DE1301616B - Drehbar gelagerte Brennkraftmaschine - Google Patents

Drehbar gelagerte Brennkraftmaschine

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DE1301616B
DE1301616B DER38574A DER0038574A DE1301616B DE 1301616 B DE1301616 B DE 1301616B DE R38574 A DER38574 A DE R38574A DE R0038574 A DER0038574 A DE R0038574A DE 1301616 B DE1301616 B DE 1301616B
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ELMAR DIPL ING
FRHR VON RITTER ZU GROENESTEYN
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ELMAR DIPL ING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08Engines with star-shaped cylinder arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine drehbar gelagerte Brennkraftmaschine, die mit radial zur Drehachse angeordneten Zylindern und freifliegend in diesen geführten Kolben ausgestattet ist, die infolge der bei der Drehung der Maschine einsetzenden Fliehkräfte das Brennstoffgemisch verdichten und den von den Verbrennungsgasen auf sie ausgeübten Druck hydrostatisch, gegebenenfalls auch pneumatisch auf eine nachgeschaltete Arbeits- oder Kraftmaschine übertragen.
  • So ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 661409 eine Brennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern sowie freifliegenden Kolben bekanntgeworden, bei der zwar zur übertragung der Maschinenkräfte keine Kurbel mehr erforderlich ist, jedoch statt dessen außerordentlich aufwendige übertragungsmittel notwendig sind, die auch in diesem Fall wie beim Kurbeltrieb den Hub in engen Grenzen halten. Der Vorteil einer solchen kurbellosen Bauart wird also durch besonders hohe Fertigungskosten sowie eine außerordentlich große Störungsanfälligkeit erkauft, ohne daß etwa ein Gewinn für den thermodynamischen Ablauf des Kreisprozesses erzielt wird.
  • Außerdem ist durch die schweizerische Patentschrift 234 643 auch schon der Vorschlag gemacht worden, bei einer mit Druckflüssigkeit arbeitenden Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine mit freifliegenden Kolben zu verwenden. In diesem Fall überträgt der Kolben den von den Verbrennungsgasen auf ihn ausgeübten Druck hydrostatisch auf einen nachgeschalteten hydraulischen Motor, wobei dann der verbleibende hydrostatische Druck immer noch ausreichend groß ist, um den Rückhub des Kolbens und damit auch die Kompression des Brennstoff-Luft-Gemisches zu bewirken. Auch bei dieser Bauart sind den Abmessungen des Hubes insofern Grenzen gesetzt, als im Verlauf des Arbeitsspiels die Druckflüssigkeit einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen folgen muß.
  • Bei thermodynamischen Verbrennungsvorgängen, wie sie insbesondere bei Brennkraftmaschinen vorkommen, ist der Carnot-Prozeß, der sich insbesondere durch eine isotherme Wärmezufuhr auszeichnet, der ideale Kreisprozeß. Gerade an einer solchen isothermen Wärmezufuhr jedoch scheiterten bisher alle Bemühungen, den Carnot-Prozeß bei einer Brennkraftmaschine zu verwirklichen oder aber wenigstens annähernd zu erreichen. Dieses führte zu der in den Fachkreisen allgemein gültigen Ansicht, der Carnot-Prozeß wäre für den praktischen Betrieb unbrauchbar.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, trotz dieser zuvor behandelten Auffassung eine Brennkraftmaschine so auszubilden, daß der Kreisprozeß dieser Maschine dem Carnot-Prozeß möglichst nahe kommt. Es wird also eine Brennkraftmaschine angestrebt, bei der die Wärmezufuhr bei sehr hohen Temperaturen in größtmöglicher Annäherung isotherm erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Maschine eine dieser eine gleichbleibende Drehzahl erteilende und damit die zur Verdichtungsarbeit der Kolben erforderliche Fliehkraft gewährleistende Antriebsmaschine einwirkt und daß die Maschine so ausgebildet ist, daß der Kolben einen Hub ausführen kann, dessen Gesamtlänge zu der im oberen Totpunkt verbleibenden Zylinderlänge sich mindestens wie 40:1 verhält. Dieses Verdichtungsverhältnis ist somit ausreichend groß, um hohe Verdichtungsenddrücke und damit auch die erforderlichen hohen Temperaturen bei der Wärmezufuhr zu erzielen.
  • Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführungsform einer solchen Brennkraftmaschine dar. Es zeigt F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung der Brennkraftmaschine, teilweise im Schnitt, und F i g. 2 ein Schaubild, bei dem über dem Kolbenweg die verschiedenen Kräfte und Drücke aufgetragen sind.
  • Wie sich aus der Darstellung gemäß der F i g. 1 ergibt, sind an dem Ende einer mit 1 bezeichneten Hohlwelle radial und rotationssymmetrisch mehrere mit 2 bezeichnete Zylinder angeordnet, die jeweils aus einem topfartigen Innenteil 3 und einem gleichfalls topfartigen Außenteil 4 zusammengesetzt und mittels durch die Flansche 5 und 6 hindurchgreifender, nicht besonders dargestellter Schrauben miteinander verspannt sind. Die Hohlwelle 1 trägt dabei einen mit 7 bezeichneten Ring, mittels dessen sie sich über Wälzlager 8 auf einem feststehenden Lager 9 abstützt. Außerdem dient der Rand 10 dieses Ringes 7 gleichzeitig als Anschlag für die Flansche 5 der Innenteile 3 der Zylinder 2. Die Oberseite der Hohlwelle 1 dagegen ist durch eine Scheibe 11 abgedeckt, deren Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Ringes 7 ist und deren Rand 12 wie auch der Rand 10 des Ringes 7 als Anlage für die Flansche 5 der Innenteile 3 der Zylinder 2 dient. Weiterhin ist auf der Oberseite dieser Scheibe 11 noch ein hülsenähnlicher Stutzen 13 aufgesetzt, der in einem Gleitlager 14 geführt ist.
  • Weiter zeigt der linke Teil der F i g. 1, daß in dem Zylinder 2 jeweils ein Kolben 15 freifliegend gelagert ist, dessen Nase mit 16 bezeichnet ist. Dieser Nase 16 entsprechend ist auch der Zylinderkopf 17 ausgebildet, in dem einerseits eine Einspritzdüse 18 sowie ein Ventil 19 angeordnet ist. Im mittleren Bereich des Zylinders 2, jedoch noch im Außenteil 4, sind in bekannter Weise kranzförmig zueinander angeordnete Spülschlitze 20 für den Austritt der Verbrennungsgase eingearbeitet. In dem Boden 21 des Innenteils 3 des Zylinders dagegen sind Auslaßventile 22 angeordnet, die in ihrer Offenstellung die Verbindung zwischen dem Innenraum 23 des Innenteils 3 und dem Innenraum 24 der Hohlwelle 1 herstellen. Außerdem sind in dem Mantel des Innenteils 3 noch Einlaßschlitze 25 für das Drucköl eingearbeitet, die den Innenraum 23 mit dem ringförmigen Innenraum 26 verbinden, der wieder über in der Scheibe 11 befindliche Bohrungen 27 mit dem Innenraum 28 des Stutzens 13 in Verbindung steht. Sowohl in diesem Innenraum 28 als auch dem Innenraum 24 der Hohlwelle 1 ist Druckflüssigkeit enthalten, die über nicht dargestellte Verbindungsleitungen mit der Druckflüssigkeit einer Arbeits- oder Kraftmaschine in Verbindung steht.
  • Wird nunmehr die Hohlwelle 1 durch eine Antriebseinrichtung in Richtung des Pfeils 29 in Drehung versetzt, so treibt die hierbei auftretende Fliehkraft den Kolben 15 in Richtung des Pfeils 30 nach außen, wodurch die Spülschlitze 20 geschlossen und die durch das Ventil 19 eintretende Verbrennungsluft verdichtet werden. Sobald auch die Einlaßschlitze 25 freigegeben sind, strömt aus dem Innenraum 28 über den Innenraum 26 Druckflüssigkeit in den Innenraum 23 ein. Erfolgt anschließend die Einspritzung des Brennstoffes sowie die Verbrennung des verdichteten Gemisches, so drücken die Verbrennungsgase den Kolben 15 entgegen der Richtung des Pfeils 30 gegen den Boden 21 des Zylinders. Da der Kolben 15 gleichzeitig auch als Kolbenpumpe wirkt, wird nach dem Absperren der Einlaßschlitze 25 nunmehr die in dem Innenraum 23 befindliche Druckflüssigkeit durch die Auslaßventile 22 in den Innenraum 24 der Hohlwelle 1 gepreßt, um von hieraus mittels der hydrostatischen Kraftübertragung an einer anderen Stelle Arbeit zu leisten.
  • Die F i g. 2 dagegen zeigt den grundsätzlichen Verlauf der auftretenden Kräfte p über dem Kolbenweg, wobei der jeweilige Abstand des Kolbenschwerpunktes von der Drehachse durch die Größe r bestimmt ist. Wie sich aus dieser Darstellung, bei der in gewohnter Weise mit UT der untere Totpunkt und mit 0T der obere Totpunkt des Kolbens 15 bezeichnet ist, ergibt, so wächst die Fliehkraft C mit dem Kolbenweg s an. P dagegen stellt die Gegenkraft der Verbrennungsluft dar, die im Bereich des oberen Totpunktes 0T des Kolbens 15 stark ansteigt. Die im unteren Totpunkt UT vorhandene positive Beschleunigungskraft, d. h. der Unterschied zwischen der vortreibenden Fliehkraft C und der aufhaltenden Gegenkraft P, wird nach Überwiegen der Gegenkraft P negativ und wirkt somit bis zum völligen Stillstand des Kolbens 15 bremsend. Das gleiche gilt für die verbleibende Beschleunigungskraft B des Kolbens 15. Die Kurve E schließlich zeigt die kinetische Energie des Kolbens 15, die mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit wächst, um im oberen Totpunkt 0T wieder auf Null abzufallen. Der Weg des Kolbens 15 ist mit s bezeichnet.
  • Schließlich ist der auf die Hohlwelle 1 wirkende Drehantrieb dieser Brennkraftmaschine beliebig regelbar, wobei keinerlei unmittelbare Abhängigkeit von dem Arbeitsvorgang in den Zylindern 2 besteht. Es ist somit möglich, eine vorbestimmbare gleichbleibende Umdrehungszahl einzuhalten, wodurch sich für den Verdichtungshub wieder jeweils gleichbleibende Verhältnisse ergeben.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Drehbar gelagerte Brennkraftmaschine mit radial zur Drehachse angeordneten Zylindern und freifliegend in diesen geführten Kolben, die infolge der bei der Drehung der Maschine einwirkenden Fliehkräfte das Brennstoffgemisch verdichten und den von den Verbrennungsgasen auf sie ausgeübten Druck hydrostatisch auf eine nachgeschaltete Arbeits- oder Kraftmaschine übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Maschine eine dieser eine gleichbleibende Drehzahl erteilende und damit die zur Verdichtungsarbeit der Kolben (15) erforderliche Fliehkraft gewährleistende Antriebsmaschine einwirkt und daß die Maschine so ausgebildet ist, daß der Kolben (15) einen Hub ausführen kann, dessen Gesamtlänge zu der im oberen Totpunkt (0T) verbleibenden Zylinderlänge sich wie mindestens 40: 1 verhält.
DER38574A 1964-08-12 1964-08-12 Drehbar gelagerte Brennkraftmaschine Pending DE1301616B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE661409C (de) * 1935-10-20 1938-06-20 Hubert Kaussen Kurbellose Fliehkolbenbrennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern
CH234643A (de) * 1942-07-18 1944-10-15 Teves Maschinen & Armaturenfab Mit Druckflüssigkeit arbeitende Antriebseinrichtung.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE661409C (de) * 1935-10-20 1938-06-20 Hubert Kaussen Kurbellose Fliehkolbenbrennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern
CH234643A (de) * 1942-07-18 1944-10-15 Teves Maschinen & Armaturenfab Mit Druckflüssigkeit arbeitende Antriebseinrichtung.

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