Drehkolben-oder Kreiskolbenmotoren weisen gegenüber Hubkolbenmotoren den Vorteil auf, dass insgesamt weniger Bauteile benötigt werden, die hin und her bewegten Massen verringert werden, kein Ventilantrieb vorgesehen werden muss und die Baugröße und das Gewicht geringer sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Verbrennungsmotor zu schaffen, der im Betrieb und in der Herstellung kostengünstig ist, sowie ein zuverlässiges Verfahren zum Betreiben eines derartigen Motors vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Wesentlichen durch einen Verbrennungsmotor mit wenigstens zwei Drehkolben gelöst, die in einem Gehäuse drehbar gelagert sind, wobei die Drehkolben jeweils einen zylindrischen Kern und einen äußeren Ring aufweisen, dessen Radius bereichsweise dem Innenradius des Gehäuses und dessen Dicke bereichsweise

der Dicke des zylindrischen Kerns entspricht, wobei in dem äußeren Ring wenigstens ein Segment mit geringerem Radius und/oder gegenüber der Dicke des Kerns unterschiedlicher Dicke vorgesehen ist, so dass zwischen dem Gehäuse und den Drehkolben jeweils ein Brennraum definiert ist, wobei die Brennräume miteinander verbindbar und über wenigstens einen frei von den Drehkolben bewegbaren Schieber zumindest bereichsweise gegeneinander abdichtbar sind. Auf diese Weise kann verdichteter Kraftstoff auf dem durch einen ersten Drehkolben definierten Brennraum in einen durch einen zweiten Drehkolben definierten Brennraum übertragen werden. Gleichzeitig werden die Brennräume durch wenigstens einen Schieber in jeweils zwei Bereiche veränderlicher Größe unterteilt. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei dem Verbrennen von Kraftstoff in einem Bereich des Brennraumes gleichzeitig in dem anderen Bereich des Brennraumes Kraftstoff verdichtet wird.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei Drehkolben über eine Synchronisationseinrichtung hinsichtlich ihrer Drehung miteinander gekoppelt.

Die Bewegungen der Drehkolben sowie der Schieber werden auf diese Weise genau aufeinander abgestimmt, so dass Fehlzündungen oder sonstige Betriebsstörungen vermieden werden können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Drehkolben koaxial auf einer gemeinsamen Welle gelagert. Die Anordnung der Drehkolben hintereinander auf einer gemeinsamen Welle ermöglicht eine besonders platzsparende Bauweise des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise sind vier, sechs, acht oder mehr Drehkolben zueinander koaxial auf einer Welle gelagert.

Durch die Anordnung von vier oder acht Drehkolben kann eine besondere Laufruhe erreicht werden, da sich die Schieber jeweils gegeneinander bewegen.

Dadurch werden die in dem Motor auftretenden Belastungen verringert und folglich eine geringere Störanfälligkeit erzielt.

Bei dieser Ausführungsform drehen sich zwei benachbarte Drehkolben im Betrieb vorzugsweise in entgegengesetzte Richtung. Dadurch wird es ermöglicht, dass abwechselnd Kraftstoff in dem einen Brennraum verdichtet und verbrannt wird, während in dem anderen Brennraum Kraftstoff angesaugt oder eingespritzt wird und Abgase ausgestoßen werden. Durch die Synchronisation und Koppelung der Drehkolben untereinander wird bei der Verbrennung von Kraftstoff in einem der Brennräume gleichzeitig auch der andere Drehkolben mitangetrieben, in dessen Brennraum Kraftstoff eingespritzt oder angesaugt wird und gleichzeitig Abgas ausgestoßen wird. Bei einem Verbrennungsmotor mit vier koaxial angeordneten Drehkolben drehen sich vorzugsweise die beiden äußeren Drehkolben synchron in eine Richtung, während sich die beiden inneren Drehkolben synchron in die entgegengesetzte Richtung drehen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehkolben auf wenigstens zwei zueinander parallelen Wellen gelagert sind.

Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, durch radial bewegbare Schieber die Brennräume in unterschiedliche Bereiche zu unterteilen.

Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind die Drehkolben teils auf zueinander koaxialen Wellen und teils auf zueinander parallelen Wellen gelagert. Durch eine Anordnung von vier Drehkolben ist es auf diese Weise möglich, eine hohe Laufruhe des Verbrennungsmotors zu erzeugen. Dadurch werden die in dem Motor auftretenden Belastungen verringert und folglich eine geringere Störanfälligkeit des Motors erzielt.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schieber in dem Gehäuse gelagert sind. Die Lagerung der Schieber ist dadurch mit einfachen Mitteln ausführbar. Zusätzlich können die Schieber aber auch auf der Welle und/oder dem Drehkolben gelagert sein.

Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der äußere Ring der Drehkolben zwei Übergangssegmente aufweist, die ein Segment mit geringerem Radius und/oder geringerer Dicke mit einem Segment mit größerem Radius und/oder größerer Dicke verbinden. Die Schieber können auf diese Weise entlang der Segmente der Drehkolben geführt werden, so dass eine eigene Steuerung der Schieber entfallen kann.

Die Dicke des Kerns des Drehkolbens kann der Dicke des Segments des äußeren Rings entsprechen, dessen Radius dem Innenradius des Gehäuses entspricht. Alternativ hierzu entspricht die Dicke des inneren Kerns des Drehkolbens der Dicke des Segments des äußeren Rings mit verringerter Dicke.

Hierdurch wird erreicht, dass die Schieber in dem Gehäuse doppelt gelagert werden können, nämlich sowohl zur Welle als auch zum Gehäuserand. Auf diese Weise werden die Momente, die bei einer einseitigen Lagerung der Schieber wirken, deutlich verringert.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors ist es vorgesehen, dass jeweils zwei Drehkolben hinsichtlich ihrer Drehung so zueinander synchronisiert sind, dass der in einem ersten Brennraum, der durch einen ersten Drehkolben gebildet ist, komprimierte Kraftstoff in einen zweiten Brennraum, der durch einen zweiten Drehkolben gebildet ist, geleitet und dort verbrannt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei jeder Umdrehung der Drehkolben die Takte Ansaugen bzw. Einspritzen des Kraftstoffs, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen, durchgeführt werden.

Dadurch entfallen auch Ventile zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr bzw. des Auslassens der Abgase.

Vorzugsweise erfolgt das Verdichten des Kraftstoffs und das Verbrennen von bereits verdichteten Kraftstoff gleichzeitig in zwei Bereichen eines zwischen einem Drehkolben und dem Gehäuse gebildeten Brennraumes, wobei die

Bereiche durch einen Schieber voneinander getrennt sind. Die bei der Verbrennung des Kraftstoffs freiwerdende Energie wird dadurch unmittelbar für das Verdichten von neuem Kraftstoff verwendet. Energieverluste durch die Übertragung der bei der Verbrennung freiwerdender Energie werden auf diese Weise vermieden. Folglich kann das Verfahren mit geringem Kraftstoffverbrauch betrieben werden.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Ansaugen oder Einspritzen des Kraftstoffs und das Ausstoßen der Abgase gleichzeitig in zwei Bereichen eines zwischen einem Drehkolben und dem Gehäuse gebildeten Brennraumes erfolgt, wobei die Bereiche durch einen Schieber voneinander getrennt werden. Durch die Drehung des Drehkolbens vergrößert sich dadurch der mit Kraftstoff zu füllende Bereich der Brennkammer, so dass das Ansaugen von Kraftstoff erleichtert wird, während gleichzeitig der Bereich des Brennraumes mit dem auszustoßenden Abgas und dadurch das Abgas vollständig aus dem Brennraum ausgebracht wird.

Schließlich kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Verdichten des Kraftstoffs und das Verbrennen von bereits verdichteten Kraftstoffs in einem von einem ersten Drehkolben gebildeten Brennraum gleichzeitig mit dem Ansaugen oder Einspritzen von Kraftstoff und dem Ausstoßen der Abgase in einem von einem zweiten Drehkolben gebildeten Brennraum erfolgt. Ein Paar miteinander verbundener Drehkolben führt somit zu jedem Zeitpunkt das Ansaugen oder Einspritzen von Kraftstoff, das Verdichten von Kraftstoff, das Verbrennen von Kraftstoff sowie das Ausstoßen der Abgase gleichzeitig aus.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen Verbrennungsmotor nach einer ersten Ausführungsform ; Fig. 2 eine Seitenansicht eines Drehkolbens aus Fig. 1 ; Fig. 3 eine Draufsicht auf den Drehkolben nach Fig. 2 ; Fig. 4a-4d eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen Verbrennungsmotor nach einer zweiten Ausführungsform in verschiedenen Arbeitszuständen.

Der in Fig. 1 dargestellte Verbrennungsmotor 1 weist zwei koaxial gelagerte Drehkolben 2 und 3 auf. Die Drehkolben 2 und 3 sind in einem zylinderförmigen Gehäuse 4 aufgenommen. Zwischen den Drehkolben 2 und 3 sind zwei Schieber 5 und 6 vorgesehen, die in dem Gehäuse 4 verschiebbar gelagert sind.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, weisen die formgleichen Drehkolben 2 bzw. 3 einen zylinderförmigen Kern 7 mit über dem Umfang gleicher Dicke tO auf. Dieser Kern 7 ist einstückig mit einem äußeren Ring 8 verbunden, der eine über den Umfang unterschiedliche Dicke aufweist. Der äußere Ring 8 hat dabei ein erstes Segment 9, dessen Dicke t1 der Dicke tO des Kerns 7 entspricht. Ein zweites Segment 10 weist eine geringere Dicke t2 als der Kern 7 auf und ist jeweils durch ein schräges Übergangssegment 11 bzw.

12 mit dem ersten Segment 9 verbunden.

In dem Gehäuse 4 sind die Drehkolben 2 und 3 so angeordnet, dass die Schieber 5 bzw. 6 bei einer Drehung der Drehkolben 2 und 3 von diesen in axialer Richtung verschoben werden. Die Schieber 5 und 6 gleiten dabei auf dem äußeren Ring 8 der Drehkolben 2 und 3. Auf diese Weise definieren die Drehkolben 2 und 3 zwischen sich zwei Brennräume, die durch die geringere Dicke t2 des zweiten Ringsegments 10 gebildet werden. Jeder dieser Brennräume ist durch einen der Schieber 5 bzw. 6 in zwei Bereiche veränderlicher Größe unterteilt.

Durch die Drehung der Drehkolben 2 und 3 in entgegengesetzte Richtungen vergrößert sich entlang der Schieber 5 bzw. 6 ein erster Brennraumbereich in dem Maße, indem der zweite Brennraumbereich kleiner wird. Gleichzeitig stehen die Brennräume in bestimmten Stellungen der Drehkolben 2 und 3 zueinander miteinander in Verbindung.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform entspricht die Dicke tO des inneren Kerns 7 des Drehkolbens der Dicke t2 des Segments 10 des äußeren Rings 8. Hierdurch wird erreicht, dass die Schieber 5 und 6 in dem Gehäuse doppelt gelagert werden können, nämlich sowohl zur Welle als auch zum Gehäuserand. Auf diese Weise werden die Momente, die bei einer einseitigen Lagerung der Schieber 5 und 6 wirken, deutlich verringert.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4d wird das Funktionsprinzip eines Verbrennungsmotors 1 anhand einer zweiten Ausführungsform erläutert. Der Verbrennungsmotor 1 nach der zweiten Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen dem Verbrennungsmotor nach der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform, wobei die Drehkolben 13 und 14 nicht koaxial hintereinander angeordnet sind, sondern auf parallelen Achsen nebeneinander liegen. Weiter weisen die Drehkolben 13,14 einen äußeren Ring 8 um den Kern 7 herum auf, dessen Radius abschnittsweise unterschiedlich ist.

In einem ersten Segment 9 entspricht der Radius des Rings 8 dem Innenradius des Gehäuses 15, während der Radius eines zweiten Segments 10 kleiner als der Innenradius des Gehäuses 15 ist. Übergangssegmente 11 und 12 zwischen dem ersten und dem zweiten Segment 9 bzw. 10 weisen einen sich allmählich über dem Umfang verändernden Radius auf.

In dem schematisch dargestellten Gehäuse 15 ist für jeden Drehkolben 13,14 ein Kraftstoffeinlass 16 bzw. 17 vorgesehen sowie eine Auslassöffnung 18 bzw.

19. In dem Gehäuse 15 sind drei Schieber 20,21 und 22 so gelagert, dass sie durch die Drehkolben 13 und 14 in radialer Richtung verschoben werden können. Zwischen dem Gehäuse 15 und den Drehkolben 13 bzw. 14 wird jeweils eine Brennkammer 23 und 24 definiert, die in Abhängigkeit der Winkelposition der Drehkolben 13 und 14 zueinander durch die Schieber 20,21 und 22 jeweils in bis zu zwei Bereiche 23a und 23b bzw. 24a und 24b veränderlicher Größe unterteilt wird.

Die Drehkolben 13,14 verschließen mit ihren ersten Segmenten 9 mit großem Radius in bestimmten Winkelpositionen den Kraftstoffeinlass 16 bzw. 17 und/oder die Auslassöffnung 18 bzw. 19. Gleichzeitig ermöglichen die zweiten Segmente 10 der Drehkolben 13,14, die einen kleineren Radius aufweisen, ein Einströmen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum bzw. ein Ausstoßen von Abgasen. Eine Ventilsteuerung ist somit entbehrlich.

In der in Fig. 4a gezeigten Stellung der Drehkolben 13 und 14 wird ein Kraftstoffgemisch über den Einlass 16 in den Bereich 23b des Brennraums 23 eingesaugt oder eingespritzt. Über die Auslassöffnung 18 werden Verbrennungsabgase aus dem Bereich 23a des Brennraums 23 ausgestoßen.

In dem Bereich 24a des Brennraums 24 wird ein Kraftstoffgemisch, das über den Einlass 17 eingesaugt oder eingespritzt wurde, komprimiert. In dem Bereich 24b des Brennraums 24 wird ein Kraftstoffgemisch verbrannt, wodurch der

Drehkolben 14 gegen den Uhrzeigersinn angetrieben wird. Über eine nicht dargestellte Synchronisationseinrichtung sind die Drehkolben 13 und 14 so miteinander verbunden, dass auch der Drehkolben 13 gemeinsam mit dem Drehkolben 14 in den Figuren gegen den Uhrzeigersinn angetrieben wird.

In Fig. 4b ist der Arbeitstakt des Drehkolbens 14 abgeschlossen und durch die Öffnung 19 werden die Verbrennungsabgase ausgestoßen. Auch der Ansaugvorgang in dem Brennraum 23 des Drehkolbens 13 ist nahezu vollständig abgeschlossen. Die Brennräume 23 und 24 stehen dabei entlagen eines Verbindungskanals 25 in dem Gehäuse 15 miteinander in Verbindung.

Über den Schieber 21 wird der in dem Bereich 24a zuvor verdichtete Kraftstoff in den sich neu öffnenden Bereich 23a geleitet. Das verdichtete Kraftstoffgemisch kann dann gezündet werden, so dass der Drehkolben 13 gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird. Die Bereiche 23a und 23b sind dabei durch den Schieber 21 voneinander getrennt, so dass das eingesaugte Kraftstoffgemisch in dem Bereich 23b nicht gezündet wird.

In der in Fig. 4c dargestellten Stellung der Drehkolben 13 und 14 verbrennt in dem Bereich 23a das gezündete Kraftstoffgemisch, um den Drehkolben 13 zu betätigen. Durch die Vergrößerung des Bereiches 23a nimmt gleichzeitig die Größe des Bereichs 23b ab, so dass das darin befindlichen Kraftstoffgemisch komprimiert wird. Während aus dem Bereich 24b Verbrennungsabgase ausgestoßen werden, wird in dem Bereich 24a neuer Kraftstoff eingesaugt oder eingespritzt.

Der in dem Bereich 23b komprimierte Kraftstoff wird in Fig. 4d in den Bereich 24b geleitet, in dem er anschließend gezündet wird. Gleichzeitig werden Verbrennungsabgase aus dem Bereich 23a ausgestoßen und der Bereich 24a ist vollständig mit neuem Kraftstoff gefüllt. Damit ist ein Zyklus des Verbrennungsmotors mit einer vollen Umdrehung jedes Drehkolbens

abgeschlossen, wobei in den durch die Drehkolben 13 und 14 gebildeten Brennräumen 23 und 24 jeweils die vier Arbeitsschritte Ansaugen oder Einspritzen von Kraftstoff, Verdichten des Kraftstoffs, Verbrennen des Kraftstoffs und Ausstoßen der Abgase durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste 1 Verbrennungsmotor 2 Drehkolben 3 Drehkolben 4 Gehäuse 5 Schieber 6 Schieber 7 zylinderförmiger Kern 8 äußerer Ring 9 erstes Segment 10 zweites Segment 11 Übergangssegment 12 Übergangssegment 13 Drehkolben 14 Drehkolben 15 Gehäuse 16 Einlassöffnung 17 Einlassöffnung 18 Auslassöffnung 19 Auslassöffnung 20 Schieber 21 Schieber 22 Schieber 23 Brennraum 24 Brennraum 25 Verbindungskanal t0 Dicke des Kerns 7 t1 Dicke des ersten Segments 9 t2 Dicke des zweiten Segments 10