DE4438865C2

DE4438865C2 - Motor HS-2000

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Publication number: DE4438865C2
Application number: DE19944438865
Authority: DE
Original assignee: STAMM HELMUT 52353 DUEREN DE
Current assignee: STAMM HELMUT 52353 DUEREN DE
Priority date: 1994-10-10
Filing date: 1994-10-10
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2014-10-11
Also published as: DE4438865A1

Description

Gattung des Anmeldegegenst.:

Universaler Verbrennungsmotor

Angab. zur Gatt.:

Vereinfachter u. leichter Verbrennungsmotor mit erhöhtem Wirkungsgrad u. verminderter Schadstoff- u. Geräuschemission, in allen Bereichen verwend bar, vor allem bei PKW. u. a. Transportmitteln.

Stand der Techn.:

Die heutzutage eingesetzten Motoren sind höchst entwickelt, aber ausgereizt.

Kritik des Stan des der Technik:

Diese Motoren sind:

- schwer, kompliziert u. teuer
- der Wirkungsgrad kaum noch zu steigern
- schwer auf niedrigen Verbrauch umzubauen
- schwer den steigenden Anforderungen der Kunden u. des Umweltschutzes anzupassen, weil schwan kende Abgasparameter den Katalysator gefährden u. weil die Kunden nicht auf Komfort verzichten, aber Geld beim Kauf u. am Treibstoff sparen u. trotz allem auch eine heile Umwelt haben wollen.

Der Unterschied zu der Brennkraftmaschine aus der Druckschrift WO 86/03805 wird durch die folgenden Argumente leicht erkenn bar, bzw. die Brennkraftmaschine weicht vom bewährten Stern- und anderer Motorkonstruktionen, hauptsächlich in folgender Punkten ab:

- die Abgasturbine ist nicht koaxial und relativ klein, d. h. ineffizient;
- die Verbrennungskammern liegen nicht außen, sondern nach innen, dadurch ist keine effiziente Kühlung möglich;
- die Verbrennungskammern werden durch einen Teil des Gaswech selkanals vergrößert, dadurch wird das Verdichtungsverhältnis verkleinert;
- die Verbrennungskammern sind nicht 100% abgedichtet. Die Undichtigkeit vergrößert sich mit der Zeit durch den Abrieb der Rotationsfläche des Drehschiebers;
- widersprüchlich ist die Aussage, daß die Symmetrieachsen der Zylinder nicht senkrecht auf die Symmetrieachse des Sternmotors, sondern parallel bis schräg, aber doch senkrecht gezeichnet sind;
- die Ventile und Zündkerzen weichen von den bewährten Positionen ab, in den "zentralen Bereich", d. h. seitlich, mit fraglichem Effekt;
- die unvorteilhafte technische Lösung vom Kolben bis zum kurbel getriebenen Taumelgetriebe bewirkt eine unzulässige Belastung des Bolzens (zum Verbiegen) und seitliche Beanspruchung/Rei bung der Pleuel, aber auch der Kolben durch starre Kolbenstangen. Alle diese Abweichungen von bewährten Motorbauprinzipien und Un terschiede zum Motor HS-2000 führen zwangsläufig dazu, daß die Brennkraftmaschine aus der WO 86/03803 für Dauerbetrieb Nutzung unfähig ist,
- Schmierung und Kühlung mangelhaft sind,
- Wartung und Reparaturen äußerst schwierig sind,
- die Reibungen in den vielen Maschinenteilen den Nutzeffekt sehr stark beeinträchtigen.

Dieser komplizierte Motor dürfte in der Praxis kaum Anwendung finden.

Aufgabe:

- eine Generation leichter, einfacher u. billiger Motoren serienreif zu entwickeln, mit höherem Wirkungsgrad, dem Kunden u. Umweltschutz gere chter in der Herstellung u. in der Nutzung, bei jedem noch so kleinen Verbrauch. Der Motorenbau muß bei der ursprünglichen Defi nition dieser Kraftmaschinen neuanfangen.

Lösung:

- ein Motor der die meisten Vorteile der bekann ten Motorentypen vereinigt u. auf ein höheres Niveau bringt u. zw.
- mechanisch: einfacher, leichter, direkter u. wirkungsvoller, durch einen Sternmotor mit nx4 Zylindern in einer Ebene, mit einem Exzenterme chanismus im Zentrum, statt Kurbelwelle
- thermisch: die Enthalpieausbeute verlängert durch eine Turbine, direkt an der Ebene der Auslaßöff nungen der Zylinder angegliedert, mit koaxialem Rotor auf der Exzenterwelle.
- zyklisch: Die Turbine soll den Ladungswechsel so beschleunigen, daß der heutige Viertakter mit einem 360-Gradzyklus auskommt.
Der Exzentermechanismus ermöglicht auch die sehr günstige 1,2,3,4-Zündungsfolge.
Am freien Wellenende (in Fahrtrichtung bzw. Kühl richtung) kann der Rotor des Licht-bzw. Starter aggregates, wie auch des Zündverteilers ange bracht werden.

Weitere Ausgestalt. der Erfindung:

- alle Errungenschaften der heutigen Technik las sen sich nahtlos ein- bzw. anbauen.
- zum Start in schwersten Bedingungen bei tiefem Frost, wenn die Elektrobatterie versagt, kann der Motor zusätzlich durch die Turbine angelas sen werden, mit Preßluft aus der Luftbatterie u. zusätzlichen Leitungen bzw. Düsen in der Trennwand zu den Zylindern, u. zw. per Hand-Drei wegeventil-Startkontakt, nach 360 Grad-Drehung in Ausgangsposition.
- der Motor kann als 2-Taktmotor gebaut werden mit Luftkühlung, oder als (4 × n × m) 4-Taktmotor, mit Luft- o. Wasserkühlung u. vereinfachter Ölschmie rungsanlage.
- er kann in horizontaler o. vertikaler Ausführung für Benzin o. Diesel gebaut werden.

Erzielbare Vortei le:

- es ist ein einfacher, leichter u. billiger Motor mit erhöhtem Wirkungsgrad, universal einsetzbar mit reduzierter Schadstoff- u. Geräuschemission - baubar für alle üblichen o. nötigen Hubräume bzw. Leistungen.
- in der Herstellung u. Nutzung umweltfreundlicher u. einfacher zu recyklen.

Beschreibung der Maschine:

Zu den bisherigen Angaben füge ich noch folgen des dazu:

- die Exzenterwelle ist einfacher herzustellen, zu lagern, schmieren u. instandzuhalten.
- der Exzenter, im Vergleich zur Kurbelwelle, er möglicht einen weicheren, wirkungsvolleren (we niger Zentrifugalkräfte u. Reibung in den Lagern) Antrieb, mit der günstigen Zündungsfolge 1-2-3-4, zb.:
a) beim Zweitaktmotor mit 4 Zylindern
b) beim Viertaktmotor mit 8 Zylindern in zwei Ebenen, koaxial u. wg. der Luftkühlung um 45 Grad versetzt.
- seine Exzentrizität (E) ist gleich mit der Länge des Armes der Kurbelwelle (R) d. h.
E=R= 0,5 × Hub
Hub u. Zylindergrößen können also von Serienmo toren übernommen werden, so daß bei der Entwick lung dieser neuen Motorengeneration auf solide Kenntnisse u. Fertigungsanlagen zurückgegriffen werden kann.
- die Exzenterwelle muß vom Antriebsende (hinten) zum Exzenter- bzw. Turbinenzapfen hin, als Durch messer u. Länge korrekt dimensioniert sein. Lager sind nur zwei, eins vor dem Antriebsende u. ein doppeltes, verstärktes vor dem Zapfen.
- die Turbine, durch geschickte Auswahl der Form der Schaufeln (zweiseitig) u. deren Anzahl, bringt mehrere Vorteile, wie z. B.:
a) einen zusätzlichen Drehmoment, bzw. eine Verlängerung der Verbrennungs-Arbeitspha sen.
b) vor den Ablaßöffnungen jedes Zylinders einen Unterdruck erzeugt, der den Ladungswechsel beschleunigt. Dieser Vorgang sollte so weit gefördert werden, daß der Viertakter auf einen 360°-Zyklus reduziert werden kann, so daß der Wirkungsgrad erheblich gesteigert wird.
c) durch eine gezielte Formgabe des Kranzes der Trennwand zw. Zylindern u. Turbine (Sta tor) soll eine aktive Verlängerung des Ver brennungsraumes erreicht werden, welcher die Restenthalpie der Abgase für Rotations energie nutzen u. dadurch die Verbrennung vervollständigen soll.
d) die Abgase werden in der Turbine gut vermi scht u. gekühlt u. gewährleisten dadurch dem Katalysator einen gleichmäßigen Zustrom von Abgasen, was Druck, Temperatur, Volumen u. Konzentration anbelangt. Dies schont den Kat. u. könnte ihn auch für schwere Motorräder einsetzbar machen. Diese Vorteile der Turbi ne erhöhen den Wirkungsgrad des Motors u. reduzieren die Schadst.-Geräuschemission.
e) die Turbine als Starthilfe bei tiefem Frost.
Am anderen Ende der Welle, entgegengesetzt der Fahrt- bzw. der Kühlluftrichtung kann, wie bei jedem anderen Motor die Kupplung o. jedes andere Antriebsorgan angebracht werden. Die Position des Motors, d. h. der Zylinder u. der Turbine, zur Fahrt-Kühlrichtung, bzw. zum Getriebe o. Antriebsorgan, bestimmt die horizontale o. vertikale Ausführung und Aufhängung.

Claims

1. Verbrennungsmotor mit vier sternförmig angeordneten Zylindern,

1. - dessen Kolben mit einer zentral angeordneten Exzenterwelle verbunden sind,
2. - mit einer auf der Exzenterwelle gelagerten Abgasturbine

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, der nach dem Zweitakt- oder dem Viertaktprinzip arbeitet.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, der nach dem Otto- oder nach dem Dieselverfahren arbeitet.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 in horizontaler oder vertikaler Bauweise.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 mit Luft- oder Wasserkühlung.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 mit n × 4 Zylindern, um das vorgegebene Zylindervolumen zu erreichen.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 mit m-mal auf derselben Welle hintereinander angeordneten Zylinderbaugruppen.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei dem je zwei Motoren eine Turbine verwenden.