DE19841503A1

DE19841503A1 - Strömungsoptimierter Drehkolbenmotor

Info

Publication number: DE19841503A1
Application number: DE1998141503
Authority: DE
Inventors: Heiner Krannich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen strömungstechnisch günstig gestalteten Drehkolbenverbrennungsmotor mit einem gegenüber anderen Motoren dieser Bauart höheren Wirkungsgrad, einem günstigen Masse-Leistungsverhältnis und relativ einfachem Aufbau. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist der aus Stator sowie exzentrisch und drehbar gelagertem, mit Schiebern versehenem, Rotor bestehende Drehkolbenmotor je einen tangential in Drehrichtung angebrachten Ein- und Auslaßkanal sowie Brennraumdichtungen am Rotor und einen mit diesen Brennraumdichtungen zusammenwirkenden, aus dem Stator ausgesparten Brennraum auf. DOLLAR A Dieser Motor kann überall dort eingesetzt werden, wo heute schon Verbrennungsmotoren wirksam sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen strömungsoptimierten Drehkolbenverbrennungsmotor, bestehend aus einem zylindrischen Stator, der mit Kraftstoff-Einspritz- und Zündanlage versehen ist, und einem darin, drehbar und exzentrisch gelagertem Rotor, welcher mit Schiebern ausgestattet ist.

Es ist bereits eine Vielzahl verschiedenartiger Drehkolbenverbrennungsmotoren bekannt geworden. Der bisher bekannteste Vertreter der Drehkolbenverbrennungsmotoren ist der Wankelmotor. Nachteile dieser Lösung sind die strömungsungünstige Gestakung, die ungünstige Brennraumform und die komplizierte, teure Fertigung.

Weiterhin ist durch die DE 27 31 683 eine Kolbenschieberanordnung für eine Rotationskolbenmaschine bekannt geworden. Nachteile dieser Maschine sind das zweistufige Wirkprinzip und der komplizierte, aus vielen Einzelteilen bestehende, und dadurch teure Aufbau.

Ferner ist ein schiebergesteuerter Drehkolbenmotor, der mit Ottokraftstoff betrieben werden kann, bekannt, welcher in der DE 34 17 505 beschrieben wurde. Im Drehkolben dieses Motors bewegen sich zwei Schieber, die bei einer Kolbenumdrehung vier Kompressionskammern mit dem Außengehäuse bilden, in denen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels einer Zündkerze gezündet wird. Kolbendurchmesser und Kolbenbreite des Motors bestimmen die Leistung des Motors.

Nachteile dieses Motors sind die strömungsungünstige Gestaltung und das schlechte Verhältnis der wirksamen Schieberflächen sowie der daraus resultierende geringere Wirkungsgrad.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehkolbenverbrennungsmotor vorzuschlagen, bei dem durch eine strömungstechnisch günstige Gestaltung ein hoher Wirkungsgrad, ein relativ einfacher Aufbau sowie ein günstiges Masse-Leistungsverhältnis erreicht werden.

Erfindungsgemäß weist der strömungsoptimierte Drehkolbenmotor, bestehend aus einem zylindrischen Stator, der mit Kraftstoff-Einspritz- und Zündanlage versehen ist, und einem darin, drehbar und exzentrisch gelagerten Rotor, welcher mit Schiebern ausgestattet ist, je einen tangential in Drehrichtung angebrachten Ein- und Auslaßkanal auf. Durch die tangentiale Anordnung des Ein- bzw. Auslaßkanals wird ein unnötiges Umlenken des Gasstroms vermieden und die für eine Umlenkung benötigte Energie eingespart. Somit wird der Wirkungsgrad gegenüber einem herkömmlichen Motor dieser Bauart erhöht.

Desweiteren ist der strömungsoptimierte Drehkolbenmotor erfindungsgemäß mit Brennraumdichtungen ausgestattet. Diese Brennraumdichtungen sind Verdickungen des Rotors. In Abhängigkeit von der Herstellungstechnologie können sie als direkter Bestandteil des Rotors gemeinsam mit ihm hergestellt werden oder nachträglich in Form eines metallischen Bleches oder aus anderem geeigneten Material auf den Rotor aufgebracht (geschraubt, genietet, geklebt, gepreßt, formschlüssig gesteckt, . . .) werden. Die Brennraumdichtungen sind jeweils in Drehrichtung, vor jedem Schieberaustrift, am Rotor befestigt. Sie reichen über die gesamte Breite des Rotors und sind so dick, daß sie den Spalt zwischen Rotor und Stator weitestmöglich verschließen, ohne den Stator direkt zu berühren. Die Länge der Brennraumdichtungen ist von der technischen Auslegung des gesamten Motors abhängig. Durch die Länge der Brennraumdichtung wird bei Drehung des Rotors die Zeit des Verschließens des Spaltes zwischen Rotor und Stator sowie die Menge der komprimierten Luft vor der Brennraumdichtung bestimmt. Im Querschnitt muß die Form der Brennraumdichtung der Querschnittsform des Stators weitgehend entsprechen.

Die Vorderkante der Brennraumdichtung kann entsprechend den technischen Bedürfnissen des jeweiligen Motors geformt sen. Sie bestimmt, im Zusammenspiel mit der Statorform, die Form des Brennraumes mit. Durch die Form der Vorderkante sowie der gesamten Brennraumdichtung wird der explodierende Gasstrom temporär, annähernd tangential auf den Stator und den vorlaufenden Schieber gelenkt sowie vom nachlaufenden Schieber ferngehalten. Auf Grund dieser gerichteten Wirkung wird wiederum der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Motoren dieser Bauart erhöht.

Um die zwischen Brennraumdichtung, Stator und nachlaufendem Schieber eingeschlossene, komprimierte Luft entweichen zu lassen, beziehungsweise um sie nutzen zu können, können die Brennraumdichtungen Oberflächenstrukturen, etwa eine oder mehrere Nuten in Längsrichtung, aufweisen. Sind keine Strukturen auf der Oberfläche, so muß diese Luft durch den Restspalt zwischen Brennraumdichtung und Stator nach vorn und/oder durch den Schieberaustritt sowie Undichtigkeiten des nachlaufenden Schiebers entweichen.

Ferner weist der strömungsoptimierte Drehkolbenmotor einen speziell ausgeformten Brennraum auf, der im Zusammenspiel mit der jeweiligen Brennraumdichtung eine strömungsgünstige und die Verbrennung fordernde Brennraumform gewährleistet. Entsprechend der technischen Auslegung des jeweiligen Motors sowie des eingesetzten Schieberdichtungssystems kann der Brennraum unterschiedlich ausgeformt sein. Bei zylindrischem Stator ist die Ausformung gleich Null. Die Ausformung beginnt in Drehrichtung hinter dem Punkt des geringsten Abstandes zwischen Stator und Rotor. Der Endpunkt wird durch die technische Auslegung des Motors bestimmt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, wobei Fig. 1 den Drehkolbenmotor an sich und Fig. 2 den Drehkolbenmotor im Querschnitt zeigen.

In Fig. 3 bis Fig. 7 sind mögliche Varianten des in Fig. 1 und Fig. 2 genannten Ausführungsbeispieles dargestellt. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 3

a) Seitenansicht eines Sektors des Rotors (2) mit Brennraumdichtung (8), deren gerundeter Vorderkante (13) tangential an den Rotorsektor angepaßt ist
b) Ansicht von Unten

Fig. 4

a) Seitenansicht eines Sektors des Rotors (2) mit Brennraumdichtung (8), deren Vorderkante (13) konkav ausgebildet ist
b) Ansicht von unten

Fig. 5

a) Seitenansicht eines Sektors des Rotors (2) mit Brennraumdichtung (8), deren Vorderkante (13) zweidimensional konkav ausgebildet ist
b) Ansicht von unten

Fig. 6

a) Seitenansicht eines Sektors des Rotors (2) mit in Längsrichtung genuteter (14 = Nut) Brennraumdichtung (8), deren Vorderkante (13) tangential an den Rotorsektor angepaßt ist
b) Ansicht von Unten

Fig. 7a)-c) Mögliche Ausformungsvarianten des Brennraumes (6) aus dem Stator, wobei in

a) ein kreisförmiger Stator (Ausformung = 0) gezeigt wird sowie in
b) + c) die Abweichungen von der Kreisform (gestrichelte Linie) dargestellt werden.

Im Stator (1), der mit Brennraum (6), Zündeinrichtung (7) und Einspritzanlage (12) ausgerüstet ist, befindet sich ein symmetrisch mit Schiebern (9 und 10) versehener, drehbar und exzentrisch gelagerter Rotor (2) der mit Brennraumdichtungen (8) ausgestattet ist. Die Vorderkante (13) der Brennraumdichtung kann von der hier gezeigten Form abweichen. Die Brennraumdichtung kann mit Nuten oder anderen Strukturen versehen sein. Tangential in Drehrichtung ist je ein Ansaugstutzen (3) und ein Abgasstutzen (4) angebracht. Die Rotorseitenteile (11) verleihen dem Rotor (2) die erforderliche Stabilität. Fakultativ ist in diesem Ausführungsbeispiel im Abgaskanal (4) ein Leitblech (5) enthalten.

Ein Motor dieser Bauart ist strömungsgünstig gestaltet, relativ einfach im Aufbau und läßt ein gutes Masse-Leistungsverhältnis sowie einen hohen Wirkungsgrad bei vertretbarem Aufwand erwarten. Diese Eigenschaften versprechen ebenso Umweltfreundlichkeit bei Herstellung und Betrieb.

Claims

Strömungsoptimierter Drehkolbenmotor, bestehend aus einem zylindrischen Stator (1), der mit Kraftstoff-Einspritz- (12) und Zündanlage (7) versehen ist, und einem darin, drehbar und exzentrisch gelagertem Rotor (2), welcher mit Schiebern ausgestattet ist (9 + 10), gekennzeichnet dadurch, daß der Ein- (3) und Auslaßkanal (4) tangential in Strömungsrichtung angebracht sind und sich am Rotor (2) in Drehrichtung vor jedem Schieberaustritt je eine Brennraumdichtung (8), welche mit Nuten (14) versehen sein kann, befindet, die während des Verbrennungsvorganges gemeinsam mit dem aus dem Stator (1) herausgearbeiteten Brennraum (6) die Form des Brennraumes so gestaltet, daß der Gasstrom annähernd tangential in Drehrichtung auf den vorlaufenden Schieber wirkt, aber eine Wirkung auf den nachlaufenden Schieber temporär vermieden wird.