Ingenieurbüro Bernd Pfalz
Die Energieerzeugung, Energieumwandlung, Energiespeicherung, Energierückgewinnung, Raumwärme und die Beförderung von Personen und Gütern.
Inhaltsverzeichnis
– Der gegenwärtige Stand Deutschlands die Klimaziele zu erreichen
– 2- Kolben Rotationskolben-Druckluftmotor Video
– Allgemeinverständliche Kurze Darstellung der Patentanmeldung
– Beschreibung der Patentanmeldung
– Abbildungen, Zeichnungen zur Patentanmeldung
– Vergleich der Kraftübertragung von Hubkolben- und Rotationskolbenmotor
Zusammenfassung
Das delta T bildet die Basis für die Wärmeübertragung. Je mehr die Verbrennungstemperatur (2500 °C) ein Pkw-4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotors aufweist, desto mehr erhöhen sich die Wärmeverluste durch Motorkühlung und die hohe Abgastemperatur.
Damit die Übertragung von Wärme auf ein Minimum beschränkt werden kann, wird dem Brennraum eines Rotationskolbenverbrennungsmotors mit identischer Größe zu einem 4-Zylinder-4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor ein Luftverdichter, ein Zündverdichter und ein Rotationskolbenmotor zugewiesen. Der Luftverdichter sorgt dafür, dass im Brennraum so viel Luft komprimiert wird, dass die selbe Kraftstoffmenge, die in einem Hubkolbenverbrennungsmotor verwendet wird, nur noch eine Temperatur von 800 °C erreicht. Die Luft mit einem größeren Volumen und einer Temperatur von 800 °C strömt in den Rotationskolbenmotorkereisringzylinder. Der Rotationskolbenkolben hat eine Kolbenfläche von 100 cm², einen Kreisringzylinderhub von 1 m und einen konstanten Hebel von 0,3 m.
Die geringere Temperatur ermöglicht es, den Rotationskolbenverbrennungsmotor in Mineralwolle zu verpacken, wodurch er keine Motorwärme an die Umgebungsluft abgibt.
Dadurch hat der Rotationskolbenverbrennungsmotor keine Wärmesignatur, was bedeutet, dass er mit einer Wärmebildkamera nicht erfasst werden kann – ein Aspekt von großer Bedeutung für Militärfahrzeuge.
Die Verbrennungsgase weisen bei geringerer Temperatur ein größeres Volumen auf und der Druck wird dadurch ebenfalls verringert.
Die Abgase werden aufgrund der niedrigen Temperatur von 800 °C nahezu vollständig abgekühlt, was durch den 1 m langen Kreisringzylinder ermöglicht wird.
Die Abgaswärme sorgt für die Erwärmung der Kraftstoffs und der weitaus größeren Menge an angesaugter Luft, wodurch sie dem Verbrennungsprozess größtenteils wieder zugeführt wird.
Auch der Rotationskolbenverbrennungsmotor benötigt eine Kühlung, die durch Wassereinspritzung erfolgt. Der dabei entstehende Dampf erzeugt zusätzlichen Druck und senkt die Temperatur. Die Dampferzeugung im Rotationskolbenkolbenverbrennungsmotor erfolgt gegenüber GuD ohne Wärmeübertragungsverluste. Aufgrund der niedrigen Temperatur von 800 °C und des größeren Volumens ist es nur noch möglich, einen Druck von beispielsweise 300 kPa (3 bar) zu erzeugen.
Betrachten wir das dabei erzeugte Drehmoment, M = F × r.
M = F 30 N/cm² Druck x 100 cm² Kolbenfläche x r 0,3 m Radius = 900 Nm.
Schauen wir und die dabei erzeugte Arbeit an N x m/s/1000 = kW an wenn der Kolben 50 Umdrehungen pro Sekunde das sind 3000 Umdrehungen pro Minute zurücklegt.
kW = F 30 N/cm² Druck x 100 cm² Kolbenfläche x 50 m/s : 1000 = 150 kW.
Nur der Rotationskolbenmotor ist in der Lage, geringe Druckenergie mit großem Volumen
wieder in große nutzbare Arbeit umzuwandeln.
Dies ist die Bedingung dafür, dass eine geringere Motorwärme genutzt werden kann, was zu deutlich reduzierten Wärmeverlusten und einem Wirkungsgrad von 70 bis 80 % führt. Damit liegt dieser Wirkungsgradbereich auf dem Niveau eines Brennstoffzellen- oder Elektrofahrzeugs.
Ein Pkw mit Brennstoffzelle hat einen Mindestpreis von 60.000 €. Ein Neuwagen mit Verbrennungsmotor ist bereits ab 12.000 € erhältlich. Bevor der Wert eines Brennstoffzellen-Pkw erreicht ist, kann man Kraftstoff im Wert von 48.000 € kostenlos erwerben.
Die Kosten für ein preiswertes Elektroauto liegen zwischen 17.000 und 20.000 €, wobei der Energieverbrauch für 100 km 15 bis 20 kWh beträgt. Ein Rotationskolbenverbrennungsmotor benötigt für die Erzeugung von 15 bis 20 kWh einen Durchschnittsdruck von 50 kPa (0,5 bar) und hat eine Reichweite von 2.000 km.
Ein Neuwagen mit Rotationskolbenverbrennungsmotor, der preiswert ist, sollte etwa 15.000 € kosten und liegt in Bezug auf die Anschaffungskosten deutlich unter einem Brennstoffzellen- und einem Elektrofahrzeug.
In Zukunft soll der Rotationskolbenverbrennungsmotor mit Wasserstoff unter Druck betrieben werden. Selbst hoch verdichteter Wasserstoff (70 bis 80 MPa (700 bis 800 bar)) hat eine geringe Energiedichte. Der Rotationskolbenkolbenverbrennungsmotor kann aufgrund seines wesentlich geringeren Kraftstoffbedarfs mit einem doppelten Druck-Wasserstofftankvolumen die gleiche Reichweite wie aktuelle Benzin- oder Dieselfahrzeuge erreichen.
Methanol, dessen Herstellung aus Wasserstoff und CO² sehr kostspielig ist, benötigt auch das doppelte Tankvolumen, wenn es in einem Pkw mit Hubkolbenmotor verwendet wird und die gleiche Reichweite wie heutige Benzin- oder Dieselfahrzeuge erreichen soll.
Die Kosten für den Kraftstoff Wasserstoff bei einem Pkw-Rotationskolbenkolbenverbrennungsmotor, der Wasserstoff direkt nutzt, sind etwa dreimal niedriger als die von Methanol.
Flugzeuge können mit dem Rotationskolbenkolbenverbrennungsmotor kostengünstig unter Druck stehendem Wasserstoff auch Interkontinentalflüge durchführen.
In der Schifffahrt kann man mit Methanol und einem Rotationskolbenverbrennungsmotor die gleiche Strecke zurücklegen wie mit Diesel oder Schweröl. In der Zukunft werden Schiffe größere Wasserstoffdrucktanks besitzen und mit kostengünstigem, unter Druck stehendem Wasserstoff die gleiche Strecke zurücklegen können, wie sie es derzeit machen.
Fazit: Der Rotationskolbenverbrennungsmotor ist äußerst kostengünstig, vor allem gegenüber einem Brennstoffzellenantrieb, arbeitet sehr effizient und bildet die Grundlage dafür, unter Druck stehenden Wasserstoff günstig in mechanische Energie umzuwandeln. Dies bildet die Basis dafür, dass alle Kraftfahrzeuge und Luftfahrzeuge kostengünstig mit grünem Wasserstoff betrieben werden können, was mit einem batterieelektrischem Antrieb nicht möglich ist.
Das ist die Voraussetzung dafür, dass der Verkehrssektor vollständig emissionsfrei gestaltet werden kann.
Die aktuelle Situation Deutschlands zur Erreichung der Klimaziele
Deutschland hat im Durchschnitt einen kontinuierlichen Verbrauch von etwa 55 GW Strom, 75 GW Verkehr, 80 GW Raumwärme (Heizung) und 130 GW für die Industrie, den Handel und das Gewerbe.
Der Primärenergieverbrauch in Deutschland beläuft sich auf etwa 340 GW, wobei rund 33 GW aus regenerativen Energiequellen stammt. Jedes Auto und jeder Lkw müsste entweder aufgrund des Gleichzeitigkeitsfaktors eine eigene Wollbox erhalten, oder es wäre notwendig, ein zusätzliches komplettes Stromnetz für die Elektromobilität aufzubauen. Das trifft auch auf die Wärmepumpen zu.
In den vergangenen zwanzig Jahrzehnten hat Deutschland es erreicht, dass derzeit etwa 33 GW aus erneuerbaren Energien produziert werden. Damit Deutschland klimaneutral werden kann, muss die erneuerbare Energie in den kommenden zwei Jahrzehnten neunmal so hoch ausgebaut werden. Einerseits ist ein drastisch beschleunigter Ausbau der erneuerbaren Energien notwendig, andererseits müssen Mobilität und Heizungswesen deutlich effizienter gestaltet werden. Ich habe Lösungen für beides.
Ich brauche finanzielle Unterstützung, um die weiteren Lösungen zum Patent anzumelden.
Sparkasse Oberlausitz-Niederschlesien
IBAN: DE88 8505 0100 4001 1328 99 BIC: WELADED1GRL
Video Rotationskolben-Druckluft-Motor mit 2 Kolben. Konstruiert von Dipl.-Ing. Obergurig, Norbert Kunz-Engineering GmbH.
Der Rotationskolben im Rotationskolbenverbrennungsmotor weit 1 Kolben auf. Der Zünd-Verdichter und der Luft-Verdichter können 2 oder noch mehr Kolben aufweisen, aber vorzugsweise weisen diese Verdichter 1 Kolben auf.
Patentanmeldung, kurz und allgemeinverständlich beschrieben
Jeder spricht von Offenheit gegenüber Technologien! Es gibt hier eine völlig neue Technologie und einen eindeutigen Weg, wie es weitergehen kann.
Der ineffiziente Hubkolbenverbrenner ist kostengünstig und nutzt eine vorhandene Infrastruktur.
Die Elektromobilität weist eine hohe Effizienz auf, ist jedoch kostspielig. Die Infrastruktur befindet sich noch im Aufbau.
Wie kombinieren wir beides und ermöglichen Deutschland eine zweite Chance im Hinblick auf die verpasste Gelegenheit der Elektromobilität?
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor ist eine neue Generation von Verbrennungsmotoren und schafft sowie sichert Arbeitsplätze in der Automobilindustrie. Während Deutschland vor dem Aus für Verbrennerfahrzeuge steht, präsentiere ich Ihnen einen neuen Verbrenner!
Weshalb?
Weil ein Auto mit Verbrennungsmotor bereits 10.000 € kostet, während ein Elektrofahrzeug 30.000 € kostet. Weil der Preis für einen Diesel-Lkw 100.000 € beträgt, während ein Brennstoffzellen-Lkw 300.000 € kostet. Kraftstoff kann jetzt kostenlos für 20.000 € oder 200.000 € erworben werden! Fahrzeuge mit einem Rotationskolbenverbrennungsmotor haben etwa die gleichen Kosten wie solche mit derzeitigen Diesel- oder Benzinantrieb. Der neue Rotationskolbenverbrennungsmotor erreicht eine Effizienz, die mit der eines Elektrofahrzeugs oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs vergleichbar ist, und zwar mit einem Wirkungsgrad von 60 bis 80 %.
Jeder Fachmann wird Ihnen auf der Stelle antworten, dass es so etwas nicht gibt! Der Wirkungsgrad eines Verbrenners kann maximal 60 % betragen! Daher unterscheidet sich der Aufbau und die Funktionsweise des Rotationskolbenverbrennungsmotors grundlegend von dem des in den meisten Fahrzeugen verbauten 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotors, dessen Wirkungsgrad 30 bis 40 % beträgt.
Weshalb ist das überhaupt möglich?
Um zu verstehen, warum der Rotationskolbenverbrennungsmotor wesentlich wirtschaftlicher arbeitet als der 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor, der in den meisten Autos verbaut ist, müssen wir zunächst den 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor untersuchen. Der 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor gilt derzeit als der beste Verbrennungsmotor und Wärmekraftmaschine. Der 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor hat eine Verbrennungstemperatur von 1900 bis 2500 °C. Bei einer Temperatur von 1500 °C beginnt Eisen zu schmelzen. Daher ist es unabdingbar, den 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor zu kühlen. Der 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor besitzt Kanäle mit Kühlflüssigkeit, die die Motorwärme zu einem Kühler leiten. Ungefähr 30 % der zugeführten thermischen Energie gibt der Kühler ungenutzt an die Umwelt ab. Derzeit liegt der Verbrauch eines herkömmlichen Autos bei 6 Litern Kraftstoff auf 100 km.
Von den 6 Litern Kraftstoff gehen etwa 2 Liter Kraftstoff-Wärme durch die Motorkühlung verloren. Die Abgase eines 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotors erreichen Temperaturen von 500 bis 1000 °C, da die verbrennenden Gase in diesem Motor nicht vollständig expandieren können und somit kein vollständiger Temperaturabbau stattfindet. Auch hier kommt es zu einem Wärmeverlust von etwa 30 %, wobei die nächsten 2 Liter Kraftstoffwärme verloren gehen. Ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor benötigt für 100 km Fahrtstrecke lediglich 2 Liter Kraftstoff, wobei 4 Liter nicht genutzt werden und die Umwelt nur erwärmen.
Ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor besitzt einen Brennraum, der mit einem Zylinder verbunden ist. Dieser Zylinder ist der Ort für das Ansaugen von Luft und Kraftstoff, das Verdichten, das Verbrennen des Kraftstoffes zur Druckerzeugung, die Arbeit sowie den Ausstoß der verbrannten Gase.
Auch der Rotationskolbenverbrennungsmotor besitzt einen Brennraum, dem jedoch ein Luftverdichter, ein Zündverdichter und ein Rotationskolbenmotor zugeordnet sind.
Im Vergleich zu einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor verdichtet der Luftverdichter viermal so viel Luft in den Brennraum.
Der Zündverdichter verdichtet genauso viel Kraftstoff wie ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor. Der Zündverdichter verdichtet vergasten Kraftstoff, gasförmigen Kraftstoff oder Luft, bei dem Einsatz von Dieselkraftstoff, in eine Zündkammer, die sich in dem Brennraum befindet. In der Zündkammer liegt stets ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft vor.
Nachdem die Zündung erfolgt ist, strömen die verbrennenden Gase, die Druck aufbauen, aus der Zündkammer in den Brennraum und treffen dort auf die Überschussluft. Durch den hohen Luftanteil erwärmt sich die Überschussluft lediglich auf 800 °C, mit einem Volumen das viermal größer ist.
Da die Verbrennungstemperatur im Vergleich zu einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor nur ein Drittel beträgt, geht hier auch nur etwa 10 % der Wärmeenergie verloren.
Somit beträgt der Verlust auf 100 km lediglich 0,666 Liter Kraftstoff-Wärme, Motorwärme, im Gegensatz zu 2 Litern bei einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor.
Die Gase, die bei der Verbrennung entstehen, strömen aus dem Brennraum in den Rotationskolbenmotor.
Jeder, der Erfahrung mit Verbrennungsmotoren hat, fragt sich nun: Wie kann die Leistung entstehen, wenn die Verbrennungstemperatur nur ein Drittel so hoch ist? In diesem Fall beträgt die Druckenergie und damit auch die Leistung nur ein Drittel. Die verbrennenden, Druckenergie aufbauenden Gase wirken hier auf einem 6-mal längeren Hebel mit maximaler Expansion und immer gleichbleibender Länge des Hebels. Die Druckenergie lässt sich nahezu vollständig in mechanische Energie transformieren. Da die Kraft mit der Länge des Hebels multipliziert wird und der Hebel 6-mal länger ist, wird auch die Druckenergie, die 3-mal geringer ist, mit einem 4-mal größeren Volumen mal 6 multipliziert. Das Resultat hiervon ist, dass der Rotationskolbenverbrennungsmotor eine doppelte Leistung im Vergleich zum 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor abgibt.
Der Rotationskolbenkreisringzylinder hat ein Volumen, das dem 10-fachen des Hubs in einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor entspricht. Das Volumen im Rotationskolbenmotor ist im Vergleich zum 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor zehnmal größer. Dies führt zu einem nahezu vollständigen Druckabbau und damit auch zu einem nahezu vollständigen Temperaturabbau. In einem Rotationskolbenverbrennungsmotor ist die Abgastemperatur im Vergleich zu einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor deutlich niedriger, und der Wärmeverlust beträgt maximal 10 % oder ist sogar noch geringer.
Auch geringste Druckenergie kann durch den Hebel, der 6-mal länger ist und bis zu 270° gedreht wird, in nutzbare mechanische Energie umgewandelt werden.
Bei einem Rotationskolbenverbrennungsmotor gehen nur 0,666 Liter Kraftstoffwärme auf 100 km als Abgaswärmeverlust verloren.
Der 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor hat einen Kraftstoff-Wärmeverlust von 4 Litern pro 100 km. Bei dem Rotationskolbenverbrennungsmotor beträgt der Kraftstoff-Wärmeverlust 1,3 Liter pro 100 km. Dank des geringen Wärmeverlusts von nur 1,3 Litern Kraftstoff-Wärmeverlust auf 100 km sind noch 2,7 Liter Kraftstoff übrig, die nun in zusätzliche mechanische Energie und Leistung umgewandelt werden.
Dies ist die Basis dafür, dass der Rotationskolbenverbrennungsmotor nur noch die Hälfte des Kraftstoffs auf 100 km benötigt. Dadurch verringert sich die CO₂-Emission um 50 % und alle vorgeschriebenen Emissionswerte werden erreicht und unterschritten.
Hubkolbenverbrennungsmotoren sind maximal optimiert und trotzdem nicht mehr in der Lage, die vorgeschriebenen Emissionswerte zu erreichen.
Wenn Elektroautos nicht mit Strom von der eigenen Solaranlage versorgt werden, kostet der Strom für 100 km ebenso viel wie Benzin- oder Dieseltreibstoff. Der Rotationskolbenverbrennungsmotor benötigt nur noch halb so viel Kraftstoff wie ein Elektro-, Diesel- oder Benzinfahrzeug, was auch zu halbierten Kraftstoffkosten führt.
Wirkungsgrade von über 60 % sind bei Verbrennungsmotoren nun möglich. Ein Rotationskolbenverbrennungsmotor ermöglicht es, einen Wirkungsgrad von 60 bis 80 % zu erzielen, während dieser bei einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor oder einer Gasturbine in einem Flugzeug nur 30 bis 40 % beträgt.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor wurde vorrangig für Wasserstoff konzipiert, kann jedoch während der Übergangszeit mit allen anderen Kraftstoffen betrieben werden und die vorhandene Infrastruktur nutzen. Aufgrund der sehr geringen Energiedichte von Wasserstoff müsste ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor einen 5 bis 7 Mal größeren 700-bar-Wasserstoffdrucktank verwenden.
Weil der Rotationskolbenverbrennungsmotor deutlich effizienter arbeitet, benötigt er nur einen doppelt so großen Drucktank. Damit kann Wasserstoff in seiner gasförmigen, komprimierten Form künftig als Kraftstoff im Bereich der Mobilität genutzt werden! Synthetische Kraftstoffe, bekannt als E‑Fuels, deren Herstellung mit hohem Energieaufwand verbunden und daher kostspielig ist, sollen die Energiedichte von Wasserstoff steigern. Ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor würde ein doppelt so großes Tankvolumen erfordern, da die Energiedichte von Methanol beispielsweise nur 5 kWh pro Liter beträgt, während Diesel 10 kWh pro Liter liefert.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor benötigt für gasförmigen Wasserstoff das doppelte Drucktankvolumen und erreicht dasselbe Ziel durch seine effiziente Arbeitsweise, die eine Einsparung von hälftigem oder noch weniger Kraftstoff ermöglicht.
Die Kosten für eine mit einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor gefahrene Strecke von 100 km würden bei Methanol 26 € betragen. Wasserstoff, Benzin oder Diesel würden mit einem Rotationskolbenverbrennungsmotor lediglich 5 € pro 100 km kosten. Bei Elektrofahrzeugen und 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotoren liegt der Kraftstoffpreis für eine 100-km-Fahrt derzeit bei etwa 10 bis 12 €.
Wie bei Elektrofahrzeugen zu beobachten ist, erfolgt der Kauf aufgrund der hohen Kosten und der Tatsache, dass die Stromkosten manchmal höher sind als die für Benzin oder Diesel auf 100 km nur sehr zögerlich.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor kann in alle bestehenden Fahrzeuge integriert werden, wodurch keine neuen Fahrzeuge gebaut werden müssen, wie bei Elektro- oder Brennstofffahrzeugen notwendig sind. Eine Förderung wie bei Elektrofahrzeugen ist nicht erforderlich, da die Kraftstoffeinsparung bei Vielfahrern den neuen Rotationskolbenverbrennungsmotor finanziert.
Die Leistung kann durch zusätzliche Kraftstoffeinspritzung während der Verbrennung auf das Vierfache ansteigen, wodurch sich die Geschwindigkeit verdoppelt. Das ist nur möglich, weil im Brennraum 4-mal mehr Luft vorhanden ist als bei einem 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor. Die zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum funktioniert wie ein Nachbrenner in einem Kampfjet. Dennoch verringert sich dann auch der Wirkungsgrad. Ein und derselbe Rotationskolbenverbrennungsmotor kann mit hoher Effizienz oder großer Leistung arbeiten.
Da der Luftverdichter in seiner Größe anpassbar ist, können Flugzeuge in Höhen über 10 km, wie etwa 15 km, fliegen und haben dort die gleiche Luftmenge wie am Boden. Dies hat zur Folge, dass in einer Höhe von 15 km kein Leistungsverlust auftritt. Weil der Kraftstoffbedarf um 50 % reduziert ist, können in der Zukunft Interkontinentalflüge mit gasförmigem Wasserstoff unter Druck durchgeführt werden können. Das Gleiche trifft auf die Schifffahrt, Lokomotiven, Lkw usw. zu.
Es ist zudem vorteilhaft, dass einem Rotationskolbenverbrennungsmotor mehrere Zündverdichter zugewiesen sind, die zu- und aubgeschaltet werden können. Der Rotationskolbenverbrennungsmotor kann mit allen Kraftstoffen betrieben werden und ist stets für den Einsatz von Wasserstoff vorbereitet. Es existiert nicht mehr ein Benzin-, Diesel-, Kerosin- oder Gasmotor, sondern alle Kraftstoffe können gleichzeitig, kombiniert oder einzeln in einem einzigen Rotationskolbenverbrennungsmotor verwendet werden.
Betreiben Landwirte eine Biogasanlage, so brauchen sie für die Stromerzeugung nur noch halb so viel Biogas. Die andere Hälfte können sie für ihre Traktoren oder Erntemaschinen verwenden. Da Biogas nicht zündet, muss es durch eine externe Zündung entzündet werden, dafür benötigt es einen zweiten Kraftstoff, der es mittels einer Flamme entzündet. Hier kann selbst produzierter Wasserstoff oder selbst hergestellter Alkohol, wie Kartoffelschnaps, verwendet werden. Wenn kein Biogas mehr verfügbar ist, kann wie gewohnt mit Diesel weitergefahren werden. Daher sind dem Rotationskolbenverbrennungsmotor mehrere Zündverdichter zugeordnet.
Die Energiedichte von Ethanol, Alkohol beträgt 5,9 kWh pro Liter. Ein Rotationskolbenverbrennungsmotor erzeugt mit Ethanol dieselbe Leistung wie ein 4-Takt-Hubkolben-Dieselmotor. Die Energiedichte von Diesel beträgt 10 kWh/Liter. Wird ein 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor mit Ethanol betrieben, so beträgt dessen Leistung nur noch die Hälfte. Es eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten, dass Landwirte ihre Kraftstoffversorgung eigenständig sicherstellen.
Selbst in militärischen Fahrzeugen wie Panzern können mehrere Zündverdichter die Unabhängigkeit von Kraftstoff sichern. Sobald der Dieselkraftstoff aufgebraucht ist, kann mit Kerosin, das die gleiche Energiedichte wie Diesel besitzt, oder anderen Kraftstoffen weitergefahren werden.
Gaskraftwerke vom Typ GuD bestehen aus Gasturbinen, die Erdgas verbrennen und die entstehenden Abgase zur Dampferzeugung verwenden. Die Gasturbine und die Dampfturbine treiben jeweils einen Generator an, der Strom erzeugt. Der Wirkungsgrad von GuD, Gas und Dampf beträgt 60 %. Der aktuelle Plan sieht bis 2045 den Bau von Gaskraftwerken mit einer Kapazität von 35,5 GW vor; 1 GW entspricht 1 Million kW, also insgesamt 35,5 Millionen kW. Bei einem Rotationskolbenverbrennungsmotor, der für die Stromerzeugung optimiert ist, beträgt der Wirkungsgrad 80 %. Dies ermöglicht eine Gasersparnis von 20 %. Dadurch wird die Emission um 20 % verringert.
Für die gleiche Menge an Strom benötigt GuD 5 Flüssiggasschiffe, während ein stromerzeugender Rotationskolbenverbrennungsmotor nur 4 Flüssiggasschiffe benötigt. Falls für GuD-Strom ein Preis von 100 € aufgerufen wird, würde der Strom erzeugende Rotationskolbenverbrennungsmotor nur noch 80 € kosten.
Die Politik soll die Besteuerung nach Hubraum beenden und stattdessen eine Leistung-bzw. kWh-basierte Besteuerung einführen.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor bietet zahlreiche weitere Vorteile im Vergleich zum 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotor, die in der Patentanmeldung physikalisch dargelegt und beschrieben sind.
Am 28.10.2025 wurde die Patentanmeldung eingereicht.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor funktioniert grundsätzlich in zwei Varianten.
1. maximale Effizienz bei niedriger Leistung und hohem Wirkungsgrad
2. Geringerer Wirkungsgrad bei hoher Leistung. Diese Option sollte nur kurzfristig genutzt werden, z. B. beim Überholen. Hier wird während der Verbrennung zusätzlicher Kraftstoff in den Brennraum zugeführt, und die Überschussluft verbrennt teilweise oder vollständig.
Betrachten wir die erste Option, die hauptsächlich verwendet wird.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor arbeitet grundsätzlich adiabatisch.
Weder eine Motorkühlung mit Kühlmittel und Kühler noch eine Luftkühlung sind vorhanden! Der Motor ist vollständig isoliert und gibt keine Wärme an die Umwelt ab.
Die Umluft sorgt dafür, dass der Rotationskolbenverbrennungsmotor gleichmäßig ausgedehnt wird, damit er sich nicht verzieht.
(Bei der zweiten Variante kann eine Kühlung nötig sein.)
Die Untersuchung eines Hubkolbenverbrennungsmor
Betrachten wir einen Benzinmotor mit 1 Zylinder und einem Hubraum von 500 cm³ (= 0,5 Liter). Die Verbrennung erfolgt hier bei Temperaturen von bis zu 2500 °C.
Kein Material kann dieser Temperatur standhalten, daher ist eine Kühlung mit entsprechendem Wärmeverlust und Wirkungsgrabverlust unverzichtbar.
Wodurch ergibt sich die hohe Betriebstemperatur des Hubkolbenmotors?
Wenn Luft bei einer Außentemperatur von 0 °C auf 273 °C erwärmt wird, entsteht im isochoren Zustand ein Druck von 100 kPa. Wenn wir 2500 °C durch 273 teilen, entsteht ein Druck von 900 kPa.
Durch die vorherige Verdichtung entsteht ein Vordruck, der während der Verbrennung einen Druck von 3 bis 6 MPa erzeugt. Der hohe Druck wirkt auf den Kolben, das Pleuel und die Kurbelwelle.
Der 2. Schwachpunkt liegt hier. Ab dem oberen Totpunkt leitet der Kolben die Kraft auf die Kurbelwelle weiter.
Der Drehmoment M wird aus der wirkenden Kraft und r, dem Hebelradius, berechnet.
Am Punkt OT (oberer Totpunkt) hat der Radius den Wert 0. Folglich beträgt das Drehmoment ebenfalls 0.
Je weiter die Kurbelwelle sich dreht, desto größer wird der Radius: 0,1, 0,2, 0,3, 0,4.
Nur 50 % der Druckenergie können bei einem Wert von 0,5 in mechanische Energie umgewandelt werden! Der Radius hat erst dann den Wert 1, wenn sich das Pleuel und die Kurbelwelle in einem Winkel von 90° gegenüberstehen. Es existiert lediglich dieser eine Punkt, dieses eine 1° der idealen Kraftübertragung. Danach reduziert sich der r-Wert wieder bis auf 0, sobald UT erreicht ist. Der Hubkolbenmotor legt mit einem Hebel, der Kurbelwelle, bei jeder zweiten Umdrehung einen Weg von 10 cm zurück, wobei er nur 80 % der Druckenergie in mechanische Energie umwandeln kann.
(Der Rotationskolbenmotor bewegt sich bei jeder Umdrehung über eine Strecke von 100 cm mit einem Hebel von 30 cm, wobei der r-Wert konstant 1 ist.)
Der Radius r kann mit 5 cm angenommen werden. Der Radius ist sehr klein.
Daher ist es angestrebt, mit einem noch höheren Verdichtungsdruck zu arbeiten, da nur so ein höherer Druck und eine höhere Kraft erzeugt werden kann, die auf den kleinen, sich ständig ändernden Hebel, die Kurbelwelle, wirkt. In Übereinstimmung damit steigt der Wirkungsgrad.
Der Wirkungsgrad eines Benzinmotors liegt daher etwa bei 30 % gegenüber eines Dieselmotors, dessen Verdichtungsdruck ca. 3-mal so hoch ist und einen Wirkungsgrad von etwa 40 % aufweist.
Wenn das Pleuel und die Kurbelwelle sich in einem 90°-Winkel zueinander befinden, muss die maximale Druckenergie anliegen. Früh- oder Spätzündungen ziehen stets Leistungseinbußen nach sich. Es ist nicht möglich, später Wasser hinzuzufügen, das sich in Dampf umwandelt und die hohe Temperatur in Druckenergie umwandelt, da dann kein Hebel mehr vorhanden ist, der die Druckenergie in mechanische Energie umwandeln kann.
Die Untersuchung der Temperatursenkung durch einen höheren Luftanteil
Der Arbeitsmechanismus des Rotationskolbenverbrennungsmotors ist völlig anders.
In den Brennraum werden durch den Luftverdichter 4,5 Liter Luft verdichtet.
Der Ansaugkanal hat die gleiche Fläche oder eine größere Fläche als die des Luftverdichterkolbens. Das ist vergleichbar damit, dass bei einem Hubkolbenmotor der Zylinderkopf abgenommen wird und während des Ansaugvorgangs die Luft ungehindert in den Zylinder strömen kann. Ein zusätzlicher Kompressor oder Turbolader ist nicht erforderlich, da kein kleines Ansaugventil vorhanden ist, wie es beim Hubkolbenmotor der Fall ist.
Das gilt auch für den Zündverdichter.
Der Zündverdichter sorgt dafür, dass 500 cm³ vergastes Benzin in die Zünd- und Brennkammer verdichtet wird. Es handelt sich um ein Verhältnis von 1:9. Würden die 500 cm³ vergastes Benzin mit der neunfachen Menge Luft vermischt, so wäre kein zündfähiges vergastes Benzin mehr vorhanden. Deshalb wurde die Zündkammer geschaffen, in der das vergaste Benzin mit Zündfähigkeit die Luft verdrängt und zündet.
Das Gas, das sich entzündet hat, strömt nach der Zündung in den Brennraum und trifft dort auf die Überschussluft. Dank des Sauerstoffüberschusses wird sichergestellt, dass das gesamte Gas vollständig verbrennt. Auch wird die Wärme an die nicht verbrannte Luft abgegeben. Hier geschieht die Umwandlung der thermischen Energie in Druckenergie, wobei letzterer fast vollständig umwandelt.
Um aus thermischer Energie Druckenergie zu generieren, ist ein Medium wie Luft erforderlich, das die thermische Energie aufnimmt und sie optimal in Druckenergie umwandelt.
Wird ein vollkommen luftleerer Raum (Vakuum) auf 2500 °C erhitzt, so entsteht keine Druckenergie, da keine Moleküle vorhanden sind, die zum Schwingen gebracht werden könnten.
Um 0,5 Liter Wasser von 0 °C auf 100 °C zu erhitzen, wird Wärmeenergie benötigt.
Mit der gleichen Wärmenergie wird die Temperatur von 9 Litern Wasser nur auf 11 °C gesteigert. Wasser mit einer Temperatur von 11 °C hat nahezu keine Wärmeverluste, während heißes Wasser mit 100 °C große Wärmeverluste aufweist. In den 0,5 Liter Wasser und den 9 Liter Wasser befindet sich die gleiche zugeführte Wärmeenergie!
Genau das ist auch die Absicht beim Rotationskolbenverbrennungsmotor! Es gibt keinen Wärmeverlust!
Durch den vermehrten Anteil an Luft werden Temperatur und Druck gesenkt.
Sie beinhaltet dieselbe Energie wie in einem 500 cm³ Hubkolbenmotor. Die hohe Temperatur von 2500 °C wird auf 277° gesenkt, wobei ein Überdruck von 100 kPa und ein Volumen von 5 Litern Gas entsteht. Die hohe Luftmenge führt zu einer Temperatursenkung und damit auch zu einem Druckabbau. Der hohe Luftanteil kann, basierend auf einer Dampfturbine mit axialer Strömung und einem Wirkungsgrad von 90 %, auch zu 90 % oder mehr zurückgewonnen werden. Der Rotationskolbenmotor arbeitet radial und unterscheidet sich vom Hubkolbenmotor darin, dass keine Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotation erfolgt. Ebenso findet im Gegensatz zur Turbine keine Umwandlung einer axialen Strömung in eine Drehbewegung statt.
Der Rotationskolbenmotor, der deutlich größer ist, arbeitet rotationsbasiert und kann daher 90 % oder mehr der für die Verdichtung geleisteten Arbeit zurückgewinnen. Von großer Bedeutung ist hier die maximale Expansion. Dementsprechend muss der Rotationskolbenmotor in seiner Dimensionierung angepasst werden, was nur durch die Trennung des Luft- und Zündverdichters möglich ist. Der Hubkolbenmotor ist an dieser Stelle begrenzt.
Wegen der niedrigen Temperatur sind nur minimale Wärmeverluste zu verzeichnen, wodurch der Wirkungsgrad entsprechend hoch ist.
Ein Hubkolbenmotor kann 100 kPa Druckenergie nicht in mechanische Energie umwandeln!
Die Betrachtung des Mittelwerts des Drucks von 50 kPa (0,5 bar)
Gehen wir von einem Verdichtungsdruck von 1 MPa (10 bar) aus, so beträgt die Lufttemperatur 400 °C. Die Flammentemperatur muss erreicht werden, um die Zündung zu ermöglichen. Je nach Kraftstoff kann der Verdichtungsdruck auch geringer ausfallen.
Hat der Rotationskolbenmotor einen Durchschnittsdruck von 50 kPa (0,5 bar), so kann der Rotationskolbenverbrennungsmotor damit Arbeit leisten.
Der Hebel ist 6-mal länger, wodurch der Hub im Kreisringzylinder 1 m (100 cm) beträgt.
Die Rotationskolbenverbrennungsmotorgröße ist vergleichbar mit denen eines Hubkolbenmotors. Ein solcher Hubkolbenmotor hat einen Kolbendurchmesser von 10 cm, was einer Fläche von 78,54 cm² entspricht.
Die kW-Leistung berechnet sich aus der multiplikativen Kombination der Wirkenden Kraft N mit einer Distanz von m Metern pro Sekunde, wobei das Ergebnis durch 1000 dividiert wird.
Bei einem Durchschnittsdruck von 50 kPa beträgt die Kraft auf den Kolben 5 N/cm². Das Ergebnis, wenn man mit 78,54 cm² multipliziert, sind 392,7 N, die auf den Kolben einwirken. Bei einer Umdrehungszahl von 3000 U/min (50 Umdrehungen pro Sekunde) legt der Rotationskolbenmotor einen Weg von 50 m in der Sekunde zurück, auf den die Kraft wirkt. Mit Durchlaufen des Trennelementes beträgt der gesamte Weg ca. 80 m/s.
Die 392,7 N werden mit den 50 m multipliziert, was zu einem Ergebnis von 19.635 Nm führt. Die 19635 Nm sind durch 1000 zu dividieren, wodurch eine Arbeit von 19,635 kW resultiert.
Es reicht aus, wenn die Durchschnittstemperatur nur 137 °C beträgt.
Der Rotationskolbenmotor kann ein Volumen z. B. von 15 Liter aufweisen. Das Volumen kann auch größer sein, damit immer eine maximale Expansion eintritt.
Es kann alles frei gestaltet werden. Daher ist die Kolbenfläche in der praktischen Anwendung größer. Die Kolbenfläche von 78,54 cm² wurde lediglich verwendet, um einen Vergleich mit dem Hubkolbenverbrennungsmotor zu ermöglichen. Praktisch gesehen ist die Fläche des Kolbens in einem Rotationskolbenmotor größer und liegt bei mindestens 100 cm² oder mehr. Bei einer Kolbenfläche von 100 cm² wird eine Kraft von 24 kW erzeugt, wobei die aufgebrachte Arbeit für den Luft- und Zündverdichter berücksichtigt wird.
Der Energieinhalt von 3 Litern Benzin beträgt 27 kWh, während Diesel einen Energieinhalt von 30 kWh aufweist.
Für 100 km braucht ein Elektroauto 15 bis 20 kWh. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass der Rotationskolbenverbrennungsmotor einen Kraftstoffverbrauch von unter 3 Litern auf 100 km aufweist.
Vor zwanzig Jahrzehnten gaben die Automobilproduzenten bekannt, dass in 20 Jahren das 3-Liter-Auto erhältlich sein werde. Es wurde nichts daraus, weil ein ganz anderer Motor notwendig ist, um dieses Ziel zu erreichen: der Rotationskolbenverbrennungsmotor.
Das Volumen des Luftverdichters, Zündverdichters und Rotationskolbenmotors kann an die spezifischen Anforderungen angepasst werden.
Untersuchung desselben mittleren Drucks von 50 kPa (0,5 bar) in einem Hubkolbenmotor!
Bei einem Kolbendurchmesser von identischem Maß und einer Kolbenfläche von 78,54 cm² beträgt die auf den Kolben wirkende Kraft 5 N/cm². Das Ergebnis, wenn man mit 78,54 cm² multipliziert, sind 392,7 N, die auf den Kolben einwirken.
Der 4-Takt-Hubkolbenmotor legt alle zwei Umdrehungen einen Weg von 10 cm zurück. Ein Rotationskolbenmotor gibt mit jeder Umdrehung Arbeit ab.
Ein Motor mit 4 Taktzyklen und Hubkolben legt bei jeder zweiten Umdrehung einen Hub von 10 cm zurück. Das entspricht 5 cm bei einer Umdrehung.
Bei einer Umdrehungszahl von 3000 U/min (50 Umdrehungen pro Sekunde) legt der Hubkolbenmotor hier einen Weg von 2,50 m in der Sekunde zurück.
Die 392,7 N werden mit 2,5 m multipliziert, was zu einem Ergebnis von 980 Nm führt. Um eine theoretische Leistung von 0,98 kW zu erhalten, müssen die 980 Nm durch 1000 geteilt werden. Praktisch gesehen liefert ein Hubkolbenmotor bei einem Druck von 50 kPa keinerlei Arbeit.
Betrachtung des Rotationskolbenmotors im Vergleich zum Hubkolbenmotor
Der Rotationskolbenmotor liefert 19,635 kW, während der Hubkolbenmotor lediglich 0,98 kW erzeugt. Teilen wir 19,635 kW durch 0,98 kW, so benötigen wir 20 Hubkolbenmotoren, um bei diesem geringen Durchschnittsdruck die gleiche Leistung zu erzielen.
Wenn wir in Betracht ziehen, dass der Hubkolbenmotor einen variablen Hebel besitzt, gehen weitere 20 % verloren, da die vorhandene Druckenergie nicht vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Daher ist der Einsatz von 24 Hubkolbenmotoren erforderlich, um die gleiche Leistung zu erzielen.
Es handelt sich um eine theoretische Untersuchung. Ein Hubkolbenmotor kann einen Durchschitsdruck von 50 kPa nicht in mechanische Energie umwandeln.
Die Analyse der Leistung des Rotationskolbenmotors
Bei einem Durchschnittsdruck von 50 kPa werden rund 20 kW erzeugt, während bei einem Durchschnittsdruck von 100 kPa 40 kW erzeugt werden.
Bei einem Durchschnittsdruck von 200 kPa beträgt die Leistung dann 80 kW. Bei einer Temperatur von 400 °C Verdichtungsdruck plus 273 °C für 100 kPa plus 273 °C für 200 kPa beträgt die Temperatur 946 °C.
Dies bildet die Basis dafür, dass der Rotationskolbenmotor bei Temperaturen von 600 bis 1000 °C die gleiche Leistung wie ein Hubkolbenmotor bei 2500 °C erzeugen kann.
Die Untersuchung der Funktionsweise des Rotationskolbenmotors
Otto äußerte einmal zu Diesel: Die Verdichtung ist für mich nicht von Belang, da ich eine Zündkerze habe. So sage ich: Ein hoher Verdichtungsdruck interessiert mich nicht, sondern nur der Durchschnittsdruck mit maximaler Expansion.
Wenn 5 Liter Gas aus dem Brennraum durch die Ventile strömen, geschieht dies nicht auf einmal, sondern eher verzögert. Da der Rotationskolbenmotor stets einen gleich langen Hebel hat, spielt es keine Rolle, an welcher Stelle der maximale Druckpunkt erreicht wird. Es ist völlig unerheblich, ob der maximale Druck im Kreisringzylinder zwischen 1 und 10 cm, 10 und 20 cm oder 20 und 30 cm einstellt. Die Druckenergie, die auf den Kolben einwirkt, wird stets optimal in mechanische Energie umgewandelt. Es ist lediglich von Bedeutung, dass stets eine vollständige Expansion erfolgt.
Der Auslass ist stets geöffnet und hat mindestens die gleiche Fläche wie die Kolbenfläche oder ist größer. Es wird dadurch sichergestellt, dass kein hinderlicher Rückstau entsteht. Die Abgase können ohne Einschränkung entweichen. Da kein Restdruck von 200 bis 500 kPa wie bei einem Hubkolbenmotor vorhanden ist, muss der Rotationskolbenmotor die verbrannten Gase, die sich aus der vorhergehenden Umdrehung im Kreisringzylinder befinden, aktiv hinausschieben. Daher reden wir hier nicht mehr von einem Auspuff, sondern von einem Abgaskanal.
Tritt bei geringer Leistung ein Unterdruck im Kreisringzylinder auf, sorgen Unterdruckventile dafür, dass Außenluft in den Kreisringzylinder strömen kann. Die Zündkammer ist der Ort mit den höchsten Temperaturen. Ihre Kühlung erfolgt über eine common-rail-Wassereinspritzung, die von einem Temperatursensor gesteuert wird. Durch die feine Vernebelung entsteht eine große Oberfläche für das Wasser, das augenblicklich verdampft – Dampfschlag. Legt der Kolben des Rotationskolbenmotors etwa 50 cm zurück und kommt es zu einem Dampfschlag, so wird die zusätzliche Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt. Dies liegt daran, dass der Hebel des Rotationskolbenmotors von Anfang bis Ende, bis zu einem Winkel von 270°, konstant bleibt. Hierbei wird die Zündkammer durch die Verdampfungswärme gekühlt.
Die den Auspuff verlassende Kondensationswärme erwärmt die angesaugte Luft und den Kraftstoff auf mindestens 30 °C oder mehr. Dabei geht sie größtenteils nicht verloren, sondern wird dem Verbrennungsprozess erneut zugeführt. Auch der Innenraum des Fahrgastbereichs braucht in der kalten Jahreszeit etwas Wärme.
Um aus einem geringen Druck mit hohem Volumen Arbeit zu gewinnen, benötigt man einen Druckwandler: den Rotationskolbenmotor, der dies ermöglicht!
Dank der enormen Leistungsdichte ist die Umwandlung von Druckenergie in mechanische Energie 24-mal effektiver möglich. Dies ist die Basis dafür, dass Arbeiten mit niedrigen Drücken möglich ist und folglich auch mit niedrigeren Temperaturen. Das Volumen größer zu halten und die Temperatur niedriger zu gestalten, führt zu einem geringeren Wärmeverlust.
Auch in Form einer Fläche kann Kraft dargestellt werden. Ein 30-cm-Hebel in Kombination mit einem 100-cm-Hub ergibt 3000 cm².
Beim Hubkolbenmotor beträgt der Hebel 5 cm und der Hub 10 cm.
Ein 5 cm langer Hebel in Kombination mit einem 10 cm langen Hub ergibt 50 cm². Diese 50 cm² sind jedoch nur bei jeder zweiten Umdrehung wirksam, weshalb sie auf 25 cm² reduziert werden müssen.
3000 dividiert durch 25 ergibt 120. Beim Rotationskolbenmotor erfolgt die Umwandlung von Druckenergie in mechanische Energie mit einer Effizienz, die 120-fach höher ist.
Der niedrige Druck von etwa 200 kPa macht die Abdichtung einfach.
Nur der lange Kreisringzylinder gestattet die maximale Expansion bei maximalem Temperaturabbau.
Wenn nur minimale Wärmeverluste auftreten, es gibt keinen Prozess, bei dem keine Wärme verloren geht, kann die Wärme größtenteils in mechanische Energie umgewandelt werden.
Die Untersuchung der zweiten Option
Der hohe Luftüberschuss ermöglicht es, während der Verbrennung zusätzlichen Kraftstoff in den Brennraum einzuspritzen und ihn zu verdichten.
Auf diese Weise wird der Druck gesteigert, wodurch eine Leistung von bis zu 400 kW (das ist das Vierfache) erzeugt werden kann. Mit den steigenden Temperaturen nimmt auch die Effizienz ab!
Dies ist lediglich eine Demonstration dessen, was der Rotationskolbenverbrennungsmotor leisten kann. Es vermittelt Sicherheit, bei einem Überholmanöver 400 kW zur Verfügung zu haben oder in einer brenzligen Situation schnell entkommen zu können.
Ein und derselbe Rotationskolbenverbrennungsmotor kann mit hoher Effizienz arbeiten und gleichzeitig eine sehr hohe Leistung erzeugen.
Bei einem Mehrzylinder-Hubkolbenmotor wurde dies durch die Abschaltung einiger Zylinder versucht. Hat sich jedoch in den meisten Fahrzeugen nicht etabliert.
Das Abrufen der hohen Leistung ist nur kurzfristig gedacht und nicht für den Dauerbetrieb geeignet.
Temperatursensoren in der Zündkammer, im Brennraum und mehrere im Kreisringzylinder überwachen die Temperatur. Das Steuergerät erhält diese Messwerte und regelt die common-rail-Wassereinspritzung, die sich ebenfalls in der Zündkammer sowie verteilt im Brennraum und im Kreisringzylinder befindet.
Es ist möglich, jede einzelne Einspritzdüse anzusteuern. Diese spritzt dann die erforderliche Menge Wasser zur Kühlung ein. Durch den Dampfschlag erhöht sich der Druck zusätzlich, während die Temperatur sinkt. Wenn der Dampfschlag nach 50 cm Kolbendrehung erfolgt, kann der Rotationskolbenmotor diese zusätzliche Druckenergie in mechanische Energie optimal umwandeln.
Abwägung der Effizienzberechnung eines Hubkolbenmotors im Vergleich zu einem Rotationskolbenmotor
Aufgrund des anderen Aufbaus und der anderen Funktionsweise eines Rotationskolbenverbrennungsmotors ist auch eine neue Effizienzberechnung erforderlich!
Die Grundlagen, auf denen die Berechnung eines Hubkolbenmotors basiert, können hier nicht mehr verwendet werden. Für den Rotationskolbenverbrennungsmotor müssen völlig neue thermodynamische und mechanische Formeln angewendet werden.
Der Wirkungsgrad
Die zahlreichen Verbesserungen eines Rotationskolbenverbrennungsmotors umfassen, dass der gesamte Motor mit Mineralwolle ummantelt ist und keine oder nur minimal Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Die Isolierung hat kaum Wärmeverluste oder Wärmewandverluste; die Umluft zwischen Isolierung und Motor sorgt für eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Motors, wodurch Spannungen vermieden werden. Das Ansaugen und Verdichten erfolgen gleichzeitig, ebenso das Arbeiten und Ausstoßen. Zudem erfolgt ein ungehindertes Ansaugen und Ausstoßen, es gibt Wassereinspritzung mit Innenkühlung mit zusätzlicher Druckenergiegewinnung, keine Luft- oder Wasserkühlung und keine Wärmeabgabe an die Umgebungsluft. Der Hebel hat immer dieselbe Länge, und der Motor arbeitet bei jeder Umdrehung 270°. Im Brennraum ist durch den Luftüberschuss mehr Sauerstoff vorhanden. Dies ermöglicht eine heißere Verbrennung des Kraftstoffs. Dadurch steigt die Temperatur und der Kraftstoffbedarf verringert sich.
Der Rotationskolbenmotor ist im Vergleich zu Luft- und Zündverdichtern wesentlich größer und ermöglicht eine nahezu vollständige Rückgewinnung der Verdichtungsarbeit. Er funktioniert kontinuierlich in einer Rotation, was eine Umwandlung einer linearen in eine rotierende Arbeitsweise, wie sie beim Hubkolbenmotor notwendig ist, überflüssig macht. Während der Kolben bei einem Hubkolbenmotor aller 180° stillsteht, rotiert der Kolben hier permanent. Zudem erwärmen die Abgase die angesaugte Luft und den Kraftstoff; diese Wärme geht nicht verloren, sondern wird dem Verbrennungsprozess erneut zugeführt. Daher ist ein Vergleich mit einem Hubkolbenverbrennungsmotor nicht mehr möglich.
Der Wirkungsgrad beschreibt, wie viel Energie ich in das System investiere. Wie viel Energie geht verloren, etwa durch Wärmeverluste, Wandverluste oder Kühlung? Wie hoch ist die Temperatur zu Beginn und wie hoch ist sie zum Ende.
Darauf nimmt der Rotationskolbenverbrennungsmotor genau Rücksicht. Die Isolierung des Rotationskolbenverbrennungsmotors verhindert thermische Wandverluste, da keine Wasser- oder Luftkühlung erfolgt. Dadurch wird die Wärmeabgabe an die Umgebung minimiert und es treten nur geringste Wärmeverluste auf. Eine Wassereinpritzung
kühlt den Rotationskolbenmotor von innen und dabei erfolgt gleichzeitig ein Druckaufbau.
Die Ausgangstemperatur ist aufgrund des hohen Luftanteils gering, und die Endtemperatur der Abgase erreicht durch die maximale Expansion und das geringe Delta T nahezu die Temperatur der angesaugten Luft.
Am Ende muss ein solcher Rotationskolbenverbrennungsmotor konstruiert werden, und danach werden wir mehr wissen. Alles bisher ist nur theoretischer Natur und die Praxis muss nun beweisen, dass es funktioniert. Die zahlreichen Veränderungen lassen jedoch
hoffen, dass es möglich ist, den Wirkungsgrad erheblich zu steigern.
Zusammenfassung
Beim Hubkolbenverbrennungsmotor liegt die Abgastemperatur zwischen 500 und 1000 °C, während der Enddruck zwischen 200 und 500 kPa variiert. Diese Temperatur und dieser Druck werden von der Hubkolbenverbrennungsmotor ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Für den Rotationskolbenverbrennungsmotor stellen diese Temperatur und dieser Druck die Anfangstemperatur und den Anfangsdruck dar. Durch die Erwärmung von 9-mal mehr Luft durch die Wärmeenergie sinken Temperatur und Druck um das 9-fache. Die geringe Temperatur erfordert weder eine Wasser- noch eine Luftkühlung. Es resultieren nur minimale Temperaturverluste.
Die Energie ist in dem 9-fach größeren Volumen enthalten. Das große Volumen wirkt auf einen ca. 1 m langen Rotationskolbenkreisringzylinder, der einen Hebel von konstant 6-facher Länge besitzt und bereits in der Rotation arbeitet sowie das Volumen
gänzlich expandiert.
Bei der maximalen Expansion erfolgt ein nahezu vollständiger Temperaturabbau, wobei auch hierbei kaum Wärmeverluste auftreten.
Nur der Rotationskolbenmotor kann diese geringe Druckenergie in mechanische Energie umwandeln, dank seines Kreisringzylinders mit einer Länge von 1 m und einer größeren Kolbenfläche, seines Hebels, der sechs Mal so lang ist und konstant bleibt, sowie der Arbeit, die bei jeder Umdrehung bis zu einem Winkel von 270° verrichtet wird.
Der Umweg über das Volumen zielt darauf ab, die Verbrennungstemperatur so gering zu halten, dass eine Außenkühlung mit Luft oder Kühlflüssigkeit nicht notwendig ist und somit nahezu keine Wärmeverluste auftreten. Wird die Ausgangstemperatur deutlich gesenkt, so führt der Abbau der Druckenergie im Kreisringzylinder auch zu einem nahezu vollständigen Temperaturabbau.
Die Untersuchung eines GuD-Kraftwerks
In der Praxis liegt der Wirkungsgrad eines GuD, Gas- und Dampfkraftwerks bei 61 %. In der Gasturbine beträgt die Temperatur 1600 °C. Die Abgase weisen eine Temperatur von 500 bis 600 °C auf.
Die Temperaturdifferenz ermöglicht der Gasturbine einen Wirkungsgrad von 40 %.
Die Abgase, die eine Temperatur von 500 bis 600 °C aufweisen, werden einem Wärmekraftwerk zugeleitet und erzeugen dort Dampf. Der Dampf treibt eine Dampfturbine an und erzeugt zusätzliche mechanische Energie in Höhe von 21 %. Die Abgase des Wärmekraftwerkes haben eine Temperatur von 90 °C.
Damit wurde nachgewiesen, dass eine Wärmekraftmaschine in der Praxis einen Wirkungsgrad von bis zu 61 % erreichen kann.
In den Abgasen eines Gaskraftwerkes befindet sich noch 60 % der Wärmeenergie, die durch das Dampfkraftwerk in 21 % mechanische Energie umgewandelt wird. Das heißt, der Wirkungsgrad des Dampfkraftwerks beträgt hier 33 %. Der Wirkungsgrad moderner Steinkohlekraftwerke beträgt 46 %.
Der r‑Wert bei einem Hubkolbenmotor
Hier erfolgt meine Festlegung des r-Werts für einen Hubkolbenmotor sowie einen Rotationskolbenmotor. Zur Berechnung des Drehmoments kann die Formel M = F × r verwendet werden.
Das Drehmoment M wird berechnet als F, die Druckenergie multipliziert mit r, dem Hebelradius.
Wenn der Kolben eines Hubkolbenmotors den oberen Totpunkt (OT) erreicht hat, beträgt der r-Wert 0. Am OT ist eine Umwandlung der Anliegende Druckenergie in mechanische Energie nicht möglich, da hier r = 0 gilt und somit M = F x 0 = 0 ist. Hier liegt das Drehmoment bei 0 Nm. Nur durch das weitere Drehen der Kurbelwelle steigt der r-Wert auf 0,1, 0,2 usw. an. Ein r‑Wert von 0,5 bedeutet, dass lediglich 50 % der anliegenden Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt werden können.
Wenn das Pleuel und die Kurbelwelle 90° zueinander stehen, beträgt der r-Wert an dieser einen Stelle und diesem einen Grad 1. Alle Druckenergie F kann in mechanische Energie umgewandelt werden.
Wenn die Kurbelwelle weiter gedreht wird, sinkt der r-Wert wieder auf 0,9, 0,8, 0,7 usw., bis der Kolben den unteren Totpunkt (UT) erreicht hat. An diesem Punkt beträgt der r-Wert 0 und es kann wieder keine Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt werden, wie am oberen Totpunkt (OT). Da der Hebel, die Kurbelwelle, nur klein ist (ca. 5 cm bei einem Pkw) und einen kurzen Hub von 10 cm hat, muss bei einem Hubkolbenverbrennungsmotor eine hohe Druckenergie genau dann auf den Kolben wirken, wenn der r-Wert 1 ist und sich das Pleuel sowie die Kurbelwelle in einem Winkel von 90° zueinander befinden.
Um einen sehr hohen Druck zu erzeugen, müssen hohe Temperaturen von bis zu 2500 °C angewendet werden. Da Eisen bei Temperaturen ab 1500 °C zu schmelzen beginnt, ist eine Kühlung des Hubkolbenmotors erforderlich. Dabei geht etwa 30 % der verwendeten Motor-Wand-Wärme verloren. Die Abgase haben eine Temperatur von 400 bis 900 °C, was einen weiteren Wärmeverlust von etwa 30 % zur Folge hat. Daher liegt der Wirkungsgrad eines Hubkolbenverbrennungsmotors in einem Pkw nur bei 30 bis 40 %.
Wassereinspritzungen, die mit einer Druckerhöhung verbunden sind und nach dem Überschreiten des r-Wertes von 1 wirken, können nicht mehr in mechanische Energie umgewandelt werden. Wenn die Wassereinspritzung zu einem Druckanstieg von 1000 kPa (10 bar) führen würde und der r-Wert lediglich 0,1 beträgt, könnte an diesem Punkt nur noch 100 kPa (1 bar) in mechanische Energie umgewandelt werden.
Der r-Wert hingegen geht auf 0 zu, wobei er hier den Wert 0 erreicht. Daher kann keine Druckenergie mehr in mechanische Energie umgewandelt werden. Hier liegt das Drehmoment bei 0 Nm.
Wäre es einem Hubkolbenverbrennungsmotor möglich, die durch Wassereinspritzung erzeugte Druckenergie von 1000 kPa (10 bar) mit einem r-Wert von 1 in mechanische Energie umzuwandeln, so würde auf den Kolben mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Fläche von 78,54 cm² ein Drehmoment von 100 N mal 78,54 cm² Kolbenfläche mal 0,05 m Hebel (Kurbelwelle) = 397,7 Nm wirken. Aber da dies nicht möglich ist, weil kein Hebel, kein Hubraum (78,54 cm² Kolbenfläche x 10 cm Hub = 785,4 cm³ Hubraum) mehr vorhanden ist, kann diese Druckenergie nicht in mechanische Energie umgewandelt werden.
Das bedeutet erhebliche Verluste des Wirkungsgrads.
Ein Hubkolbenverbrennungsmotor kann die Druckenergie aufgrund des ständig wechselnden Hebels nicht vollständig in mechanische Energie umwandeln.
Auf diese Weise kann die höhere Druckenergie nicht mehr durch eine Wassereinspritzung in mechanische Energie umgewandelt werden.
Bei sehr großen Schiffsdiesel-Hubkolbenmotoren mit mehreren Stockwerken Höhe dient die Wassereinspritzung nicht der Erzeugung zusätzlicher mechanischer Energie. Vielmehr soll damit lediglich eine Neutralisierung von Schadstoffen in den Abgasen erfolgen.
Der r‑Wert eines Rotationskolbenmotors
In einem Rotationskolbenmotor beträgt der r-Wert stets 1. Der r-Wert von 1 ist vom 1° bis 270° gültig.
Ein Hubkolbenmotor hat einen Radius von 0,05 m, einen Hub von 0,1 m und arbeitet maximal 180°. Bei einem 4-Takt-Hubkolbenmotor wird alle zwei Umdrehungen eine Arbeit von 180° abgegeben. Der Hubraum weist ein Volumen von 785,4 cm³ auf.
Der Kolben eines Rotationskolbenmotors, der die gleichen Baugröße wie ein 4-Zylinder-Hubkolbenmotor aufweist, besitzt einen Radius von 0,3 m und der Kreisringzylinderhub beträgt 1 m.
Ein Rotationskolbenmotor gibt mit jeder Umdrehung Arbeit ab.
Der Rotationskolbenmotor arbeitet rotierend wie eine Turbine; der Kolben kann als eine Ein-Schaufel-Turbine angesehen werden, ist jedoch eine Kolbenmaschine, da hier Druckenergie in mechanische Energie umgewandelt wird und nicht eine Strömung in mechanische Energie. Daher kann dieser mit einer Turbine verglichen werden.
Der Wirkungsgrad kann bis zu 60 % betragen, ohne Dampf, da es keine Umwandlung von einer linearen in eine Drehbewegung wie bei einem Hubkolbenmotor gibt. Zudem bewirkt der Kreisringzylinder mit einem Volumen von 10 000 cm³ einen nahezu vollständigen Druckabbau. Auch die Einspritzung von Wasser trägt zu einem fast vollständigen Abbau der Temperatur bei.
In einem Hubkolbenverbrennungsmotor stoppt der Kolben alle 180° und muss in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt werden.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor dreht sich gleichmäßig in eine Richtung.
Im Gegensatz zum Hubkolbenmotor, der an einem bestimmten Punkt – wenn sich das Pleuel in einem Winkel von 90° zueinander befindet und der r-Wert 1 ist – dem Zwang unterliegt, die höchste Druckenergie zu erzeugen, kann der Rotationskolbenmotor die Druckenergie über eine Distanz von 1 m hinweg stets optimal in mechanische Energie umwandeln.
Da der Hebel konstant 0,3 m beträgt, ist es möglich, auch mit geringer Druckenergie eine Umwandlung in mechanische Energie vorzunehmen.
Dadurch kann die Verbrennungstemperatur von 2500 °C bei einem Hubkolbenmotor auf 1000 °C oder weniger bei einem Rotationskolbenmotor gesenkt werden, indem der Luftanteil erhöht wird.
Eine Motorkühlung ist somit nicht mehr erforderlich, und es entfallen die 30 % Wärme-Wirkungsgradverluste. Die Druckenergie der verbrennenden Gase kann vollständig genutzt werden, da der Kreisringzylinderhub 1 m beträgt und nicht nur 0,1 m wie bei einem Hubkolbenmotor. Daher erfolgt ein wesentlich größerer und nahezu vollständiger Temperaturabbau. Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass die Ausgangstemperatur bei einem Rotationskolbenmotor nicht 2500 °C wie bei einem Hubkolbenverbrennungsmotor beträgt, sondern maximal 1000 °C durch den höheren Luftanteil.
Im Gegensatz zu einem Hubkolbenverbrennungsmotor haben die Abgase keine Temperatur von 400 bis 900 °C, sondern etwa 90 °C. Sie können mit einem GuD-Dampfkraftwerk verglichen werden. Damit beträgt der Abgaswärmeverlust nur noch 3 %.
Die Überschussluft hat vier Aufgaben zu erfüllen. 1. wird durch die Überschussluft und den erhöhten Sauerstoffanteil eine stets garantierte vollständige Verbrennung des Kraftstoffs erreicht. 2. Der höhere Sauerstoffanteil bewirkt, dass der Kraftstoff heißer verbrennt. Beispielsweise verbrennt Wasserstoff in Verbindung mit Luft bei 2100 °C. Bei der Verbrennung von Wasserstoff mit reinem Sauerstoff wird eine Temperatur von 3100 °C erreicht. Auf diese Weise kann der Kraftstoffbedarf verringert werden. 3. Die Überschussluft absorbiert die Wärme und senkt die Temperatur auf 1000 °C und darunter, beispielsweise auf 600 °C. 4. Die Überschussluft absorbiert die thermische Energie vollständig, soweit es physikalisch möglich ist, und wandelt sie maximal in Druckenergie um.
Da die Zündkammer eine Temperatur von 2500 °C aufweist, ist eine Kühlung erforderlich. Das geschieht durch das Einspritzen von Wasser. Liegt im Brennraum oder im Kreisringzylinder zusätzlich eine übermäßige Temperatur vor, so wird auch diese durch die Einspritzung von Wasser gesenkt. Der dadurch entstehende Dampfschlag und die Druckerhöhung durch die Dampfbildung, wenn der Kolben z. B. 50 cm zurückgelegt hat, ermöglichen es, diese Druckenergie in mechanische Energie umzuwandeln, da der Kolben immer den r-Wert von 1 aufweist und noch 50 cm Kreisringhub verbleiben, um diese Druckenergie in mechanische Energie umwandeln.
Bei der Bildung von Dampf entsteht innerhalb eines 50 cm langen Kreisringhubs ein Druck von 1000 kPa (10 bar). Bei einem Hebel von 0,3 m und einem Kreisringhub von 1 m ist es möglich, die Druckenergie von 100 N/cm² in mechanische Energie umzuwandeln.
Wenn die Kolbenfläche 100 cm ² aufweist, erzeugt die Wassereinspritzung ein Druck 100 N/cm². 1 N entspricht 0,101971621297 kg, was etwa 100 g/cm² entspricht.
Das Produkt aus 100 N, 100 cm² Kolbenfläche und 0,3 m Hebel ergibt ein Drehmoment von 3000 Nm.
Bei einem Druck von 10 N/cm² (1 bar) beträgt das Drehmoment 300 Nm, während es bei einem Druck von 50 N/cm² (0,5 bar) 150 Nm ist. Bei einem Druck von 1 N/cm² (0,1 bar) wirkt ein Drehmoment von 30 Nm.
Das Volumen eines Rotationskolbenmotors liegt bei 10.000 cm³, während es bei einem Hubkolbenmotor 785,4 cm³ beträgt. Teilt man 10.000 cm³ durch 785,4 cm³, erhält man ein Volumen, das etwa 12-mal so groß ist wie das für dieselbe Menge Kraftstoff in einem Hubkolbenmotor. Dadurch wird es möglich, die Temperatur und den Druck nahezu vollständig abzubauen.
Wenn ein GuD-Dampfkraftwerk einen Wirkungsgrad von 20 % bei 60 % vorhandener Wärmeenergie aufweist, dann beträgt der Wirkungsgrad des Dampfkraftwerkes 33 %. Die geringen Abgastemperatur von 500 bis 600 °C führen auch zu hohen Wärmeübertragungsverlusten. Bei einem modernen Steinkohlekraftwerk liegt der Wirkungsgrad bei 46 %. Es handelt sich um eine Differenz von 13 %. Das liegt an der niedrigeren Verbrennungstemperatur.
Allerdings beträgt der Wärmeverlust eines Steinkohlekraftwerks 45 %.
Da bei einem Rotationskolbenverbrennungsmotor wo die Dampferzeugung im Rotationskolbenmotor stattfindet, gibt es keine Wärmeübertragungsverluste. Es ist anzunehmen, dass die Wärmeübertragungsverluste um 10 % verringert werden können und ein Wirkungsgrad von 70 % realisierbar ist.
Der Preis für einen Pkw mit Brennstoffzellenantrieb liegt bei mindestens 60.000 €. Gegenwärtig liegt der Preis für einen günstigen Neuwagen mit Verbrennungsmotor bei 12 000 €. Bevor der Wert eines Brennstoffzellenautos erreicht ist, können für 48.000 € Kraftstoffe erworben werden.
Der Preis für ein Auto mit einem Rotationskolbenverbrennungsmotor sollte in einer günstigen Variante 15.000 € nicht übersteigen.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor
Patentanmeldung
Derzeit ist der 4-Takt-Hubkolben-Verbrennungs-Motor in der Mobilität der am meisten eingesetzte Verbrennungsmotor, weil es derzeit die beste Wärmekraftmaschine ist. Der Hubkolben-Verbrennungs-Motor basiert auf der Grundlage einer Dampfmaschine. Grundlegend hat sich im Aufbau seit ca. 300 Jahren nichts geändert. Der sich im Zylinder befindliche Kolben überträgt die Druckenergie mit dem Pleuel und der Kurbelwelle in eine Rotationbewegung. Diese Umwandlung von Druckenergie in mechanische Energie hat einen drastischen Nachteil. Es gibt nur einen Punkt der optimalen Kraftübertragung, nämlich wenn das Pleuel und die Kurbelarme der Kurbelwelle zueinander 90 Grad ausgerichtet sind. An diesem Punkt muss die höchste Druckenergie anliegen damit eine bestmögliche Umwandlung in mechanische Energie erfolgen kann. Hier ist ein hoher Druck notwendig, weil die Druckenergie auf einen kleinen Hebel, die Kurbelwelle, wirkt. Aus diesem Grund ist das Bestreben mit hohen Verdichtungsdruck zu arbeiten. Der hohe Verdichtungsdruck bewirkt bei der Verbrennung einen noch höheren Druck und damit eine sehr hohe Kraftwirkung auf die Kurbelwelle. Bei dieser Arbeitsweise entstehen auch hohe Temperaturen von 1900 Grad Celsius bis 2500 Grad Celsius im Brennraum und dem Zylinder. Da die für Zylinder und Kolben eingesetzten Materialien, wie beispielsweise Eisen bei ca. 1500 Grad Celsius schmelzen oder zumindest erweichen, ist eine Brennraumkühlung und Motorkühlung zwingend erforderlich. Die meisten Hubkolben-Verbrennungs-Motoren sind wassergekühlt. Durch die Wasserkühlung werden ca. 30 % der erzeugten Wärmeenergie über den Kühler ungenutzt an die Umwelt abgegeben.
Der Hubkolben-Verbrennungs-Motor hat einen sich ändernden Hebel. Anliegende Druckenergie im oberen Totpunkt kann nicht in mechanische Energie umgewandelt werden, weil kein Hebel vorhanden ist. Der Pleuel und die Kurbelarme der Kurbelwelle befinden sich auf einer Linie. Erst durch das weitere Drehen wird der Hebel länger und die Hebelwirkung nimmt zu. Auch hier kann die Druckenergie nicht vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden. Erst an dem einen Punkt, wo sich die Kurbelarme der Kurbelwelle und das Pleuel 90 Grad gegenüber stehen erfolgt die optimale Kraftübertragung. Danach sinkt die Hebelwirkung und somit auch die Kraftübertagung bis zum unteren Totpunkt wo sich das Pleuel und die Kurbelarme der Kurbelwelle wieder auf einer Linie befinden und keine Kraftübertragung möglich ist. Durch die ständig variierende Hebelwirkung kann ca. 20 % der Druckenergie nicht in mechanische Energie umgewandelt werden.
Der Hubraum ist ebenfalls ein begrenzender Faktor. Es ist nicht möglich die noch vorhandene Druckenergie von ca. 400 kPa = 4 bar am unteren Totpunkt noch in mechanische Energie umzuwandeln. Aus diesem Grund weisen die Abgase eine Temperatur von 500 bis 1000 °C auf. In den Abgasen stecken ca. 30 % der vorher eingesetzten Wärmeenergie und diese werden ebenfalls ungenutzt über den Auspuff an die Umwelt abgegeben. Der Hubkolbenmotor erwärmt die Umwelt wesentlich stärker als das er mechanische nutzbare Energie erzeugt.
Der Hubkolben-Verbrennungs-Motor ist nicht in der Lage, die durch die Verbrennung erzeugte thermische Energie vollständig und optimal in Druckenergie umzuwandeln. Aus diesem Grund weisen die Abgase auch eine Temperatur von 500 bis 1000 °C auf. Dem Hubkolben-Verbrennungs-Motor fehlt die Luft für die vollständige Umwandlung der thermischen Energie in Druckenergie. Würde im Hubkolben-Verbrennungs-Motor der Luftanteil erhöht und der Kraftstoffanteil verringert werden, dann ist dieses Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht mehr Zündfähig.
Bekannt sind Rotationskolbenmotoren, die zumindest eine Nabe mit einem Kolben, der in einem Kreisringzylinder angeordnet ist und in diesem rotiert, und ein Trennelement aufweisen. Das Trennelement und die Nabe weisen immer denselben Durchmesser auf. Das Trennelement und die Nabe sind für eine synchrone Drehbewegung über ein Getriebe oder eine andere Art der Drehbewegungsübertragung miteinander verbunden oder gekoppelt.
Das Trennelement und die Nabe liegen radial aneinander, so dass Druckenergie nicht passieren kann. Das Trennelement und die Nabe drehen sich entgegengesetzt. Der Kolben passiert ohne einen Druck aufbauende Behinderung das Trennelement durch eine Aussparung im Trennelement.
Ausgehend vom Querschnitt des Kolbens in Umfangsrichtung und des mittleren Umfanges des Kreisringzylinders wird das nutzbare Volumen als Expansionsraum des Kreisringzylinders und damit des Rotationskolbenmotors bestimmt. Über den Umfang des Kreisringzylinders und dem den vollständigen Expansionsraum kann kontinuierlich Kraft über den Kolben an die Nabe übertragen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotationskolbenverbrennungsmotor zu schaffen, welcher für unterschiedliche Kraftstoffarten einen effizienten Antrieb bereitstellt und die Nachteile eines Hubkolben-Verbrennungs-Motor beseitigt.
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit den Merkmalen des Anspruch 1 geschaffen wird, wobei der Wärmeverlust der Motorkühlwärme und der Abgaswärme drastisch reduziert und diese Wärme in Druckenergie umgewandelt wird. Die vorhandene Druckenergie wird optimal in mechanische Energie umgewandelt.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor kann vorteilhaft mit Wasserstoff betrieben werden. Wasserstoff weist eine sehr geringe Energiedichte auf. Weil flüssiger Wasserstoff immer gekühlt werden muss und ohne Kühlung bei der Erwärmung durch eine damit einhergehenden Druckerhöhung zur Vermeidung von Überdrücken Wasserstoff abgelassen werden muss, ist die Variante, Wasserstoff auf 70 MPa = 700 Bar oder noch höher zu verdichten und in einem Druck-Kraftstoffbehälter als Tank mitzuführen, wesentlich besser, weil hier keine Kraftstoffverluste auftreten.
Beispielsweise würde ein mit Wasserstoff betriebener Hubkolbenverbrennungsmotor einen 5mal bis 7malgrößeren Drucktank benötigen, damit dieselbe Energiemenge, gegenüber dem Kraftstoff Diesel, zu Verfügung steht. Der Rotationskolbenverbrennungsmotor hingegen benötigt nur einen 2mal bis 3mal größeren Drucktank, um dieselbe Leistung zu erbringen. Damit sich die Energiedichte von Wasserstoff erhöht ist das derzeitige Bestreben aus Wasserstoff E-Fuels, synthetische Kraftstoffe herzustellen, wozu weitere Energie aufgewendet werden muss und sich dieser Kraftstoff dadurch verteuert. Die Energiedichte von E-Fuels liegt bei dem Doppelten Volumen gegenüber dem Kraftstoff Diesel. Der Rotationskolbenverbrennungsmotor benötigt nur noch die Hälfte Wasserstoff für dieselbe Leistung gegenüber einem Hubkolbenverbrennungsmotor und der Kraftstoff Wasserstoff benötigt auch das doppelte Volumen gegenüber dem Kraftstoff Diesel. Mit dem Einsatz des Rotationskolbenverbrennungsmotors wird dasselbe Ziel erreicht, das Volumen des benötigten Kraftstoffs Wasserstoff zu reduzieren, wobei man im Rotationskolbenverbrennungsmotor den Wasserstoff direkt einsetzt, jedoch keine teuren synthetischen Kraftstoffe und zudem wie oben angegeben nur noch die Hälfte an Wasserstoff benötigt, wodurch die Kraftstoffkosten sinken.
Der derzeitige Stand der Technik, Wasserstoff effizient nutzen zu können, ist der Einsatz mit einer Brennstoffzelle mit einem Wirkungsgrad 60 bis 80 %. Die Kosten für die Anschaffung eines mit einer Brennstoffzelle betriebenen Lkw‘s betragen etwa das dreifache der Kosten für die Anschaffung eines mit Diesel betriebenen Lkw‘s. Angestrebt ist, dass bei einem mit Wasserstoff betriebenen Lkw mit dem erfindungsgemäßen Rotationskolbenverbrennungsmotor für die Anschaffung die gleichen Kosten wie für einen mit Diesel betriebenen Lkw‘s entstehen, wobei damit der derselben Zweck wie die Brennstoffzelle erfüllt werden kann.
Der Rotationskolbenmotor nutzt die Wärmenergie wesentlich besser aus und wandelt diese ca. doppelt so gut in mechanische Energie um, weil die Verbrennungstemperatur um zwei Drittel geringer ist und dadurch auch die Motorwärmeabgabe sich von ca. 30 % bei einem Hubkolbenverbrennungsmotor auf ca. 10 % bei einem Rotationskolbenmotor reduziert. Durch den langen Kreisringzylinder im Rotationskolbenmotor können die Abgase vollständig expandieren und damit erfolgt auch ein dementsprechender Temperaturabbau der Verbrennungsgase von nur noch 10 % Wärmeverlust oder noch geringer. Ein Hubkolbenverbrennungsmotor weist Wärmeverluste der Verbrennungsgase von ca. 30 % auf.
Der Luftverdichter verdichtet wesentlich mehr Luft in den Brennraum.
Der Zündverdichter verdichtet nur Kraftstoff, gasförmigen Kraftstoff, Luft oder vergasten Kraftstoff, ein Kraftstoff-Luft-Gemisches, in die Zündkammer und teilweise in den Brennraum. In der Zündkammer befindet sich immer ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch. Die durch die Zündung verbrennenden Gase treffen in dem Luftverdichter zugeordneten Brennraum auf verdichtete Überschussluft und können hier vollständig und durch den hohen Sauerstoffanteil noch heißer verbrennen. In dem Rotationskolbenmotor zugeordneten Brennraum kann Wasser eingespritzt werden, so dass sich darin verdichtete Luft mit einer maximaler Luftfeuchtigkeit befindet. Die verbrennenden Gase können, im Brennraum der dem Rotationskolbenmotor zugeordnet ist, die thermische Energie optimal und Vollständig an die verdichtete mit maximaler Luftfeuchtigkeit angereicherte Luft abgeben, was zu einem maximalen Druckaufbau führt.
Erst, durch die optimale Umwandlung der thermischen Energie in maximale Druckenergie schafft die Voraussetzung, die erzeugte Druckenergie optimal in mechanische Energie umwandeln zu können.
Die gesteuerte Wassereinspritzung schafft auch die Voraussetzung die gesamte thermische Energie in Druckenergie umwandeln.
Aus diesem Grund, sind der Luftverdichter und der Zündverdichter zwei separate Verdichter, weil dadurch erst die Möglichkeit besteht, die thermische Energie optimal in Druckenergie umwandeln zu können.
Der Rotationskolbenmotor ist ebenfalls separat angeordnet, damit dieser in der Lage ist, fast die gesamte erzeugte Druckenergie in mechanische Energie umwandeln zu können. Durch den neuen Aufbau besteht erst die Möglichkeit, den separate Luftverdichter, den separate Zündverdichter und den separate Rotationskolbenmotor so zu optimieren, dass die thermische Energie fast vollständig in Druckenergie und diese fast vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden kann.
Die 40 % mehr Wärmeenergie wandelt der Rotationskolbenmotor in mechanische Energie um und kann einen Wirkungsgrad von 60 bis 80 % erreichen. Die derzeitige wissenschaftliche Meinung ist jedoch, dass ein Wirkungsgrad von über 60 % ein Verbrennungsmotor nicht erreichen kann. Diese wissenschaftliche Meinung soll der erfindungsgemäße Aufbau und die erfindungsgemäße Arbeitsweise des Rotationskolbenverbrennungsmotors widerlegen.
Wie viel Zylinder ein Hubkolbenverbrennungsmotor auch hat, in jedem Zylinder läuft ein und derselbe Prozess ab. Durch das Einlassventil strömt bei dem Ansaugen, Luft, Luft mit Kraftstoff in den Zylinder, der Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle. Die Luft oder die Luft mit Kraftstoff erfährt eine Komprimierung, der Kolben entfernt sich von der Kurbelwelle. Der Luft wird Kraftstoff zugeführt oder die Luft mit Kraftstoff zündet. Durch die Verbrennung erhöht sich der Druck und dieser Druck wirkt auf den Kolben. Das mit dem Kolben verbundene Pleuel überträgt die Kraft auf die Kurbelwelle, der Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle.
Nach der Verbrennung und der Abgabe von Arbeit öffnet das Auslassventil und die Abgase werden ausgestoßen, der Kolben entfernt sich von der Kurbelwelle.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor hingegen arbeitet beispielsweise mit 3 Kolben. Der Luftverdichter saugt auf der Rückseite des Kolbens Luft an. Der Ansaugkanal weist kein Ventil auf und ist immer offen. Der Ansaugkanal weist denselben oder einen größeren Querschnitt auf wie die Kolbenfläche. Die Luft kann ungehindert in den Kreisringzylinder des Luftverdichters einströmen. Die ist vergleichbar, als würde man bei einem Hubkolbenverbrennungsmotor den Zylinderkopf entfernen und die Luft würde ungehindert beim Ansaugen in den Zylinder strömen, wenn sich der Kolben in Richtung Kurbelwelle bewegt.
Aus diesem Grund benötigt der Rotationskolbenverbrennungsmotor weder einen zusätzlichen Turbolader noch einen Kompressor, damit genügend Luft in den Brennraum verdichtet werden kann.
Auf der Vorderseite des Kolbens des Luftverdichters wird die sich im Kreisringzylinder befindliche Luft, angesaugt bei der vorherigen Umdrehung, durch ein angesteuertes Federdruckventil oder durch ein Federdruckrückschlagventilventil zum richtigen Zeitpunkt in den Brennraum verdichtet. Das Ansaugen und das Verdichten der Luft erfolgen gleichzeitig. Gegenüber einem Hubkolbenverbrennungsmotor wird z. B. 3mal bis 4mal mehr oder noch mehr Überschussluft in den Brennraum verdichtet.
Der Zündverdichter arbeitet vergleichbar zum Luftverdichter. Der Zündverdichter saugt Luft, Luft mit Kraftstoff oder nur gasförmigen Kraftstoff an. Die Luft, Luft mit Kraftstoff oder nur gasförmigen Kraftstoff strömt erst in den Brennraum, beispielsweise durch ein angesteuertes oder druckgesteuertes Ventil, wenn die Zündung kurz bevorsteht. Sollte es zu einer Selbstzündung kommen, wo eine Fremdzündung vorgesehen ist, dann ist dies vollkommen unerheblich, weil die Selbstzündung erst dann erfolgen kann, wenn die Zündung erfolgen soll. Hier treten keine Leistungsverluste auf. Vorteilhaft kann dem jeweiligen Kraftstoff eine im Brennraum befindliche spezifische Zündkammer zugeordnet sein. Die Zündkammer befindet sich, dem Zündverdichter zugeordnet, im Brennraum und ist offen oder geschlossen. In der Zündkammer befindet für die Zündung jeweils ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch, welches durch Selbstzündung, durch Fremdzündung oder durch eine Flammenzündung, zündet. Flammen gezündeter Kraftstoff ist z. B. Biogas. Hier ist es erforderlich, dass ein 2. Zündverdichter in eine 2. Zündkammer zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch, zündfähigen Kraftstoff oder zündfähigen gasförmigen Kraftstoff zündet und die dadurch entstehende Flamme zündet dann den mittels Flammen zu zündenden Kraftstoff.
Durch die Zündung des Kraftstoffluftgemisch verbrennt der Kraftstoff. Das in der Zündkammer befindliche Kraftstoff-Luftgemisch strömt in den Brennraum und zündet auch das Kraftstoff-Luftgemisch, welches sich gegebenenfalls bereits im Brennraum befindet. Ein hohe Luftanteil im Brennraum begünstigt eine vollständige Verbrennung. Der Sauerstoffüberschuss in der Luft führt zu einer höheren Verbrennungstemperatur. Da die Luft durch den Luftverdichter komprimiert getrennt von dem Kraftstoff, der über den Zündverdichter komprimiert eingebracht wird, eingebracht wird, kann hier die Kraftstoffzuführung gedrosselt und Kraftstoff eingespart werden.
Das Ziel dieser Anordnung ist, dass die gleiche Menge Kraftstoff, wie bei einem Hubkolbenverbrennungsmotor, auf beispielsweise 3mal bis 4mal oder noch mehr Luft trifft. Dadurch erfolgt eine optimale Verbrennung mit einer geringeren Temperatur z. B. 600 bis 1000 °C. Dadurch baut sich ein um ca. zwei Drittel geringerer Druck gegenüber einem Hubkolben-Verbrennungs-Motor auf.
Das sich im Brennraum befindliche Überdruckventil oder angesteuerte Überdruckventil ist während der Verdichtung der Luft und des Kraftstoffes geschlossen, damit sich die Luft und der Kraftstoff durch den Verdichtungsdruck erhitzt und die Flammentemperatur bei der Fremdzündung erreicht. Der durch die Verbrennung entstehende Druckaufbau öffnet das Überdruckventil oder angesteuerte Überdruckventil, so dass kein zu hoher Druck im Brennraum entsteht, und die verbrennenden Gase können in den Rotationskolben-Kreisringzylinder strömen.
Wenn die Zündung immer erfolgt ist, öffnen angesteuerte Ventile oder angesteuerte Überdruckventile und die gesamte Druckenergie kann in den Rotationskolben-Kreisringzylinder strömen. Das Angesteuerte Ventil oder angesteuerte Überdruckventil kann in einer Variante als Überdruckventil und als angesteuertes Überdruckventil arbeiten oder ausgelegt sein.
Der Luftverdichter und der Zündverdichter drehen sich gegenläufig zum Rotationskolbenmotor. Der Luftverdichter arbeitet versetzt zum Zündverdichter, so dass immer erst Luft in den Brennraum verdichtet wird und nach oder während der Luftverdichtung die Kraftstoffverdichtung in die Zündkammer und kraftstoffabhängig in den Brennraum erfolgt.
Die gegenüber dem Hubkolbenverbrennungsmotor ca. um zwei Drittel geringere Druckenergie mit einem ca. 3mal bis 4mal größeren oder noch größeren Volumen strömt in den Rotationskolbenmotor-Kreisringzylinder und drückt gegen die Vorderseite auf den Kolben des Rotationskolbenmotors. Die ca. um zwei Drittel geringere Druckenergie drückt gegen einen ca. 6mal längeren oder noch längeren Hebel, beispielsweise mit einem Radius von ca. 300 mm, gegenüber einem gleichgroßen Hubkolbenverbrennungsmotor mit beispielsweise ca. 100 mm Hub mit einem Kurbelwellenradius und damit Hebel von 50 mm. Durch den ca. 6mal längeren Hebel wirkt ein 6 mal höheres Drehmoment und bewirkt eine doppelt so hohe Kraftwirkung auf den Kolben des Rotationskolbenmotors gegenüber einem Hubkolbenverbrennungsmotor. Es wirkt ein ca. 3mal bis 4mal größeres oder noch größeres Volumen auf den Kolben des Rotationskolbenmotors mit einem Kreisringzylinder von z. B. 1000 mm oder noch größerer Länge. Gegenüber einem Hubkolben-Verbrennungs-Motor weist der Rotationskolbenmotor keine oberen oder unteren Totpunkte auf. Die Druckenergie wirkt immer optimal auf den Kolben und die Hebelwirkung bleibt in Umfangsrichtung immer gleich.
Aus diesem Grund ist es unerheblich an welcher Stelle oder welchen Punkt oder zu welcher Zeit im Verlauf sich der maximale Druck aufbaut. Es erfolgt immer eine optimale Umwandlung der Druckenergie in mechanische Energie. Die Druckenergie wirkt nach allen Seiten immer gleich. Aus diesem Grund wirkt ein Teil der Druckenergie, der Druckvektor, immer optimal 90° auf den Kolben, egal an welcher Stelle sich der Kolben befindet.
Nur der Rotationskolbenmotor kann diesen Effekt nutzen. Erst der im Vergleich zu einem Hubkolbenmotor 10mal längere Kreisringzylinder im Rotationskolbenmotor schafft die Möglichkeit in die verbrannten Gase, in die Zündkammer, in den Brennraum und in den Rotationskolben-Kreisringzylinder Wasser einzuspritzen und die noch vorhandene thermische Energie in Dampf umzuwandeln und weitere, den Rotationskolbenmotor antreibende Druckenergie zu erzeugen. Die Wassereinspritzung kann vorzugsweise mit der Common-Rail-Einspritzung in die Zündkammer, in den Brennraum und den Kreisringrotationskolbenmotor an verschieden Stellen vor, während oder nach der Zündung erfolgen. Dabei kühlt die Verdampfungswärme den Rotationskolbenmotor von innen und eine Außenkühlung mit Kühler ist nicht mehr erforderlich. Der durch die Wassereinspritzung entstehende Dampf wird durch die Überschussluft aufgenommen und kann während der Expansion nicht an der Innenseite des Kreisringzylinders kondensieren.
Ein Hubkolben-Verbrennungs-Motor weist hingegen einen begrenzten Hubraum und Hub auf. Aus diesem Grund ist es dem Hubkolben-Verbrennungs-Motor nicht möglich die gesamte erzeugte Druckenergie zu nutzen und dadurch liegt der Enddruck, bei dem Druckenergie die nicht mehr in mechanische Energie umgewandelt werden kann, zwischen 200 bis 500 kPa. Bei dem Rotationskolbenmotor hingegen bestehen freie Gestaltungsmöglichkeiten. Dieser kann so ausgelegt werden, dass immer ein maximaler Druckabbau erfolgt. Sollte sich im Kreisringzylinder des Rotationskolbenmotors ein Unterdruck aufbauen, dann öffnen dem Kreisringzylinder zugeordnete Unterdruckventile, damit keine Kraft durch einen Unterdruck verloren geht.
Durch den 6mal längeren oder noch längeren und gleichbleibenden Hebel kann der Rotationskolbenmotor auch noch geringste Druckenergie in mechanische Energie umwandeln. Bei einem Wirkungsgrad von 70 % ist ein Durchschnittsdruck von 50 kPa ausreichend um eine Leistung von 17,5 kW/h zu erzeugen bei 50 Umdrehungen je Sekunde bzw. 3000 Umdrehungen je Minute. Bei einer Kolbenfläche von 50 mm Höhe mal 200 mm Breite ergibt das eine Kolbenfläche von 10.000 mm² oder 100 cm² sowie in Umfangsrichtung einen 1 m langen Kreisringzylinder. Der Kraftstoffbedarf würde hier unter 3 Liter Benzin oder Diesel auf 100 km liegen. Elektrofahrzeuge benötigen vergleichsweise zwischen 15 bis 20 kW/h auf 100 km und sind durch die eingebaute Batterie sehr schwer. Der Enddruck eines Rotationskolbenmotors liegt bei ca. 10 kPa oder noch darunter. Das ist ein ca. ein Zwanzigstel bis ein Fünfzigstel geringerer Druck gegenüber dem Hubkolben-Verbrennungs-Motor. Unter der Voraussetzung, dass die Außentemperatur 0 °C aufweist, ist für die Erzeugung eines durchschnittlichen Druckes von 50 kPa nur noch eine Durchschnittstemperatur von 137 °C Notwendig. Solange der auf den Kolben wirkende Druck unter 100 kPa liegt wirkt der Grenzflächeneffekt.
Die auf den Kolben wirkende Druckenergie kann nicht zwischen dem Stator und dem Kolben hindurchströmen, keine Leckage, weil dies der Grenzflächeneffekt verhindert. Der Kolben kann berührungslos zum Stator, dem Gehäuse arbeiten und arbeitet somit Reibungslos.
Weiterhin kann auch ein großer Teil der für die Verdichtung der Luft, Luftverdichter, und der Verdichtung des Kraftstoffes, Zündverdichter, aufgebrachte Arbeit zurückgewonnen werden. Der Kolben in einem Hubkolben-Verbrennungs-Motor arbeitet linear. Bei der Verbrennung drückt die Druckenergie den Kolben in Richtung Kurbelwelle. Erst durch das Pleuel und die Kurbelwelle entsteht aus einer linearen Bewegung die gewünschte Drehbewegung. Der Rotationskolbenmotor hingegen arbeitet schon in der gewünschten Drehbewegung. Die Lineare Bewegung des Kolbens in einem Hubkolbenverbrennungsmotor kommt am unteren Totpunkt an, zur Kurbelwelle hinbewegend, und kommt hier zum Stillstand und muss entgegengesetzt der Ursache, von der Kurbelwelle wegbewegend, zum oberen Totpunkt beschleunigt werden. Auch hier kommt der Kolben zum Stillstand und muss entgegen der Ursache wieder in Richtung Kurbelwelle aus dem Stillstand beschleunigt werden. Dieser ständige Richtungswechsel des Kolbens bindet Beschleunigungsenergie. Der Kolben in einem Rotationskolbenmotor hingegen weist eine gleichmäßige Drehbewegung in ein und derselben Richtung auf. So ist eine Drehbewegung auch eine beschleunigte Bewegung, bindet aber weniger Beschleunigungsenergie, weil der Kolben nicht zum Stillstand kommt und nicht entgegengesetzt der Ursache beschleunigt werden muss. Die eingesparte Beschleunigungsenergie erhöht den Wirkungsgrad.
Wenn der Kolben des Rotationskolbenmotors den Auslass erreicht hat und die Abgase aus dem Kreisringzylinder entweichen können, öffnet kurzzeitig ein dem Luftverdichter zugeordnetes oder einem separaten Spülverdichter zugeordnetes Spülventil. Durch das Spülventil strömt Frischluft in die Zündkammer und den Brennraum und verdrängt die verbrannten Gase in den Kreisringzylinder. Wenn der Kolben das Trennelement durchlaufen hat, wirkt erneut Druckenergie auf der Vorderseite des Kolbens und die Rückseite des Kolbens stößt die sich im Kreisringzylinder befindlichen verbrannten Gase aus. Auch hier gibt es kein Auslassventil und der Abgasauslass der Abgaskanal weist denselben oder einen größeren Querschnitt auf wie die Kolbenfläche. Dadurch können die Abgase, ohne einem Rückstau, ungehindert entweichen. Das ist sehr wichtig, weil sich im Rotationskolben-Kreisringzylinder praktisch keine Druckenergie mehr befindet, gegenüber einem Hubkolbenverbrennungsmotor. Die Abgase werden in einem Abgaskühler, ähnlich einem Kühler bei einem Hubkolben-Verbrennungs-Motor, abgekühlt und das dabei entstehende Kondensat gefiltert und steht für die Wassereinspritzung wieder zu Verfügung.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor bietet Möglichkeiten, wo ein Vergleich mit einem Hubkolben-Verbrennungs-Motor nicht mehr möglich ist. Die im Brennraum befindliche Überschussluft bietet die Möglichkeit, während der Verbrennung, zusätzlichen gasförmigen oder flüssigen Kraftstoff in den Brennraum einströmen, einzuspritzen. Dieser Kraftstoff verbrennt und es erfolgt ein wesentlich höherer Druckaufbau mit entsprechender Abgabe von Arbeit. Dadurch kann z. B. 4mal mehr Leistung erzeugt werden und dadurch die Geschwindigkeit verdoppelt werden. Dem Rotationskolbenverbrennungsmotor können mehrere Zündverdichter mit der dem Kraftstoff entsprechende Zündkammer zugeordnet werden, die einzeln zu oder abgeschaltet werden können. So können mehrere Kraftstoffe gleichzeitig, in Kombination oder einzeln eingesetzt werden. Es gibt nicht mehr den Dieselmotor, den Benzinmotor, den Gasmotor, sondern ein und derselbe Rotationskolbenverbrennungsmotor kann alle gasförmigen und flüssige Kraftstoffe die selbstzündend, fremdgezündet oder Flammen gezündete Kraftstoffe eingesetzt werden. So kann jeder Rotationskolbenverbrennungsmotor schon auf den Einsatz für den Wasserstoffbetrieb vorbereitet sein. Weil der Luftverdichter und der Zündverdichter in seiner Größe frei gestaltbar sind, können diese wesentlich größer ausgelegt werden. Luftfahrzeuge können in einer Höhe von 10 km, oder noch höher, die jeweils notwendige Luftmenge ansaugen und verdichten wie am Erdboden. Höhenabhängig sorgt eine Drosselklappe immer für die richtige Luftmenge. So gibt es in großen Höhen keinen Leistungsverlust. Befindet sich das Luftfahrzeug am Boden, dann kann Luft durch die Drosselklappe in den offenen Luftverdichter- Kreisringzylinder strömen. Ein dem Luftverdichter- Kreisringzylinder zugeordnetes Überdruckventil verhindert eine zu hohe Luftverdichtung bei dem Start des Luftfahrzeuges.
Mehrere Rotationskolbenverbrennungsmotoren können axial hintereinander angeordnet und mit einer Welle verbunden sein. Ein im Trennelement oder der Nabe befindlicher Freilauf ist mit der Welle und dem Rotationskolbenverbrennungsmotor verbunden. Fällt ein Rotationskolbenverbrennungsmotor aus, dann fällt nicht das gesamte Triebwerk aus, sondern die funktionierenden Rotationskolbenverbrennungsmotoren arbeiten weiter. Damit ist gewährleistet, dass das Triebwerk immer arbeitet und diese Anordnung bietet eine sehr hohe Betriebssicherheit, was in der Luftfahrt von Bedeutung ist. Wenn derzeit ein Luftstrahltriebwerk ausfällt, dann fällt das gesamte Triebwerk aus, das gilt auch für Hubkolbenstern- oder Reihenmotoren.
Der Rotationskolbenverbrennungsmotor kann für jeden Einsatz optimiert werden. So kann dieser für die Stromerzeugung, bei ständig gleichbleibender Drehzahl, auf einen maximalen Wirkungsgrad ausgelegt sein, so wie bei Schiffsmotoren und so weiter. Gegenüber Gas und Dampf-Kraftwerken, die aus Erdgas mit einem Wirkungsgrad von 60 % Strom erzeugen kann, der Rotationskolbenverbrennungsmotor einen Wirkungsgrad ca. 80 % erreichen, weil die Dampferzeugung im Rotationskolbenverbrennungsmotor stattfindet und dadurch keine Wärmeübertragungsverluste entstehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor zumindest ein Zündverdichter für einen Kraftstoff vorgesehen, wobei der Zündverdichter mit dem Brennraum in Verbindung steht und wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter in den zumindest einen Brennraum zumindest ein Brennraumventil vorhanden ist und wobei der zumindest eine Zündverdichter mit dem zumindest einen Rotationskolbenmotor und dem zumindest einen Luftverdichter synchronisiert ist, so dass der Kraftstoff je nach Kraftstoffart, beispielsweise gasförmige Kraftstoffe oder Benzin oder Diesel, zuverlässig initial gezündet werden kann.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Brennraum in Abschnitte unterteilt ist, wobei die Abschnitte in Verbindung stehen, so dass die Verbrennung vollständiger und zuverlässiger erfolgen kann.
Zudem können beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor im Brennraum in den Abschnitten und/oder zwischen den Abschnitten Leitschaufeln vorgesehen sein, die die Strömung und Ausbreitung eines gasförmigen Kraftstoffes oder des zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches oder des gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches begünstigen und damit die Verbrennung vollständiger und zuverlässiger erfolgen kann.
Vorteilhaft weist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Brennraum zumindest eine Zündkerze, zumindest einen Temperatursensor, zumindest einen Drucksensor, zumindest eine Wassereinspritzung, zumindest eine Kraftstoffeinspritzung und/oder ein Überdruckventil auf, wodurch die Verbrennung vollständiger und zuverlässiger erfolgen kann, die Verbrennung kontrollierter erfolgen kann und der Temperatur- und/oder Druckverlauf überwacht werden kann.
Vorteilhaft weist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Brennraum im Bereich der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter oder von zumindest einem Luftverdichter zumindest eine Zündkammer auf, wobei die zumindest eine Zündkammer eine Verbindung in den zumindest einen Brennraum aufweist, wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter oder von dem zumindest einem Luftverdichter in die zumindest eine Zündkammer zumindest ein Brennraumventil in der Zündkammer angeordnet ist und/oder dass in der Verbindung von der zumindest einen Zündkammer in den zumindest einen Brennraum kein oder zumindest ein Ventil vorhanden ist, so dass die initiale Verbrennung des Kraftstoffs je nach Kraftstoffart vollständiger und zuverlässiger erfolgen kann.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Zündverdichter ein Rotationskolbenzündverdichter mit einer Welle mit Nabe, einem Kolben, einem Kreisringzylinder sowie einem Trennelement oder ein Hubkolbenzündverdichter ist, so dass für eine initiale Verbrennung des Kraftstoffs je nach Kraftstoffart die Verdichtung zuverlässiger erfolgen kann.
Vorteilhaft weist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Luftverdichter als Rotationskolbenverdichter eine Welle mit Nabe und einen Kolben, einen Kreisringzylinder sowie ein Trennelement auf, oder ein Hubkolbenluftverdicher ist, so dass die Verdichtung der Verbrennungsluft effizienter erfolgt.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor zumindest die Wellen des zumindest einen Luftverdichters, zumindest einen Zündverdichters und/oder des zumindest einen Rotationskolbenmotors über ein Getriebe oder eine Drehmomentenübertragung verbunden, so dass die Synchronisierung zueinander zuverlässiger erfolgt.
Vorteilhaft weist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Rotationskolbenzündverdichter, der Rotationskolbenluftverdichter und/oder der Rotationskolbenmotor in radialer Erstreckung den gleichen oder abweichenden Durchmesser zumindest der Nabe und/oder der Höhe des Kolbens auf, wodurch je nach Konfiguration unterschiedliche oder gleiche Volumina der Kreisringzylinder bei der jeweiligen oder bei gleichbleibenden oder übereinstimmenden Drehzahl oder bei unterschiedlichen Drehzahlen bildbar sind.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor zwei oder mehr Zündverdichter als Rotationskolbenzündverdichter mit jeweiligem Trennelement axial nebeneinander und/oder auf einer Welle angeordnet sind, wobei jeder der Zündverdichter als Rotationskolbenzündverdichter mit einer Zündkammer im Brennraum in Verbindung steht und wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter zur jeweiligen Zündkammer zumindest ein Brennraumventil vorhanden ist, wodurch eine skalierte Verdichtung für ein zündfähiges Gemisch begünstigt wird.
Vorteilhaft kann dem jeweiligen Kraftstoff oder der jeweiligen Kraftstoffart eine im Brennraum befindliche spezifische Zündkammer zugeordnet sein. Entsprechend kann einer spezifischen Zündkammer ein oder mehr eigene oder spezifische Zündverdichter zugeordnet sein.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor bei zwei oder mehr Zündverdichtern die Zündverdichtern skaliert und/oder gruppiert zuschaltbar oder abschaltbar und/oder für einen jeweiligen Betrieb einzeln oder gruppiert verschiebbar sind, wodurch eine skalierte Verdichtung für ein zündfähiges Gemisch begünstigt wird.
Vorteilhaft sind die zwei oder mehr Zündverdichter als Rotationskolbenzündverdichter mit jeweiligem Trennelement axial verschiebbar.
Vorteilhaft umfasst beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor die Zündkammer zumindest eine Zündkerze, zumindest einen Temperatursensor, zumindest eine Wassereinspritzung, zumindest ein Unterdruckventil und/oder zumindest ein Spülventil, wodurch die initiale Verbrennung vollständiger und zuverlässiger erfolgen kann, die Verbrennung kontrollierter erfolgen kann und der Temperatur- und/oder Druckverlauf überwacht werden kann.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor die Wellen der Nabe der Rotationskolbenzündverdichter, der Rotationskolbenverdichter und/oder der Rotationskolbenmotor auf eine gemeinsame Achse oder auf unterschiedliche Achsen ausgerichtet oder angeordnet, so dass der synchronisierte Antrieb einfacher erfolgt.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Kolben in axialer Richtung kürzer als die Breite der Nabe und das Trennelement sind, wodurch die Abdichtung des Kolbens vereinfacht und zuverlässiger ist und zudem der synchronisierte Antrieb einfacher erfolgt.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor die Nabe und das Trennelement über Zahnkränze gekoppelt, wobei die Zahnkränze axial neben der Nabe und dem Trennelement oder radial auf der Umfangsfläche der Nabe und dem Trennelement angeordnet sind, wodurch der synchronisierte Antrieb zuverlässiger und/oder einfacher erfolgt.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor der Querschnitt oder die Kontur des Kolbens des zumindest einen Rotationskolbenmotors, des zumindest einen Zündverdichters, des zumindest einen Luftverdichters und damit korrespondierend der Kreisringzylinder in Umfangsrichtung eckig und/oder gerundet ist, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem jeweiligen Kolben und dem jeweiligen Kreisringzylinder begünstigt oder verbessert wird.
Vorteilhaft sind beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor die Nabe und das Trennelement aneinander gedrückt oder gepresst oder gegeneinander verspannt, wodurch die Dichtwirkung zwischen der Nabe und dem Trennelement begünstigt oder verbessert wird.
Nabendurchmesser und Trennelementdurchmesser von Zündverdichter, Luftverdichter und Rotationskolbenmotor können zueinander verschiedene Durchmesser aufweisen, größer, kleiner oder vorzugsweise gleich sein. Der Zündverdichterkolben, der Luftverdichterkolben und der Rotationskolbenmotorkolben können zueinander verschieden Höhen aufweisen oder vorzugsweise gleich sein. Der Kreisringzylinder von dem Zündverdichter, dem Luftverdichter und dem Rotationskolbenmotor weisen zueinander verschieden Durchmesser auf oder vorzugsweise weisen sie denselben Durchmesser auf. Einem Rotationskolbenmotor ist ein Brennraum, sind zwei Brennräume oder weitere Brennräume zugeordnet.
Vorteilhaft ist beim Rotationskolben-Verbrennungs-Motor vorgesehen, den Zeitpunkt bzw. die Lage des Zündversdichterkolbens relativ zur Lage oder Stellung des Luftverdichterkolbens und/oder des Kolbens des Rotationskolbenmotors, an dem der maximale Verdichtungsdruck im Zündverdichters erreicht wird, zu verstellen. Vorteilhaft arbeitet ein Zündverdichterversteller vorteilhaft stufenlos und kann immer eine optimale Stellung einnehmen. Vorteilhaft ist zwischen der Luftverdichterwelle und Zündverdichterwelle als Zündverdichterrohrwelle ein Zwischenhohlrohrstück als Zahnradzwischenstück angeordnet. Über Verzahnungen stehen die Luftverdichterwelle und Zündverdichterwelle als Zündverdichterrohrwelle sowie das Zwischenhohlrohrstück als Zahnradzwischenstück in Verbindung. Die Verstellung des Zahnradzwischenstück ist über einen ansteuerbaren Steuerhebel vorgesehen, wobei das Zahnradzwischenstück auf der Luftverdichterwelle und/oder in der Zündverdichterwelle als Zündverdichterrohrwelle axial verschiebbar, also hin und her bewegbar ist. Das Zwischenhohlrohrstück als Zahnradzwischenstück weist eine äußere Schrägverzahnung und eine innere axiale parallele Innenverzahnung auf. Auf der Luftverdichterwelle ist eine axiale parallele Außenverzahnung und auf der Zündverdichterwelle als Zündverdichterrohrwelle ist eine Schrägverzahnung, die jeweils komplementär zur jeweiligen Verzahnung des Zwischenhohlrohrstücks als Zahnradzwischenstück sind, vorhanden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind als schematische Darstellungen in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in einer ersten Variante,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der ersten Variante in Fig. 1,
Fig. 3 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in einer zweiten Variante,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines ersten Luftverdichters für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der zweiten Variante in Fig. 3,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines zweiten Luftverdichters für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der zweiten Variante in Fig. 3,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines ersten Zündverdichters für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der zweiten Variante in Fig. 3,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines zweiten Zündverdichters für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der zweiten Variante in Fig. 3,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Rotationskolbenmotor des Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der zweiten Variante in Fig. 3,
Fig. 9 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in einer dritten Variante,
Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters des Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der dritten Variante in Fig. 9,
Fig. 11 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in einer vierten Variante,
Fig. 12 eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters des Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der dritten Variante in Fig. 11,
Fig. 13 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit verschiedenen Höhen der Kolben,
Fig. 14 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit verschieden großen Naben bei gleicher Kolbenhöhe,
Fig. 15 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem Hubkolbenzündverdichter,
Fig. 16 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem verstellbaren Anpressdruck zwischen Nabe und Trennelement,
Fig. 17 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor, bei dem die Breite des Kolbens geringer ist als die Breite der Nabe und des Trennelements,
Fig. 18 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem Überdruckventil im Brennraum,
Fig. 19 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem außenliegenden Synchronisationsgetriebe,
Fig. 20 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einer Rohrwelle mit Innenzahnkranz,
Fig. 21 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einer Rohrwelle mit Innenzahnkranz,
Fig. 22 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem Spülverdichter,
Fig. 23 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor nur mit Luftverdichter und Rotationskolbenmotor,
Fig. 24 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem außenliegenden Luftverdichter,
Fig. 25 eine Schnittdarstellung eines Rotationskolben-Verbrennungs-Motors mit Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil,
Fig. 26 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit fünf Zündverdichtern,
Fig. 27 eine schematische Darstellung einer Anordnung von vier Rotationskolbenmotoren um ein Trennelement,
Fig. 28 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit Leitschaufeln im Brennraum für die Durchmischung von gasförmigen Kraftstoffen und der Luft im Brennraum,
Fig. 29 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einer Zündkammer für selbstzündende Kraftstoffe,
Fig. 30 einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit zwei Zündkammern für selbstzündende und fremdgezündete Kraftstoffe,
Fig. 31 ein dem Brennraum Rotationskolbenmotor zugeordnetes Überdruckventil,
Fig. 32 ein der Brennraum Zündkammer, der Zündkammer Zündverdichter, dem Brennraum Luftverdichter, dem Brennraum Rotationskolbenmotor zugeordnetes angesteuertes Federdruckventil,
Fig. 33 ein dem Brennraum Rotationskolbenmotor zugeordnetes Angesteuertes Überdruckventil,
Fig. 34 ein der Zündkammer Zündverdichter zugeordneten Schmalschlitzzylinderhahn,
Fig. 35 ein dem Brennraum Luftverdichter und dem Brennraum Rotationskolbenmotor zugeordneten Breitschlitzzylinderhahn,
Fig. 36 ein der Zündkammer Zündverdichter, dem Brennraum Luftverdichter, dem Brennraum Rotationskolbenmotor zugeordneten Absperrschieber,
Fig. 37 einen dem Zündverdichter zugeordneten Zündverdichterversteller und
Fig. 38 eine Schnittdarstellung eines isolierten Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit Kanälen für die Wärmeverteilung und Motorkühlung.
Die Figur 1 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 in einer ersten Variante. Einem Rotationskolbenmotor 57 ist ein Brennraum 1 zugeordnet. In den Brennraum 1 hat der Rotationskolbenmotor 57 eine jeweils mittels zumindest eines Brennraumventils 5 verschließbare oder öffenbare Verbindung. In den Brennraum 1 haben weiterhin ein Zündverdichter 90 und ein Luftverdichter 56 eine jeweils mittels zumindest eines Brennraumventils 4, 74 verschließbare oder öffenbare Verbindung. Der Zündverdichter 90 und der Luftverdichter 56 arbeiten gegenläufig mit der halben Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Der Rotationskolbenmotor 57, der Zündverdichter 90 und der Luftverdichter 56 sind dafür über ein Getriebe verbunden und somit aufeinander synchronisiert Der Rotationskolbenmotor 57 gibt bei jeder 2. Umdrehung Arbeit ab.
Der Ausgangspunkt der Beschreibung der Arbeitsweise ist, wenn im Brennraum 1, die Verbrennung des Kraftstoffes erfolgt und sich ein Überdruckventil 72 oder ein angesteuertes Überdruckventil 170 und das Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, öffnet.
Die verbrennenden Gase strömen in den Rotationskolbenmotoreinlass 33 in den Kreisringzylinder 32 des Rotationskolbenmotor 57 und der Druck oder die Druckenergie wirkt auf die Kolbenseite 25 den Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57. Der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 dreht sich in Richtung Rotationskolbenmotorauslass 34 des Kreisringzylinders 32 und durchläuft das Trennelement 29. Hat der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 den Ausgangspunkt erreicht, hat der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 erst eine halbe Umdrehung absolviert und ist mitten in der Verdichtung von Luft und Kraftstoff. Dreht sich der Rotationskolbenmotor 57 weiter und die Brennraumventile 5, die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind, sind noch geöffnet, dann entsteht im Brennraum 1 ein Unterdruck. Das Unterdruckventil 12 öffnet und es strömt Luft in den Brennraum 1 und die Zündkammer 2, welche die verbrannten Gase weiter in den Kreisringzylinder 32 verdrängt. Wenn dies geschehen ist, dann schießen die Brennraumventile 5 die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind. Durch den sich aufbauenden Druck im Luftverdichter 56 öffnet das zumindest eine Ventil 4, welches auch ein Federdruck-Rückschlagventil sein kann, und lässt die verdichtete Luft in den Brennraum 1 strömen. Der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 durchläuft gleichzeitig das Trennelement 29. Der Luftverdichter 56 ist versetzt zum Zündverdichter 90 angeordnet, so dass die Verdichtung der Luft abgeschlossen ist und das zumindest eine Brennraumventils 4, welches auch ein Federdruck-Rückschlagventil oder ein angesteuertes Federdruck-Ventil sein kann, schließt, wenn der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 das Trennelement 29 verlässt. Erst wenn die Luftverdichtung abgeschlossen ist, der Luftverdichterkolben 38 ist dafür so angeordnet, dass er vor dem Zündverdichter 90 den maximalen Druck aufbaut, erfolgt die Kraftstoffzuführung durch den Zündverdichter 90 in die oder in der Zündkammer 2. Wenn das Trennelement 29 anfängt den Kreisringzylinder 32 zu schließen, erfolgt die Öffnung des zumindest einen Brennraumventils 74 das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist. Der Kraftstoff strömt in die Zündkammer 2 und das Ventil 74 schließt, wenn der Kreisringzylinder 32 noch nicht ganz geschlossen ist und danach erfolgt die Zündung. Bevor der durch die Zündung erfolgte Druckaufbau eintritt, hat das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 verschlossen und der Kolben 24 befindet sich hinter dem Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, öffnet und die Druckenergie strömt in den Rotationskolbenmotoreinlass 33 und den Kreisringzylinder 32 und wirkt auf Kolbenseite 25 des Kolbens 24 des Rotationskolbenmotors 57. Danach wiederholt sich dieser Vorgang wie beschrieben.
In Figur 2 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters, wie er in einem Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50, der in Figur 1 dargestellt, zum Einsatz kommt.
Der Rotationskolben-Luftverdichter 56 weist eine Naben-Welle 35 auf die fest mit der Nabe 36 und dem Kolben 38 verbunden ist. An der Nabe 36 liegt abdichtend das Trennelement 31 mit der fest verbundenen Welle 42 an. Das Trennelement 31 unterbricht oder trennt, den Kreisringzylinder 46, so dass die verdichtete Luft in den Brennraum 1 strömen muss. Der Rotationskolben-Luftverdichter-Kolben 38 arbeitet abgedichtet im Kreisringzylinder 46 ständig rotierend in ein und derselben Richtung 41. Auf der Rückseite des Rotationskolben-Luftverdichter-Kolbens 79 erfolgt das Ansaugen der gefilterten Luft durch den Ansaugkanal 49. Die Drosselklappe 48 findet bei Luftfahrzeugen Anwendung. Hier hat die Drosselklappe 48 die Aufgabe die Luftzuführung Höhenabhängig zu regeln. Am Erdboden ist sie fast geschlossen und in der maximalen Höhe vollständig geöffnet. Die Nabe 36 und das Trennelement 43 haben eine entgegengesetzt Laufrichtung 41, 45 und rollen aufeinander ab. Wenn der Kolben 38 die Aussparung im Trennelement 44 passiert hat, saugt der Kolben 38 auf seiner Rückseite 40 die Luft an. Weil der Ansaugkanal 49 denselben oder einen größeren Querschnitt aufweist wie die Kolbenfläche, kann die Luft ungehindert in den Kreisringzylinder 46 einströmen. Auf der Vorderseite des Kolbens 39 erfolgt die Verdichtung der Luft. Das Ansaugen und das Verdichten erfolgen gleichzeitig. Die Luft kann erst in den Brennraum 1 strömen, wenn das dem Luftverdichter zugeordnete Ventil 4 öffnet. Wenn die maximale Verdichtung erreicht ist, schließt das Ventil 4. Dieser Vorgang benötigt eine volle Umdrehung.
In Figur 3 ist als schematische Darstellung ein Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in einer zweiten Variante dargestellt. Einem Rotationskolbenmotor 57 sind zwei Brennräume 1, 91, zwei Zündverdichter 90, 114 und zwei Luftverdichter 56, 113 zugeordnet. Die zwei Zündverdichter 90, 114 und die zwei Luftverdichter 56, 113 arbeiten mit der halben Umdrehungszahl und gegenläufig gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Die beiden Brennräume 1, 91 werden abwechselnd, jede zweite Umdrehung, mit Luft und Kraftstoff gefüllt, so dass der Rotationskolbenmotor 57 bei jeder Umdrehung Arbeit abgibt.
Bei dieser Variante ist es nicht möglich, dass der Rotationskolbenmotor 57 einen Unterdruck erzeugt, wobei dennoch die verbrannten Gase in den Kreisringzylinder 32 strömen und im Brennraum 1, 91 durch frische Luft ersetzt werden muss. Dieser Prozess muss jetzt aktiv ablaufen. Statt eines Unterdruckventils wird ein angesteuertes 2 Seiten druckfestes Brennraumspülventil 59, 97 in den jeweiligen Zündkammern 2, 92 eingesetzt. Durchläuft der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 den Kreisringzylinderauslass 34 sind die jeweiligen Brennraumventile 5, 100 die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind noch geöffnet. In diesem Bereich öffnet das Brennraumspülventil 59, 97 und lässt einen kleinen Teil der im Luftverdichter 56, 113 befindlichen verdichteten Luft in die Zündkammer 2, 92 und den Brennraum 1, 91 strömen, so dass die verbrannten Gase in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 strömen. In der Zündkammer 2, 92 und dem Brennraum 1, 91 befindet sich jetzt Frischluft und im Kreisringzylinder 32 befinden sich die verbrannten Gase aus der Zündkammer 2, 92 und den Brennraum 1, 91. Ist dieser Vorgang abgeschlossen und der Rotationskolben 24 fängt an, das Trennelement 29 zu durchlaufen, schließen die entsprechenden Brennraumventile 5, 100 die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind und die entsprechenden Brennraumventile 4, 99, die dem entsprechenden Luftverdichter 56,113 zugeordnet sind, öffnen. Die von dem Luftverdichter 56, 113 verdichtete Luft strömt in den Brennraum 1, 91. Der Luftverdichter 56, 113 hat die maximale Verdichtung erreicht, wo auch die entsprechenden Brennraumventile 4, 99 die dem entsprechenden Luftverdichter 56,113 zugeordnet sind, schließen, wenn der Rotationskolben 24 anfängt, das Trennelement 29 zu verlassen. Der Luftverdichter 56, 113 ist gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57 so angeordnet, dass der Luftverdichter 56, 113 in entgegengesetzter Richtung zum Rotationskolbenmotor 57 arbeitet und den maximalen Luftdruck erzeugt, wenn der Rotationskolbenmotor 57 das Trennelement 29 verlässt. Sind die Brennraumventile 4, 99, die dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet sind, geschlossen, dann öffnet das Brennraumventil 74, 98, das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Erst wenn der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck fast erreicht hat, öffnet das entsprechende Brennraumventil 74, 98, das dem entsprechenden Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Hat der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck erreicht oder der Hubkolbenzündverdichter 17, wie beispielsweise in Figur 15 dargestellt, hat den oberen Totpunkt erreicht, dann schießt sich das entsprechende Brennraumventil 74, 98 das dem entsprechenden Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Der Kraftstoff strömt erst dann in die Zündkammer 2, 92 wenn die Zündung erfolgen soll. Damit wird ein Klopfen bzw. eine Selbstzündung unterbunden, wenn die Zündung durch eine Fremdzündung erfolgen soll. Kurz bevor das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 schließt, erfolgt die Zündung bei fremdgezündeten Kraftstoffen. Vor der Verbrennung mit dem damit einhergehenden Druckaufbau schließt das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 und durch den Druckaufbau öffnet das Überdruckventil 72 oder das Angesteuerte Überdruckventil 170 nicht angesteuert und sich das Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, öffnet, welches z. B ein angesteuertes Überdruckventil 170, ein angesteuertes Federdruckventil 140 in Kombination mit dem Überdruckventil 72 oder ein anderes Ventil, Hahn oder Absperrschieber sein kann. Wenn die Verbrennung jeweils erfolgt ist, öffnet das angesteuerte Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Dem Rotationskolbenmotor 57 können weitere Brennräume, Luftverdichter und Zündverdichter zugeordnet werden.
In Figur 4 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines ersten Luftverdichters 56 für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 gemäß der zweiten Variante in Figur 3 dargestellt, bei dem einem Rotationskolbenmotor 57 zwei Brennräume 1, 91, zwei Zündverdichter 90, 114 und zwei Luftverdichter 56, 113 zugeordnet sind. In Figur 4 ist der Brennraum 1, der Luftverdichter 56 und der erste Zündverdichter 90 dargestellt. Ebenfalls ist die erste Zündkammer 2, das erste angesteuerte Spülventil 59 in die Zündkammer 2 in den Brennraum 1 dargestellt.
In Figur 5 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines zweiten Luftverdichters 113 für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 gemäß der zweiten Variante in Figur 3 dargestellt, bei dem einem Rotationskolbenmotor 57 zwei Brennräume 1, 91, zwei Zündverdichter 90, 114 und zwei Luftverdichter 56, 113 zugeordnet sind. In Figur 5 ist der Brennraum 91, der Luftverdichter 113 und der zweite Zündverdichter 114 dargestellt. Weiterhin ist die 2. Zündkammer 92, das 2. angesteuerte Spülventil 97 in die Zündkammer 92 in den
2. Brennraum 91 dargestellt.
In Bezug auf die Figuren 4 und 5 arbeiten die zwei Zündverdichter 90, 114 und die zwei Luftverdichter 56, 113 mit der halben Umdrehungszahl und gegenläufigen gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57.
In Figur 6 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines ersten Zündverdichters 90 und in Figur 7 eine Schnittdarstellung eines zweiten Zündverdichters 114 für einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 in der zweiten Variante gemäß der Figur 3 dargestellt. Der Rotationskolben-Zündverdichter 90 weist eine Naben-Welle 75 auf die fest mit der Nabe 76 und dem Kolben 77 verbunden ist. An der Nabe 76 liegt, Druckenergie nicht durchlassend, das Trennelement 82 mit der fest verbundenen Welle 81 an. Das Trennelement 82 unterbricht, trennt, den Kreisringzylinder 85, so dass die verdichtete Luft, bei dem Einsatz von Dieselkraftstoff oder bei der Einspritzung von Benzin in die Zündkammer, vergaster Kraftstoff oder gasförmiger Kraftstoff in die Zündkammer 2 und den Brennraum 1 strömen muss. Der Rotationskolben-Zündverdichter-Kolben 77 arbeitet abgedichtet im Kreisringzylinder 85 ständig rotierend in ein und dieselbe Richtung 80. Auf der Rückseite des Rotationskolben-Zündverdichter-Kolben 79 erfolgt das Ansaugen der gefilterten Luft, des vergasten Kraftstoffes oder des Gasförmigen Kraftstoffes, durch den Ansaugkanal 86. Die Drosselklappe 86 findet bei Luftfahrzeugen Anwendung. Hier hat die Drosselklappe 86 die Aufgabe die Luftzuführung von vergasten Kraftstoffe Höhenabhängig zu regeln. Am Erdboden ist sie fast geschlossen und in einer maximalen Höhe vollständig geöffnet. Die Nabe 76 und das Trennelement 82 haben eine entgegengesetzte Laufrichtung 80, 84 und rollen aufeinander ab. Wenn der Kolben 77 die Aussparung im Trennelement 83 passiert hat, saugt der Kolben 77 auf seiner Rückseite 79 die Luft, den vergasten Kraftstoff oder den gasförmigen Kraftstoff an. Weil der Ansaugkanal 98 denselben oder einen größeren Querschnitt aufweist wie die Kolbenfläche, kann die Luft, der vergaste Kraftstoff oder der gasförmige Kraftstoff ungehindert in den Kreisringzylinder 85 einströmen. Auf der Vorderseite des Kolbens 78 erfolgt die Verdichtung der Luft, der vergaste Kraftstoff oder der gasförmige Kraftstoff. Das Ansaugen und das Verdichten erfolgen gleichzeitig. Die Luft, der vergaste Kraftstoff oder der gasförmige Kraftstoff kann
erst aus dem Kreisringzylinder 85 in der bzw. durch die Zündkammer 2, 92 in den Brennraum 1, 91 strömen, wenn das dem Zündverdichter zugeordnete Ventil 74, 98 öffnet. Das zugeordnete Ventil 74, 98 öffnet erst, wenn der maximale Druck fast erreicht ist. Sollte fremdgezündeter Kraftstoff selbst zünden, dann passiert das genau zu dem Zeitpunkt, an dem die Zündung erfolgen soll. Damit ist ein Klopfen im Rotationskolbenverbrennungsmotor nicht möglich. Wenn die maximale Verdichtung erreicht ist, schließt das Ventil 74, 98. Dieser Vorgang benötigt eine volle Umdrehung. Soll der Zündverdichter 90, 114 auch Luft ansaugen und vergasten fremdgezündeten Kraftstoff oder in den Ansaugkanal 86 eingespritzten fremdgezündeten Kraftstoff oder selbstzündenden Kraftstoff für Luftfahrzeuge verwenden, dann weist der Zündverdichter 90, 114 ebenfalls eine Drosselklappe 87 auf, um 3mal mehr oder noch mehr Luft ansaugen können gegenüber Fahrzeugen, die sich auf dem Erdboden befinden. Bei selbstzündenden Kraftstoffen ist dem Zündverdichter ein Luftüberdruckventil 62 zuzuordnen. Bei gasförmigen Kraftstoffen, die Luft unabhängig angesaugt werden, ist ein größerer Zündverdichter 90, 114 nicht notwendig, sowie wird keine Drosselklappe 87 benötigt und auch kein Luftüberdruckventil 62 benötigt.
In Figur 8 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines Rotationskolbenmotor 57 des Rotationskolben-Verbrennungs-Motors 50 in der zweiten Variante gemäß Fig. 3 dargestellt. Der Rotationskolbenmotor 57 weist eine Naben-Welle 21 auf die fest mit der Nabe 22 und dem Kolben 24 verbunden ist. An der Nabe 22 liegt, Druckenergie nicht durchlassend, das Trennelement 29 mit der fest verbundenen Welle 28 an. Das Trennelement 29 unterbricht, trennt, den Kreisringzylinder 32, so dass die verbrennenden, expandierenden Gase nur auf die Vorderseite des Kolbens 25 entweichen können und somit die Druckenergie auf den Kolben 25 wirkt. Der Rotationskolben-Kolben 24 arbeitet abgedichtet im Kreisringzylinder 32 ständig rotierend in ein und dieselbe Richtung 27. Auf der Rückseite des Rotationskolbenmotor-Kolbens 26 erfolgt das Ausstoßen verbrannten Gase von der vorhergehenden Umdrehung. Die verbrannten Gase strömen ungehindert durch die immer offen seiende Auslassöffnung 34. Die Auslassöffnung 34 weist denselben oder einen größeren Querschnitt auf wie, wie auch der Auslasskanal, wie auch der Auspuff, die Kolbenfläche 24. So können die Abgase ungehindert, ohne jeglichen Rückstau entweichen. Die Nabe 22 und das Trennelement 29 haben eine entgegengesetzt Laufrichtung 27, 31 und rollen aufeinander ab. Wenn der Kolben 24 die Aussparung im Trennelement 30 passiert hat, das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 geschlossen hat, öffnet das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnete Brennraumventil 5 das dem 1. Brennraum 1 zugeordnet ist und die Druckenergie trifft auf die Kolbenvorderseite 25 und wandelt die Druckenergie optimal mit maximaler Expansion in mechanische Energie um. Die Rückseite des Kolbens 26 stößt die verbrannten Gase, von der vorherigen Umdrehung, aus dem Kreisringzylinder 32 heraus. Das Arbeiten und das Ausstoßen erfolgen gleichzeitig. Wenn der Kolben 24 die Aussparung im Trennelement 30 passiert hat und das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 geschlossen hat, öffnet in der 2. Umdrehung das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnete Brennraumventil 100, das dem 2. Brennraum 91 zugeordnet ist und die Druckenergie trifft auf die Kolbenvorderseite 25 und wandelt die Druckenergie optimal mit maximaler Expansion in mechanische Energie um. Die Rückseite des Kolbens 26 stößt die verbrannten Gase von der vorherigen Umdrehung aus dem Kreisringzylinder 32 heraus. Das Arbeiten und das Ausstoßen erfolgen gleichzeitig. Dieser Vorgang des Öffnens der Brennraumventil 5, 100 passiert abwechselnd nach der Vollendung einer vollständigen Umdrehung.
Die Figur 9 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 in einer dritten Variante, wobei der Bezug hinsichtlich des ersten Brennraums 1 dargestellt ist. Einem Rotationskolbenmotor 57 sind zwei Brennräume 1, 91 zugeordnet. Es erfolgt das abwechselnde Verdichten von Luft und Kraftstoff pro Umdrehung in den ersten Brennraum 1 und den zweiten Brennraum 91. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit derselben Umdrehung, jedoch gegenläufig wie der Rotationskolbenmotor 57. Die beiden Brennräume 1, 91 werden abwechselnd, jede zweite Umdrehung, mit Luft und Kraftstoff gefüllt, so dass der Rotationskolbenmotor 57 bei jeder Umdrehung Arbeit abgibt. Bei dieser Variante ist es nicht möglich, dass der Rotationskolbenmotor 57 einen Unterdruck erzeugt, so dass es nicht vorgesehen ist, dass durch ein Unterdruckventil die verbrannten Gase in den Kreisringzylinder 32 strömen und im Brennraum 1, 91 durch frische Luft ersetzt werden. Dieser Prozess muss jetzt aktiv ablaufen. Statt eines Unterdruckventils ist jeweils ein angesteuertes Zwei-Seiten- oder Zwei-Richtungs-Druckfestes Spülventil 59, 97 vorgesehen. Durchläuft der Kolben 24 des Rotationskolbenmotors 57 den Rotationskolbenmotorauslass 34 des Kreisringzylinders 32, sind die Brennraumventile 5 die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind noch geöffnet. In diesem Bereich öffnet das Brennraumspülventil 59 und lässt einen kleinen Teil der im Luftverdichter 56, 113 befindlichen verdichteten Luft in die Zündkammer 2, 92 und den Brennraum 1, 91 strömen, so dass die verbrannten Gase in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 strömen. In der Zündkammer 2, 92 und dem Brennraum 1, 91 befindet sich jetzt Frischluft und im Rotationskolbenkreisringzylinder 32 befinden sich die verbrannten Gase aus der Zündkammer 2, 92 und den Brennraum 1, 91. Ist dieser Vorgang abgeschlossen und beginnt der Rotationskolben 24, das Trennelement 29 zu durchlaufen und die Brennraumventile 5, die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind, schließen. Die Brennraumventile 4, die dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet sind, öffnen. Die von dem Luftverdichter 56, 113 verdichtete Luft strömt in den entsprechenden Brennraum 1, 91. Der Luftverdichter 56, 113 hat die maximale Verdichtung erreicht, wo auch die Brennraumventile 4 die dem Luftverdichter 56 zugeordnet sind, schließen und wenn der Rotationskolben 24 anfängt, das Trennelement 29 zu verlassen. Der Luftverdichter 56, 113 ist gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57 so angeordnet, dass der Luftverdichter 56, 113 entgegengesetzt dem Rotationskolbenmotor 57 arbeitet und den maximalen Luftdruck erzeugt, wenn der Rotationskolbenmotor 57 das Trennelement 29 verlässt. Sind die Brennraumventile 4, die dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet sind, geschlossen, dann öffnet das Zündkammerventil 74, 98 das dem Zündverdichter 90 ,114 zugeordnet ist. Erst wenn der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck fast erreicht hat, öffnet das Zündkammerventil 74, 98 das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Hat der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck erreicht oder der Hubkolbenzündverdichter 17, wie er in Figur 15 dargestellt ist, hat den oberen Totpunkt erreicht, dann schießt sich das Zündkammerventil 74, 98 das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Der Kraftstoff strömt erst dann in die Zündkammer 2, 92 wenn die Zündung erfolgen soll. Damit wird ein Klopfen bzw. Selbstzündung unterbunden, wenn die Zündung durch eine Fremdzündung erfolgen soll. Kurz bevor das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 schließt, erfolgt die Zündung bei fremdgezündeten und selbstzündenden Kraftstoffen. Bevor der Druckaufbau im Brennraum 1, 91 erfolgt, hat das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 geschlossen. Während der Verbrennung, mit dem damit einhergehenden Druckaufbau, öffnet das Überdruckventil 72 oder das angesteuerte Überdruckventil. Wenn die Verbrennung immer erfolgt ist, öffnet das angesteuerte Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Dem Rotationskolbenmotor 57 können weitere Brennräume, Luftverdichter und Zündverdichter zugeordnet werden.
In Figur 10 ist eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters 56 des Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 in der dritten Variante gemäß Fig. 9 dargestellt. 3. Einem Rotationskolbenmotor 57 sind zwei Brennräume 1, 91 zugeordnet. Es erfolgt das abwechselnde Verdichten von Luft und Kraftstoff pro Umdrehung in dem ersten Brennraum 1 und in dem zweiten Brennraum 91. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit derselben Geschwindigkeit, jedoch gegenläufigen Umdrehung wie der Rotationskolbenmotor 57. Der Rotationskolbenmotor 57 gibt bei jeder Umdrehung Arbeit ab. Dem Luftverdichter 56 sind zwei angesteuerte Brennraumspülventile 59, 97 zugeordnet. Das Brennraumspülventil 59 spült die Zündkammer 2 und den Brennraum 1. Das Brennraumspülventil 97 spült die Zündkammer 92 und den Brennraum 91. Ein Brennraumspülventil 59, 97 kann mehrere Zündkammern 2, 92 mit Frischluft spülen.
In Figur 11 ist als schematische Darstellung ein Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 in einer vierten Variante dargestellt. Einem Rotationskolbenmotor 57 ist ein Brennraum 1 zugeordnet. Das Verdichten von Luft und Kraftstoff erfolgt bei jeder Umdrehung in den Brennraum 1. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit derselben Geschwindigkeit, jedoch gegenläufigen Umdrehung wie der Rotationskolbenmotor 57. Der Brennraum 1 wird bei jeder Umdrehung, mit Luft und Kraftstoff gefüllt, so dass der Rotationskolbenmotor 57 bei jeder Umdrehung Arbeit abgibt. Bei dieser Variante ist es nicht möglich, dass der Rotationskolbenmotor 57 einen Unterdruck erzeugt, so dass ein Unterdruckventil, welches durch das Ansaugen von Frischluft die verbrannten Gase in den Rotationskobenkreisringzylinder 32 strömen lässt in die Zündkammer 2 und im Brennraum 1 durch die Frischluft ersetzt. Dieser Prozess muss jetzt aktiv ablaufen. Das Unterdruckventil 12 wird durch ein angesteuertes Zwei-Seiten- oder Zwei-Richtungs-druckfestes Brennraumspülventil 59 ersetzt. Durchläuft der Kolben 24 den Rotationskolbenmotorauslass 34 des Kreisringzylinders 32 ist das zumindest eine Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, noch geöffnet. In diesem Bereich öffnet das Brennraumspülventil 59 und lässt einen kleinen Teil der im Luftverdichter 56 befindlichen verdichteten Luft in die Zündkammer 2 und den Brennraum 1 strömen, so dass die verbrannten Gase in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 strömen. In der Zündkammer 2 und dem Brennraum 1 befindet sich jetzt Frischluft und im Kreisringzylinder 32 befinden sich die verbrannten Gase aus der Zündkammer 2 und den Brennraum 1. Ist dieser Vorgang abgeschlossen und der Rotationskolben 24 beginnt das Trennelement 29 zu durchlaufen, schließen die Brennraumventile 5 die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet sind und die Brennraumventile 4, die dem Luftverdichter 56 zugeordnet sind, öffnen. Die von dem Luftverdichter 56, 113 verdichtete Luft strömt in den Brennraum 1, 91. Der Luftverdichter 56, 113 hat die maximale Verdichtung erreicht, wo auch die Brennraumventile 4 die dem Luftverdichter zugeordnet sind, schließen, wenn der Rotationskolben 24 anfängt, das Trennelement 29 zu verlassen. Der Luftverdichter 56, 113 ist gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57 so angeordnet, dass der Luftverdichter 56, 113 entgegengesetzt der Drehrichtung des Rotationskolbenmotors 57 arbeitet und den maximalen Luftdruck erzeugt, wenn der Rotationskolbenmotor 57 das Trennelement 29 verlässt. Sind die Brennraumventile 4 die dem Luftverdichter 56 zugeordnet sind geschlossen, öffnet das Brennraumventil 74, 98, das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Erst wenn der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck fast erreicht hat, öffnet das Zünkammerventil 74, 98 das dem Zündverdichter zugeordnet ist. Hat der Zündverdichter 90, 114 den maximalen Druck erreicht oder der Hubkolbenzündverdichter 17, wie er in Figur 15 dargestellt ist, hat den oberen Totpunkt erreicht, schießt sich das Zünkammerventil 74, 98, das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Der Kraftstoff strömt erst dann in die Zündkammer 2, 92 wenn die Zündung erfolgen soll. Damit wird ein Klopfen bzw. eine Selbstzündung unterbunden, wenn die Zündung durch eine Fremdzündung erfolgen soll. Kurz bevor das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 schließt, erfolgt die Zündung bei fremdgezündeten Kraftstoffen. Bevor der Druckaufbau im Brennraum 1 erfolgt, hat das Trennelement 29 den Kreisringzylinder 32 geschlossen. Während der Verbrennung, mit dem damit einhergehenden Druckaufbau, öffnet das Überdruckventil 72 oder das angesteuerte Überdruckventil 170 und das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist 5 öffnet, welches z. B. ein angesteuertes Überdruckventil 170, welches ein Federdruckventil 140 in Kombination mit dem Überdruckventil 72 oder ein anderes Ventil, Hahn oder Absperrschieber sein kann. Wenn die Verbrennung immer erfolgt ist, öffnet das angesteuerte Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Die Druckenergie der verbrennenden Gase wirkt auf den Kolben 25 des Rotationskolbenmotors 57 und die andere Seite des Kolbens 26 schiebt die verbrannten Gase der vorhergehenden Umdrehung aus den Kreisringzylinder 32 durch den Rotationskolbenmotorauslass 34 in den Abgaskanal oder Auspuff. Dem Rotationskolbenmotor 57 können weitere Brennräume, Luftverdichter und Zündverdichter zugeordnet werden.
In Figur 12 ist als schematische Darstellung eine Schnittdarstellung eines Luftverdichters 56 des Rotationskolben-Verbrennungs-Motor in der dritten Variante gemäß Fig. 11 dargestellt. Einem Rotationskolbenmotor 57 ist ein Brennraum 1 zugeordnet. Das Verdichten von Luft und Kraftstoff erfolgt bei jeder Umdrehung in den Brennraum 1. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit derselben Geschwindigkeit, jedoch gegenläufigen Umdrehung wie der Rotationskolbenmotor 57. Der Rotationskolbenmotor 57 gibt bei jeder Umdrehung Arbeit ab. Dem Luftverdichter 56 ist ein angesteuertes Brennraumspülventil 59 zugeordnet.
Die Figur 13 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 mit verschiedenen Höhen des Kolbens 24 des Rotationskolbenmotors 57, des Kolbens 38,109 des Luftverdichters 56, 113 und des Kolbens 77, 104 des Zündverdichters 90, 114. Jeder Kolben kann eine andere Höhe aufweisen. Damit verringert oder vergrößert sich entsprechend auch der Durchmesser der Nabe 76, 105 des Zündverdichters 90, 114, die Nabe 36, 110 des Luftverdichter 56,113 und/oder die Nabe 22 des Rotationskolbenmotor 57. Ebenso verringert oder vergrößert sich entsprechend auch das Trennelement 82,107, des Zündverdichter 90, 114, das Trennelement 43,112 des Luftverdichter 56,113 sowie das Trennelement 29 des Rotationskolbenmotors 57. Jede der Wellen, die Welle 21 der Nabe 22 Rotationskolbenmotor 57, die Welle 35, 111 der Nabe 36, 110 des Luftverdichter 56, 113 und die Welle 75,106 der Nabe 76, 105 des Zündverdichters 90, 114 befindet sich in einer axialen Flucht bzw. auf einer Achse oder auf derselben Höhe, weil der Kreisringzylinders 32 des Rotationskolbenmotors 57, der Kreisringzylinder 46 des Zündverdichters 90, 114 und der Kreisringzylinder 46 des Luftverdichter 56, 113 vorzugsweise denselben Außendurchmesser aufweisen.
In Figur 14 ist alternativ oder zusätzlich zur Figur 13 als schematische Darstellung ein Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 mit verschieden großen Naben bei gleicher Kolbenhöhe dargestellt. Wenn der Kreisringzylinders 32 des Rotationskolbenmotors 57, der Kreisringzylinder 85, 150 des Zündverdichters 90, 114 und der Kreisringzylinder 46, 151 des Luftverdichter 56, 113 nicht denselben Durchmesser aufweisen, verschiebt sich die Höhe des Brennraumes 1, 91 und es bilden sich Stufen im Brennraum 1, 91. Alternative oder auch zusätzlich verschieben sich dadurch die Position der Wellen, die Welle 21 der Nabe 22 Rotationskolbenmotor 57, die Welle 35, 111 der Nabe 36, 110 des Luftverdichter 56, 113 und die Welle 75,106 der Nabe 76, 105 des Zündverdichters 90, 114 zueinander und müssen über zusätzliche Zahnräder 19 oder einer anderen Kraftübertragung miteinander verbunden werden. Weist der Zündverdichterkolben 77, 104, der Luftverdichterkolben 38, 109 und der Rotationskolbenmotorkolben 24, je eine andere Höhe auf, dann verändert sich auch der Durchmesser der Zündverdichternabe 76, 105, der Luftverdichternabe 36, 110 sowie der Rotationskolbenmotornabe 22. Vorzugsweise weist das Zündverdichtertrennelement 82, 107 denselben Durchmesser auf wie die Zündverdichternabe 76, 105. Vorzugsweise weist das Luftverdichtertrennelement 43, 112 denselben Durchmesser auf, wie die Luftverdichternabe 36, 110. Vorzugsweise weist das Rotationskolbenmotortrennelement 29 denselben Durchmesser auf, wie die Rotationskolbenmotornabe 22. Weil die Zündverdichternabe 76, 105, die Luftverdichternabe 36, 110, die Rotationskolbenmotornabe 22 je einen anderen Durchmesser aufweist, weist auch das Zündverdichtertrennelement 82, 107, das Luftverdichtertrennelement 43, 112 und das Rotationskolbenmotortrennelement 29 einen anderen Durchmesser auf, so dass jeder Nabe und jedem Trennelement Zahnräder 19 zugeordnet sein müssen, mit denselben Durchmesser der jeweiligen Nabe und dem dazugehörigen Trennelement. Weil die Zündverdichternabe 76, 105, die Luftverdichternabe 36, 110 und die Rotationskolbenmotornabe 22 je einen anderen Durchmesser aufweist, verschiebt sich auch die Position der Trennelementwellen, der Trennelementwelle 81, 108 der Zündverdichters 90, 114, Trennelementwelle 42, 94 des Luftverdichter 56,113 und die Trennelementwelle 28 des Rotationskolbenmotor 57. Vorzugsweise sollte immer dieselbe Kolbenhöhe vorhanden sein und das Volumen durch die Kolbenbreite 77, 104, 38, 109, 24 variieren. Vorzugsweise sollte immer dieselbe Kolbenhöhe vorhanden sein, damit immer derselbe Naben 76, 36, 22, 105, 110 vorherrscht und mehrere Naben 76, 36, 22, 105, 110 einem Trennelement 82, 107, 43, 112, 29 zugeordnet werden können. Weisen alle Naben 76. 105, 36, 110, 22, alle Trennelemente 82, 107, 43, 112, 29 denselben Durchmesser auf mit verschiedenen Kolbenhöhen 77, 38, 24, 109, 104 vergrößert oder verkleinert sich der Außendurchmesser des Kreisringzylinders 32, 46, 85, 150, 151. Der Brennraum 1, 91 kann dann Stufen aufweisen, wenn der Kreisringaußendurchmesser von Zündverdichter 90, 114, Luftverdichter 56, 113 und Rotationskolbenmotor 57 verschiedene Durchmesser und verschiedene Höhen aufweist. Vorzugsweise weist der Kreisringaußendurchmesser von Zündverdichter 90, 114, Luftverdichter 56, 113 und Rotationskolbenmotor 57 immer denselben Durchmesser auf, damit der Brennraum 1 ,91 immer dieselbe Höhe aufweist. Die jeweilige Aussparung 83, 44, 30 in dem Zündverdichtertrennelement 82, 107, im Luftverdichtertrennelement 43, 112 und im Rotationskolbenmotortrennelement 29 sind vorzugsweise der entsprechenden Kolbenhöhe angepasst.
Bei unterschiedlichen Durchmessern des Rotationskolbenmotor 57 zu den Durchmessern des Luftverdichters 56 und des Zündverdichter 90 arbeiten diese bei einem größeren Durchmesser als der des Rotationskolbenmotor 57 mit der halben Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Die Luftverdichternabe 36, das Luftverdichtertrennelement 43, die Zündverdichternabe 76, das Zündverdichtertrennelement 82 weisen, wie in Figur 14 dargestellt, einen größeren Durchmesser auf als die Rotationskolbennabe 22 und das Rotationskolbentrennelement 29.
In Figur 15 ist als schematische Darstellung ein Rotationskolben-Verbrennungs-Motor mit einem Hubkolbenzündverdichter 17 dargestellt. Der Rotationskolben-Luftverdichter 56 und der Hubkolben-Zündverdichter 17 arbeiten mit der halben Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Die Luftverdichternabe 36 und das Luftverdichtertrennelement 43 weisen einen größeren Durchmesser auf als die Rotationskolbennabe 22 und das Rotationskolbentrennelement 29.
Die Figur 16 stellt als schematische Darstellung eine Anordnung für einen verstellbaren Anpressdruck zwischen Nabe und Trennelement an einem Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 dar. Verschiebbare Abdichtelemente [nicht dargestellt] gleichen Ausdehnungsunterschiede zwischen Naben 22, 36,110, 76, 105 mit Kolben 24, 38, 109, 77, 104 und einem Gehäuse aus. Die verschiebbaren Abdichtelemente [nicht dargestellt] gleichen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Trennelementen 29, 43, 112, 82, 107 mit Kolben 24, 38,109, 77, 104 und dem Gehäuse aus. Die verschiebbaren Abdichtelemente [nicht dargestellt] gleichen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Trennelement 29, 43, 112, 82, 107 und dem Gehäuse aus.
Hierfür kommen drei Varianten in Betracht:
In einer ersten Variante sind alle Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 fest mit dem Gehäuse verbunden und das Lager 241 aller Naben 22, 36,110, 76, 105 befindet sich in einem verschiebbaren Element 240, welches dem Gehäuse zugeordnet ist. Auf dem verschiebbaren Element 240, in dem sich das Lager 241 für die Welle 21, 35, 75, 111, 106 der Nabe befindet und sich in Richtung Trennelement 29, 43, 112, 82, 107 verschieben lässt, wirkt ein Druck von einer Feder 129, wodurch eine konstante oder mit höheren Brennraumdruck steigende und mit geringerem Brennraumdruck sinkende Kraft der Nabe 22, 36,110, 76, 105 auf das Trennelement 29, 43, 112, 82, 107 wirkt.
In einer zweiten Variante sind alle Naben 22, 36,110, 76, 105 fest mit dem Gehäuse verbunden und das Lager 240 aller Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 befindet sich in einem verschiebbaren Element 240 welches dem Gehäuse zugeordnet ist. Auf dem verschiebbaren Element 240, an bzw. in dem sich das Lager 241 für die Welle 28, 42, 81, 94, 108 der Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 befindet und sich in Richtung Nabe 22, 36,110, 76, 105 verschieben lässt, wirkt ein Druck von einer Feder 129, wodurch eine konstante oder mit höheren Druck steigende und mit geringerem Druck sinkende Kraft des Trennelements 29, 43, 112, 82, 107 auf die Nabe 22, 36,110, 76, 105 wirkt.
In einer dritten Variante befinden sich alle Lager der Naben 22, 36,110, 76, 105 und der Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 in einem verschiebbaren Element 240 welches dem Gehäuse zugeordnet ist. Auf dem verschiebbaren Element 240, in dem sich das Lager 241 für die Welle 21, 35, 75, 111, 106 der Naben 22, 36,110, 76, 105 und für die Welle 28, 42, 81, 94, 108 der der Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 befindet und sich in Richtung Nabe 22, 36,110, 76, 105 und Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107 verschieben lässt, wirkt ein Druck von einer Feder 129, wodurch eine konstante oder mit höheren Brennraumdruck steigende und mit geringerem Brennraumdruck sinkende Kraft des Trennelements 29, 43, 112, 82, 107 und auf die Nabe 22, 36,110, 76, 105 wirkt.
Die Figur 17 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50, bei dem die Breite des jeweiligen Kolbens 24, 38,109, 77, 104 geringer ist als die Breite der Nabe 22, 36,110, 76, 105 und des Trennelemente 29, 43, 112, 82, 107. Damit die Kolben 24, 38,109, 77, 104 nicht durch den Anpressdruck der Feder 242 in die Aussparung der Trennelemente 83, 44, 30 hineingedrückt werden, ist die Breite der Kolben 24, 38,109, 77, 104 geringer, als die Breite der Naben 22, 36,110, 76, 105 und das Trennelement 29, 43, 112, 82, 107. Vorzugsweise ist der Kolben 24, 38,109, 77, 104 axial in der Mitte angeordnet, so dass links und rechts bei der Nabe 22, 36,110, 76, 105 eine Lauffläche 202 entsteht, die an die Lauffläche des Trennelements 29, 43, 112, 82, 107 angepresst ist. Die Aussparung im Trennelement 83, 44, 30 ist so gestaltet, dass der Kolben 24, 38,109, 77, 104 ungehindert, ohne einen Druckaufbau zu verursachen oder einen Unterdruck zu verursachen, die Aussparung im Trennelement 83, 44, 30 ohne eine Kraftaufwendung durchläuft.
Die Figur 18 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 mit einem Überdruckventil 72 im Brennraum 1, 91. Ist dem Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, kein angesteuertes Überdruckventil 170 zugeordnet, sondern ein nicht durch Überdruck selbstständig öffnendes Ventil, dann ist es zwingend notwendig, dass dem Brennraum 1, 91 das Überdruckventil 72 zugeordnet ist, damit der entstehende Überdruck, der durch die Verbrennung entsteht, in den Kreisringzylinders des Rotationskolbenmotors 32 strömen kann und auf die Druckseite 25 des Kolbens wirkt 24. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass sich kein zu hohem, zerstörerischem Druck im Brennraum 1, 91 aufbauen kann. Solange die Verdichtung von Luft und Kraftstoff in den Brennraum 1, 91 erfolgt, solange bleibt das Überdruckventil 72 abdichtend geschlossen. Erst, wenn durch die Verbrennung ein Überdruck entsteht, öffnet das Überdruckventil 72. Die dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnete Brennraumventile 5 müssen öffnen, wenn die Zündung erfolgt ist und die Verbrennung stattfindet.
Die Figur 19 zeigt als schematische Darstellung einen Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 mit einem außenliegenden Synchronisationsgetriebe. Die Kegelzahnräder 20, die das Synchronisationsgetriebe bilden, bewirken eine Umkehr der Drehrichtung von der Welle 21 der Rotationskolbenmotornabe 22 zur Rohrwelle 115 der Luftverdichternabe 36, und der Zündverdichternabe 76, die jetzt die gegenläufige Drehrichtung aufweist als die Welle 21 der Rotationskolbenmotornabe 22. Dies ist erforderlich, weil sich der Rotationskolbenmotor 57 von dem Brennraum 1, 91 entfernend arbeitet und der Luftverdichter 56, 113 und der Zündverdichter 74, 98, 17, 90, 114, 64, 65, 66, 67 zum Brennraum 1, 91 hinarbeitet.
Die Kegelzahnräder 20, die das Synchronisationsgetriebe bilden, können auch innenliegend angeordnet sein, wie dies in den Figuren 9, 11 ,13 dargestellt ist.
Ebenso bilden die Zahnkränze 19 oder Zahnräder 19 das Synchronisationsgetriebe, wie dies in den Figuren 1, 3, 14, 15 dargestellt ist.
Die Figur 20 stellt Der Luftverdichter 56 und der Rotationskolben-Zündverdichter 90 arbeitet mit der halben, gegenläufigen Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 weisen eine Rohrwelle mit Innenzahnkranz 115 auf. Der Innenzahnkranz 115 weist doppelt so viel Zähne gegenüber dem Zahnrad 19 auf, welches sich auf der Rotationskolben-Naben-Welle 21 befindet. Durch diese Anordnung verschiebt sich die Nabe des Luftverdichters 36 und die Nabe des Zündverdichters nach oben, nach unten oder es erfolgt, kann eine Verschiebung nach allen Seiten erfolgen. Der Brennraum 1 kann auch eine Verschiebung nach oben, nach unten oder es kann eine Verschiebung nach allen Seiten erfolgen. Die Luftverdichternabe 36 und die Zündverdichternabe 76 können im Durchmesser kleiner werden, wenn die Rohrwelle in Richtung Brennraum eine Verschiebung erfährt. Die Luftverdichternabe 36 und die Zündverdichternabe 76 können im Durchmesser größer werden, wenn die Rohrwelle in Richtung Trennelement eine Verschiebung erfährt. Die Rohrwelle mit dem Innenzahnkranz 115 kann zwischen den Naben 36 und 22 angeordnet sein, kann in der Nabenaussparung 37 und 23 angeordnet sein oder Außerhalb der Naben 36 und 22, wie hier dargestellt angeordnet sein. Der Luftverdichter 56 und der Rotationskolben-Zündverdichter 90 arbeitet mit der halben Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Die Luftverdichter-Nabe 36, das Luftverdichter-Trennelement 43, die Zündverdichter-Nabe 76 das Zündverdichter-Trennelement 82 und weist denselben Durchmesser auf wie die Rotationskolben-Nabe 22 und das Rotationskolben-Trennelement 29.
Die Figur 21 zeigt den Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 in der Variante 1, wo der Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 bei jeder 2. Umdrehung Arbeit abgibt. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit der halben, gegenläufigen Umdrehungszahl gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Die von dem Kolben 24 angetriebene Welle 21 überträgt die Kraft für das Antreiben des Luftverdichters 56 und des Zündverdichters 90 eine innerhalb des Rotationskolbenverbrennungsmotor liegendes Zahnrad 19. Dieses Zahnrad 19 überträgt die Kraft auf ein darunter liegendes Zahnrad 19, mit derselben Umdrehungszahl wie die Welle 21 auf eine 2. Welle, auf dem sich ein Zahnrad mit derselben Größe befindet. Die beiden Zahnräder 19 auf der 2. Welle sind mit dieser Welle fest verbunden. Das 2. Zahnrad auf der 2. Welle überträgt die Kraft auf eine Rohrwelle mit Innenzahnkranz 115. Die Rohrwelle mit Innenzahnkranz 115 weist die doppelte Anzahl der Zahnradzähne auf gegenüber dem 2. Zahnrad. Aus diesem Grund rotiert die Rohrwelle mit Innenzahnkranz 115, die fest mit der der Nabe des Luftverdichters 36 und der Nabe des Zündverdichters 76 verbunden ist, nur mit der halben Umdrehungszahl gegenüber der Rotationskolben-Naben-Welle 21.
Die Figur 22 stellt einen Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 dar, dem ein Spülverdichter 51, 166 zugeordnet ist. Der Spülverdichter hat die Aufgabe die Verbrannten Gase aus der Zündkammer 55, 2, 92, 68. 69, 70, 71 und dem Brennraum 1, 91 durch frische gefilterte Luft zu ersetzen und die verbrannten Gase in den Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor 32 zu verdrängen. Dem Spülverdichter 51, 166 ist ein angesteuertes, zwei Seiten druckfestes Spülventil 59, 97 zugeordnet. Wenn der Rotationskolbenmotor Kolben 24 die ständig offene Auslassöffnung, Auslass Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor 34 erreicht hat, dann befindet sich der Spülverdichter 51, 166 eine Rotationskolbenmotor Kolbenbreite 24 vor dem maximalen Druckaufbau und das Spülventil 59, 97 öffnet. Wenn der Rotationskolbenmotor Kolben 24 den Auslass Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor 34 passiert hat, dann hat der Kolben des Spülverdichter 52,167 den maximalen Druckpunkt erreicht. Das Spülventil 59, 97 schließt und gleichzeitig schließen die Ventile die dem Rotationskolbenmotor 5, 100 zugeordnet sind. Sind diese Ventile, 59, 97, 5, 100 geschlossen, dann öffnen die Ventile die dem Luftverdichter 4, 99 zugeordnet sind und die Luft verdichtet in den Brennraum 1, 91 hinein. Wenn der Kolben Rotationskolbenmotor das 24 Trennelement passiert hat, schließen die die Ventile die dem Luftverdichter 4, 99 zugeordnet sind. Wenn das Trennelement 29 anfängt den Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor 32 zu schließen, öffnet das dem Zündverdichter zugeordnete Zündverdichterventil 74. Der Kraftstoff strömt in die Zündkammer 55, 2, 92, 68. 69, 70, 71 und wenn das Trennelement 29 den Rotationskolbenmotor 32 geschlossen hat, ist auch das Zündverdichterventil 74 das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist, geschlossen und es erfolgt die Zündung. Weiteren Brennräumen können weitere Spülverdichter 51 zugeordnet werden. Einem Spülverdichter 51 kann ein Brennraum 1 und ein Zündkammer 2, 92 zugeordnet werden. Mehrere Spülverdichter 51 können mehreren Brennräumen 1, 91 und weitere Brennräumen zugeordnet werden. Mehrere Spülverdichter 51 können mehreren Zündkammern 55, 2, 92, 68. 69, 70, 71 und weitere Zündkammern zugeordnet werden. Spülverdichter 51
Die Figur 23 zeigt Die Zündkammer- und Brennraumeinspritzung von Benzin und Kerosin. Hier entfällt der Zündverdichter 90. Alle Varianten, die Luftverdichter-Nabe 36 und das Luftverdichter-Trennelement 43 weist einen größeren, einen kleineren oder denselben Durchmesser auf wie die Rotationskolben-Nabe 22 und das Rotationskolben-Trennelement 29 können hier angewendet werden. Bei der Zündkammer- und Brennraumeinspritzung von Benzin, Kerosin oder anderen flüssigen fremdgezündeten Kraftstoffen entfällt der Zündverdichter 90. Der Luftverdichter 56 kann ein mehrfaches Volumen aufweisen gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Der Luftverdichter 56 kann im Durchmesser größer oder kleiner sein oder und eine längere oder kürzere Breite aufweisen. Das Kerosin, oder Benzin oder andere fremdgezündete Kraftstoffe wird direkt in die Zündkammer 2, 68, 69, 70, 71, 92 oder dem Brennraum 1, 91 eingespritzt. Der Luftverdichter 56 ist größer ausgelegt, damit in großen Hohen 10 km und höher die entsprechend notwendige Luftmenge für den erforderlichen Sauerstoff verdichtet wird wie am Erdboden und somit die Leistung Höhen-unabhängig immer gleich ist.
Die Figur 24 zeigt den Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 in der Variante 4, wo der Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 bei jeder Umdrehung Arbeit abgibt und einen Brennraum 1 aufweist. Der Luftverdichter 56 und der Zündverdichter 90 arbeiten mit derselben, gegenläufigen Umdrehungszahl, was das Kegelzahnrad 20 bewirkt, gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Der Luftverdichter 56 ist hier wesentlich größer und der Rotationskolbenmotor 57 wird für Luftfahrzeuge eingesetzt. Weil der Luftverdichter 56 und 113 frei gestaltbar und hier ganz links außen angeordnet ist, kann er der gewünschten Flughöhe angepasst werden. Grundsätzlich kann der Zündverdichter 90, 114, der Luftverdichters 56, 113 und der Rotationsmotor 57 beliebig angeordnet sein. So kann die Drosselklappe 16, 48 und 87 den höhenabhängigen Lufteinlass regeln, so dass auch in der maximalen Höhe die entsprechend notwendige Luftmenge für den erforderlichen Sauerstoff wie am Erdboden verdichtet werden kann und es zu keiner Leistungsverminderung kommt. Bei dem Einsatz von selbstzündenden Kraftstoffen und vergasten Kraftstoffen muss der Zündverdichter 90 und 113 ebenfalls vergrößert und dem Volumen des Luftverdichters 56 und 114 angepasst werden. Bei dem Einsatz von gasförmigen unter Druck stehenden Kraftstoffen und flüssigen Kraftstoffen, die direkt in die Zündkammer 2 und 92 und den Brennraum 1 und 91 eingespritzt werden, muss der Zündverdichter 90 und 113 nicht vergrößert werden oder kann ganz entfallen.
Die Figur 25 zeigt Das Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil Druckmesser Luftdruck Brennraumdruckmesser 89 Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil 196 findet Anwendung in allen Luftfahrzeugen und Fluggeräte, wie Flugzeuge, Hubschrauber usw., weil der Lufteinlass Kreisringzylinder Luftverdichter 47 immer offen und kein Ventil zugeordnet ist, kann die Luft in den Kreisringzylinder Luftverdichter 46 strömen, wenn sich das Luftfahrzeug auf dem Erdboden befindet. Wenn das Luftfahrzeug startet, den Motor anlässt, befindet sich zu viel Luft im Kreisringzylinder Luftverdichter 46. Damit kein zu hoher Luftdruck entsteht, entweicht die überschüssige Luft über das Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil 196. Die Drosselklappe 48 regelt die weitere Luftzuführung und verhindert, regelt den Lufteinlass am Erdboden, so dass nicht zu viel Luft in den Lufteinlass des Luftverdichter-Kreisringzylinder 47 angesaugt wird. Je höher das Luftfahrzeug steigt, umso mehr öffnet sich die die Drosselklappe 48, so dass in 10.000 m Höhe oder noch höher die entsprechend notwendige Luftmenge für den erforderlichen Sauerstoff angesaugt wird wie am Erdboden. Diese Anordnung macht einen zusätzlichen Turbolader oder Kompressor überflüssig und gewährleistet, dass der Rotationskolbenverbrennungsmotor immer, egal in welcher Höhe, dieselbe maximale Leistung abgeben kann wie am Erdboden. Der Druckmesser 89 für den Luftverdichterdruck und/oder Brennraumdruck misst im Luftverdichter den maximal erzeugten Luftverdichtungsdruck und anhand dieses Messwertes steuert das Steuergerät die Drosselklappe 48 an, damit der Luftverdichter 56, 113 in jeder Höhe immer den notwendigen Luftdruck im Luftverdichter 56, 113 erzeugt. Dasselbe gilt für die Drosselklappe 16 die dem Zündverdichter 17, 90 und 114 zugeordnet sein kann, wenn vergaste Kraftstoffe zum Einsatz kommen.
Die Figur 26 zeigt Rotationskolbenmotor 57 sind fünf Zündverdichter 64, 65, 66, 67, 90 zugeordnet. Alle Varianten, die Luftverdichter-Nabe 36 und das Luftverdichter-Trennelement 43 können einen größeren, einen kleineren oder denselben Durchmesser auf wie die Rotationskolben-Nabe 22 und das Rotationskolben-Trennelement 29 aufweisen.
Der Luftverdichter 56 kann ein mehrfaches Volumen aufweisen gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57. Der Luftverdichter 56 kann im Durchmesser größer oder kleiner sein oder und eine längere oder kürzere Breite aufweisen. Einem Brennraum 1, 91 können beliebig viele Zündverdichter 17, 64, 65, 66, 67, 90, zugeordnet werden. Einem Brennraum 1 sind fünf oder mehr Zündverdichter 17, 64, 65, 66, 67, 90, 114 zugeordnet.
Einem 2. Brennraum 91 können ebenfalls fünf oder mehr Zündverdichter 17, 64, 65, 66, 67, 90, 114 zugeordnet werden. Jeder einzelne Zündverdichter 17, 64, 65, 66, 67, 90, 114 ist einzeln zu und abschaltbar. Es können mehrere Zündverdichter gleichzeitig arbeiten. So kann Wasserstoff und Biogas gleichzeitig eingesetzt werden, wobei der Wasserstoff für die Biogaszündung, Flammenzündung, dient. Gleichzeitig kann auch Diesel, Benzin und weitere Kraftstoffe eingesetzt werden, entweder alle Kraftstoffe gleichzeitig oder verschiedene Kraftstoffe in Kombination oder jeden Kraftstoff einzeln. Dem jeweiligen Kraftstoff ist die entsprechende Zündkammer zugeordnet. Dadurch können verschiedenste Kraftstoffe zum Einsatz kommen, ohne einen anderen Motor zu benötigen. Der Rotationsverbrennungsmotor 50 kann mit mehreren gasförmigen fremdgezündeten Kraftstoffen, mehreren gasförmigen flammen gezündeten Kraftstoffen, mehreren flüssigen fremdgezündeten Kraftstoffen und mehreren flüssigen selbstzündenden Kraftstoffen einzeln oder in Kombination betrieben werden. Die Zündverdichter sind für den effizienten Einsatz der Kraftstoffe zuständig. Für die effiziente Leistungssteigerung ist die Kraftstoffzuführung 9, 10, 11 zuständig.
Die Figur 27 zeigt Weist der Außendurchmesser der Zündverdichternabe 76, der Luftverdichternabe 36 und der Rotationskolbennabe 22, denselben Durchmesser auf, weist der Zündverdichterkolben 77, der Luftverdichterkolben 38 und der Rotatonskolbenmotorkolben 24 dieselbe Kolbenhöhe auf, weist der Außendurchmesser des Zündverdichtertrennelements 82, das Luftverdichtertrennelement 43 und das Rotationskolbentrennelement 29, denselben Durchmesser auf, dann kann einem Zündverdichtertrennelement 82, einem Luftverdichtertrennelement 43 und einem Rotationskolbentrennelement 29 1 bis 4 Zündverdichternaben 76, Luftverdichternaben 36 und Rotationskkolbennaben 22 mit den dazugehörigen Zündverdichterkreisringzylinder 85, Luftverdichterkreisringzylinder 46 den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 zugeordnet werden mit dem Brennraum 1, mit oder ohne dem zweiten Brennraum 91, mit oder ohne dem 2. Zündverdichter 114 und dem zweiten Luftverdichter 113. Die Zündverdichternabe 76, die Luftverdichternabe 36 und die Rotationskolbennabe 22 können in jeden beliebigen Winkel dem Zündverdichtertrennelement 82, dem Luftverdichtertrennelement 43 und dem Rotationskolbentrennelement 29 zugeordnet werden.
Die Figur 28 zeigt im Brennraum 1, 91 zugeordnete Leitschaufeln 63. Nicht vergaste gasförmige Kraftstoff, aus einem Druckbehälter kommende gasförmige Kraftstoffe werden von dem Zündverdichter 90, 114 in die Zündkammer 2, 92 und bei größerer Kraftstoffmenge in den Brennraum 1, 91 verdichtet. In der Zündkammer 2, 92 und dem Brennraum 1, 91 erfolgt die Durchmischung des gasförmigen Kraftstoffes mit der verdichteten Luft, wodurch ein zündfähiges Kraftstoffluftgemisch entsteht. Die Leitschaufeln 63 dienen der optimalen Durchmischung des Kraftstoffes und der Luft, damit sich immer ein Zündfähiges Kraftstoffluftgemisch in der Zündkammer 2, 92 und dem Brennraum 1, 91 einstellt. Je nach Kraftstoffmenge entsteht das zündfähige Kraftstoffluftgemisch in der Zündkammer 2, 92 oder an verschiedenen Stellen im Brennraum 1, 91. Aus diesem Grund sind der Zündkammer 2, 92 Zündkerzen 3 zugeordnet und über den gesamten Brennraum 1, 91 mehrere Zündkerzen 3 verteilt zugeordnet. Der Zündfunke einer oder mehrerer Zündkerzen 3 zündet das Kraftstoffluftgemisch. Es können weitere Zündkerzen, hier nicht dargestellt, angeordnet sein die später Zünden und noch weitere Zündkerzen, hier nicht dargestellt, angeordnet sein die noch später zünden. Dadurch entsteht ein verlängerter Zündfunke, der das Kraftstoffluftgemisch optimal zündet.
Die Figur 29 zeigt die Zündkammer 2 für die Anwendung von selbst zündenden Kraftstoffen. Der Hubkolbenzündverdichter 17 oder saugt gefilterte Luft durch das angesteuerte Ansaugventil 14 an oder der Rotationskolbenzündverdichter 17 saugt gefilterte Luft an. Befindet sich der Hubkolbenzündverdichter 17 am unteren Totpunkt schließt das angesteuerte Ansaugventil 14 und der Hubkolbenzündverdichter 17 verdichtet die Luft durch das dem Zündkammerventil 74, das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist in die Zündkammer 2, 92. Wenn der Hubkolbenzündverdichter 17 den oberen Totpunkt erreicht hat, dann schließt das Zündkammerventil 74 das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist. In der Zündkammer 2 ist die Luft so hoch verdichtet und hat sich so sehr erhitzt, dass der durch die Einspritzdüse flüssige selbstzündende Kraftstoffe 10 eingespritzte Kraftstoff selbst zündet. Durch das Verbrennen des selbst zündenden Kraftstoffes öffnet das bis dahin geschlossene Brennraumventil 140 das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist angesteuerte Federdruckventil 140 oder ein anderes Ventil durch den Druckaufbau selbstständig. Wenn die Verbrennung stattfindet, öffnet das Brennraumventil 140 das der Zündkammer 2, 92 zugeordnet ist angesteuerte Federdruckventil 140 oder ein anderes Ventil angesteuert. Das verbrennende Gas trifft im Brennraum 1 auf die Überschussluft und kann hier vollständig verbrennen.
Die Figur 30 zeigt, dass einem Zündverdichter 17, 90 zwei Zündkammern 2, 55 zugeordnet sind. In die Zündkammer 2 erfolgt die Zündung von selbstzündenden Kraftstoffen, wie in Figur 29 beschrieben. In der zweiten Zündkammer 55 erfolgt das Einspritzen von fremdgezündeten flüssigen Kraftstoffen 10 oder und das Einströmen von gasförmigen, fremdgezündeten Kraftstoffen 11, nicht dargestellt. Damit der Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 auch in sehr kalten Regionen immer anspringt erfolgt das Schließen der Drosselklappe 16 und das Schließen der Kraftstoffzuführung des selbstzündenden Kraftstoffes. Die Kraftstoffzuführung der fremdgezündeten flüssigen oder und gasförmigen Kraftstoffe ist geöffnet. Ist der Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 angesprungen und warmgelaufen, dann erfolgt das vollständige Öffnen der Drosselklappe 16 und das Öffnen der Kraftstoffzuführung des selbstzündenden Kraftstoffes. Die Kraftstoffzuführung der fremdgezündeten Kraftstoffe wird geschlossen und der Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 kann mit selbstzündendem Kraftstoff weiter betrieben werden. Hier besteht ein gravierender Unterschied zum Hubkolbenverbrennungsmotor, wo die Ventile nur auf einer Seite dem Druck ausgesetzt sind. Bei den Ventilen im Rotationskolbenverbrennungsmotor wirkt Druck von zwei Seiten auf die Ventile. Das Brennraumventil 74 als Zündkammerventil 74 ist in der Verbindung vom Zündverdichter 90 zur Zündkammer 2 angeordnet. Bei der Dieseleinspritzung ist die Zündkammer 2 geschlossen, wie in Figur 29 dargestellt. Dieser Zündkammer 2 ist ein weiteres Ventil zugeordnet, nämlich das Brennraumventil 140, was der Zündkammer 2 in der Verbindung zum Brennraum 1 zugeordnet ist.
Die Figur 31 zeigt das Überdruckventil 72 das dem Brennraum 1, 91 zugeordnet und in der Figur 18 beschrieben ist. Der Federdruck 129 kann durch die Schraube 172 eingestellt werden. Das Überdruckventil 72 arbeitet zusammen mit dem Angesteuerte Federdruckventil 140, Figur 32, dem Breitschlitzzylinderhahn 148, Figur 35 und dem Absperrschieber 190, Figur 36 zusammen was den Vorteil bietet, dass der Ventilteller nicht in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 hineinragt.
Die Figur 32 zeigt das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, in der Variante angesteuertes Federdruckventil 140 welches in Kombination mit dem Überdruckventil 72, wie in Figur 31 dargestellt, angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Ventilteller 134 nicht in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 hineinragt. Der Federdruck 129 kann mit der Federspannhülse mit Innengewinde 136 eingestellt werden.
Die Figur 32 zeigt in einer Variante das Brennraumventil 4, 99 das dem Luftverdichter 56,113 zugeordnet ist. Der Luftverdichter 56, 113 verdichtet die Luft im Kreisringzylinder 46, 85 und die Feder hält den Ventilteller 134 so lange geschlossen, bis das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, nach der Verbrennung im Rotationskolbenmotorkreisringzylinder 32, geschlossen ist.
Erst danach öffnet das angesteuerten Federdruckventils 140 angesteuert durch die Nockenwelle 18 und die teilweise verdichtete Luft kann in den Brennraum 1, 91 hineinströmen. Gegenüber dem Hubkolbenverbrennungsmotor, wo der Druck immer nur auf eine Seite auf das Ventil einwirkt, wirkt der Druck im Rotationskolbenverbrennungsmotor von 2 Seiten auf das Ventil.
Die Figur 32 zeigt eine Variante, das Zündkammerventil 74, 140 was dem Zündverdichter 17, 90, 114 zugeordnet ist. Das Brennraumventil 140 muss der Zündkammer 2 zugeordnet sein und als ein sich durch den durch die Verbrennung aufbauenden Druck selbstständig öffnendes Ventil, damit der Druck durch die verbrennenden Gase die Zündkammer 2 nicht zerstören, wie in Figur 29 dargestellt. Das Zündkammerventil 74, 140 was dem Zündverdichter 17, 90, 114 zugeordnet ist und das Brennraumventil 140, das der Zündkammer 2, 92 zugeordnet ist, kann jeweils ein angesteuertes Federdruckventil 140 sein.
Die Figur 33 zeigt eine Variante, Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, das Angesteuerte Überdruckventil 170. Solange Kraftstoff oder Luft durch den Zündverdichter 90, 114 in die Zündkammer 2, 92 und in den Brennraum 1, 91 hinein verdichtet und Luft durch den Luftverdichter 56, 113 in den Brennraum 1, 91 hinein verdichtet und auch bei maximalem Druck von dem Kraftstoff und der Luft bleibt das Angesteuerte Überdruckventil 170 geschlossen. Dafür sorgt die Feder 129. Der Federdruck kann durch die Mutter 173 eingestellt werden. Erst wenn durch die Verbrennung des Kraftstoffes ein Überdruck entsteht, drückt dieser Überdruck auf den Ventilteller 134 und öffnet das Ventil 170 damit sich im Brennraum nicht ein zu hoher Druck einstellt. Die verbrennenden Gase strömen in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 und wirken auf den Kolben 25. Weil es vorkommen kann, dass es zu einer Früh- oder Spätzündung kommt, kann hier kein nur angesteuertes Ventil zum Einsatz kommen, weil sich sonst ein zu hoher, zerstörerischer Druck im Brennraum aufbauen könnte. Der durch die Mutter 173 eingestellte Druck der Feder 129 im Angesteuerten Überdruckventil 170 steuert, durch die Verbrennung, aufbauende Druckenergie, das Öffnen des Ventils. Nachdem die Zündung immer erfolgt ist, öffnet das angesteuerte Überdruckventil 170 angesteuert durch die Nockenwelle 18, so dass die restlichen verbrennenden Gase in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 strömen können und der Kolben 25 diese Druckenergie optimal in mechanische Energie umwandeln kann. Das Angesteuerte Überdruckventil 170 verbindet die Arbeitsweise des Überdruckventils 72, Figur 18, 31, und des angesteuerten Federdruckventils 140, wie in Figur 32 dargestellt. Nachteilig bei dieser Variante, dem Angesteuerte Überdruckventil 170, ist, dass der Ventilteller bei dem Öffnen des Ventils in den Rotationskolbenkreisringzylinder 32 hineinragt. Aus diesem Grund muss immer darauf geachtet werden, dass eine Kollision mit dem Rotationskolbenmotorkolben 24 ausgeschlossen ist.
Die Figur 34 zeigt eine Variante eines Zündkammerventils, das dem Zündverdichter 74 zugeordnet ist. Der mit der halben Umdrehungszahl gegenüber dem Zündverdichter 90, 114 rotierende Schmalschlitzzylinderhahn 141 erfüllt dieselbe Aufgabe wie das Zündkammerventil 74, 140, das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist. Der Schmalschlitzzylinderhahn 141 kann das Zündkammerventil 74, das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist, ersetzen und wird dort angeordnet, wo sich der Ventilteller 134 von dem Zündkammerventil 74, das dem Zündverdichter zugeordnet ist, befindet. Der Schmalschlitzzylinderhahn 141 weist die Vorteile auf, dass der Ventilschaft 133 von dem Zündkammerventil 74, das dem Zündverdichter 90, 114 zugeordnet ist, wie in der Figur 29 ersichtlich, abgedichtet nicht durch die Zündkammer 2 führt und auf beiden Seiten Druckfest ist.
Der schmale Schlitz lässt den verdichteten Kraftstoff erst kurz vor dem maximalen Druckaufbau in die Zündkammer 2, 92 strömen und verschließt sofort, wenn der maximale Druck erreicht wurde. Durch die Öffnung 147 erfolgt eine getaktete Ölzuführung, so dass der Zylinder 154 immer geschmiert ist. Der Schmalschlitzzylinderhahn 141 weist eine Kühlung 142 mit Kühlmittel auf. Das Kühlmittel gibt die aufgenommene Wärme an den Kraftstoff und die angesaugte Luft ab und somit geht die Wärme nicht verloren. Die Drehrichtung ist beliebig.
Die Figur 35 zeigt ein Variante, des Brennraumventils 4, 99, das dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet ist. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 arbeitet mit der halben Umdrehungszahl rotierend gegenüber dem Luftverdichter 56, 113 und erfüllt dieselbe Aufgabe wie das angesteuertes Federdruckventil 4, 140 in der Figur 32. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 kann ein Brennraumventil 4, 99, das dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet ist, sein und wird dort angeordnet, wo sich der Ventilteller 134 von dem Brennraumventil 4, das dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet ist, befindet. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 weist die Vorteile auf, dass der Ventilschaft 133 von dem Brennraumventil 4, 140, das dem Luftverdichter 56, 113 zugeordnet ist, wie in der Figur 29 ersichtlich, abgedichtet nicht durch den Brennraum 1, 91 führt und auf beiden Seiten druckfest ist. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 weist eine Kühlung 142 mit Kühlmittel auf. Das Kühlmittel gibt die aufgenommene Wärme an den Kraftstoff und die angesaugte Luft ab und somit geht die Wärme nicht verloren. Durch die Öffnung 147 erfolgt eine getaktete Ölzuführung, so dass der Zylinder immer geschmiert ist. Die Drehrichtung ist ebenfalls beliebig. Ein Steg oder Abstandshalter 156 kann in Abständen angeordnet sein, so dass die Gase durch den Breitschlitzschlitz im Zylinder 155 strömen können. Der Steg oder Abstandshalter 156 verhindert ein Zusammendrücken des Breitschlitzes des Zylinders 154.
Die Figur 35 zeigt ein Variante, des Brennraumventils 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Das Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, kann auch ein, gegenüber dem Rotationskolbenmotor 57 mit der halben Umdrehungszahl rotierender Breitschlitzzylinderhahn 148 sein und erfüllt dieselbe Aufgabe wie das angesteuertes Federdruckventil 140 in der Figur 32. Nur in Verbindung mit dem Brennraum zugeordneten Überdruckventil 72, wie in Figur 31, kann der Breitschlitzzylinderhahn 148 dem Brennraumventil 5 das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, zugeordnet werden. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 kann ein Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, sein und wird dort angeordnet, wo sich der Ventilteller 140, 134 von dem Brennraumventil 4, das dem Luftverdichter 56 zugeordnet ist, befindet. Der Breitschlitzzylinderhahn 148 weist die Vorteile auf, dass der Ventilschaft 133 von dem Brennraumventil 5, das dem das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet, wie in der Figur 29, 32 ersichtlich, abgedichtet nicht durch den Brennraum 1, 91 führt und auf beiden Seiten druckfest ist. Durch die Öffnung 147 erfolgt eine getaktete Ölzuführung, so dass der Zylinder immer geschmiert ist. Der Breitschlitzzylinderhahn 141 weist eine Kühlung 142 mit Kühlmittel auf. Das Kühlmittel gibt die aufgenommene Wärme an den Kraftstoff und die angesaugte Luft ab und somit geht die Wärme nicht verloren. Die Drehrichtung ist beliebig. Ein Steg, Abstandshalter 156 kann in abständen angeordnet sein, so dass die Gase durch den Breitschlitzschlitz im Zylinder 155 strömen können. Der Steg, Abstandshalter 156 verhindert ein Zusammendrücken des Zylinders mit Breitschlitz 154.
Die Figur 36 zeigt für den Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 eine Variante der Absperrschieber 190 in verschiedenen Darstellungen für das Zündkammerventil 74 das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist, das Brennraumventils 4, das dem Luftverdichter 56 zugeordnet ist, und das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist. Für den Absperrschieber 190 gilt dasselbe wie es im Schmalschlitzzylinderhahn 141, wie in Figur 34 und dem Breitschlitzzylinderhahn 148, wie in Figur 35 beschrieben ist. Die Öffnung im Absperrschiebergehäuse kann sich an beliebigen Stellen befinden und kann beliebig breit sein, so dass sie den jeweiligen Erfordernissen für das Zündkammerventil 74 das dem Zündverdichter 90 zugeordnet ist, das Brennraumventils 4, das dem Luftverdichter 56 zugeordnet ist und das Brennraumventil 5, das dem Rotationskolbenmotor 57 zugeordnet ist, entspricht. Der Drehpunkt des Steuerhebels arbeitet mit der halben oder derselben Umdrehungszahl gegenüber dem Zündverdichter 90, 114, dem Luftverdichter 56, 113 und dem Rotationskolbenmotor 57. Durch die Öffnung 147 erfolgt eine getaktete Ölzuführung, so dass der Absperrschieber 191 immer geschmiert ist. Der Absperrschieber 190 weist im Gehäuse eine Kühlung 142 mit Kühlmittel auf. Das Kühlmittel gibt die aufgenommene Wärme an den Kraftstoff und die angesaugte Luft ab und somit geht die Wärme nicht verloren. Die Drehrichtung der Kurbel 185 kann links- oder rechts-herum sein.
Die Figur 37 zeigt für den Rotationskolben-Verbrennungs-Motor 50 eine Variante, den Zeitpunkt bzw. die Lage des Zündversdichterkolbens 77, 104 relativ zur Lage oder Stellung des Luftverdichterkolbens 38, 109 und/oder des Kolbens 24 des Rotationskolbenmotors 57 für den maximalen Verdichtungsdruck des Zündverdichters 90, 114 zu verstellen. In einem Hubkolbenverbrennungsmotor erfolgt bei hohen Umdrehungen die Verstellung der Zündung für eine Frühzündung, damit sich der maximale Druck dann aufgebaut ist, wenn sich das Pleuel und die Kurbelwelle 90° gegenübersteht. Bei hohen Umdrehungszahlen im Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 kann es notwendig werden, dass sich der maximale Druck des Zündverdichters 90, 114 eher einstellt, damit die Zündung früher erfolgt. Aus diesem Grund ist eine Variante, den maximalen Verdichtungsdruck des Zündverdichters 90, 114 zu verstellen, dargestellt. Der Zündverdichterversteller 73 arbeitet stufenlos und kann immer eine optimale Stellung einnehmen. Auf der Luftverdichterwelle 75 angeordnet befindet sich eine axiale parallele Außenverzahnung 117. Ein sich ständig mitdrehendes Zahnradzwischenstück 118 mit einer äußeren Schrägverzahnung 120 weist innen ebenfalls eine axiale parallele Innenverzahnung 119 auf und kann auf der axialen parallelen Außenverzahnung 117 angesteuert mittels Steuerhebel 122 hin und her bewegt werden. Das Zahnradzwischenstück 118 weist auf der Außenseite eine Schrägverzahnung 120 auf. Diese Schrägverzahnung 120 steht mit einer Zündverdichterrohrwelle 121, die auf der Innenseite ebenfalls eine Schrägverzahnung aufweist, in Verbindung und ist mit der Zündverdichternabe 76 verbunden. Die Ansteuerung 124 erfolgt über ein Steuergerät und kann elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch Kraft auf den Steuerhebel 124 übertragen, der das rotierende Zahnradzwischenstück 118 hineindrückt oder herauszieht, so dass dadurch eine Verdrehung der Zündverdichternabe 76 im Verhältnis zur Luftverdicherwelle 75 erfolgt und damit sich der maximale Druckpunkt des Zündverdichters 90 früher oder später optimal einstellt. Mit dieser Variante können auch die Ventileinstellung 140, 170, 141, 148, 190 und/oder der Luftverdichter 56, 113 optimal eingestellt werden.
Die Figur 38 zeigt den Rotationskolbenmotor 57 mit einer thermischen Isolierung 160. Zwischen der thermischen Isolierung 160 und dem Rotationskolbenmotor 57 befindet sich ein Kanal 163 oder Kanäle 163 in dem sich ein Gas befindet, vorzugsweise Luft oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise Kühlmittel befindet. Der Kanal 163 oder die Kanäle 163 könne sich auch am Zündverdichter 90, 64, 65, 66, 67, 114 und/oder am Luftverdichter 56, 113 befinden und sind dann mit den Kanälen 163 am Rotationskolbenmotor 57 verbunden. Die im Kanal 163 befindliche Luft und wird mit einem Umwälzventilator 162 oder die darin befindliche Kühlflüssigkeit mit einer Umwälzpumpe 164 umgewälzt. Diese Anordnung dient der Wärmeverteilung, damit die Wärme den gesamten Rotationskolbenverbrennungsmotor 50 gleichmäßig an allen Stellen erwärmt und somit dieser eine gleichmäßige Ausdehnung erfährt und sich nicht verzieht. Sollte es zu einer zu hohen Wärmeentwicklung kommen, dann führt der Wärmetauscher 165 diese Wärme ab und kühlt den Rotationskolbenverbrennungsmotor 50. Die Temperatursensoren 6 erfassen die Temperatur und steuern den Wärmetauscher 165 an. Die Motorwärme erwärmt die angesaugte Luft, erwärmt den Kraftstoff und erwärmt den Fahrgastinnenraum.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 Erster Brennraum
2 Zündkammer
3 Zündkerze
4 Brennraumventil das dem Luftverdichter zugeordnet ist
5 Brennraumventil das dem Rotationskolbenmotor zugeordnet ist
6 Temperatursensor
7 Hals-Verbindung zwischen Kolben und Nabe
8 Wassereinspritzung
9 Einspritzdüse flüssige fremdgezündete Kraftstoffe
10 Einspritzdüse Flüssige selbstzündende Kraftstoffe
11 Gasförmige Kraftstoffe dem Brennraum zuführen z. B. Wasserstoff
12 Unterdruckventil
14 Angesteuertes Ansaugventil
15 Einlasskanal Kraftstoff Gas, vergastes Benzin, Luft
16 Drosselklappe
17 Hubkolbenzündverdichter
18 Nockenwelle
19 Zahnkranz, Zahnrad
20 Kegelzahnrad
21 Welle der Nabe des Rotationskolbenmotor
22 Nabe Rotationskolbenmotor, Rotationskolbenmotornabe
23 Aussparung Nabe Rotationskolbenmotor für Getriebe
24 Kolben Rotationskolbenmotor, Rotationskolbenmotorkolben
25 Kolbenseite Rotationskolbenmotor, auf die der Druck wirkt
26 Kolbenseite Rotationskolbenmotor, der die verbrannten Gase aus schiebt
27 Drehrichtung Kolben Rotationskolbenmotor
28 Welle Trennelement, Trennelementwelle Rotationskolbenmotor
29 Trennelement Rotationskolbenmotor, Rotationskolbenmotortrennelement
30 Aussparung im Trennelement die der Kolben Rotationskolbenmotor durchläuft
31 Drehrichtung Trennelement Rotationskolbenmotor
32 Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor
33 Einlass Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor, Rotationskolbenmotoreinlass
34 Auslass Kreisringzylinder Rotationskolbenmotor, Rotationskolbenmotorauslass
35 Welle der Nabe des Luftverdichter
36 Nabe Luftverdichter, Luftverdichternabe
37 Aussparung in der Nabe für Zahnräder
38 Kolben Luftverdichter, Luftverdichterkolben
39 Seite Kolben Luftverdichter die verdichtet
40 Seite Kolben Luftverdichter die ansaugt
41 Drehrichtung Kolben Luftverdichter
42 Welle Trennelement, Trennelementwelle Luftverdichter
43 Trennelement Luftverdichter, Luftverdichtertrennelement
44 Aussparung im Trennelement die der Kolben Luftverdichter durchläuft
45 Drehrichtung Trennelement Luftverdichter
46 Kreisringzylinder Luftverdichter
47 Luftauslass Kreisringzylinder Luftverdichter
48 Drosselklappe Lufteinlass Kreisringzylinder Luftverdichter
49 Lufteinlass Kreisringzylinder Luftverdichter
50 Rotationskolbenverbrennungsmotor schließt alle Varianten ein Oberbegriff
51 Spülventilverdichter
52 Kolben Spülventil
53 Nabe Spülventil
54 Trennelement Spülventil
55 zweite Zündkammer, einem Zündverdichter zugeordnet
56 Luftverdichter, Rotationskolbenluftverdichter
57 Rotationskolbenmotor
58 Spülventilkammer
59 erstes angesteuertes Spülventil in die erste Zündkammer in den Brennraum als ersten Brennraum
60 Auslass Brennraumspülventil in die Zündkammer
61 Einem Brennraumspülventil können mehrere Zündkammern zugeordnet sein
62 Luftüberdruckventil das dem Luftverdichter, Zündverdichter zugeordnet ist
63 Leitschaufeln
64 3. Zündverdichter, 3. Rotationskolbenzündverdichter
65 4. Zündverdichter, 4. Rotationskolbenzündverdichter
66 5. Zündverdichter, 5. Rotationskolbenzündverdichter
67 6. Zündverdichter, 6. Rotationskolbenzündverdichter
68 3. Zündkammer
69 4.Zündkammer
70 5. Zündkammer
71 6. Zündkammer
72 Überdruckventil
73 Zündverdichterversteller
74 Zündkammerventil das dem Zündverdichter zugeordnet ist
75 Welle der Nabe des Zündverdichters
76 Nabe Zündverdichter, Zündverdichternabe
77 Kolben Zündverdichter, Zündverdichterkolben
78 Seite Kolben Zündverdichter die verdichtet
79 Seite Kolben Zündverdichter die ansaugt
80 Drehrichtung Kolben Zündverdichter
81 Welle Trennelement, Trennelementwelle Zündverdichter
82 Trennelement Zündverdichter, Zündverdichtertrennelement
83 Aussparung im Trennelement die der Kolben Zündverdichter durchläuft
84 Drehrichtung Trennelement Zündverdichter
85 Kreisringzylinder Zündverdichter
86 Kraftstoffeinlass Kreisringzylinder Zündverdichter
87 Drosselklappe Kraftstoffeinlass Kreisringzylinder Zündverdichter
88 Kraftstoffauslass Kreisringzylinder Zündverdichter
89 Drucksensor Luftverdichterdruck Brennraumdruck
90 Rotationskolbenzündverdichter
91 Zweiter Brennraum
92 Zündkammer zweiter Brennraum
93 Temperatursensor zweiter Brennraum
94 Welle Trennelement, Trennelementwelle zweite Luftverdichter
95 Zündkerze zweiter Brennraum
96 Wassereinspritzung zweiter Brennraum
97 zweites angesteuertes Spülventil in der zweiten Zündkammer des zweiten Brennraum
98 Brennraumventil das dem 2. Zündverdichter zugeordnet ist zweiter Brennraum
99 Brennraumventil das dem 2. Luftverdichter zugeordnet ist zweiter Brennraum
100 zweites Brennraumventil das dem Rotationskolbenmotor zugeordnet ist
101 Kraftstoff Gaszuführung zweiter Brennraum z. B. Wasserstoff
102 Flüssige fremdgezündete Kraftstoffe einspritzen zweiter Brennraum z. B. Benzin
103 Flüssige selbstzündende Kraftstoffe zweiter Brennraum z. B. Diesel
104 Kolben Zündverdichter, Zündverdichterkolben für zweiten Brennraum
105 Nabe Zündverdichter, Zündverdichternabe zweiter Brennraum
106 Welle der Nabe des Zündverdichters zweiter Brennraum
107 Trennelement Zündverdichter, Zündverdichtertrennelement zweiter Brennraum
108 Welle Trennelement, Trennelementwelle Zündverdichter zweiter Brennraum
109 Kolben Luftverdichter, Luftverdichterkolben für zweiten Brennraum
110 Nabe Luftverdichter, Luftverdichternabe zweiter Brennraum
111 Welle der Nabe des Luftverdichter zweiter Brennraum
112 Trennelement Luftverdichter, Luftverdichtertrennelement zweiter Brennraum
113 Zweiter Luftverdichter, Zweiter Rotationskolbenluftverdichter
114 Zweiter Rotationskolbenzündverdichter
115 Rohrwelle mit Innenzahnkranz
116 Rohrwelle Nabe Zündverdichter Nabe Luftverdichter
117 Luft-Verdichter-Welle mit horizontaler gerader Verzahnung
118 Angesteuertes Zahnrad-Zwischenstück mit Innen- und Außenverzahnung
119 Angesteuertes Zahnrad-Zwischenstück mit Innen Parallelverzahnung
120 Angesteuertes Zahnrad-Zwischenstück mit außen Schrägverzahnung
121 Zündverdichter-Rohrwelle mit schräger Innenverzahnung
122 Steuerhebel Zahnrad-Zwischenstück hineindrücken oder herausziehen
123 Drehpunkt Steuerhebel
124 Ansteuerung des Steuerhebels
125 Drehendes Kugellager
126 Federdruck-Rückschlagventil
127 Ventil-Gehäuse
128 Öl führender Kanal mit Ölkühlung
129 Feder
130 Gewinde Außen oder und Innengewinde
131 Innengewinde
132 Dichtung
133 Ventilschaft
134 Ventilteller
135 Unterlegscheibe
136 Federspannhülse mit Innengewinde
137 Kontermutter für Federspannhülse
138 Mit dem Ventilschaft fest verbundene Scheibe
139 Druckhülse
140 Angesteuerte Federdruckventil
141 Schmalschlitzzylinderhahn
142 Kühlung mit Kühlmittel
143 Gehäuse mit Schmalschlitz
144 Schmalschlitz im Gehäuse
145 Welle oder Kugel mit Schmalschlitz
146 Schmalschlitz in der im Zylinder
147 Ölschmierung
148 Breitschlitzzylinderhahn
150 Kreisringzylinder Zündverdichter Zweite Brennraum
151 Kreisringzylinder Luftverdichter zweite Brennraum
152 Gehäuse mit Breitschlitz
153 Breitschlitzzylinder im Gehäuse
154 Zylinder mit Breitschlitz
155 Breitschlitzschlitz im Zylinder
156 Steg Abstandshalter
160 Isolierung Rotationskolbenverbrennungsmotor
161 Gaskühlung Luftkühlung
162 Umwälzventilator
163 Flüssigkeitskühlung Kühlmittel, Kanal
164 Umwälzpumpe
165 Wärmetauscher
166 zweiter Spülverdichter der dem 2. Brennraum zugeordnet ist
167 Kolben zweiter Spülverdichter
170 Angesteuertes Überdruckventil
171 Ventilschaft mit Außengewinde
172 Schraube mit Außengewinde
173 Mutter Kontermutter
174 Sechskant-Hutmutter
184 Flacheisen, Welle oder Rohr mit Innenaussparung
185 Kurbel
190 Absperrschieber
191 Schieber
192 Öffnung im Absperrschiebergehäuse
193 Pleuel
196 Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil
197 Luftauslass Sicherheits-Luftverdichter-Überdruckventil
200 Wasserstoffverbrennungsmotor
202 Lauffläche für angepresste Nabe und Trennelement
210 Zündverdichter Zu- und Ab-Schaltmechanismus
211 Antriebsrohrwelle
212 Längsverzahnung
213 1. Schaltelement ohne Verbindung mit dem Zündverdichter
214 Steuerzapfen
215 1. Steuerkugellager
216 Führungswelle
217 1. Rohrwelle
220 Zweites Schaltelement eingerastet Verbindung mit dem Zündverdichter
221 Kugellager verbindet den Zündverdichter mit dem Gehäuse
222 Zweite Rohrwelle
223 Zweites Steuerkugellager
224 3. Rohrwelle
225 3. Steuerkugellager
226 3. Schaltelement
227 4. Rohrwelle
228 4. Steuerkugellager
229 4. Schaltelement
230 5. Rohrwelle
231 5. Steuerkugellager
232 5. Schaltelement
233 6. Rohrwelle
234 6. Steuerkugellager
235 6. Schaltelement
240 Verschiebbares Element
241 Lager
242 Verstellbarer Anpressdruck Feder
Patentansprüche
1. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50), umfassend
zumindest einen Rotationskolbenmotor (57), umfassend eine Welle (21) mit Nabe (22) mit Kolben (24), einen Kreisringzylinder (32) und ein Trennelement (29) mit einer Welle (28),
zumindest einen Brennraum (1, 91),
zumindest einen Luftverdichter (56, 113),
wobei der zumindest eine Rotationskolbenmotor (57), der zumindest eine Brennraum (1, 91) und der zumindest eine Luftverdichter (56, 113) mit dem Brennraum (1, 91) in Verbindung steht und wobei
• in der Verbindung von dem zumindest einen Luftverdichter (56, 113) in den zumindest einen Brennraum (1, 91) zumindest ein Brennraumventil (4, 99) und
• in zumindest einem Rotationskolbenmotoreinlass (33) in der Verbindung von dem zumindest einen Brennraum (1, 91) in den zumindest einen Rotationskolbenmotor (57) zumindest ein Brennraumventil (5, 95, 100)
vorhanden ist,
und wobei der zumindest eine Rotationskolbenmotor (57) und der zumindest eine Luftverdichter (56, 113) zueinander synchronisiert sind.
2. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach Anspruch 1,
wobei zumindest ein Zündverdichter (90, 114) vorgesehen ist, wobei der Zündverdichter (90, 114) mit dem Brennraum (1, 91) in Verbindung steht und wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter (90, 114) in den zumindest einen Brennraum (1, 91) zumindest ein Zündkammerventil (74, 98) vorhanden ist und wobei der zumindest eine Zündverdichter (90, 114) mit dem zumindest einen Rotationskolbenmotor (57) und dem zumindest einen Luftverdichter (56, 113) synchronisiert ist.
3. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Brennraum (1, 91) in Abschnitte unterteilt ist, wobei die Abschnitte in Verbindung stehen.
4. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Brennraum (1, 91) zumindest eine Zündkerze (3, 93), zumindest einen Temperatursensor (6, 96), zumindest einen Drucksensor (89), zumindest eine Wassereinspritzung (8, 98), zumindest eine Kraftstoffeinspritzung (9, 10, 11, 101, 102, 103) und/oder ein Überdruckventil (72) aufweist.
5. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei der Brennraum (1, 91) im Bereich der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter (90, 114) oder von dem zumindest einem Luftverdichter (56, 113) zumindest eine Zündkammer (2, 92) aufweist, wobei die zumindest eine Zündkammer (2, 92) eine Verbindung in den zumindest einen Brennraum (1, 91) aufweist, wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter (90, 114) oder von dem zumindest einem Luftverdichter (56, 113) in die zumindest eine Zündkammer (2, 92) zumindest ein Zündkammerventil (4, 74, 98, 99) in der Zündkammer (2, 92) angeordnet ist und/oder dass in der Verbindung von der zumindest einen Zündkammer (2, 92) in den zumindest einen Brennraum (1, 91) kein oder zumindest ein Ventil (140) vorhanden ist.
6. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Zündverdichter (90, 114) ein Rotationskolbenzündverdichter (90, 114) mit einer Welle (75, 106) mit Nabe (76, 105) und einen Kolben (77, 104), einen Kreisringzylinder (85, 15) sowie ein Trennelement (82, 107) oder ein Hubkolbenzündverdichter (17) vorgesehen ist.
7. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Luftverdichter (56, 113) als Rotationskolbenverdichter (56, 113) eine Welle (35, 111) mit Nabe (36, 110) und einen Kolben (38, 109), einen Kreisringzylinder (46, 151) sowie ein Trennelement (43, 112) aufweist.
8. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zumindest die Wellen 21, 75, 35, 106, 111 des zumindest einen Luftverdichters (56, 113), zumindest einen Zündverdichters (90, 114) und/oder des zumindest einen Rotationskolbenmotors (57) über ein Getriebe oder eine Drehmomentenübertragung verbunden sind.
9. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rotationskolbenzündverdichter (90, 114), der Rotationskolbenluftverdichter (56, 113) und/oder der Rotationskolbenmotor (57) in radialer Erstreckung den gleichen oder abweichenden Durchmesser zumindest der Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und/oder der Höhe des Kolbens (24, 38, 77, 104, 109) aufweist.
10. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwei oder mehr Zündverdichter (64, 65, 66, 67, 90) als Rotationskolbenzündverdichter (64, 65, 66, 67, 90) axial nebeneinander und/oder auf einer Welle angeordnet sind, wobei jeder der Zündverdichter (64, 65, 66, 67, 90) als Rotationskolbenzündverdichter (64, 65, 66, 67, 90) mit einer Zündkammer (2, 68, 69, 70, 71) im Brennraum (1, 91) in Verbindung steht und wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Zündverdichter (64, 65, 66, 67, 90) zur jeweiligen Zündkammer (2, 68, 69, 70, 71) zumindest ein Zündkammerventil (74) vorhanden ist.
11. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei bei zwei oder mehr Zündverdichtern (64, 65, 66, 67, 90) die Zündverdichtern (64, 65, 66, 67, 90) skaliert und/oder gruppiert zuschaltbar oder abschaltbar und/oder für einen jeweiligen Betrieb einzeln oder gruppiert verschiebbar sind.
12. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Zündkammer (2, 68, 69, 70, 71, 92) zumindest eine Zündkerze (3, 96), zumindest einen Temperatursensor (6, 93), zumindest eine Wassereinspritzung (8, 98), zumindest ein Unterdruckventil (12) und/oder zumindest ein Spülventil (59, 97) umfasst.
13. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Wellen (21, 35, 75, 106, 111) der Nabe (22, 36, 76, 105, 110) der Rotationskolbenzündverdichter (90, 114), der Rotationskolbenverdichter (56, 113) und/oder der Rotationskolbenmotor (57) auf eine gemeinsame Achse oder auf unterschiedliche Achsen ausgerichtet oder angeordnet sind.
14. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Kolben (24, 38,109, 77, 104) in axialer Richtung kürzer als die Breite der Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und das Trennelement (29, 43, 82, 107, 112) sind.
15. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und das Trennelement (29, 43, 82, 107, 112) über Zahnkränze (19) gekoppelt ist, wobei die Zahnkränze (19) axial neben der Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und dem Trennelement (29, 43, 82, 107, 112) oder radial auf der Umfangsfläche der Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und dem Trennelement (29, 43, 82, 107, 112) angeordnet sind.
16. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Querschnitt oder die Kontur des Kolbens (24, 38, 77, 104, 109) des zumindest einen Rotationskolbenmotors (57), des zumindest einen
Zündverdichters (90, 114), des zumindest einen Luftverdichters (56, 113) und damit korrespondierend der Kreisringzylinder (32, 46, 85, 150, 151) in Umfangsrichtung eckig und/oder gerundet ist.
17. Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Nabe (22, 36, 76, 105, 110) und das Trennelement (29, 43, 82,107, 112) aneinander gedrückt oder gepresst oder gegeneinander verspannt sind.
Zusammenfassung:
Rotationskolbenverbrennungsmotor
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotationskolbenverbrennungsmotor zu schaffen, welcher für unterschiedliche Kraftstoffarten einen effizienten Antrieb bereitstellt und die Nachteile eines Hubkolben-Verbrennungs-Motor beseitigt.
Rotationskolben-Verbrennungs-Motor (50), umfassend zumindest einen Rotationskolbenmotor (57), umfassend eine Welle (21) mit Nabe (22) mit Kolben (24), einen Kreisringzylinder (32) und ein Trennelement (29) mit einer Welle (28),zumindest einen Brennraum (1, 91) , zumindest einen Luftverdichter (56, 113), wobei der zumindest eine Rotationskolbenmotor (57), der zumindest eine Brennraum (1, 91) und der zumindest eine Luftverdichter (56, 113) mit dem Brennraum (1, 91) in Verbindung steht und wobei in der Verbindung von dem zumindest einen Luftverdichter (56, 113) in den zumindest einen Brennraum (1, 91) zumindest ein Brennraumventil (4, 99) und wobei in zumindest einem Rotationskolbenmotoreinlass (33) in der Verbindung von dem zumindest einen Brennraum (1, 91) in den zumindest einen Rotationskolbenmotor (57) zumindest ein Brennraumventil (5, 95, 100) vorhanden ist.
Die Figuren
Auto-Hubkolbenmotor | Pfalz-Wasserstoff H² Verbrennungsmotor |
Hat 2 Totpunkte oberer OT und unterer UT Totpunkt. 4. Bild unterer Totpunkt UT. Totpunkt = Druck liegt an, kann aber nicht in mechanische Energie umgewandelt werden. | Hat keine Totpunkte. |
Hat 1 Punkt der optimalen Kraftübertragung. | Hat 270 Punkte der optimalen Kraftübertragung. |
OT = Kein Hebel vorhanden. Druckenergie kann nicht in mechanische Energie umgewandelt werden. 1 Punkt der maximalen Kraftübertragung (Pleuel und Kurbelwelle stehen sich 90° gegenüber) UT = kein Hebel vorhanden. Druckenergie kann nicht in mechanische Energieumgewandelt werden. Der Kolben arbeitet nur 180° pro Umdrehung. | Die Druckenergie wirkt immer optimal 90° auf den Kolben. Der Kolben arbeitet 270° pro Umdrehung. Dadurch steigt der Wirkungsgrad um 20 %. |
Kann nur 80 %, der anliegenden Druckenergie in mechanische Energie umwandeln. | Wandelt 100 % Druckenergie in mechanische Energie um. |
Auf die Kurbelwelle wirkt ein kleiner Hebel von 4 cm. 60 bis 90 bar Druck. | Bei gleicher Baugröße ist der Hebel 24 cm lang, also 6-mal länger. Eine 6-mal geringerer Druck von 10 bar verrichtet die gleiche Arbeit. |
Hat einen Hub von 8 cm. | Bei gleicher Baugröße ist der Hub 80 cm. |
Der Kolben arbeitet ständig entgegengesetzt seiner Ursache. Beschleunigt von oben nach unten, hält an und beschleunigt von unten nach oben, hält an von oben nach unten usw. | Der Kolben hat eine ständige Drehung in ein und dieselbe Richtung. |
Die lineare Bewegung des Kolbens von oben nach unten usw., muss mithilfe von der Pleuelstange und der Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgewandelt werden. | Der Pfalz-Verbrennungsmotor arbeitet schon in der gewünschten radialen Drehbewegung. Nur dieser Motor arbeitet schon in der gewünschten Rotation! |
Die Gase verbrennen mit einer Temperatur von 2000 °C und die Abgase haben eine Temperatur von 1000 °C. Der Motor muss von außen gekühlt werden, wodurch 30 % Energie verloren geht. Weitere 30 % Energie gehen durch die Abgase, Auspuff verloren. | Die Gase verbrennen mit einer Temperatur von 2100 °C und die Abgase haben eine Temperatur von 400 °C. Der lange Hub von 80 cm ermöglicht die wesentlich bessere Nutzung der thermischen Energie! 30 % mehr mechanische Energie! Dadurch steigt der Wirkungsgrad um 30 %. |
Durch den kurzen Hebel von 4 cm benötigt man mindestens 5 bar Druck, damit man mechanische Energie erzeugen kann. | Durch den langen Hebel von 24 cm ist man in der Lage, geringsten Druck von 0,1 bar in mechanische Energie umzuwandeln. |
Hubkolbenverbrennungsmotoren haben einen Wirkungsgrad von 30 bis 40 %. | Der Pfalz Wasserstoff-Verbrennungsmotor weist einen zusätzlichen Wirkungsgrad von 50 % auf. Der Gesamtwirkungsgrad kann bis 80 % steigen und ist somit wesentlich besser als eine Brennstoffzelle mit einem Wirkungsgrad von 50 bis 70 %. |
1 Brennstoffzellen Lkw kostet so viel wie 3 Diesel Lkws, Pkws. | 1 Pfalz H² Lkw kostet so viel wie 1 Diesel Lkw, Pkw. |
Ein Gaskraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 40 %. Setzt man sehr teure GuD Gas und Dampf Kraftwerke ein, dann steigt der Wirkungsgrad auf 60 %. | Den sehr billigen Pfalz-H²-Motor setzt man für die Wasserstoff-Rückvertromung ein. |
Synthetische Kraftstoffe,E-Fuels werden mit hohem Energieaufwand hergestellt und kosten 10-mal mehr als heutige Kraftstoffe! Dann kostet eine Tankfüllung nicht 100 € sondern 1000 €. | Wasserstoff verbrennt man direkt im Pfalzmotor. |
Ein Elektrofahrzeug benötigt 18 kWh/100 km. | Ein Pkw mit Pfalz-H² Verbrennungsmotor benötigt 25 kWh/100 km. Das bei gleich schneller Tankbefüllung und bei fast gleicher Tankgröße sowie bei gleicher Reichweite wie heutige Pkws mit Hubkolbenmotor. |
Wirkungsgrad 30 bis 50 % Brennstoffzelle Wirkungsgrad 50 bis 70 % | Wirkungsgrad 80 % Bei der Rückverstromung durch Abgasnutzung 90 % Wirkungsgrad |
Derzeitige Flugzeug mit Luftstrahltriebwerk benötigt 4 Liter Kraftstoff für einen Passagier auf 100 km und fliegt 800 bis 1000 km/h. | Ein Propellerflugzeug mit Pfalz-Motor benötigt 1 Liter Kraftstoff für einen Passagier auf 100 km und fliegt 700 bis 800 km/h. Man setzt den Kraftstoff Wasserstoff ein. Wasserstoff ist nur noch halb so teuer als derzeitiges Kerosin, weil man Wasserstoff sehr billig aus Sonnenenergie gewinnt! |
Milliardengeschäft Kohle: Warum RWE sogar an steigenden CO2-Preisen verdient
„Wir haben schon vor Jahren angefangen, uns im großen Stil mit Zertifikaten einzudecken“
„Die finanziellen Auswirkungen steigender CO2-Preise sind bis 2030 vollständig abgesichert“, hält RWE in einem Bericht gegenüber der Klimaschutzorganisation Carbon Disclosure Project nüchtern fest: „Um diese Risiken zu mindern, setzen wir Absicherungsinstrumente ein. Daher sehen wir bis 2030 keine potenziellen Auswirkungen.“
Auflösung 1 Stunde. Hier sehen sie den derzeitigen Stromverbrauch und den Anteil der erneuerbaren Energie. Nehmen sie Kernenergie, Braunkohle, Steinkohle, Erdgas raus und sie sehen die riesige Lücke zwischen dem Stromverbrauch und der erneuerbaren Stromerzeugung.
Der Bruttostromverbrauch in Deutschland liegt im Jahr 2020 bei rund 544 Terawattstunden 21.12.2020.
Aus 544.000.000.000.000 Terawattstunden machen : 1.000.000 Megawatt.
Es kommen 6 Nullen weg und wir sind bei 544.000.000. Megawattstunden.
Ein Jahr hat 365 Tage x 24 Stunden = 8760 h Stunden.
544.000.000 MWh : 8760 h = 62.100 MW= ständiger durchschnittlicher Stromverbrauch
in Deutschland.
https://energiewinde.orsted.de/energiepolitik/nordlink-tausche-windkraft-gegen-wasserkraft
Das Stromnetz wächst zusammen – Norwegen wird zum Akku Europas.
Ist die Leitung mit dem Namen Nordlink schließlich fertig, hat sie eine Gesamtlänge von 623 Kilometer und eine Kapazität von 1.400 Megawatt. Das entspricht in etwa der Leistung des aktuell größten deutschen Atomkraftwerks Isar 2. Nordlink wird allerdings nicht für Atomenergie gebaut, sondern für Ökostrom: Das Kabel soll deutsche Windparks und norwegische Wasserkraftwerke miteinander verbinden und so die Versorgung mit sauberer Energie an beiden Enden der Leitung stabilisieren.
https://de.wikipedia.org/wiki/Nord_Stream
Sowohl die beiden Nord-Stream-1-Stränge zusammengenommen als auch die beiden Nord-Stream-2-Rohre haben nach Angaben von Gazprom jeweils eine nominelle Transportkapazität von 55 Mrd. Nm³ pro Jahr[5] entsprechend etwa 550 TWh/a oder 63 GW Heizwert Dauerleistung.
63 GW sind 63.000 MW für Nord-Stream-1-Stränge + Nord-Stream-2-Stränge = 126.000 MW. 126.000 MW Erdgas Gesamtleistung von Nord-Stream-1 und-2 stellen fast 1/3 des gesamten Deutschen Energiebedarfs dar. Auch wenn Erdgas CH4 nur die Hälfte von CO² freisetzt, so hat das nichts mit einer Klimaneutralität zu tun.
Allerdings kann man diese Leitungen und die leeren Erdgasfelder für die Speicherung von Wasserstoff nutzen! Also H² strömt nach Russland, lagert man dort ein und im Winter kommt es zurück nach Deutschland, zum Heizen aller Gebäude!
Seite 15
Primärenergieverbrauch 2017*=13.594 PJ
13.594.000.000.000.000.000 J : 3600000 kWh x 8760 Stunden/Jahr x 1000 = MWh
13.594.000.000 : (36 x 876 = 31.536)
13.594.000.000 : 31.536 = 431.063 MW 13.594.000.000.000.000.000 J : 3600000 kWh x 8760 Stunden/Jahr x 1000 = MWh
13.594.000.000 : (36 x 876 = 31.536)
13.594.000.000 : 31.536 = 431.063 MW ist der ständige durchschnittliche Energieverbrauch (Strom, Kraftstoff, Wärme, Industrie, Handel und Gewerbe) von Deutschland. (Seite 17) Anteil erneuerbarer Energien (13,1 Prozent).
In Deutschland muss ständig durchschnittlich 62.000 MW Strom erzeugt werden. 62.000 MW ist der durchschnittliche Stromverbrauch von Deutschland.
Nordlink stellt NUR 1.400 MW Strom zur Verfügung. Das verkauft man uns als Akku Europas!
431.063 MW ist der gesamte ständige durchschnittlich Energiebedarf von Deutschland.
Die Energiewende ist nicht nur die Stromerzeugung von 62.000 MW an der man schon kläglich scheitert. Die Energiewende ist den ständigen durchschnittlichen Primärenergieverbrauch (Strom, Wärme, Kraftstoff, Industrie, Handel und Gewerbe) von 431.000 MW mit erneuerbare Energie abzudecken!
Die Kipppunkte, die nicht mehr rückgängig machbaren Klimaveränderungen haben schon eingesetzt.
Das Wasserstoffzeitalter
Alle Wissenschaftler und Erfinder dieser Welt haben nicht ansatzweise eine Ahnung davon, wie man billige erneuerbare Energie erzeugen, speichern, rückverstromen, die gesamte Mobilität damit betreiben, alle Gebäude im Winter warm halten und im Sommer kühlen kann. Ich, Bernd Pfalz habe diese Probleme in 40 Jahren Erfindung gelöst und darüber hinaus beendet meine neue Technologie nicht nur den Klimawandel, sondern macht diesen auch noch rückgängig, was zwingend notwendig ist!
Die billige erneuerbare Energieerzeugung
Den seit über 100 Jahren bekannten Rotationskolbenmotor (kein Wankelmotor) habe ich nicht erfunden, sondern zum Pfalz-Motor weiter entwickelt.
So wie ein Benzinmotor (Ottomotor) und Dieselmotor aus der 300 Jahre alten Dampfmaschine weiterentwickelt wurden.
Meine neue Technologie durchbricht das Problem der diskontinuierlichen Energieerzeugung und der bedarfsgerechten Stromversorgung.
Die Zukunft
Es gibt eine Technologie, die den Klimawandel beendet und rückgängig macht. Diejenigen, die noch nach Lösungen suchen, sind von gestern und lasst euch nicht mehr einreden, dass man nach Lösungen suchen muss, denn das heißt nur, das diese Leute keine Ahnung haben.
In 7 Jahren müssen die derzeit noch steigende CO²-Emissionen weltweit um die Hälfte sinken, wenn man die Klimakatastrophe aufhalten möchte.
Viele halten das nicht mehr für möglich, in dieser kurzen Zeit die Energiewende hinzubekommen und deshalb kommt immer wieder die Äußerung: Wir müssen mit dem Klimawandel leben.
Das ist falsch und bedroht unser Leben! Wenn die Letzten begriffen haben, dass unser Leben wirklich bedroht ist, dann ist es zu spät. Kippt das Klima und es hat schon begonnen, dann kann man das nichts mehr rückgängig machen. Darin liegt die große Gefahr!
Ich habe die erfinderische technische, technologische Voraussetzung geschaffen, damit man das Klimaproblem lösen kann. Die Umsetzung muss aber Weltweit erfolgen mit jeder Unterstützung, die man bekommen kann.
Ich erhebe nicht den Anspruch auf ewig die billigste erneuerbare Energiequelle gefunden zu haben, aber im Augenblick und in den nächsten 10 Jahren gibt es nichts Besseres und wir haben keine Zeit mehr, auf irgendetwas zu warten. Es muss sofort gehandelt werden!
Wenn meine Technologie der billigen erneuerbaren Energieerzeugung umgesetzt wurde, dann verbilligt sich die Kraftstoffpreise, die Heizkosten, die Fahrkarten und Flugtickets mindestens um die Hälfte und noch mehr. Reisen wird für jeden erschwinglich und die Reisegeschwindigkeiten verdoppeln sich auf dem Landweg. In der Luft kann es etwas langsamer werden, dafür aber wesentlich billiger.
Viele behaupten, man muss wegen des Klimawandels auf vieles verzichten und sich einschränken. Das ist falsch! Wenn meine Technologie umgesetzt ist, muss auf nichts verzichtet werden. Ganz im Gegenteil. Man kann noch schneller reisen und vor allem billiger leben. Heizkosten, Kraftstoffpreise, Fahrkartenpreise sind wesentlich billiger als jetzt. Der öffentliche Verkehr ist so billig und flexibel, sodass man auf ein eigenes Fahrzeug fast verzichten kann.
Ich habe hier eine für alle Menschen dieser Welt sehr schöne und vor allem sofort realistisch umsetzbare Zukunft dargestellt! Sie, Ihr, Du musst diese Zukunft wählen! Als 1. müsst ihr glauben, dass das alles möglich ist. Wenn wir Menschen fliegen sollen, dann hätte uns Gott Flügel gegeben, so sagte man vor 100 Jahren und konnte sich das fliegen nicht vorstellen. Ein Flugzeug ohne Propeller, Düsenflugzeug wird niemals fliegen und ein selbst zündender Motor, so die gesamte Fachwelt, Dieselmotor wird niemals laufen.
Jetzt bin ich es, der auf die gesamte Zukunft eine Antwort hat. Ich ganz allein auf der ganzen Welt. Ich habe nie daran geglaubt, dass der Hubkolbenmotor der beste Druckwandler (Automotor) ist, sondern nach etwas Neuen gesucht und am Ende habe ich eine vollständige Technologie der Energiewende gefunden.
Jetzt brauche ich Geld für Patente! Wenn ich meine Erfindungen nicht patentiere und andere das machen, dann können die dafür sorgen, das meine Erfindungen 25 Jahre in der Schublade verschwinden. Damit das nicht passiert, bitte ich um jede Unterstützung, damit wir alle Menschen dieser Welt, meine Kinder und Enkelkinder eine Zukunft haben.
