DE3412560A1 - Drehkolben-verbrennungsmotor - Google Patents

Description

• Beschreibung des Drehkolbenmotors
• Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit mindestens einem kreisförmigen Zylinder, in dem zwei Kolbenpaare den Arbeitsraum radial in vier Räume aufteilen.
• Jedes Kolbenpaar läßt eine Relativbewegung zum anderen Kolbenpaar zu. Beide Kolbenpaare sind über einen Freilauf nur in einer Drehrichtung drehbar und in der anderen Drehrichtung sperrend mit dem Motorgehäuse verbunden.
• Eine ähnliche mittelachsige Drehkolbenbrennkraftmaschine ist in der Patentschrift DE 3123121 A 1 beschrieben. Bei dieser Ausführung wird jedoch die Drehkraft über ein zweites Gesperre auf eine gemeinsame Abtriebswelle übertragen.
• Diese Lösung hat den Nachteil, daß eine Maschine dieser Ausführung nicht über die Abtriebswellen gestartet werden kann. Außerdem arbeitet sie nur mit der ottomotorspezifischen niedrigen Verdichtung im Teillastbereich und gleichbleibenden Steuerzeiten.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenverbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine vergrößerte Leistungsausbeute, bezogen auf den Hubraum und dem Motorgewicht, eine höhere Verdichtung um den thermodynamischen Wirkungsgrad zu erhöhen und drehzahlabhängige, veränderliche Steuerzeiten hat. Außerdem sollten die Abdichtungsprobleme weitgehendst verringert werden.
• Der erfindungsgemäße Drehkolben-Verbrennungsmotor ergibt pro Umdrehung der Kolbenpaare zwei Krafthübe'auf einen immer vorhandenen, gleichlangen Hebelarm und somit ein großes Drehmoment ab. Durch die Ausführung der massengleichen Drehkolben, den Wegfall von hin- und hergehenden Teilen (keine Ventilsteuerung) lassen sich relativ hohe Drehzahlen bei rundem Motorlauf erzielen, daraus resultiert eine hohe Leistungsausbeüte bei geringem Motorgewicht und Hubraumvolumen.
• Durch das vorhandene Steuergetriebe ist es möglich, das angesaugte Kraftstoff luftgemisch sehr hoch zu verdichten, so daß es bereits im Teillastbereich zur Selbstzündung des Gemisches kommt. Durch den erfindungsgemäßen Vorteil kann der dabei entstehende Verbrennungsdruck nur den jeweils vorderen Kolben antreiben, der hintere Kolben wird durch einen Freilauf zum Motorgehäuse hin gesperrt.
• Um diesen dieselähnlichen Vorteil zu erzielen, benötigt die zugrunde liegende Konstruktion keine Hochdruckeinspritzpumpe. Eine einfache verteilerlose Zündeinrichtung ist nur für den sehr niedrigen Grundleerlauf und für den Start notwendig, ansonsten kann die beschriebene Motorkonstruktion als Selbstzünder betrieben werden.
• Außerdem wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, daß sich die Steuerwinkel mit zunehmender Drehzahl so verändern, daß sich ein großer Nachladeeffekt und somit eine gute Zylinderfüllung ergibt, gleichzeitig wird dadurch auch der Arbeitshub länger, so daß die hochenergetischen Verbrennungsgase länger ausgenützt werden können.
• Um die zur Selbstzündung notwendige hohe Verdichtung zu erreichen, ist eine besonders abgestufte Form dei Doppelkolbeninnendurchmesser gewählt worden, bei der sich die Abdichtung besonders vorteilhaft zeigte.
• Das Prinzip des Drehkolbenverbrennungsmotors nach der Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen nun näher erläutert werden.
• Es zeigen Figur 1 einen Längs- und Querschnitt des Verbrennungsmotors ohne Steuergetriebe Figur 2 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Start und Leerlauf Figur 3 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Teillast Figur 4 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Vollast Figur 5 u. 6 eine schematische Darstellung der Doppelkolben zur Erläuterung des Arbeitsablaufes (Viertaktprinzip) Figur 7 eine Vorder- und Seitenansicht der beiden Doppelkolben Figur 8 einen Längs- und Querschnitt des Steuergetriebes mit Schwungscheibe in Richtung der Pfeile Der Drehkolben-Verbrennungsmotor (Fig. 1) hat ein Gehäuse 1 mit Ansaugkanal A und einen Auslaßkanal B, indem sich in einem kreisrunden Arbeitsraum zwei Doppelkolben 2 a und 2 b befinden. Bei Start werden durch das Getriebe (Fig. 8) die beiden Sonnenräder S 1 und S 2 angetrieben. Sobald der in Drehrichtung hintere Kolben kurz nach der Zündkerze steht, wird dieser durch eine Elektromagnetkupplung FE 1 oder FE 2 festgehalten. Der vordere Kolben wird vom Steuergetriebe nach wie vor angetrieben, wodurch angesaugt und verdichtet wird. Sobald nun die richtige Kolbenstellung des jetzt wieder hinteren Kolbens erreicht wird, öffnet die Elektromagnetkupplung den gesperrten Kolben.
• Dieser Vorgang wird wechselweise so lange wiederholt, bis ein zündfähiges verdichtetes Gemisch von der Zündkerze zur Verbrennung gebracht wird und dadurch den vorderen Kolben antreibt. Der hintere Kolben wird durch den Freilauf F 1 oder F 2 entgegen der Kolbendrehrichtung zum Motorgehäuse hin gesperrt. Danach laufen die 4 Takte ansaugen - verdichten - arbeiten - ausstoßen durch die Relativbewegung der beiden Kolben zueinander ab. Mit zunehmender Drehzahl wird durch relativ große Schwungmasse des Planetengetriebes die Verdichtung immer höher, so daß es bereits im Teillastbereich zur Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches kommen kann (Fi. 2, 3, 4).
• Das durch die Verbrennung erzeugte Drehmoment wird nun wechselweise über die Sonnenräder S 1 oder S 2 auf die Planetenräder, die sich ihrerseits auf den jeweils anderen jetzt feststehenden Sonnenrad abstützen, übertragen.
• -Die Planetenräder treiben nun den als Schwungscheibe ausgebildeten Planetenträger in Sonnraddrehrichtung an.
• Durch die Funktion des 1 : 1 ubersetzten doppelten Planetentriebs wird auch erreicht, daß beim Antrieb des Planetenträgers beide Sonnenräder dann angetrieben werden, wenn an beiden Doppelkolben gleiche Momente herrschen.

Claims (6)

1. Drehkolben-Verbrennungsmotor Patentansprüche: Die Erfindung bezieht sich auf einen mittelachsigen Doppel-Drehkolbenmotor mit kreiszylindrischem Arbeitsraum, in welchem zwei den Arbeitsraum radial durchmessende Drehkolben angeordnet sind. Jedes Kolbenpaar läßt eine Relativbewegung zum anderen Kolbenpaar zu, wodurch sich eine Volumensänderung ergibt. Die beiden Kolbenpaare sind je mit einer Abtriebswelle versehen, die nur in einer Richtung angetrieben werden und in beiden Richtungen über Freiläufe und/oder Elektromagnetkupplungen gesperrt werden können. Die beiden Abtriebswellen wirken auf ein Getriebe, welches die beiden Drehzahlen vereinigt.
2. 2.- Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß mindestens ein kreiszylindrischer Arbeitsraum durch zwei drehbar gelagerte, klauenförmig ineinandergreifende, mehreckige Kolbenpaare in 4 Räume aufgeteilt wird, indem durch die Relativbewegung der Kolbenpaare angesaugt und verdichtet wird.
3. 3. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kolbenpaare eine für die Verbrennung vorteilhafte Formgebung aufweisen.
4. 4. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Kolbenpaare unterschiedliche Innendurchmesser haben.
5. 5. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Kolbenpaare je eine Abtriebswelle haben, die je durch einen Freilauf in eine Richtung gesperrt und in die andere Richtung frei laufen kann und durch eine elektromagnetische Kupplung in beide Richtungen gesperrt werden kann.
6. 6. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Getriebe durch seine Funktion bewirkt, daß der antreibende oder angetriebene Doppelkolben den zweiten Doppelkolben drehrichtungsändernd antreibt, so daß dieser durch die Freilauf-Sperr-Funktion festgehalten wird.