grenzstellung in seine untere Grenzstellung.

Damit fällt der Hydraulikdruck im Zylinder 5a, und die aktive radiale Dichtungswand 4a wird durch die Feder 6 nach aussen in die zurückgezogene Stellung gedrückt, in welcher ihre radial innere Stirnfläche mit der inneren Peripherie 45 des peripheren Wandelements 46 fluchtet. Sobald die radiale Dichtungswand 4a ihre voll zurückgezogene Stellung erreicht, entweicht die zuvor in der Verdichtungskammer

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eingeschlossene verdichtete Luft und bestreicht die Kammer 43, um sie von Verbrennungsgasen freizuspülen, die die Rotorkammer über das geöffnete Auspuffventil 15 verlassen. Nach 290° Drehwinkel beginnt also die Auspuff- und Spülphase. Die Strömung der Spülluft ist in Fig. 3 durch Pfeile dargestellt.

L' nter der Wirkung des Schwungrades dreht der Rotor weiter. Die Auspuffphase wird durch Schliessen des Ventils 15 beendet, was bei einem Drehwinkel von etwa 310° bis 340° erfolgt. Im praktischen Betrieb ist es zweckmässig, die Auspuffphase durch Schliessen des Ventils 15 zu beenden, bevor die gesamte Spülluft die Rotorkammer verlassen hat.

Nachdem der Rotor 350° Drehwinkel zurückgelegt hat (Fig. 4) wird der Kolben im Hydraulikzylinder entsprechend dem Zylinder 5a durch die Nockenwelle zurück in seine obere Grenzstellung verschoben, womit Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder 5a eintritt und die radiale Dichtungswand 4a in ihre eingefahrene Stellung verschiebt, in welcher ihre radial innere Stirnfläche die periphere Oberfläche 2a der Nabe berührt. Gleichzeitig wird das Ladeluft-Einlassventil 12 hydraulisch durch die Nockenwelle geöffnet, und komprimierte Luft verlässt den Austritt des Luftbehälters über die Leitung 12a und das Ventil 12 und tritt in die Verbrennungskammer 47 ein, wie durch Pfeile in Fig. 4 dargestellt ist. Damit baut sich der für die Zündung des Brennstoffs erforderliche Luftdruck in der Kammer 47 auf.

Die Synchronisation kann so eingestellt werden, dass das Ventil 12 zwischen einem Rotordrehwinkel von 355° bis 359° geschlossen wird, abhängig von der Zündverzögerung, wobei gleichzeitig die Brennstoffeinspritzung beginnt.

Wenn der Rotor eine volle Umdrehung, also 360°, gedreht hat, findet wiederum die Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches in der Kammer 47 statt (Fig. 1). Mit der Verbrennung wird der obige Zyklus wiederholt. Die Brennstoffeinspritzung kann über etwa 10° bis 20° Rotordrehwinkel erfolgen.

Um den Drehsinn zu ändern, muss der Motorzyklus um 40° verschoben werden, so dass die Zündung bei 320° - statt 0° - Rotordrehwinkel erfolgt (Fig. 5). Um den Drehsinn vom Uhrzeigersinn zum Gegenuhrzeigersinn zu wechseln, wird die Nockenwelle um 40° im Gegenuhrzeigersinn gedreht mittels des zuvor erwähnten Umkehrklappenmechanismus.

Zusätzlich wird das Drehventil 17a in seine geschlossene Stellung umgeschaltet. Während das Ventil 17b in seine geöffnete Stellung umgeschaltet wird, womit die Auslassöffnung 16b aktiviert wird. Dasselbe gilt für die Drehventile 8a und 8b, wobei das Ventil 8a geschlossen und das Ventil 8b geöffnet wird. Somit wird die radiale Dichtungswand 4b aktiv und die radiale Dichtungswand 4a wird inaktiv und verbleibt in ihrer zurückgezogenen Stellung, in welcher ihre radial innere Stirnfläche mit der inneren Peripherie 45 des Statorgehäuses fluchtet. Auch die beiden Drehventile für die Induktions-Durchlassöffnungen für atmosphärische Luft werden umgeschaltet.

Durch einen geeigneten Steuermechanismus am Motor kann erreicht werden, dass bei jeder Umkehr der Drehrichtung all die oben beschriebenen Funktionen gesteuert durch einen Druckknopf simultan durchgeführt werden.

Der Betriebszyklus für die Drehung des Rotors im Gegenuhrzeigersinn ist identisch zum Zyklus der Drehung im Uhrzeigersinn mit einer Phasenverschiebung von 40° (Fig. 5-8). In Fig. 11 ist der Betriebszyklus des Motors tabellarisch sowohl für Drehung im Uhrzeigersinn als auch für Drehung im Gegenuhrzeigersinn dargestellt.

Fig. 9 ist ein Axialschnitt durch den Motor. Die Antriebswelle 1 ist in Lagern 27 im Motorgehäuse 11 gelagert. An ihrem einen Ende trägt die Welle 1 ein Schwungrad 35, während ihr anderes Ende mit der angetriebenen, nicht dargestellten Einheit verbunden ist. Zwischen den Enden der Welle 1 ist auf ihr ein Getrieberad 19 befestigt, welches über weitere Getrieberäder 19 die Nockenwelle 18 treibt. Diese ist in Lagern 27 des Motorgehäuses 11 gelagert.

Die Nockenwelle trägt sechs Nockenscheiben 77, die hydraulisch die beiden radialen Dichtungswände, das Auspuff- und das Lufteinlassventil, den Stössel der Brennstoffpumpe und das Brennstoffventil betätigen. Die Ventile und radialen Dichtungswände werden hydraulisch betätigt durch Kolben 29 von Hydraulikzylindern 30, welche die Hydraulikflüssigkeit enthalten. Zwischen den Lagern 27 ist auf der Antriebswelle 1 der Rotor 2 montiert, der in seinem Gehäuse 10 dreht. Das Rotorgehäuse 10 hat Kühlkanäle 24 in den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden, welche mit Kühlwasser beaufschlagt werden. Das Gehäuse 10 hat zylindrische Dichtungen 28, die in den Durchtrittsöffnungen in den Seitenwänden für die Antriebswelle 1 befestigt sind. Die periphere Wand 46 des Rotorgehäuses ist unter anderem mit zwei hin und her beweglichen radialen Dichtungswänden 4 ausgerüstet, die je in einem Zylinder 5 montiert sind.

Über die Leitung 9 und das Drehventil 8 kann jedem Zylinder 5 von seinem zugeordneten Hydraulikzylinder 30 Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden. Jede radiale Dichtungswand 4 kann Kühlkanäle 31 aufweisen, über welche die Wand mit Öl gekühlt werden kann. Das Kühlöl kann der Wand über Teleskoprohre 32 zugeführt werden, worauf es in den Kanälen 31 zirkuliert und über weitere Teleskoprohre 33 abgeführt wird. Die radial innere Stirnfläche jeder Dichtungswand und die radial äussere Stirnfläche des Drehkolbens sind je mit einer geeigneten Dichtung 7 ausgerüstet zur gasdichten Abdichtung in Umfangsrichtung.

Die Schmierung des Rotors im Gehäuse gegenüber den peripheren und lateralen Wandflächen wird durch eine nicht dargestellte Pumpe und eine Synchronisiereinrichtung erreicht, welche Öl einer zentralen Bohrung 25 in der Welle 1 zuführt. Die Bohrung 25 endet an einer radialen Bohrung 26, die in der Mitte der radial äusseren Stirnfläche des Drehkolbens endet.

Falls die periphere Schmierung von aussen über Ölein-spritzeinrichtungen im zylindrischen Wandelement 46, in Verbindung mit einer Ölpumpe, einer Synchronisiereinrichtung und einem Ölverteiler, vorgenommen wird, kann das durch die Bohrung 25 zugeführte Öl zum Anpressen der längs der radial äusseren Stirnseite des Drehkolbens angeordneten Dichtung 7 gegen die periphere zylindrische innere Oberfläche 45 des Statorgehäuses und zusätzlich zum Kühlen des Rotors verwendet werden.

Bei dieser alternativen Ausführungsform wird eine Ölein-spritzdüse intermittierend mit Öl in dem Zeitpunkt beaufschlagt, in welchem die radial äussere Stirnfläche des Drehkolbens direkt unter der Mündung der Einspritzdüse ist.

Die Schmierung der peripheren Oberfläche der Rotornabe und der lateralen Seitenflächen des Rotors wird durch eine Pumpe zusammen mit einer Synchronisiereinrichtung erreicht, welche Öl dem Teleskoprohr 34 zuführt, welches sich durch die aktive radiale Dichtungswand 4 erstreckt bis zu deren radial inneren Stirnfläche, die in Kontakt mit der peripheren Oberfläche der Rotornabe über einen gegebenen Drehwinkel des Motorzyklus ist. Das Schmieröl kann entweder rezikliert oder im Motor verbrannt werden.

Die laterale Abdichtung wird erreicht durch geeignete Dichtungen in Nuten in den lateralen Seitenflächen des Rotors, welche seinem Profil folgen, während die periphere Abdichtung durch geeignete Dichtungen längs der radial inneren Stirnfläche jeder radialen Dichtungswand sowie der radial äusseren Stirnfläche des Drehkolbens erreicht wird. Diese Dichtungen können durch Feder- oder Öldruck gegen aussen von ihren Halteelementen weg vorbelastet sein, damit

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sie sicher an ihrer entsprechenden Gegenfläche anliegen. Damit wird der Motor gegen das Entweichen jeglicher Verbrennungsgase in irgendeiner Richtung abgedichtet, so dass er gasdicht ist.

Fig. 10 zeigt schematisch den hydraulischen Betrieb der radialen Dichtungswände. Hydraulikflüssigkeit wird den Zylindern 5a und 5b zugeführt, welche die radialen Dichtungswände 4a und 4b enthalten. Die Druckflüssigkeit wird den Zylindern 5a, 5b durch die Kolben 29 zugeführt, welche in den die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Zylindern 30 verschiebbar sind. Die Kolben werden aus ihrer unteren Grenzstellung in ihre obere Grenzstellung und umgekehrt durch Nockenscheiben 77a und 77b auf der Nockenwelle 18 verschoben. Wenn die Kolben 29 in ihre obere Grenzstellung verschoben werden, wird die Hydraulikflüssigkeit über die Verbindungsleitung 9 zu den Drehventilen 8a und 8b gedrückt.

Für die Drehung im Uhrzeigersinn ist das Ventil 8a offen, und deshalb fliesst die Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder 5a und verschiebt die radiale Dichtungswand 4a nach einwärts gegen die Kraft der Feder 6. Das Ventil 8b ist geschlossen, und deshalb fliesst die Hydraulikflüssigkeit von ihm über die Rückflussleitung 9b in den Tank 36. Bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn ist dies umgekehrt. Der Tank 36 ist über Kanäle und Rückschlagventile 50 mit den Zylindern 30 verbunden, wobei die Rückschlagventile 50 Durch-fluss der Hydraulikflüssigkeit zulassen, wenn die Kolben 29 von ihrer oberen Grenzstellung in ihre untere Grenzstellung bewegt werden.

Die Nockenscheiben 77c und 77d betätigen die dem Ladeluft-Einlassventil und dem Auspuffventil zugeordneten Kolben 29. Die Nockenscheiben 77e und 77f betätigen den Stössel der Brennstoffpumpe und das Brennstoffventil.

Fig. 12 ist ein Querschnitt durch die Mitte des Rotors in vergrössertem Massstab. Sie zeigt Details des Gehäuses und der verschiedenen Komponenten, die daran befestigt sind. Wenn der Auspuff und die Spülung beendet sind und bevor die Ladeluftzufuhr in die Verbrennungskammer beginnt, muss die Statorkammer mit Frischluft gefüllt werden. Um Luftinduktion zu erreichen, kommuniziert die Statorkammer mit der Atmosphäre über die Luft-Induktions-Durchtrittsöffnungen 66a oder 66b. Die Öffnung 66a ist in Betrieb während der Drehung im Uhrzeigersinn, während die Öffnung 66b bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn in Betrieb ist. Jede der Öffnungen 66 ist ausgerüstet mit einem Drehventil 60, wobei das Ventil 60a bei Drehung im Uhrzeigersinn offen ist, während das Ventil 60b bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn offen ist. Zusätzlich zu diesen Drehventilen ist jede Öffnung 66 noch mit einem Rückschlagventil 49 ausgerüstet, welches den Durchfluss nur von der Atmosphäre in die Rotorkammer erlaubt, und mit einem Filter 61.

Nach Ende der Auspuff- und Spülphase, wenn der Druck der Spülluft gefallen ist, kann atmosphärische Luft in die Statorkammer 43 über die aktive Luft-Induktions-Durchtritts-öffnung 66 eintreten, und die Luft-Induktion findet statt. Die Eintritts-/Austrittsrichtungen der atmosphärischen Luft sind in Fig. 12 durch Pfeile dargestellt. Um den Luft-Induktions-Prozess zu verbessern, kann eine geeignete Luftpumpe an das Ende der Öffnungen 66 angeschlossen werden, so dass während der Luft-Induktionsphase hinreichend Frischluft unter Druck in die Statorkammer 43 gelangt.

Um den Unterhalt zu vereinfachen und gute Abdichtung sicherzustellen, kann das periphere Wandelement 46 des Statorgehäuses mit einer zylindrischen Büchse 80 ausgekleidet sein, wobei bei der Drehung des Rotors die radial äussere Stirnfläche des Drehkolbens immer in Kontakt mit der inneren peripheren Oberfläche 45 der Büchse 80 ist.

Periphere Dichtung längs der inneren Peripherie des Sta-

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tors wird erreicht durch geeignete Dichtungen 7, welche in geeigneten Nuten/Trägern entlang der Breite der radial äusseren Stirnseite des Drehkolbens angeordnet sind. Die radial innere Stirnseite der Dichtungswand 4b, die während der Drehung im Gegenuhrzeigersinn des Rotors in Betrieb ist, kann mit ähnlichen Dichtungen 7 ausgerüstet sein.

Da der Rotor im wirklichen Betrieb während des grössten Teils seiner Betriebsdauer im Uhrzeigersinn drehen wird, sollte ein gutes alternatives Dichtungssystem zwischen der peripheren Oberfläche 2a der Rotornabe und der radial inneren Stirnfläche der radialen Dichtungswand 4a vorgesehen werden, die in Kontakt mit der Oberfläche 2a über einen gegebenen Teil des Motor-Betriebszyklus ist während der Drehung im Uhrzeigersinn, um die Verbrennungsgase in der Kammer 47 gegen Entweichen durch die Kontaktstelle zwischen der radialen Dichtungswand 4a und der peripheren Oberfläche der Rotornabe zu verhindern.

Es gibt viele Möglichkeiten der Dichtung, die für diesen Motor geeignet sind, und ein geeignetes Dichtungssystem ist das folgende: Die Oberfläche 2a der Rotornabe ist mit einer Gleitdichtung ausgerüstet, die in zwei Teile 90a und 90b gespalten ist. Beide Teile sind in geeigneten Nuten 64 gesichert, welche sich längs der Oberfläche 2a erstrecken. Wenn der Rotor in der Zündstellung ist, entsprechend 0° auf der auf dem Gehäuse markierten Skala, werden die Teile 90a und 90b durch die Wirkung einer Feder 63 in engen Kontakt miteinander gedrückt (siehe Fig. 12). Bei der Verbrennung steigt der Druck in der Verbrennungskammer 47 stark an und drückt den Rotor in der gewählten Drehrichtung im Uhrzeigersinn, sowie die Gase gegen den Drehkolben 3 expandieren. Wenn der Rotor zu drehen beginnt, verbleibt die Dichtung 90a in engem Kontakt mit der radialen inneren Stirnfläche der aktiven radialen Dichtungswand 4a und gleitet entlang der Oberfläche 2a, während die Dichtung 90b dem Drehkolben folgt.

Um die Dichtung 90b am Gleiten im Gegenuhrzeigersinn aus seiner Stellung zu hindern, ist in der Nut 64 ein geeigneter Anschlag s vorgesehen. Sowie also der Rotor dreht, bewegt sich die Dichtung 90b weg von ihrem Gegenstück 90a, bis der Rotor 290° weitergedreht hat. An diesem Punkt wird die aktive radiale Dichtungswand 4a durch ihre Feder nach auswärts in ihre voll zurückgezogene Stellung gedrückt und gibt somit die Dichtung 90a frei, die durch die Wirkung der Feder 63 im Uhrzeigersinn entlang der Oberfläche 2a gleitet, bis sie in festem Kontakt mit der Dichtumg 90b kommt, was in Fig. 12 durch punktierte Linien angedeutet ist. Da bei dieser Anordnung die gleitende Dichtung 90a während des ganzen Arbeitshubes in festem Kontakt mit der radial inneren Stirnfläche der aktiven Dichtungswand 4a ist, wird eine gute periphere Dichtung an der inneren Rotorperipherie erreicht.

Um eine ebenso gute laterale Abdichtung zu erreichen, können die lateralen Flächen des Rotors mit geeigneten Nuten versehen sein, die seinem Profil folgen und laterale Streifen von Rollendichtungen haben. Die Dichtungen können durch Federn oder Druck auswärts aus ihren Verankerungen vorbelastet sein, so dass sie an ihren Kontaktflächen eng anliegen.

Beide radialen Dichtungswände erstrecken sich seitlich über die Breite des peripheren Wandelementes des Statorgehäuses hinaus (Fig. 13) und sind in geeigneten radialen Führungen 100 starr geführt, die sich längs eines Teils der inneren lateralen Oberflächen der beiden gegenüberliegenden Seitenwände erstrecken. Die Innenflächen der Führungen 100 können mit geeignetem Dichtungsmaterial beschichtet sein.

Mit dieser Anordnung wird die aktive radiale Dichtungswand immer in einer festen Position gehalten und während

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ihrer Hin- und Herbewegung in perfekt gerader Linie durch die Führungen 100 geführt. Die Strömungsrichtung der Luft in die und aus der Rotorkammer ist in Fig. 13 durch Pfeile dargestellt. Die hin und her bewegliche radiale Dichtungswand kann alternativ für eine Seitwärts-Verschiebung statt einer Radial-Verschiebung modifiziert werden. Sie erstreckt sich dann von der einen Seitenwand zur Führung in der gegenüberliegenden Seitenwand, diese vorgeschlagene Alternative könnte vorteilhaft sein in Fällen, in welchen der innere Rotordurchmesser erheblich kleiner als der äussere Durchmesser ist, und der radiale Hub den vorgeschlagenen lateralen Hub weit übersteigen würde. Um den Wirkungsgrad des oben beschriebenen Motors zu erhöhen, kann ein oder mehrere Turbolader zwischen das Auspuffrohr und den Lufteintritt des Luftbehälters montiert werden.

Um den Spülprozess zu verbessern (siehe Fig. 15), kann ein Spüllufteintrittsventil 14 am peripheren Wandelement des Stators im Sektorzwischen der Ebene der beiden radialen Dichtungswände angeordnet werden. Dieses Ventil mündet in der Statorkammer und ist hydraulisch betätigt durch die Nockenwelle. Mit diesem zusätzlichen Ventil wird der Luftbehälter 37 in zwei Teile geteilt (siehe Fig. 14), einen Ladeluft- und einen Spülluftteil, durch eine Trennwand 38,

welche mit einem druckempfindlichen Ventil 39 ausgerüstet ist. Das Ventil 39 erlaubt nur Luft mit einem Druck über dem erforderlichen Ladeluftdruck der Verbrennungskammer vom Ladeluft- zum Spülluftteil zu gelangen. Verdichtete Luft wird dem Lufteintritt 16 des Luftbehälters zugeführt, der mit den beiden oben erwähnten Luftauslassöffnungen 16a, 16b über Kanäle 16a', 16b' kommuniziert. Der Ladeluftteil kommuniziert über den Kanal 12a mit dem Ladelufteinlassventil 12, während der Spülluftteil über den Kanal 14a mit dem Spüllufteinlassventil 14 kommuniziert.

Wir vorher erwähnt, kann das periphere Wandelement 46 des Statorgehäuses mit mehr als einer Einspritzdüse versehen sein, damit der Brennstoff besser in der Verbrennungskammer verteilt wird. Alternativ kann ein Vergaser vorgesehen werden. Der beschriebene Motor hat folgende Vorteile:

(i) Der Rotor rotiert konzentrisch und der Motor ist reversierbar. Dadurch werden Kurbelwelle, Kreuzköpfe, Kolben, Verbindungsstangen und ein reversierbares Getriebe vermieden, welche bei konventionellen Zwei- und/oder Vier-Takt-Kolbenmotoren benötigt werden. Ebenfalls ist kein Exzentergetriebe erforderlich, welches im Wankelmotor nötig ist. Da der Stator eine gleichmässige zylindrische Form hat, ist der Berührungswinkel zwischen der Dichtung entlang der radial äusseren Stirnfläche des Drehkolbens und der inneren peripheren Oberfläche des Statorgehäuses, sowie der Kontaktwinkel zwischen den Dichtungen längs der radial inneren Stirnfläche der aktiven radialen Dichtungswand und der peripheren Oberfläche der Rotornabe während der gesamten Drehung des Rotors konstant, was den Verschleiss der Dichtungen auf ein Minimum reduziert.

(ii) Der Motor arbeitet nach dem Eintakt-Prinzip. Seine Geometrie und der 360°-Drehwinkel eines Taktes ermöglichen die Expansion der Verbrennungsgase gegen den Rotorkolben im Verbrennungsraum über bis zu 294° Drehwinkel, d.h. mehr als 80% des Betriebszyklus des Motors, so dass Abgasverluste minimiert werden und dadurch ein ausserordentlich hoher Wirkungsgrad erreicht wird.

(iii) Die Anzahl der beweglichen Teile des Motors ist gering, und da keine Umsetzung einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung erfolgt, kann der Rotor leicht ausgewuchtet werden, was einfachen Unterhalt, geringe Vibrationen und hohe Zuverlässigkeit zur Folge hat. Zudem beansprucht der Motor erheblich weniger Raum als herkömmliche Kolbenmotoren gleicher Leistung, insbesondere in vertikaler Richtung.

(iv) Mit einem geeignet konstruierten Ladeluft-Einlass-ventil strömt die hochkomprimierte Ladeluft stark turbulent in die Verbrennungskammer, so dass ein gutes Luft-Injektionssystem erreicht wird, was seinerseits einen hohen Verbrennungswirkungsgrad zur Folge hat.

(v) Beim Motor wird gleichzeitig in derselben Statorkammer Verbrennungsgas expandiert und Luft komprimiert. Der Motor ist deshalb ein umkehrbarer Eintakt-Drehkolben-Verbrennungsmotor. Der Motor kann ein hohes Verdichtungsverhältnis erreichen und damit mit unterschiedlichen Brennstoffen betrieben werden, insbesondere mit billigen Brennstoffen wie hochviskosen Brennstoffen und Schlämmen, insbesondere aus Kohle.

(vi) Durch die Integration des Luftbehälters in die Motorauslegung erfolgt die Beaufschlagung der Verbrennungskammer mit Ladeluft unter konstantem Druck, was den Wirkungsgrad des Motors erhöht.

(vii) Da die Länge/Dauer des Arbeitshubes des beschriebenen Motors mehr als das Doppelte des Drehwinkels des Arbeitstaktes eines konventionellen Kolbenmotors und/oder Drehkolbenmotors beim Verbrennen derselben Brennstoffmenge pro Sekunde beträgt, verbleiben die Verbrennungsgase viel länger in der Statorkammer und verrichten nützliche Arbeit. Da der Arbeitshub über 80% des Betriebszyklus des Motors betragen kann, wird der Wirkungsgrad des Motors ausserordentlich hoch sein, und zudem werden die Verbrennungsgase mit bedeutend niedrigeren Temperaturen ausgestossen als die Auspufftemperatur eines konventionellen Kolben-und/oder Drehkolbenmotors. Dies vermindert die wohlbekannten Probleme mit den Auspuffventilen.

(viii) Zwei oder mehr Rotoren können auf derselben Antriebswelle zur Drehung in identischen Gehäusen angeordnet werden, wobei die Rotoren identische Betriebszyklen mit einer gewählten Phasendifferenz haben.

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9 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Drehkolben-Eintakt-Verbrennungsmotor, umfassend einen Stator mit einer zylindrischen Statorkammer (43), eine sich koaxial durch die Statorkammer (43) erstreckende Antriebswelle ( 1 ), einen Rotor (2) mit einer koaxial auf der Antriebswelle ( 1 ) befestigten zylindrischen Nabe und mit einem radial von der Nabe abstehenden Rotorarm (3), ein erstes, sich durch die Statorkammer (43) zwischen dem Stator und dem Rotor (2) erstreckendes Wandelement (4a), welches mit dem Rotorarm (3) eine Verbrennungskammer (47) begrenzt, Mittel (12,13) zum Einführen von Luft und Brennstoff in die Verbrennungskammer (47), sowie Auspuffmittel

   ( 15) zum Abführen der Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer (47), gekennzeichnet durch ein in Umfangs-richtung beabstandet vom ersten Wandelement (4a) angeordnetes zweites Wandelement (4b), wobei jedes der beiden Wandelemente (4a, 4b) im Stator radial beweglich gelagert ist von einer zurückgezogenen Stellung, in welcher seine radial innere Stirnseite mit der inneren Peripherie der Statorkammer fluchtet, in eine eingefahrene Stellung, in welcher diese Stirnseite des Wandelementes die Peripherie der Nabe berührt, einen Luftbehälter (37), mit dem Luftbehälter verbundene Druckluft-Auslassöffnungen (16a, 16b) an vorbestimmten Lagen benachbart zu den Wandelementen (4a, 4b), Mittel (8a, 8b) zum Vorwählen eines der Wandelemente (4a, 4b) entsprechend dem gewählten Drehsinn des Rotors derart, dass dieses Wandelement normalerweise in seiner eingefahrenen Stellung ist und die Statorkammer (43) in die Verbrennungskammer (47) zwischen dem gewählten Wandelement und dem Rotorarm (3) in der einen Richtung und eine Luft-verdichtungskammer (48) in der anderen Richtung unterteilt, Mittel(17a, 17b) zum Öffnen der einen Druckluft-Auslassöffnung (16a, 16b) benachbart zum gewählten Wandelement (4a, 4b) und zum Schliessen der anderen Druckluft-Auslassöffnung, wobei den Mitteln (12,13) zum Einführen von Luft und Brennstoff die Luft vom Luftbehälter (37) zuführbar ist, wobei nach dem Zünden des Brennstoff/Luft-Gemisches die expandierenden Verbrennungsgase eine Kraft auf den Rotorarm (3) ausüben und den Rotor (2) in einem vorbestimmten Drehsinn entsprechend dem gewählten Wandelement (4a, 4b) antreiben, wobei die Luft in der Verdichtungskammer (48) komprimiert und über die gewählte offene Druckluft-Auslassöffnung (16a, 16b) dem Luftbehälter (37) zugeführt wird, und Synchronisiermittel (18), um synchron mit der Drehung des Rotors (2) das gewählte normal eingefahrene Wandelement (4a, 4b) an einem Punkt später als 80% des Motorenzyklus zurückzuziehen, um mit dem verbleibenden Rest komprimierter Luft in der Verdichtungskammer (48) die Statorkammer (43) von den Verbrennungsgasen über die Auspuff mittel (15) freizuspülen, und um nach einer Zeitspanne, die ausreicht, um den Rotorarm (3) den vom gewählten Wandelement in seiner eingefahrenen Stellung belegten Raum durchstreichen zu lassen, dieses Wandelement wieder einzufahren.
2. 2. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, wobei jedes Wandelement (4a, 4b) die Form eines Kolbens hat, der verschiebbar in einem zugehörigen im Stator angeordneten Zylinder (5a, 5b) gelagert ist, wobei der Kolben durch Federmittel (6) radial auswärts belastet und durch Hydraulikmittel radial einwärts verschiebbar ist.
3. 3. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Synchronisiermittel eine Nockenwelle (18) umfassen, welche mit der Antriebswelle (1) verbunden (19) ist, und welche eine Serie von Ventilen in einem vorbestimmten Zyklus derart betätigt, dass das gewählte Wandelement (4a, 4b) in seine zurückgezogene und eingefahrene Stellung verschoben wird und dass die Einlassmittel (12,13) und die Auspuffmittel (15) für die Arbeitsmittel gesteuert werden.
4. 4. Drehkolbenmotor nach Anspruch 2, in welchem die Mittel zum Einführen von Luft und Brennstoff ein Ladeluft-einlassventil (12) und eine Brennstoffeinspritzeinrichtung (13) umfassen, welche beide in der peripheren Wand des Stators im Sektor zwischen den Ebenen der beiden Wandelemente (4a, 4b) angeordnet sind, und in welchem die Auspuffmittel (15) ein Auspuffventil in der peripheren Wand des Stators diametral gegenüber diesem Sektor umfassen.
5. 5. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, umfassend eine Luft-Induktions-Durchlassöffnung (66a, 66b) für den Zutritt atmosphärischer Luft zur Luftverdichtungskammer (48) zur Kompression darin, wobei die Durchlassöffnung ein Rückschlagventil (49) und ein Drehventil (60) aufweist.
6. 6. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 -5, in welchem der Motor über einen Zyklus von 360° operiert und die Synchronisiermittel (18) zum Öffnen des Auspuffventils (15) ausgebildet sind, wenn der Rotor nach der Zündung um 294° weitergedreht hat sowie zum Schliessen des Auspuffventils (15) zwischen 310° und 340° Rotordrehwinkel.
7. 7. Drehkolbenmotor nach Anspruch 4, in welchem sich der Sektor zwischen den beiden Wandelementen (4a, 4b)

   über einen Winkel von 40° erstreckt, wobei der Rotorarm (3) eine Umfangserstreckung von 40° zwischen seinen radialen Oberflächen hat.
8. 8. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1-7, in welchem die radial äussere Oberfläche des Rotorarms (3) Ausnehmungen hat, um Bewegungen der Einlassmittel, die sonst die Drehung des Rotors behindern würden, zu ermöglichen.
9. 9. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 -8, umfassend zwei oder mehr Rotoren (2), die je in einer zugehörigen Statorkammer (43) drehbar sind, wobei die Rotoren auf einer gemeinsamen Welle (1) befestigt sind und ihre Rotorarme (3) winkelmässig gegeneinander versetzt sind, so dass zwischen den Rotoren eine Phasenverschiebung besteht.