DE3318281A1

DE3318281A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3318281A1
Application number: DE19833318281
Authority: DE
Inventors: Bernhard 1000 Berlin Lohff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-17
Filing date: 1983-05-17
Publication date: 1984-11-29

Description

Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem mindestens einen Einlaß und mindestens einen Auslaß aufweisenden Gehäuse mit elliptischer Innenwand, mit einem im Gehäuse auf einer Hohlwelle gelagerten Kolbenläufer, mit mindestens drei mit diesem rotierenden Dicht einrichtungen, die den Gehäuseinnenraum in mindestens eine Ansaug-, mindestens eine Verdichtungs- und mindestens eine Expansionskammer trennen, deren Volumen sich unablässig ändert.
Ein bekannter derartiger Verbrennungsmotor, der nach dem Wankel-Prinzip aufgebaut ist und arbeitet und insbesondere beim Mazda "Rotary Turbo" der japanischen Firma Toyo Kogyo zum Einsatz kommt, weist einen dreieckförmigen Kolbenläufer auf, der durch eine Verzahnung während seiner Drehung eine Exzenterwelle mitnimmt. An den Spitzen des dreieckförmigen Kolbenläufere sind an der elliptischen Innenwand des Motor gehäuses gleitende Dichtleisten vorgesehen, die die Ansaugdie Verdichtungs- und die Expansionskammer voneinander trennen, deren Volumen sich unablässig ändert. Bei diesem bekannten Verbrennungsmotor kann zwar auf die Kurbel und die Nocken welle verzichtet werden, die Ausnutzung der Fliehkraft durch den dreieckförmigen Kolbenläuf er und damit die Einsparung von Antriebskräften sind jedoch nicht optimal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor gemäß der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß zwecks Einsparung von Antriebskräften eine optimale Ausnutzung der Fliebkraft durch den Kolbenläufer möglich wirdo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst9 daß der Kolbenläuf er kreisförmig gestaltet ist und eine Vielzahl kreissektorähnlicher Hohlblöcke aufweist9 die tangential an der Hohlwelle gelagert sind und deren zur Hohlwelle verlaufende Seiten jeweils unter Bildung eines Kanals voneinander beab standet sind, in dem jeweils eine beweglich gelagerte brenn scheibe von der Fliehkraft gegen die Innenwand des Gehäuses abdichtend beaufschlagbar ista Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Verbrennungsmotors ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zur Gewährleistung eines unwuchtigen Rundlaufes des Verbrennungsmotors weist der kreisförmige Kolbenläufer insbesondere sechs kreissektorähnliche Hohlblöcke auf, von denen jeweils drei in einer Hälfte des Gehäuseinnenraums zwischen sich und der Innenwand des Gehäuses eine der Ansaug- bzw. der Verdichtungs- bzw.
der Expansionskammern bilden, wobei für jede Gehäusehälfte ein mit der entsprechenden Ansaug- bzw. Expansionskammer kommunizierender Einlaß bzw. Auslaß vorgesehen ist. Die zwischen den zur Hohlwelle verlaufenden Seiten gebildeten Kanäle sind an ihrem der Hohlwelle gegenüberliegenden Ende an ihrer in Drehrichtung gelegenen Seite nach außen aufgeweitet und nehmen einen entsprechend geformten, an der beweglichen Trennscheibe befestigten Sinterkopf auf, dessen der Innenwand des Gehäuses zugewandte Außenfläche auf der Innenwand abdichtend gleitet.
Insbesondere kann in einer Ausnehmung der Außenfläche des Sinterkopfes eine Rolle mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 cm gelagert sein, die auf der Innenwand des Gehäuses abdichtend läuft.
Der kreisförmig gestaltete Kolbenläufer mit den auf Nadelrollen in den Kanälen beweglich gelagerten Trennscheiben, die gleichzeitig die Funktion der herkömmlichen Kolbenringe erfüllen, ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Fliehkraft und damit eine Verringerung der Antriebskräfte sowie des Kraftstoffverbauches. Insbesondere ist kein Kraftverlust durch eine Bewegungsumlenkung des Kolbens von der horizontalen in die vertikale Richtung gegeben.
Die tangentiale Lagerung der Hohlblöcke an der Hohlwelle gewährleistet, daß der bei der Explosion entstehende Druck nicht unter einem zu spitzen Winkel auf die Trennscheiben einwirkt, wie das bei einer radialen Lagerung der Fall wäre.
Die Zündung des verdichteten Kraftstoffes erfolgt vorzugsweise durch Gluhfäden, Ist der Kolbenläufer von drei kreissektorähnlichen Hohlblöcken gebildet, so sind zwei derartige Kolbensätze zwecks Vermeidung von Unwucht in entgegengesetzter Anordnung auf einer Welle anzuordnen, was insbesondere bei verhältnismäßig kleinen Verbrennungsmotoren Anwendung findet Bei Einsatz eines Kolbenläufers mit sechs kreissektorähnlichen Hohlblöcken erweist sich ein Motorgehäuse mit einem Durchmesser des Innenraums von ca. 30 cm als geeignet. Die Räume zwischen den Trennscheiben und der Hohlwelle in den Kanälen dienen zur Aufnahme eines dickflüssigen Schmiermittels.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors werden nun anhand der Zeichnungen erläutert. In letzteren sind: Fig. 1 die Schnittansicht einer das Prinzip des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors verkörpernden husführungsform mit einem drei kreissektorähnlichen Hohlblöcke aufweisenden Kolbenläufer, Fig. 2 die Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einem aus sechs kreissektorähnlichen Hohlblöcken gebildeten Kolbenläufer und Fig. 3 eine Detailansicht im Schnitt, die eine spezielle Ausführungsform der Sinterkopfabdichtung der Trennscheiben zeigt.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist das Gehäuse 1 des Verbrennungsmotors eine elliptische Innenwand 2 auf. In dem Gehäuse 1 ist zentrisch eine Hohlwelle 3 angeordnet, auf die ein nicht dargestellter Propeller zur Führung von Kühlluft durch die Hohlwelle 3 aufgesetzt sein kann.
Bei der Ausführungsform gemaß Fig. 1 sind an der Hohlwelle 3 drei kreissektorähnliche Hohlblöcke 4 tangential gelagert, die einen kreisförmigen Kolbenläufer 5 bilden. Die Innenwand 2 des Gehäuses weist einen kreisförmigen Abschnitt über 1200 mit gleichem Radius auf, der allmählich in einen 2400 um fassenden Abschnitt beidseitig mit einem um 1 bis 1,5 cm größeren Durchmesser übergeht Die Hohlblöcke 4 sind im Abstand voneinander um die Hohlwelle 3 herum angeordnet, und ihre zur Hohlwelle 3 verlaufenden Seiten 6 und 7 bilden jeweils einen Kanal 8, in dem eine Trennscheibe 9 auf Nadelrollen 10 beweglich gelagert und durch die Flieht kraft gegen die Innenwand 2 des Gehäuses 1 abdichtend beauf schlagbar ist0 Die Hohlblöcke 4 drehen sich mit der Hohlwelle 3, und die Trennscheiben 9 trennen den Innenraum 11 des Gehäuses 1 bei der Ausführungsform nach Fig 1 in eine Ansaug-, eine Ver dichtungs- und eine Expansionskammer 12 bzw.13 bzWo 149 deren Volumen sich bei Drehung der Hohlwelle 3 unablässig ändert Die Trennscheiben 9 weisen jeweils einen Sinterkopf 15 auf 9 der auf der Innenwand 2 des Gehäuses 1 abdichtend gleitet Die Kanäle 8 sind an ihrem der Hohlwelle 3 gegenüberliegenden Ende an ihrer in Drehrichtung des Kolbenläufers 5 gelegenen Seite nach außen aufgeweitet und nehmen den entsprechend geformten Sinterkopf 15 auf, wodurch eine günstige Abdichtung erzielt wird. Durch die Fliehkraft werden die rennscheiben 9 und damit die Sinte köpfe v bei ihrer Gleitbewegung über die Innenwand 2 des Gehäuses 1 geeignet gegen die Innenwand 2 beaufschlagt. Das Material der Sinterköpfe 15 ist so gewählt, daß sie die von der Zentrifugalkraft ausgeübte Belastung geeignet aufnehmen.
Über den 240 0-Bogen des Gehäuseinnenraums 11 hin befindet sich die Ansaug- und die Expansionskammer, die jeweils mit einem Einlaß 16 bzw. einem Auslaß 17 in Verbindung stehen, die dicht beieinander angeordnet sind. Die elliptische Gestalt des Gehäuses 1 stellt im Querschnitt eine Art Zylinder dar, der nach Durchmesser und Länge je nach Bedarf variierbar ist, wobei der 120 0-Abschnitt des Gehäuseinnenraums 11 gleichen Radius plus 0,1 cm aufweist, um für die Ausdehnung bei erheblicher Erhitzung genügend Raum zu haben.
Wie Fig. 3 zeigt, kann der Sinterkopf 15 an seiner über die Innenwand 2 des Gehäuses 1 gleitenden Außenfläche 18 eine Ausnehmung 19 aufweisen, in der eine Rolle 20 mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 cm drehbar gelagert ist, die auf der Innenwand 2 des Gehäuses 1 abdichtend läuft.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Verbrennungsmotors, bei der der Kolbenläufer 5 sechs kreissektorähnliche Hohlblöcke 4'aufweist, von denen jeweils drei in einer Gehäusehälfte angeordnet sind und zwischen sich und der Innenwand 2 des Gehäuses 1 jeweils eine Ansaug- bzw. Verdichtungs- bzw.
Expansionskammer 12 bzw. 13 bzw. 14 bilden. Die entsprechenden Ein- und Auslässe 16 bzw. 17, die jeweils mit den entsprechenden Ansaug- bzw. Expansionskammern 12 bzw. 14 verbunden sind, liegen in diesem Fall durchmessermäßig einander gegenüber, wie Fig. 2 zeigt. Durch diese kreisförmige Hintereinanderschaltung der Anordnungen von Ansaug-, Verdichtungs- und Expansionskammern ist ein gut ausgewuchteter Verbrennungsmotor gegeben, der ausgezeichnet rund läuft. Diese Ausführungsform eignet sich für verhältnismäßig groBe Motoren. Bei verhältnismäßig kleinen Motoren findet die Ausführungsform gemäß Fig. 1 Anwendung, wobei zwei Einheiten gemäß Fig. 1 auf einer Welle in entgegengesetzter Anordnung zwecks Vermeidung von Unwucht vorzusehen sind.
Die Einlässe 16 sind jeweils mit nicht dargestellten Ölbehältern verbunden, über die Öl in den Gehäuseinnenraum 11 eingeführt wird, um für die erforderliche Schmierung der Sinterköpfe 15 der Trennscheiben 9 zu sorgen.
Wie Fig. 2 verdeutlicht, weist jeder kreissektorähnliche Hohlblock 4 an seiner Umfangsiläche 21 in unmittelbarer Nähe der in Drehrichtung vorlaufenden Seite 6 des Hohlblocks 4 eine Ausnehmung 22 auf, die mindestens 1/5 der Umfangsfläche 21 jedes Hohlblocks 4 einnehmen kann. Durch diese Ausnehmung 22 werden beim Rundlauf des Kolbenläufers die Verdichtungsbedingungen wesentlich verbessert. Die Ausnehmungen 22 können auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehen sein.
Fig. 1 zeigt in Nähe der in Drehrichtung vorne liegenden Seite 23 der Verdichtungskammer 13 eine Zündeinrichtung 24, die von einer herkömmlichen Zündkerze oder geeigneterweise von einem Glühfaden gebildet sein kann.
Die Räume 25 der Kanäle 8 zwischen den Trennscheiben 9 und der Hohlwelle 3 dienen zur Aufnahme eines dickflüssigen Schmiermittels.

Claims

Patent ansprüche V) Verbrennungsmotor mit einem mindestens einen Einlaß und mindestens einen Auslaß aufweisenden Gehäuse mit elliptischer Innenwand, mit einem im Gehäuse auf einer Hohlwelle gelagerten Kolbenläufer, mit mindestens drei mit diesem rotierenden Dichteinrichtungen, die den Gehäuseinnenraum in mindestens eine Ansaug-, mindestens eine Verdichtungs- und mindestens eine Expansionskammer trennen, deren Volumen sich unablässig ändert, dadurch ekennzeichnet daß der Kolbenläufer (5) kreisförmig gestaltet ist und eine Vielzahl kreissektorähnlicher Hohlblöcke (4) aufweist, die tangential an der Hohlwelle (3) gelagert sind und deren zur Hohlwelle (3) verlaufenden Seiten (6 und 7) jeweils unter Bildung eines Kanals (8) voneinander beabstandet sind, in dem jeweils eine beweglich gelagerte Trennscheibe (9) von der Plieh° kraft gegen die Innenwand (2) des Gehäuses (1) abdichtend beaufschlagbar ist.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Kolbenläufer (5) drei kreissektorähnliche Hohlblöcke (4) aufweist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheiben (9) auf Nadelrollen (10) gelagert sind.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Kolbenläufer (5) sechs kreissektorähnliche Hohlblöcke (4) aufweist, von denen jeweils drei in einer Hälfte des Innenraums (11) des Gehäuses (1) zwischen sich und der Innenwand (2) des Gehäuses (1) eine der Ansaug-bzw. Verdichtungs- bzw. Expansionskammern (12 bzw. 13 bzw. 14) bilden, wobei für jede Gehäusehälfte ein mit der entsprechenden Ansaug- bzw. Expansionskammer (12 bzw. 14) kommunizierender Einlaß bzw. Auslaß (16 bzw. 17) vorgesehen ist.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den zur Hohlwelle (3) verlaufenden Seiten (6 und 7) gebildeten Kanäle (8) an ihrem der Hohlwelle (3) gegenüberliegenden Ende an ihrer in Drehrichtung des Kolbenläufers (5) gelegenen Seite (6) nach außen aufgeweitet sind und einen entsprechend geformten, an der beweglichen Trennscheibe (9) befestigten Sinterkopf (15) aufnehmen, dessen der Innenwand (2) des Gehäuses (1) zugewandte Außenfläche (18) auf der Innenwand (2) abdichtend gleitet.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ausnehmung (19) der AuBenfläche (18) des Sinterkopfes (15) eine Rolle (20) mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 cm gelagert ist, die auf der Innenwand (2) des Gehäuses (1) abdichtend läuft.
7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kreissektorähnliche Hohlblock (4) an seiner Um£angsfläche (21) in unmittelbarer Nähe der in Drehrichtung vorlaufenden Seite (23) des Hohlblocks (4) eine Ausnehmung (22) aufweist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch , daß die Ausnehmung (22) mindestens 1/5 der Umfangsfläche (21) des Hohlblocks (4) einnimmt.