DE4029144A1 - Verbrennungsmotor zur kontinuierlichen verbrennung des kraftstoffs bei direkter umwandlung in die drehbewegung - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Verbrennungsmotor zur kontinuierlichen Verbrennung des Kraftstoffes bei direkter Umwandlung in die Drehbewegung.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit hohem Wirkungsgrad und einer kontinuierlichen Verbrennung eines in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes, wodurch weniger Aufwand zur Schalldämpfung erforderlich wird und die ständige Zündung eines Verbrennungstaktes wie bei den Ottomotoren entfällt. Der Kraftstoff hat die Möglichkeit, über einen längeren Zeitintervall zu verbrennen. Dabei wird mehr Energie an die Antriebswelle übertragen. Er arbeitet ohne Kolben im herkömmlichen Sinne und ohne Ventile. Die Verbrenungsenergie wird sofort in eine Rotationsbewegung umgewandelt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Motore, die mit Brennstoffen betrieben werden, sind die hinreichend bekannten Otto- oder Dieselmotore, bei denen die Verdichtung des Gas-Luftgemisches durch zylindrische Kolben erfolgt und die Verbrennung über Kolben und Kurbelwelle die notwendige Drehbewegung realisiert. Typisch ist dabei, daß die lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird, wobei der Kolben in der Hubbewegung ständig beschleunigt und abgebremst wird.

Eine Alternative, die sich jedoch nicht durchsetzen konnte, stellte der Drehkolbenmotor von Wankel dar. Weiterhin bekannte Arten von Verbrennungsmotoren sind Turbinen.

Ziel der Erfindung

Durch die vorgestellte Erfindung soll der Wirkungsgrad gegenwärtig genutzter Verbrennungsmotore wesentlich erhöht werden, in dem

• - die Verbrennungsenergie direkt in eine Drehbewegung umgewandelt wird,
• - die Verdichtung des Gas-Luftgemisches nach Erfordernis optimiert werden kann,
• - keine Energie für die Ventilbetätigung verbraucht wird,
• - das Gas-Luftgemisch über einen längeren Zeitraum verbrennen kann, wodurch die Energie besser ausgenutzt wird,
• - die Verbrennung des Gas-Luftgemisch kontinuierlicher erfolgt.

Des weiteren ist damit weniger Aufwand für die Schalldämpfung der Abgase erforderlich, es werden keine Ventile, Zündkerzen und Zündverteiler notwendig.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es gibt zwei Varianten der Realisierung.

Variante 1

Auf einer durchgehenden Vielkeilwelle 1 sind rotationssymmetrische Teile 2 mit einem Querschnitt wie in Fig. 1 sichtbar aufgesteckt.

Dazwischen und an den Stirnseiten befinden sich gechliffene Scheiben als Gehäuse 3 ausgebildet, deren Querschnitt wie im Bild 1 sichtbar ist und in denen sich Dichtungsringe 4 befinden. Gemäß Fig. 2 sind in dem Teil 2 in der Tiefe begrenzte Nuten 5 eingearbeitet (die Anzahl muß optimiert werden). In diesen Nuten gleiten Segmente 6, die sehr leicht sein sollten, deren Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist.

Über den U-förmigen Umfang (einseitig offen) sind ein oder mehrere Kolbenringe 7 aus federndem, verschleißfestem, gut gleitfähigem Material aufgesteckt. Unter den äußeren Kolbenringen befindet sich ein gewellter Federblechstreifen 8. Im Hohlraum der Segmente 6 steckt eine Feder 9, vorzugsweise aus hitzebeständiger Keramik, welche die Segmente 6 immer nach außen drücken. Der Kanal 10 in Fig. 4 und die Zentrifugalkraft unterstützt die Schubkraft der Feder bei Betrieb des Motors, insbesondere in dem Bereich, wo eine hohe Abdichtung erforderlich ist. Über axiale Rohrleitungen (Bohrungen) und Kanäle 11 werden die Segmente geschmiert.

Das Gehäuse 3 ist exzentrisch zur Mittelachse der Vielkeilwelle versetzt angebracht, wie in Fig. 1 sichtbar. An der Stelle des kleinsten Volumens zwischen den Segmenten 6 des Gehäuses 3 und Teil 2, wie in Fig. 2 sichtbar, befindet sich die Einspritzdüse 12, in die der Treibstoff eingespritzt wird, der bei dessen Verbrennung den Körper 2 und damit die Vielkeilwelle in Drehung versetzt, wobei der Ruck des verbrannten Gas-Luftgemisches gleichzeitig die Segmente 6 über die Kanäle 10 nach außen drückt, damit sie besser abdichten. Im gegenüberliegenden Bereich ist der Umfang des Gehäuses schlitzförmig durchbrochen, durch die die verbrannten Gase durch den Auspuff 13 abgeleitet werden.

In einem danebenliegenden Gehäuse, wie in Fig. 2 sichtbar, befindet sich die gleiche Konstruktion, die zum Ansaugen und Verdichten der Luft dient, jedoch zur Vergrößerung der Verdichtung breiter ausgeführt sein kann oder es können beiderseitig gleiche Gehäuse angebracht werden.

Diese haben die Aufgabe nach dem gleichen umgekehrt wirkendem Prinzip über Ansaugkanal 13, in Fig. 5 sichtbar, Luft anzusaugen und zu verdichten. Die Figur zeigt, daß die Kanäle 14 auf der gegenüberliegenden Seite der Segmente eingebracht sind. Sie haben die Aufgabe, die Abdichtung der Segmente 6 bei der Verdichtung der Luft zu verbessern. Wie in Fig. 2 gezeigt, befinden sich in Drehrichtung vor der Kraftstoffeinspritzkammer der Überströmkanal 15.

Wenn sich der Motor dreht, wird kontinuierlich (je mehr Segmente desto gleichmäßiger) verdichtete Luft der Kraftstoffeinspritzkammer 16 zugeführt.

Die Segmente 6, auch wenn sie aus leichtem Material bestehen, verschieben durch die exzentrische Anordnung den Schwerpunkt von der Mittelachse. Um ein Fibrieren des Motors zu vermeiden, sollte auf der gleichen Welle noch ein gleiches System aufmontiert werden, nur mit einem um 180° gedrehtem Gehäuse.

Variante 2

Eine andere, jedoch komplizierter herstellbare Variante des Gehäuses sichert das Ansaugen und Verdichten der Luft, das Verbrennen des eingespritzten Kraftstoffs und Ausstoßen der verbrannten Gase bei einer Umdrehung oder mehrmals bei einer Umdrehung in einem Gehäuse je nach Ausführung des Gehäuses. In Fig. 6 ist das Wirkprinzip für zwei Verbrennungsstationen pro Umdrehung erkennbar.

17 = Einspritzdüse
18 = Auspuffkanal
19 = Ansaugkanal

Claims (5)

1. Verbrennungsmotor mit kontinuierlicher Verbrennung, gekennzeichnet dadurch, daß gemäß der Fig. 1 bis 5 ein Grundkörper 2, der axial zum Gehäuse versetzt drehbar gelagert ist und mit Segmenten 6 versehen ist, welche u-förmig ausgeführt sind und mit federnden, verschleißarmen u-förmigen Kolbenringen umspannt sind, daß die Abdichtung der Segmente durch Druckkanäle 10 unterstützt wird, daß in der Kammer des kleinsten Volumens zwischen Segmenten 6, Grundkörper 2 und Gehäuse 3 sich in Luftbewegungsrichtung ein Überströmkanal befindet, der die verdichtete Luft aus einem daneben aufgebauten gleichen Gerät oder aus zwei benachbarten Geräten in den Brennraum einströmen läßt. Im Brennraum befindet sich eine Einspritzdüse, durch die Kraftstoff kontinuierlich eingespritzt wird. Die Einspritzdüse wird von der überströmenden, verdichteten Luft so umspült, daß ein Gas-Luftgemisch entsteht, welches im Expansionsbereich verbrennt und dadurch das System antreibt.

2. gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse Ausbuchtungen besitzt, wie in Fig. 6 dargestellt in denen sich im Grundkörper 2 gleitend bewegliche Segmente 6, wie bei der oben beschriebenen Variante bewegen, wobei das Ansaugen der Luft, das Verdichten der Luft, das Verbrennen des Gas-Luftgemisches und Austragen der verbrannten Gase bei einer Umdrehung auch mehrmals gesichert werden kann.

3. gekennzeichnet dadurch, daß die Segmente 6 im Querschnitt ellipsenförmig oder kreisförmig wie ein Kolben ausgeführt sind, wobei der Kopf des Kolbens halbkugelförmig ausgebildet ist und daß um den Umfang dieses Querschnittes zusätzlich am unteren Ende der u-förmigen Dichtungselemente 7 Dichtungsringe eingelegt werden.

4. gekennzeichnet dadurch, daß je zwei gegenüberliegende Segmente 6 durch Stäbe miteinander gekoppelt sind, wobei die Federn 9 durch eine kurze, starke Mittelfeder ersetzt wird.

5. gekennzeichnet dadurch, daß die Segmente oder Dichtungselemente aus hitzebeständigem elastischen Material bestehen und daß deren Geometrie an den Abdichtstellen ähnlich der Lippendichtringe ausgebildet ist, so daß sich bei Expansion des verbrennenden Gas-Luftgemisches die Dichtlippe anlegt und abdichtet.