DE60120783T2

DE60120783T2 - Motorgenerator

Info

Publication number: DE60120783T2
Application number: DE60120783T
Authority: DE
Inventors: Robert L. Frankfort Russell
Original assignee: Russell Energy Corp Frankfort; Russell Energy Corp
Current assignee: Russell Energy Corp Frankfort; Russell Energy Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: CZ20032947A3; CZ302321B6; SK287808B6; EP1383993A1; BR0116957B1; CA2447972C; DE60120783D1; JP2004528506A; UA74434C2; KR100772974B1; PT1383993E; SI1383993T1; EA005304B1; US6230670B1; CN1271322C; BR0116957A; SK13442003A3; CA2447972A1; EP1383993B1; AU2001252999B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mechanische/elektrische Generatoren und im Besonderen Verbesserungen von Kombinationen aus einem mechanischen Verbrennungsmotor und einem elektrischen Generator für die Erzeugung von elektrischer Energie.
Stand der Technik
Seit jeher sucht die Menschheit nach besseren und einfacheren Möglichkeit, um die täglich anfallenden Aufgaben zu erledigen, die eine gewisse Form von Energie für deren Umsetzung benötigen. In den Anfängen der Menschheit konnte war man für die Ausführung dieser Aufgaben auf seine eigene Energie angewiesen. Dann kam die Entdeckung des Feuers, später Haus- bzw. Nutztiere und bald lernte man die Erzeugung und Nutzung von Dampf und später wurde die Brennkraftmaschine bzw. der Verbrennungsmotor erfunden. Kurz danach entdeckte man die Elektrizität. Seit Beginn des Zeitalters der Elektrizität weiß die Menschheit um die Kraft der Elektrizität, wobei man noch nicht wusste, was man damit anfangen konnte. Man benutzte weiterhin die eigenen Hände, die Hände von Freunden, Haustiere bzw. Nutztiere, Dampfmaschinen und den Verbrennungsmotor, dessen Beliebtheit von Tag zu Tag zunahm. Wie wir gelernt haben, stellt uns die Elektrizität so ziemlich alles bereit, was wir im Laufe unseres Lebens von der Geburt bis zum Tod benötigen. Ohne Elektrizität gäbe es keine Kühlschränke, Mikrowellenöfen, Fernsehgeräte, Radiogeräte, Computer sowie zahlreiche andere elektrisch betriebene Geräte, die der Menschheit von Nutzen sind. Man muss nur an einen elektrischen Stromausfall denken, um schnell die Vielzahl der Einsatzzwecke von Elektrizität zu erkennen, die heute existieren. In der Tat ist die Menschheit heute in jedem Bereich des Lebens nahezu vollständig abhängig von der Elektrizität, ob in der Arbeit oder zuhause. Ohne Elektrizität herrscht Dunkelheit, wie bei unseren Vorfahren den Höhlenmenschen, und dennoch treten Stromausfälle heute öfter und länger auf als je zuvor. Einige Stromanbieter greifen sogar auf die Taktik strategischer Stromabschaltungen bei Tagen mit der höchsten Nachfrage nach Elektrizität zurück, wie speziell im Sommer, verursacht durch die starke Nachfrage bzw. den starken Bedarf durch aktive Klimaanlagen. Eine Lösung des Problems der unzureichenden Stromversorgung ist es, mehr Elektrizität von benachbarten Stromerzeugern zu kaufen, wobei dies jedoch keine langfristig nachhaltige Lösung darstellt.
Der Elektrizitätsbedarf ist heute höher als je zuvor. Jeden Tag kommen neue Einsatzzwecke für Elektrizität hinzu. Im Zuge ansteigender Bevölkerungszahlen werden überall neue Wohnungen und Häuser gebaut, es entstehen neue Fertigungsstätten für die Produktion von mehr Erzeugnissen und als Arbeitsplatz für viele neue Mitarbeiter, und für all das benötigen wir immer mehr Elektrizität. Neue Elektrizitätswerke werden eher selten gebaut, so dass die Nachfrage nach elektrischen Notstromaggregaten ganz normal geworden ist. Die Nachfrage nach im Einsatz wirtschaftlichen, zuverlässigen und preisgünstigen Notstromaggregaten ist heute so hoch wie nie zuvor, wobei die Nachfrage in Zukunft aber noch weiter zunehmen wird.
Die vorliegende Erfindung versucht die vorstehend genannte Nachfrage und den Bedarf in Bezug auf einen portablen, verhältnismäßig leichten, hoch effizienten, wirtschaftlichen Generator zur erfüllen, der einen Verbrennungsmotor für den Antrieb einer elektromagnetischen Spule verwendet, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte stationäre oder portable elektrische Energiequelle, die eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Generator einsetzt und im Besonderen einen neuartigen drehbaren Verbrennungsmotor umfasst, der einen elektrischen Generator mit einem Motorrotor integriert. Die Verbrennungszylinder und Kolben des Motors bewegen sich entlang kontinuierlichen Doppelnockenspuren und arbeiten vorzugsweise allgemein ähnlich wie ein Zweitaktmotor mit verhältnismäßig festen Drehzahlen, um einen hoch effizienten und leistungsfähigen, kleinen, leichten Verbrennungsmotor mit flexiblem Design bereitzustellen, der effizient betrieben werden kann, wobei ein umfassender Bereich von Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen eingesetzt werden kann und gleichzeitig effizient niedrige Fertigungskosten ermöglicht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit stark verbesserter Flexibilität in Bezug auf das Design für alle Bereiche der unendlich variablen Verbrennung und folgenden Leistungsumwandlung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit verlängerter Verweildauer auf der Spitze des Kolbenhubs, wodurch das gezündete Luft-Kraftstoffgemisch in dem Zylinder vollständig verbrannt werden kann, während der Kolben im Wesentlichen stationär im Verhältnis zu dessen Position in einem verwandten Zylinder ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit verlängerter Verweildauer auf der Spitze des Kolbenhubs, wodurch sich das gezündete Luft-Kraftstoffgemisch in dem Zylinder vollständiger ausdehnen kann, um ein Mittel vorzusehen, um einen deutlich höheren Zylinderinnendruck bereitzustellen, während der Kolben im Wesentlichen stationär ist im Verhältnis zu dessen Position in einem verwandten Zylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der keine Form von Kopfdichtung erfordert, welche die Fähigkeit der Motoren einschränken würde, extrem hohen Zylinderdruckwerten Stand zu halten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der eine unendlich verstellbare bzw. anpassbare Nockenspurenkonfiguration aufweist, so dass die effizienteste Transformation der linearen Bewegung eines Kolbens in die Drehbewegung des Rotors des Motors bzw. der Generatoren erreicht werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit einer verlängerten Verweildauer am Boden des Kolbenhubs, wodurch der Auslass von Abgasen erreicht wird, während der Kolben im Wesentlichen stationär ist im Verhältnis zu dessen Position in einem verwandten Zylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit einer verlängerten Verweildauer am Boden des Kolbenhubs, so dass jeder Kolben führende Zylinder gereinigt bzw. alle Abgase entleert werden können, während der Kolben im Wesentlichen stationär ist im Verhältnis zu dessen Position in einem verwandten Zylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine verlängerte Verweildauer am Boden des Kolbenhubs in einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor bereitzustellen, wodurch jeder Zylinder intern gereinigt, entleert und luftgekühlt wird, während Auslassventile an einer verlängerten, im Wesentlichen stationären Position offen gehalten werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt-Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern und Kolben bereitzustellen, wobei jeder Kolben eine verlängerte Verweildauer aufweist, so dass sich ein verwandtes Zylinderauslassventil vor der Einführung von Kraftstoff in den Zylinder in einem vollständigen Verschlusszustand befindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt-Verbrennungsmotor bereitzustellen, mit einer produktiven Einrichtung mit einer verlängerten Verweildauer am Boden bzw. unteren Ende jedes Kolbenhubs, so dass das Laden eines Zylinders mit Kraftstoff erreicht wird, während der Kolben allgemein stationär ist im Verhältnis zu dessen Zylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der kontinuierliche, gegenüberliegende Doppelnocken zur Regelung der Kolbenbewegung einsetzt, wobei die Doppelnocken einen unendlich einstellbaren Kompressionshub für jeden Kolben bereitstellen, um die Verbrennung eines selektiv geeigneten Kraftstoffs zu optimieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Zweitakt-Umlaufmotor bereitzustellen, der eine Nockeneinrichtung aufweist, die mehrere Zündungen jedes Zylinders für jede vollständige Motorrotorumdrehung diktiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der zur Verwendung in einem unitären Motor/Generator gestaltet ist, welcher die Merkmale der vorstehend genannten Objekte ausführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine mechanische/elektrische Einrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie bereitzustellen, unter Verwendung eines Verbrennungsmotors, so dass die Drehmasse einer Motorrotoreinheit den Anker der Generatoreinheit darstellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt insgesamt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, leichte Einrichtung bereitzustellen, welche eine hoch effiziente Quelle für portable und stationäre elektrische Leistung vorsieht, und welche im Einsatz zuverlässig ist, sich wirtschaftlich herstellen lässt und umweltfreundlich ist.
In Bezug auf die Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung für den Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden genauen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, besser verständlich.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein unitärer Motorgenerator, der folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der einen drehbar angetriebenen zentralen Rotor aufweist, der eine Mehrzahl sich radial erstreckender, mit präzisen Zwischenabständen angeordneter Zylinder trägt, die um eine zentrale Längsachse mit dem genannten Rotor drehbar sind; einen Kolben, der in jedem der genannten Zylinder beweglich ist; ein stationäres unitäres Gehäuse, das den genannten Motor koaxial zu der genannten zentralen Längsachse einschließt; ein Paar passgenau ausgerichteter, übereinstimmender, axial räumlich getrennter, kontinuierlicher Nockenspuren, die integral mit gegenüberliegenden Innenwänden des genannten Gehäuses ausgebildet sind; ein Paar von Nockenstößeln, die jedem genannten Kolben zugeordnet sind; wobei jeder Nockenstößel funktionsfähig mit einer benachbarten der genannten Nockenspuren eingreift; eine Einrichtung in Lagerverhältnis zu der Außenseite jedes der genannten Zylinder, um ein verwandtes Paar der genannten Nockenstößel und einen entsprechend zugeordneten Kolben miteinander zu verbinden, wobei die Verbrennungsbetätigung jedes Kolbens dazu dient, den genannten Nockenstößel entlang den genannten Nockenspuren zu bewegen; gekennzeichnet durch eine stationäre Feldwindung, die an der inneren Peripherie des genannten Gehäuses befestigt ist, wobei der genannte Rotor und die Zylinder konzentrisch umgeben werden; und wobei mindestens eine Magnetmasse zur Bewegung mit dem genannten Rotor angebracht ist, um elektrische Energie als Reaktion auf die Bahnbewegung der genannten Masse vorbei an der genannten Feldwindung zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine auseinander gezogene Ansicht des Motors/Generators, welche die Hauptteile des Motors/Generators darstellt, auf die in der nachstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwiesen wird;
1A eine vergrößerte Querschnittsansicht der in der Abbildung aus 1 mit N bezeichneten Ventileinheit;
2 eine Endansicht der montierten Einheit aus 1, wobei ein Frontendegehäuse der Einheit entfernt worden ist und bestimmte Zylinder und Kolben des Motors vollständig in der Vorderansicht und andere im Querschnitt dargestellt sind;
2A eine vollständige Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 2A-2A aus 2, jedoch mit montiertem Endgehäuse aus 2, um die montierte Anordnung der Teile darin zu veranschaulichen;
3 eine Endansicht mit entferntem Frontendegehäuse, ähnlich der Abbildung aus 2, wobei Nockenrollen und Zündkerzen dargestellt sind, die in 2 nicht abgebildet sind;
3A eine vollständige Querschnittsansicht mit montiertem Frontendegehäuse ähnlich der Abbildung aus 2A im Wesentlichen entlang der Linie 3A-3A aus 3 bei einer Ausrichtung in Richtung der darin abgebildeten Pfeile;
4 eine weitere Endansicht, in der wie in den Abbildungen der 2 und 3 das Frontendegehäuse entfernt worden ist, und welche eine Hälfte der Doppelnockeneinrichtung und das Verhältnis der Nockenrollen dazu zeigt;
4A eine vollständige Querschnittsansicht, ähnlich den Abbildungen der 2A und 3A, entlang im Wesentlichen der Linie 4A-4A aus 4 und ausgerichtet in Richtung der darin abgebildeten Pfeile, einschließlich des Frontendegehäuses in dem Zusammenbau der Teile;
5 eine den Abbildungen der 2, 3 und 4 ähnliche weitere Endansicht der Anordnung isolierter Elektroden, die in dem entfernten Frontendegehäuse angebracht sind;
5A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 5A-5A aus 5, welche das fehlende Frontendegehäuse in der Einheit zeigt und in Richtung der Pfeile ausgerichtet ist, ähnlich den Abbildungen der 2A, 3A und 4A;
6 eine schematische grafische Darstellung der Kolbenbewegungen und -funktionen, die während zwei Verbrennungszyklen für eine vollständige Umdrehung um 360° des Motorrotors auftreten;
7 eine grafische Darstellung des Layouts der Nockenspuren, wobei die nockenbezogenen Funktionen, die in der Abbildung aus 6 dargestellt sind, im Besonderen angezeigt werden;
8 eine den Abbildungen der 2 bis 5 ähnliche Endansicht mit entferntem Frontendegehäuse, wobei das Verhältnis der Teile während der Doppelzylinderzündung dargestellt sind, und wobei zur besseren Veranschaulichung Teile, die normalerweise stationär sind, als sich drehend abgebildet sind, und wobei Teile, die sich normalerweise drehen, als stationär dargestellt sind;
8A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 8A-8A aus 8 in Richtung der Pfeile darin, wobei der Motor/Generator aus 8 zusammengebaut mit dem Frontendegehäuse an der angebrachten Position dargestellt ist;
9 eine Draufsicht, ähnlich der Abbildung aus 8, des Motors/Generators mit entferntem Frontendegehäuse, wobei die Position der Teile an dem Ende der Verbrennungsverweildauer dargestellt ist;
9A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 9A-9A aus 9, wobei der Motor/Generator mit entferntem Frontendegehäuse an der angebrachten Position dargestellt ist;
10 eine der Abbildung aus 9 ähnliche Endansicht mit entferntem Frontendegehäuse, wobei das Ende des Verbrennungshubs für zwei der Kolben veranschaulicht sind;
10A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 10A-10A aus 10 in Richtung der dort abgebildeten Pfeile;
10B eine teilweise vergrößerte Ansicht des zentralen Bereichs aus 10A, wobei die Kühlöffnungen, die Auslasskanäle und die Abgasströmungen dargestellt sind;
11 eine weitere Endansicht ähnlich der Abbildung aus 9 mit entferntem Frontendegehäuse, wobei der Motorrotor bei einer Rotation von 90° dargestellt ist;
11A eine Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 11A-11A aus 11, wobei der Motor/Generator aus 11 mit angebrachtem Frontgehäuse dargestellt ist;
11B einen vergrößerten zentralen Abschnitt der Querschnittsansicht aus 11A, wobei die Entleerungs- und Kühlaktivität in dem Zylinder dargestellt ist;
12 eine weitere, der Abbildung aus 11 ähnliche Endansicht, wobei das Frontendegehäuse entfernt worden ist, wobei der Motor/Generator beim Ansaugen von Kraftstoff dargestellt ist;
13 eine weitere Endansicht des Motorgenerators mit entferntem Frontendegehäuse, ähnlich den Abbildungen der 11 und 12, wobei der Beginn des Kompressionszyklusses dargestellt ist; und
13A eine vollständige Querschnittsansicht im Wesentlichen entlang der Linie 13A-13A aus 13, wobei sich das Frontendegehäuse an der montierten Position befindet.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die folgende Beschreibung führt die Merkmale eines zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aus und beschreibt im Besonderen die Merkmale eines mechanischen Motors/Generators unter Verwendung eines Zweitakt-Rotationskolbenmotors mit sechs Zylindern und Doppelnocke, der so gestaltet ist, dass er mit einer verhältnismäßig festen Drehzahl (U/Min.) läuft und 220 Volt eines dreiphasigen Wechselstroms erzeugt. Dies ist nicht die einzige Form, die der Motor/Generator gemäß der vorliegenden Erfindung annehmen kann, noch ist es die einzige Form elektrischer Energie, die er erzeugen kann. Die hierin beschriebene und veranschaulichte Ausführung der vorliegenden Erfindung stellt jedoch den zurzeit als bester Modus geltenden Modus aus, um dem Fachmann auf dem Gebiet die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Wie dies bereits vorstehend beschrieben worden ist, handelt es sich bei der Abbildung aus 1 um eine auseinander gezogene Ansicht des Motorgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei darin die verschiedenen Hauptbestandteile dargestellt sind, auf die in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung mehrfach Bezug genommen wird.
Hiermit wird festgestellt, dass die elementaren Abschnitte des Motors/Generators aus 1 mit Buchstaben des Alphabets bezeichnet sind, so dass sich die bezeichneten Teile in den anhängigen Abbildungen der Zeichnungen leicht nachverfolgen lassen.
Gemäß den Abbildungen sind die verschiedenen Teile, die erforderliche Anzahl dieser und die Buchstabenbezeichnung für jedes der Teile nachstehend aufgeführt:
In folgendem Bezug auf die Abbildung aus 2 ist ersichtlich, dass zur besseren Veranschaulichung das Frontendegehäuse B des Motors in dieser Ansicht sowie in den folgenden Abbildungen der 3 bis 5 nicht dargestellt ist. Das Gehäuse U am hinteren Ende ist jedoch abgebildet, ebenso wie zwölf (12) Montagebolzenlöcher 20 und sechs (6) Ausrichtungspassstifte 21. Ferner ist aus dieser Abbildung erkennbar, dass die sechs (6) Zylinder in drei unterschiedlichen Varianten dargestellt sind, d.h. eine Vollliniendarstellung, eine Volllinie mit verdeckten Linien und eine vollständige Schnittansicht durch die Mitte der beiden gegenüberliegenden Zylindereinheiten (I)1 und (I)4, die jeweils einen Kolben (K), eine Zylindermuffe (J), einen Schwingzapfen (L) und zugeordnete Verbrennungskammer 22 (siehe 2A) aufweisen.
In der Abbildung aus 2A ist das montierte Verhältnis der verschiedenen Varianten aus 2 ebenso dargestellt wie die vorderen und hinteren Gehäuseelemente (B) und (U) des Motorgehäuses. Ferner wird hiermit festgestellt, dass der Rotor (H) gemäß der Abbildung aus 2 sechs (6) bogenförmige Dauermagneten 24 trägt, die um dessen Peripherie angeordnet sind und sich zwischen benachbarten Kolben- und Zylindereinheiten befinden.
Aus der vollständigen Querschnittsansicht aus 2A, welche den Zusammenbau der Teile für den Motor/Generator zeigt, wird festgestellt, dass der Motor in vielerlei Hinsicht ähnlich der Lehre und Offenbarung eines Viertaktmotors ist, wie dieser in dem U.S. Patent US-A-4.653.438, erteilt am 31. März 1987 unter dem Titel „Rotary Engine" ausgeführt ist. Bestimmte Ausnahmen zu dem Umlaufmotor aus diesem Patent finden sich in dessen Zylindereinheiten, welche durch Schraubverbindung montierbare Zylinder (I), Zylindermuffen (J), Kolben (K), Schwingzapfen (L) und Nockenrollen (M) einsetzen, wie dies speziell beschrieben wird in dem am 10. Juni 1997 beschriebenen U.S. Patent US-A-5.636.599 mit dem Titel „Improved Cylinder Assembly".
In ähnlicher Weise wird jede Tellerventileinheit, welche die Elemente (V), (W), (X), (Y) und (Z) aufweist, dargestellt unter (N) in 1 und der vergrößerten Ansicht der Einheit aus 1A, in dem am 30. Dezember 1997 erteilten U.S. Patent US-A-5.701.930 mit dem Titel „Modular Valve Assembly" näher beschrieben. Die Einzelheiten der vorliegenden Motorstruktur, ausgeführt in den verschiedenen vorstehend genannten Patenten, werden hierin nicht näher beschrieben, mit Ausnahme der Hochzeit von Generator und Motor und den entsprechenden funktionalen Ergebnissen, wie dies hierin deutlich wird.
Im Allgemeinen wird hiermit festgestellt, dass der Motorabschnitt des Motors/Generators ein Rotorelement (H in 1) umfasst, das sich mit einem Hauptlager (P in 1) dreht, gestützt auf einer zentralen Hauptwelle (Q), die eine Anzahl von Anschlussöffnungen und inneren Kanälen aufweist, für den Fluss von Luft und Kraftstoff zu den einzelnen Zylindern und Kolbeneinheiten (von denen sich in dem speziellen Ausführungsbeispiel sechs (6) befinden), sowie den finalen Auslass von Kraftstoff und Gasen durch ein Auslassrohr (R)(R), das sich koaxial von einem Ende der Hauptwelle (Q) erstreckt. Der Betrieb der verschiedenen Kolbenzylindereinheiten (I) entspricht den Designvorgaben eines Paares separater, gegenüberliegender Doppelspurnockenoberflächen 30 und 31, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist.
Als Reaktion auf die Zündung und die Explosion eines ausgesuchten Kraftstoffs in einer Brennkammer 22 (siehe 2 und 2A) an dem radial innersten Ende jedes Zylinders bewegt sich ein zugeordneter Kolben K radial auswärts entlang der Innenseite eines verwandten Zylinders. Schwingzapfen (L), die sich auswärts durch Langschlitze 25 in den Wänden jedes Zylinders (I) erstrecken, verbinden jeden Kolben (K) mit dessen zugeordneten Muffenelement (J); wobei letzteres über die Außenseite des zugeordneten Zylinders läuft. Nockenstößel-Rolleneinheiten (M) (siehe 4), die mit gegenüberliegenden Nockenspuren eingreifen können, die in den beiden Gehäusehälften oder Gehäusen (B) und (U) ausgebildet sind, regeln die radialen Bewegungen der Kolben in deren entsprechenden Zylindern und im Verhältnis zu der Hauptwelle (Q), um den Rotor effektiv drehbar um die Hauptwelle Q anzutreiben. Das beschriebene Verhältnis entspricht allgemein der Anordnung der Teile und der Funktionsweise, die in dem vorstehend genannten Patent US-A-4.653.438 näher beschrieben sind, obgleich der Motor aus diesem Patent einen Viertaktmotor darstellt und sich somit wesentlich von dem vorliegenden Motor unterscheidet, im Besonderen in Bezug auf Kolbenbewegungen und die Kolbenumkehr, die durch die Doppelnockeneinrichtung des vorliegenden Motors vorgegeben sind.
Soweit der aktuelle Motor mit sechs (6) Zylindern gestaltet ist, so wird aus der Abbildung aus 2 zum Beispiel erkennbar, dass die gegenüberliegenden Zylinder- und Kolbeneinheiten gleichzeitig gezündet werden, wodurch sich die Kolben in diesen Zylindern gleichzeitig an diametral gegenüberliegenden Positionen in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dies dient dem Ausgleich der Kräfte durch die Zündung und Explosion von Kraftstoff in gegenüberliegenden Zylindern. Diesbezüglich ist aus der Abbildung aus 2A im Besonderen ersichtlich, dass das tatsächliche Zünden und Feuern von Brennstoff bzw. Kraftstoff in separaten Verbrennungskammern bzw. Brennkammern 22 erfolgt, die zwischen den Ventileinheiten (N) und den Zündkerzen (F) angeordnet sind, welche auf bekannte Art und Weise in die Brennkammern eindringen.
Die Abbildungen der 3 und 3A sind den Abbildungen der 2 und 2A sehr ähnlich, wobei die Zündkerzen (F) in der Abbildung aus 3 sichtbar markiert sind. In der Schnittansicht aus 3A ist der Ventilschaft (V) entsprechend dargestellt und bezeichnet, während der Auslassventil-Nockenstößel (Z) und die Zündkerzen (F) in der Abbildung ebenfalls deutlich dargestellt sind.
Bei einer genauen Betrachtung der Abbildungen der 3 und 3A wird deutlich, dass ein Kolben (K) in dem Zylinder (I)4 und dessen zugeordnete Zylindermuffe (J), die um die Außenseite des Zylinders angebracht ist, durch einen Schwingzapfen (L) miteinander verbunden sind, der durch die Schlitze 25 in genau gegenüberliegenden Seiten der Zylinderwände tritt. Die Zylindermuffe (J) ist mit zylindrischen, äußeren, koaxialen Drehzapfen 26 ausgebildet, die sich von diametral gegenüberliegenden Seiten erstrecken, auf denen sich drehbar angebrachte Nockenrollenlager (M) befinden. Es ist offensichtlich, dass alle sechs Zylindereinheiten mit Kolben (K), Muffen (J), Schwingzapfen (L) und Nockenrollenlagern (M) versehen sind, wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist.
Wie dies in den Abbildungen der 4 und 4A am besten dargestellt ist, steuern die Nockenrollenlager (M) funktionsfähig die Bewegungen der Kolben (K) in deren entsprechenden Zylindern und machen diese Bewegungen nutzbar.
Diese Aktivität wird erreicht durch zwei stationäre Nockenspuren 30 und 31 (siehe 4A), die in entsprechend entgegengesetzter Passgenauigkeit auf der Innenwand der beiden äußeren Gehäuseabschnitte (B) und (U) ausgebildet sind. Im Betrieb bleiben die Rollenlager (M) (mit Ausnahme beim Starten des Motors, wenn sie kurz mit der Nockenoberfläche (31) eingreifen) konstant in Kontakt mit der äußeren Wand oder Oberfläche 30 der äußeren stationären Nockenspur, wobei die beiden Nockenspuren eine ausreichende Breite aufweisen, um einen Abstand zwischen den Nockenrollenlagern und der radial innersten Wandoberfläche 31 der gegenüberliegenden Nockenspur bereitzustellen.
Wie dies in der Abbildung aus 4 dargestellt ist, ist jede Nockenspur 30 und 31 asymmetrisch für jede Hälfte oder 180° Grad der Rotorrotation, während der ein vollständiger Verbrennungszyklus erfolgt. Dieser Zyklus wird danach erneut in die entgegengesetzten 180° der Rotorrotation wiederholt. Das Doppelnockendesign ermöglicht die Zündung jedes Zylinders zweimal während jeder Umdrehung des Rotors, und somit erzeugt der Sechszylindermotor aus dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel, wenn er zum Beispiel mit 1.200 U/Min. läuft, 14.400 vollständige Verbrennungszyklen in der Minute. Mathematisch wird dieses Ergebnis berechnet, indem die sechs Zylinder mit zwei Zündungen je Umdrehung multipliziert werden, was 12 vollständigen Verbrennungen je Umdrehung entspricht. Diese Zahl multipliziert mit 1.200 entspricht 14.400 vollständigen Verbrennungen in der Minute. Das entspricht einer Zündungsleistung, die durch einen herkömmlichen Viertaktmotor mit 24 Zylindern erzeugt wird, der mit der gleichen Drehzahl betrieben wird oder einen herkömmlichen Zweitaktmotor mit zwölf Zylindern, der mit der gleichen Drehzahl läuft. Das Ergebnis kann zum Beispiel auch mit einem herkömmlichen Viertaktmotor mit sechs Zylindern erreicht werden, wie diese etwa in den meisten normalen sich heute im Einsatz befindenden Automobilen verwendet werden, die mit 4.800 U/Min. laufen.
Die Draufsicht aus 4 zeigt einen ringförmigen Auslassventil-Nockenring (T), der sicher in dem stationären Endgehäuse (U) angebracht ist (siehe 4A). Die Nocke T ist zuständig für das Öffnen der Tellerauslassventile und dafür, diese offen zu halten, während die Auslassventil-Nockenstößel (Z) über den Nockenring verlaufen, als Reaktion auf die Drehbewegung des Rotors (H). In der normalen Darstellung der Draufsicht aus 5 wäre der Auslassventil-Nockenring (T) nicht dargestellt bzw. sichtbar. Die Vollliniendarstellung aus 4 ist für ein besseres Verständnis dieses Motors nützlich.
In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 5 und 5A ist ersichtlich, dass die isolierten Elektroden (A) in der Abbildung aus 5 dargestellt sind, obgleich sie eigentlich in dem fehlenden vorderen Gehäuse (B) angebracht sind, wie dies in der Abbildung aus 5A der Zeichnungen am besten dargestellt ist. Hiermit wird festgestellt, dass die Elektroden (A) ebenso wie die Nockenspuren und der Auslassventil-Nockenring (T) in dieser Draufsicht aus 5 normalerweise nicht veranschaulicht werden, insofern das Frontendegehäuse (B) entfernt ist. Diese Elemente sind jedoch in der Abbildung aus 5 als Volllinien dargestellt, um das Verständnis der Funktionsweise des Motors/Generators zu unterstützen.
Die Abbildung aus 5 zeigt ferner sechs bogenförmige Dauermagneten 24, die zwischen den äußeren Enden der benachbarten Zylinder angeordnet sind, wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist. Die stationäre Spule (C), die durch die Gehäuseelemente (U) und (B) gehalten wird und sich zwischen diesen axial erstreckt, ist in der Abbildung aus 5A in Verbindung mit den Ausgangsspulendrähten 33 dargestellt, wie dies in 5 ersichtlich ist.
Die Hauptwellen-Ölleitungen 34 und der Ölversorgungsverteiler 35 an dem inneren Ende der Hauptwelle (Q) sind in der Abbildung aus 5A ebenfalls dargestellt.
5 zeigt ebenso wie die Abbildungen der 2, 3 und 4 die Positionierung der Motorteile bei einer Rotation von 0° des Rotors. Das Luft-Kraftstoffgemisch in den Zylindern gemäß der Abbildung aus der Schnittansicht aus 5A wurde bereits gezündet, und die Kolben (K), die etwa in Volllinien in ihren entsprechenden Zylindern (I)1 und (I)4 dargestellt sind, verbleiben stationär oder werden durch die Nockenoberfläche 30 für die nächsten 10° der Rotation stationär gehalten, wobei sie sich im Verhältnis zu der Mittellinie des Motors weder radial einwärts oder auswärts bewegen. Dieser eindeutige statische Verweilzustand ermöglicht eine vollständigere Verbrennung des gezündeten Luft-Kraftstoffgemischs, wodurch bewirkt wird, dass die Zylinderdruckwerte ein maximales Potenzial vor der Kolbenbewegung erreichen. Diese Maßnahme alleine sorgt für deutlich mehr Effizienz und Ausgangsleistung im Vergleich zu dem gleichen Kraftstoffvolumen, das in einem herkömmlichen Motor verbraucht wird.
Nach der Ausführung der Beschaffenheit und der Funktionsweise der Grundmechanismen des Motors gilt die Aufmerksamkeit jetzt den Geschehnissen während einer Umdrehung des Motorrotors, wobei zu diesem Zweck zuerst auf die Abbildung aus 6 der Zeichnungen Bezug genommen wird. Es ist ersichtlich, dass die Abbildung aus 6 die unübliche Eigenschaft der Kolbenbewegung veranschaulicht und ferner die verschiedenen Geschehnisse und Funktionen betrifft, die während dieser Bewegung auftreten.
Beginnend bei 0° auf der linken Seite des Graphen aus 6 ist die Verbrennungsverweildauer durch die Linie 1 dargestellt, die sich von 0° bis 10° der Rotorrotation erstreckt. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, wird jeder Kolben während diesem Zeitraum an einer verhältnismäßig stationären Position in dessen Zylinder gehalten. In diesem Zustand kann das gezündete Luft-Kraftstoffgemisch vollständiger verbrennen, wodurch Zylinderdruckwerte mit dem maximalen Potenzial erzeugt werden, bevor sich der Kolben bewegen kann.
Zwischen 10° und 48° kann sich der Kolben radial auswärts bewegen bzw. fallen, wie dies durch die Linie 2 dargestellt ist. Diese Kolbenabsenkung ist sehr schnell und steil und erzeugt ein sehr hohes Drehmoment bei sehr niedrigen Umdrehungen je Minute, wobei dieser Zustand jedoch nicht immer wünschenswert ist. In dem vorliegenden Motor/Generator handelt es ich jedoch um einen verhältnismäßig wünschenswerten Zustand, da keine externen Getriebe bzw. Räderwerke berücksichtigt werden müssen. Das vollständige durch den Motor erzeugte hohe Drehmoment wird gleichmäßig von dem ganzen Gehäuse absorbiert, während Elektrizität erzeugt wird. Das Gehäuse kann somit deutlich leichter gestaltet werden, ohne dass dies Anlass zu Sorgen gibt oder Fehler verursacht durch schwere, ungleichmäßig verteilte Belastungen auf das Gehäuse durch externe Rotationskräfte.
Bei 3° vor dem Ende der Kolbenabsenkung, angezeigt durch Linie 2, wird der Auslasszyklus eingeleitet, wie dies durch die Linie 5 dargestellt ist, wobei die Auslassverweildauer am Ende der Kolbenabsenkung beginnt. Der Begriff „Auslassverweildauer" ist nicht unbedingt präzise, wenn auf den Zeitraum verwiesen wird, über den der Kolben verhältnismäßig stationär am Boden seines Hubs ist, wie dies durch Linie 3 angezeigt wird. Gemäß der Abbildung passiert viel mehr, als das einfache Auslassen des Zylinders. Die Auslassverweildauer beginnt bei 48°, während das Auslassen bei 45° beginnt, wobei eine Zylinderentleerungs- und interne Kühlsequenz bei 70° beginnt. Diese Operationen werden durch die Linien 5 und 6 angezeigt. Der Auslasszyklus endet bei 110°, wenn das Auslassventil vollständig geschlossen ist. Somit beginnt die Kompression (Linie 7) bei 110°, während die Öffnungen zum Entleeren und Kühlen des Zylinders weiterhin offen sind. Bei 113° beginnt ein Vorkompressions- und Ladezyklus (siehe Linie 8). In der Zwischenzeit wird durch das Entleeren und Kühlen des Zylinders (Linie 5) bis 120 weiter frische Luft in den Zylinder gepumpt, wenn sich die Entleerungsöffnung schließt, was das schnelle Laden des Zylinders unterstützt. Bei 135° endet die Verweildauer (Linie 3).
Bei 135° bewegt der Kolbenhub (Linie 4) den Kolben radial einwärts in Richtung der Mitte des Motors/Generators, und die Vorkompression und Ladung (Linie 8) dauert an bis 150° der Rotation erreicht sind, wenn sich die unter Druck stehende Einlassöffnung schließt. Die finale Kompression (Linie 9) beginnt bei einer Rotation von 150° und dauert bis 180° an, wobei das komprimierte Luft-Kraftstoffgemisch bei 175° gezündet wird. Die Zündung an dieser Stelle des Zyklus erfolgt 5° vor der nächsten Verweildauer, die bei 180° beginnt; die nächste Verbrennungsverweildauer (Linie 1) beginnt oberhalb der beschriebenen vollständigen Verbrennungssequenz von neuem.
Hiermit wird festgestellt, dass die beschriebenen und in der Abbildung aus 6 der Zeichnungen in Form eines Graphen dargestellten Funktionen wiederum in Relation zu dem Layout der Nockenspur aus 7 der Zeichnungen dargestellt sind.
In Bezug auf die Abbildung aus 7 zeigt die obere Hälfte der Abbildung die Graphendaten aus 6, während die untere Hälfte der Abbildung die Position der Nockenspur und der Kolben im Verhältnis zu der Mitte der Hauptwelle (Q) des Motors/Generators adressiert. Der Auslass-Ventilring (T) ist in der Mitte des Layouts dargestellt. Es wird angenommen, dass der Leser die Abbildung aus 7 als selbsterklärend betrachten wird, im Besonderen in Verbindung mit der Abbildung aus 6. Aus der unteren Hälfte aus 7 ist ferner ersichtlich, dass die Position der Nockenstößel (M) im Verhältnis zu der Mittellinie der Hauptwelle des Motors/Generators ausgeführt ist. Angezeigt wird dies durch die Abmessung A-A an jeder von sechs Positionen der veranschaulichten Nockenstößel. B-B ist als der Abstand von der äußeren Nockenoberfläche zu der Mitte der Welle dargestellt; C-C ist der Abstand von der Kolbenseite zu der Zylinderunterseite, und D-D ist die Länge des Kolbenhubs an die nächste bezifferte Position.
In den verbleibenden Zeichnungen 8 bis 13 sind Hauptereignisse veranschaulicht, die in dem Motor/Generator während einer vollständigen Verbrennungssequenz auftreten. Zur besseren Veranschaulichung zeigen all diese Zeichnungen Teile, die normalerweise stationär sind, als sich drehende Teile, und wobei Teile, die sich normalerweise drehen, als stationär dargestellt sind.
In anfänglichem Bezug auf die Abbildung aus 8 der Zeichnungen, wo die Zündung erfolgt, befindet sich der Rotor (H) an einer Position von 355° (oder 5° vor der Verbrennungsverweildauer bei 0° der Rotation). Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, wird der Kraftstoff früh gezündet, um zusätzliche Druckwerte bereitzustellen, die benötigt werden, um die Nockenrollenlager (M) vor einem Lösen von der Außenseite 30 der Nockenspur am oberen Ende eines Kolbenhubs zurückzuhalten. Die isolierten Elektroden (A) in dem vorderen Gehäuse (B) befinden sich in Ausrichtung mit den Zündkerzenisolatoren (E), die in dem Rotor (H) getragen werden. Wie dies in der Abbildung aus 8A am besten dargestellt ist, springt ein Funke 37 über den Elektrodenabstand zwischen den Elektroden (A) und den Isolatoren (E) und gleichzeitig in der Verbrennungs- bzw. Brennkammer 22; wobei hiermit festgestellt wird, dass die beiden veranschaulichten gegenüberliegenden Zylinder (I)1 und (I)4 entgegengesetzt wirkende Kräfte an der Hauptwelle (Q) bei Zündung des Luft-Kraftstoffgemischs in den Zylindern ausgleichen, wie dies beschrieben ist.
Das Ende der Verbrennungsverweildauer ist in den Abbildungen der 9 und 9A veranschaulicht, welche den Motorrotor bei 10° der Rotation am Ende der Verbrennungsverweildauer zeigen (siehe 6). Kraftstoff wurde tatsächlich bei 15° vor dem Ende der Verbrennungsverweildauer gezündet, und der Kolben bleibt verhältnismäßig stationär an dessen Position in dem Zylinder während der Verweildauer. In der Zwischenzeit hatte das verbrannte Luft-Kraftstoffgemisch ausreichend Zeit, um dessen optimalen Druck in der Verbrennungskammer 22 zu erreichen. Nockenrollenlager (M) beginnen mit deren Senkung entlang der äußeren Nockenoberfläche 30 der Nockenspur. Da die Aktion der beiden gegenüberliegenden Zylinder bei 180° die gleichen Funktionen gleichzeitig erfüllt, wird der Vibrationseffekt in dem Motor im Wesentlichen eliminiert.
Die Abbildungen der 10 und 10A veranschaulichen den Zustand und die Position der Teile am Ende eines Verbrennungshubs mit dem Rotor bei 48 der Rotorrotation. Jeder Kolben (K) in den beiden Zylindern (I)1 und (I)4 ist so weit von der Mitte der Hauptwelle (Q) des Motors/Generators entfernt, wie dies möglich ist. Die Auslassventil-Nockenstößel (Z) gelangten in Kontakt mit den erhöhten Abschnitten 41 des stationären Auslassventil-Nockenrings (T) drei Grad (3°) vorher, und die Ventilschäfte (V) bewegen sich von ihren Sitzen in den Ventilgehäusen W) weg. Diese Ventile bleiben über weitere 11 Grad der Rotorrotation nicht vollständig geöffnet, vielmehr treten Abgase bzw. verbrauchte Gase bereits aus den Zylindern aus, vorbei an den teilweise offenen Ventilen in dem Auslassverteilerring 42, der in den äußeren Perimeter der Hauptwelle (Q) gesetzt ist. Abgase verlaufen entlang des Auslassverteilerrings, bis sie Öffnungen bzw. Anschlüsse erreichen, welche ihren Auslassverteilerring mit dem Auslassrohr (R)(R) verbinden. Diese Auslassöffnungen sind in 12A der Zeichnungen unter 43 und 44 am besten dargestellt.
In Bezug auf die Abbildung aus 10A verlassen die Abgase den Motor/Generator bei 45 durch das Auslassrohr (R).
Hiermit wird festgestellt, dass die Abbildung aus 10B einen vergrößerten Abschnitt des Bereichs 10A-10A der Querschnittsansicht aus 10A zeigt, wobei berücksichtigt werden muss, dass alle Teile, die normalerweise stationär sind, als sich drehend dargestellt sind. Es ist ersichtlich, dass zwei Hauptwellen-Kühlöffnungen 46 in der Hauptwelle (Q) dargestellt sind. Das Auslassrohr (R) befindet sich nur dort in Kontakt mit der Hauptwelle, wo eine Schraubbefestigung mit (Q) vorgesehen ist, wie dies durch 50 angezeigt wird. Über den Rest der Länge durch die Hauptwelle und das Endgehäuse U)m ist das Rohr (R) mit einem umfänglichen Zwischenabstand versehen, um einen ungehinderten Fluss von Kühlluft 51 zu ermöglichen, die von außerhalb des Motors/Generators angesaugt wird, vorbei an dem unteren Endgehäuse (U) und dem unteren Abschnitt der Hauptwelle, so das sie um den äußeren Durchmesser des Auslassrohres und nach außen durch die beiden Kühlöffnungen 46 zu der Vorderseite des Motors strömt. Da das hintere Ende des Motors dazu neigt, durch die Abgase wärmer zu sein und das vordere Ende eher kühler ist, weist der Temperaturunterschied aufgrund des Ansaugens des frischen Luft- und Kraftstoffgemischs einen ausgleichenden Effekt auf die Hauptwelle auf.
In erneutem Bezug auf die Abbildung aus 10 wird hiermit festgestellt, dass die aktuelle Position der isolierten Elektroden (A) und der beiden Zylindermuffen (J), durch durchgezogene und verdeckte Linien dargestellt, bei (I)3 und (IK)6 nur 7° vom Beginn ihrer Verbrennungsfolge entfernt sind, wo die isolierten Elektroden (A) in Ausrichtung mit ihren entsprechenden Zündkerzenisolatoren (E) gelangen.
Die Abbildungen der 11 und 11A zeigen den erfindungsgemäßen Motor/Generator bei 90° der Motorrotation, wobei der Auslasszyklus an dieser Position für 45° der Rotation aktiv gewesen und so gestaltet ist, dass er für weitere 20° andauert, bis der Ventilschaft (V), der vollständig offen ist, wie dies in der Abbildung aus 11A dargestellt ist, zufliegt.
Wichtig ist, dass der Zylinderentleerungszyklus 20° früher beginnt und weitere 30° der Rotation andauert. Diese beiden Operationen sind abgeschlossen, wenn sich die Kolben (K) weiterhin an der gleichen verhältnismäßig stationären Position im Verhältnis zu den Zylindern befinden wie zum Ende ihres Verbrennungshubs 42° früher. Ab diesem Punkt bleiben die Kolben für weitere 45° der Rotation verhältnismäßig stationär. Die Auslassventil-Nockenstößel (Z) (siehe 11A) sind an ihren erweiterten, erhöhten Plateaus 41 des stationären Auslassventil-Nockenrings (T) vollständig erhöht. Folglich sind die Ventilschäfte (V) vollständig geöffnet und wurden auf dieser Stufe über 31° vollständig offen gehalten. Diese Ventilschäfte werden für weitere 6° offen gehalten. Ferner wird hiermit festgestellt, dass die Zylinderentleerungs- und Kühlöffnungen 53 der Hauptwelle (Q) nicht abgebildet sind.
Hiermit wird festgestellt, dass die aktuelle Position der beiden Zylindermuffen (I)3 und (I)6, dargestellt durch volle und verdeckte Linien, bei 30° der Rotation etwas über der Hälfte des Wegs der Verbrennungshübe hinaus gegeben ist. Diese beiden Zylinder erzeugen enorme Drehkräfte auf den Rotor (H). Ferner beginnen die beiden Zylindermuffen (I)2 und (I)5, die in vollen Linien ohne verdeckte Linien abgebildet sind, an dieser Stelle gerade mit ihrem letzten Verbrennungszyklus und sind nur 25° von ihrer nächsten Zündung entfernt und 30° von der nächsten Verbrennungsverweildauer.
In der Abbildung aus 11B, die eine Vergrößerung des zentralen Abschnitts der Querschnittsansicht aus 11A dargestellt, sind zwei Entleerungs- und Zylinderkühlöffnungen 53 deutlich abgebildet. Die dreieckige Form der tatsächlichen Anschlussöffnungen in den Zylinder ist in der Draufsicht aus 11 bei 54 sichtbar. In der Abbildung aus 11B sind zudem die zusammengesetzten Winkel der Kühlöffnung 55 sichtbar, wo diese mit der Verbrennungskammer ausgerichtet ist.
Obwohl der Auslassventilschaft (V) vollständig geöffnet ist, wie dies bei 56 dargestellt ist, wird Entleerungs- und Kühlluft durch die angewinkelte bzw. schräge Anschlussöffnung 55 geleitet, wobei die Kühlluft an dem vollständig geöffneten Ventilschaft 56 vorbei, durch die Verbrennungskammer, vorbei an der Zündkerze und in den Zylinder, über die Oberseite des Kolbens und zurück aus dem Zylinder durch die offene Auslassventileinheit geleitet wird. Wenn die Entleerungs- und Kühlluft vorbei an den offenen Auslassventileinheiten austritt, kühlt sie auch die Rotorauslassöffnungen 58, die Hauptlager-Auslassöffnungen 59, den Auslassverteilerring 42 in der Hauptwelle (Q), die Auslassöffnungen in der Hauptwelle 5 (siehe 44 aus 12A) und das Auslassrohr (R) sowie den Auslass des Motors/Generators.
Die beschriebene Aktion stellt die zweiten und dritten Systeme zum Kühlen des Motors/Generators dar; wobei das erste System in 10B dargestellt ist, wobei kühle äußere Luft von der Rückseite des Motors/Generators angesaugt wird und durch die Hauptwelle durch die Öffnungen 46. Die vorerhitzte Luft, die aus den Öffnungen 46 aus 10B gesaugt wird, wird entweder vollständig oder teilweise in den Zylinderentleerungs- und Kühlöffnungen 53 aus 11B verwendet. Dies sieht den Vorteil vor, dass die inneren Temperaturen des Motors genauer geregelt werden können, um bessere Verbrennungsergebnisse zu erzielen. Wenn der Motor kalt ist, verbessert das System effektiv die Verbrennung, indem kalte Luft um das Auslassrohr (R) angesaugt wird, wie dies durch den umfänglichen Abstand 57 angezeigt wird, um die Luft vorzuerhitzen, während diese über das Auslassrohr (R) strömt, die danach zum Erwärmen der Motorverbrennungskammern verwendet wird. Andererseits ist es wünschenswert, wenn der Motor bei starker Last oder extremen Außentemperaturen heiß läuft, Frischluft oder eine Mischung aus Frischluft und vorerhitzter Luft zu verwenden, um die besten internen Betriebstemperaturen für den Motor zu erreichen.
Die dritte Methode zum Kühlen des Motors umfasst Schmieröl, das auf die Zylinder und die Rotoreinheit nahe den Verbrennungskammern gesprüht wird, wenn der Motor/Generator läuft.
In den Abbildungen der 12 und 12A ist der Motor/Generator bei einer Rotation von 120° dargestellt. Die Auslassventile wurden für eine Rotation von 10° vollständig geschlossen, wobei sich die Entleerungs- und Kühlöffnungen vollständig geschlossen haben, und wobei die Vorkomprimierungs- und Zylinderladeöffnungen 7° vorher bzw. früher bei 113° begonnen haben, sich zu öffnen. Die Kolben (K) in den Zylindern (I)1 und (I)4 bleiben im Wesentlichen stationär und bleiben so für weitere 15°, während die gesäuberten und entleerten Zylinder mit einer neuen Ladung Luft und Kraftstoff geladen bzw. beschickt werden. Es ist ersichtlich, dass die Ansaugöffnung 60 in der Hauptwelle (Q) in zwei separate, rechteckige Verzweigungsöffnungen 61 verzweigt, welche die Vorkomprimierungs- und Zylinderladeöffnungen darstellen. Wenn diese Anschlüsse bzw. Öffnungen mit den Öffnungen 62 der Verbrennungskammer in dem Rotor ausgerichtet werden, so werden die Zylinder gefüllt und vorkomprimiert mit einem frischen/neuen Luft-Kraftstoffgemisch. Die Auslassöffnungen 43 und 44 sind ebenfalls ersichtlich, wobei sie den Auslassverteilerring 42 mit dem Auslassrohr verbinden. Die Auslassöffnung 43 ist derart dargestellt, dass ihre runde oder kreisförmige Querschnittsform betont bzw. unterstrichen wird. Die bei 44 dargestellte Öffnung stellt die tatsächliche Ansicht durch den Abschnitt 12A besser dar, wobei hiermit festgestellt wird, dass beide Öffnungen den gleichen Durchmesser aufweisen, der durch die Hauptwelle in dem gleichen Winkel spiegelbildlich zueinander verläuft.
Die Abgase sind in dem Auslassverteilerring und den Auslassöffnungen (12A) sichtbar, obgleich die Auslassventile und die Zylinder aus 12a beide geschlossen sind. Der Grund dafür ist es, dass sich die Zylinder (I)3 und (I)6 in ihrem Auslasszyklus befinden, während die Zylinder (I)2 und (I)5 gerade mit der Verbrennungsverweildauer beginnen, mit einer erfolgten Zündung 5° früher, wie dies durch die Position der isolierten Elektroden (A) (12) ersichtlich ist.
Die letzten Abbildungen der 13 und 13A des Motors/Generators sind bei 150° der Rotorrotation dargestellt. Der Rotor befindet sich in einem Zyklus der finalen Komprimierung bzw. Kompression, während dem alle Ventile natürlich mit den Verbrennungskammern verschlossen sind. Die Kolben (K) in den Zylindern (I)1 und (I)4, die in diesen Abbildungen veranschaulicht sind, haben 15° früher begonnen, sich radial einwärts in Richtung ihres Verbrennungszyklus zu bewegen, und über die letzten 30° bewegen sie sich weiter in Richtung der Mitte des Motors/Generators. Bewirkt wird dies durch die Nockenstößellager (M), die sich in Kontakt mit der schrägen äußeren Nockenspuroberfläche 30 befinden. Nach 25° der Rotation zünden die Zündkerzen erneut das Luft-Kraftstoffgemisch in den Zylindern, und der Motor befindet sich wieder dort, wo er in den ersten Zeichnungen dieser Reihe (8) begonnen hat, jedoch auf der entgegengesetzten Seite des Motors. Die Zylinder I(2) und I(5) gemäß der Abbildung aus 12, die am Anfang ihrer Verbrennungsverweildauer aus 12 angeordnet waren, sind in 13 ungefähr auf halber Strecke der abfallenden Steigung der Nockenspurenseite 30 in dem Verbrennungszyklus dargestellt. An dieser Stelle erzeugen die beiden Zylinder I(2) und I(5) hohe Rotationskräfte und übertragen diese zu dem Rotor (H).
Hiermit wird festgestellt, dass die vorstehende Beschreibung in Bezug auf die Abbildungen der 1 bis 13A den Ereignissen entspricht, die in einer Hälfte einer vollständigen Umdrehung des Motors/Generators auftreten. In den Abbildungen der 8 bis 13 sind nur 180° Rotation vorgesehen. Während dieser Bewegung von 180° zündet jeder der sechs Zylinder einmal. Für einen Fachmann auf dem Gebiet der inneren Funktionsweise eines kennzeichnenden Motors ist es erkennbar, dass der hierin offenbarte Motor einen sehr großen Sprung nach vorne darstellt bei der Suche nach einer wirtschaftlichen, verlässlichen und zuverlässigen Quelle für elektrische Leistung mit hoher Leistungsdichte, die sich für praktisch jede und alle portablen sowie stationären Anwendungen eignet.

Claims

Unitärer Motorgenerator, der folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der einen drehbar angetriebenen zentralen Rotor (H) aufweist, der eine Mehrzahl sich radial erstreckender, mit präzisen Zwischenabständen angeordneter Zylinder (I) trägt, die um eine zentrale Längsachse mit dem genannten Rotor (H) drehbar sind; einen Kolben (K), der in jedem der genannten Zylinder (I) beweglich ist; ein stationäres unitäres Gehäuse (B, U), das den genannten Motor koaxial zu der genannten zentralen Längsachse einschließt; ein Paar passgenau ausgerichteter, übereinstimmender, axial räumlich getrennter, kontinuierlicher Nockenspuren (30, 31), die integral mit gegenüberliegenden Innenwänden des genannten Gehäuses (B, U) ausgebildet sind; ein Paar von Nockenstößeln (2), die jedem genannten Kolben (K) zugeordnet sind; wobei jeder Nockenstößel (2) funktionsfähig mit einer benachbarten der genannten Nockenspuren (30, 31) eingreift; eine Einrichtung in Lagerverhältnis zu der Außenseite jedes der genannten Zylinder (I), um ein verwandtes Paar der genannten Nockenstößel (2) und einen entsprechend zugeordneten Kolben (K) miteinander zu verbinden, wobei die Verbrennungsbetätigung jedes Kolbens (K) dazu dient, den genannten Nockenstößel (2) entlang den genannten Nockenspuren (30, 31) zu bewegen; gekennzeichnet durch eine stationäre Feldwindung (c), die an der inneren Peripherie des genannten Gehäuses befestigt ist, wobei der genannte Rotor (H) und die Zylinder (I) konzentrisch umgeben werden; und wobei mindestens eine Magnetmasse (24) zur Bewegung mit dem genannten Rotor (H) angebracht ist, um elektrische Energie als Reaktion auf die Bahnbewegung der genannten Masse (24) vorbei an der genannten Feldwindung (c) zu erzeugen.
Motorgenerator nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem genannten Motor um einen Zweitakt-Mehrzylinder-Rotationskolbenmotor handelt, der so betrieben werden kann, dass jeder Zylinder (I) während jeder Umdrehung mehrfach gezündet wird, gekennzeichnet durch lediglich zwei Richtungswechsel jedes Kolbens (K) je Verbrennungssequenz.
Motorgenerator nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem genannten Motor um einen Zweitaktmotor handelt, der ein einzelnes Tellerventil (N) je Zylinder (I) aufweist, welcher die Auslass-, Entleerungs- und Kühlzyklen regelt, während das Austreten von nicht verbrauchtem Kraftstoff aus jedem Zylinder (I) in die Atmosphäre verhindert wird.
Motorgenerator nach Anspruch 1, wobei die genannten Nockenspuren (30, 31) in passgenauem, diametral entgegengesetzten Verhältnis auf gegenüberliegenden Seiten des genannten Zylinders (I) angeordnet sind, um die Betriebsbewegungen der genannten Kolben (K) zu regeln.
Motorgenerator nach Anspruch 4, wobei jede Nockenspur (30, 31) als ein Teil einer einzigen kontinuierlichen Nocke ausgebildet ist, welche eine Rotorrotationsbahn von 360° definiert; wobei jede der genannten Nocken eine Mehrzahl von symmetrischen Abschnitten der genannten Umlaufbahn im Verhältnis zu der genannten Achse definiert, und wobei jeder der genannten Abschnitte eine Mehrzahl von asymmetrischen Abschnitten der genannten Umlaufbahn im Verhältnis zu der genannten Achse definiert.
Motorgenerator nach Anspruch 1, wobei die genannten Nockenspuren (30, 31) so konfiguriert sind, dass sie variable Kolbenverbrennungshübe bereitstellen, um die Verbrennung ausgesuchter Kraftstoffe zu optimieren.
Motorgenerator nach Anspruch 2, wobei die genannten Nockenspuren (30, 31) des genannten Motors so gestaltet sind, dass sie eine verlängerte Verweildauer am oberen und unteren Ende jedes Kolbenhubs bereitstellen, wobei jeder genannte Kolben (K) im Wesentlichen stationär ist im Verhältnis dem zugeordneten Zylinder (I) während beiden Verweildauern.