<Menü     <Verzeichnis>   <Register>                                                             

102

1. Abdichtung - 2. Selbstreinigung - 3. Passungsspiel -
4. Zylinderschmierung und  5. Wärmedehnung

wenn ein wärmeisolierter Motor realisiert werden soll, sind fünf Forderungen Voraussetzung bei der Konstruktion. Der Konstrukteur ist gezwungen diese  fünf Invarianten einzuhalten, denn
diese Parameter werden nur gegenseitig wirksam.
Anderseits verursachen diese Forderungen auch das größte Erklärungsdefizit.
Die Zylinderschmierung  und Abdichtung bei hohen Temperaturen war bisher nicht möglich, deshalb wird die Selbstreinigung dazu benutzt, um gleichzeitig das Passungsspiel eng zu halten.
Dehnungen axial und radial müssen beherrscht werden, und werden ebenfalls durch die Selbstreinigung unterstützt.

Um den Wirkungsgrad nachhaltig zu verbessern, mußte die Lösung mit heißen Zylinderwand gefunden werden.  Das hatte zur Folge, die Schmierung mußte wegfallen.Siehe <Glühwand>
Aufschluß über die Größenordnung, wie sich die heiße Wand auf den Wirkungsgrad auswirkt gibt die <Zylindertemperatur> Betriebstemperatur. 
Die Wärmeabfuhr aus der Motormitte die gewohntermaßen durch Öl erfolgt ist nicht möglich.
Die Ablagerungen und gestaute Temperaturen waren bisher die Gründe warum viele Konstruktionen die den Drehkolben zur Grundlage hatten scheiterten. 
Ein Beispiel ist der Wankelmotor, der mit der Abdichtung schon einer mäßigen Temperatur von 80°C Probleme hatte.
Es war das Viertaktprinzip, das bei  hoher Verdichtung alle bekannten Probleme verstärkte. 
<Frage 9> + 10

Die Abdichtung ohne Dichtleisten und ohne Zylinderschmierung, wurde in Vorversuchen an einfachen Funktionsmodellen eingehend untersucht. Es zeigte sich, bei den <Vorversuchen> der Abbrand bei Ökotreibstoff oder bei Mischungen mit Dieselöl erzeugen bei einer Explosionsverbrennung sehr wenig Belag, der sich aber ohne laufende Kontrolle störend aufbauen würde. Damit dies nicht geschieht,  wird der überflüssige  Abbrand der sich pro Hub im 0,001 mm Bereich bewegt durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten von Sperrwalze und Drehkolben abgerieben. Diese beiden wichtigen Motorelemente drehen berührungslos zueinander, wobei der berührungslose Dichtspalt durch das Lager und Zahnradspiel bestimmt wird, und niemals größer werden kann.

Die axiale Dichtigkeit kann  je nach Kolbenbreite durch eine oder mehrere warmfeste   Profilscheiben  von ca. 0,2 - 0,3 mm kompensiert, die in der Art einer Tellerfeder wirken.
Aber das ist nicht unbedingt nötig, den der Abbrand bildet sich auch an der Drehkolbenkante zur Zylinderwand.

Der Abbrand sichert  eine absolute Dichtigkeit am vorgegebene Axialspiel, wobei das Spiel nach der größten Wärmedehnung festgelegt wird.
Diese fünf Vorgaben wären  wirkungslos, wenn die indirekte  Verbrennungszeitverlängerung nicht gleichzeitig erfolgen würde.
Bei Zylinder-Innentemperaturen ab 200°C bis möglicherweise 500°C und sogar 800°C ist eine Zylinderschmierung nicht möglich.
Deshalb wurde dieses Problem über Funktionsmuster eingehend getestet.   < Vorversuche>  
<Die Frage 20> ist daher sehr wichtig, denn es ist die Lösung zum wärmeisolierten Motor.
Also mußten erst die Voraussetzungen geschaffen werden, die unter diesen Bedingungen einen derartigen Betrieb auch zulassen.
Für eine Schmierung und Eingrenzungen von Toleranzen im Hundertstel Millimeterbereich, die die Wärmedehnungen gleichzeitig berücksichtigen, - ohne die Funktion zu stören, dafür mußte mindestens im Ansatz die Lösung sichtbar werden.
Deshalb wurden schon früh Versuche aufgebaut, die annähernd den Bedingungen im Motorzylinder entsprachen, und die man nicht nur theoretisch, sondern den wirklichen Bedingungen im Zylinder entsprechend erproben konnte.

Es wurde eine Lösung gefunden, um die Oberflächenglut im Zylinder ohne wesentlichen Energieaufwand aufrecht zu erhalten. 
Eine Schmierung der heißen Zylinder konnte daher entfallen, und wurde durch die Berührungslosigkeit der Drehkörper zur Zylinderwand gelöst. Für die Selbstreinigung und Passungsspiel in Verbindung mit den Wärmedehnungen war somit die Lösung gefunden. Der Brenn- Explosionsraum wird sauber gehalten, zugleich alle Drehelemente einschließlich Drehkolben ständig auf einer Toleranz von ca. minus 0,02 mm gehalten.
D.h. die Genauigkeit der der außerhalb der heißen Motorzelle im kalten Bereich liegenden Lager, bestimmt die Toleranz  für das Innenleben der Drehelemente in der glühenden Motorzelle.
Die Ausführung der Drehkörper und vom Zylinder erfolgt nach dem <Dünnwandprinzip>

Das allmähliche Zusetzen bzw. das Festwalzen der Ölkohle und sonstigen Abbrand, Schlacken und Aschen im Verbrennungsraum hat manchen Drehkolbenmotor- Vorgänger  scheitern lassen.
Beim Otto und Dieselmotor führen derartige Ablagerungen zu Glutnestern an denen sich unkontrolliert das Gemisch entzündet. Beim Eintaktmotor sind diese Glutnester erwünscht und unterstützen beim Laden die Zündung, zum Ladezeitpunkt das Zünden.

Im Eintaktmotor werden derartig glühende Zonen angestrebt zumal diese durch katalytische Wirkung die Explosion begünstigen.
Durch die Explosionsverbrennung wird die Temperaturbegrenzung nach oben aufgehoben.

Der Drehkolben und die dazugehörigen Sperrwalzen werden durch drei synchron laufende Zahnräder von gleichen Durchmesser angetrieben.
Dadurch haben die unterschiedliche Durchmesser, der Drehkörper unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten und reinigen sich auf dies Weise automatisch.

Das Ergebnis: Die Drehkolbennabe von 60 mm Durchmesser hat eine andere, eine niedrigere Umfangsgeschwindigkeit wie die Sperrwalzen mit 80 mm Durchmesser.

Das führt dazu, dass sich zwar ständig ein Belag sehr - sehr langsam bildet der ständig auf 0,02 mm konstant gehalten wird. Es ist praktisch das Lagerspiel.
Das Zuviel an Belag wird durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten abgerieben und ausgeblasen.

Selbstheilung:
Der Motor wirkt  in sich automatisch selbstheilend, wenn die Spalte durch Abbrand größer werden, und stellen so die alten Toleranzen wieder her.
Die Lebensdauer der Lager und Zahnräder wird so praktisch zur Motorlebensdauer.
Um Temperaturdehnungen ohne Dichtleisten und Zylinderschmierung aufzufangen, wird, wie wir gesehen haben, der Abbrandbelag dazu benutzt, den Schlupfspalt zwischen den Drehkörpern und der Zylinderwand konstant zu halten. Durch den Abbrand (Ölkohle) wird, ob im kalten, ob im glühenden Zustand, der sonst unvermeidliche, Passungsspalt auf dem kleinsten noch möglichen Abstand gehalten. Dies geschieht zuverlässiger als bei konventionellen Motoren, weil sich diese Passung (der Spalt) variabel nach dem Lagerspiel einstellt. Siehe:  <Dünnwandausführung>

Die seitlichen Dehnungen von Drehflügel und Sperrwalzen wird nach der Maximaldehnung ausgerichtet. Den Rest besorgt der Verbrennungsrückstand, der auch an dieser Stelle für eine optimale Passung sorgt.
Es ist eine gewissermaßen ständige Selbstheilung der Zylinder die hier automatisch abläuft, wenn der Motor kalt oder mit Rotglut betrieben wird.

Zusammen mit der kurzen Einwirkzeit der Explosion und durch die hohe Explosionsgeschwindigkeit ist eine Undichtigkeit in Form von Schlupfverlusten nicht zu bemerken. Es entstehen deshalb auch kaum unerwünschte Druckverluste.
Bei der Explosionsverbrennung im Eintaktmotor werden diese Ablagerungen mit Absicht zur Unterstützung der Zündung genutzt. Schon ein kleines Glutnest ab 500°C läßt Diesel oder Pflanzenöl-Luftgemische (Nebel) zuverlässig, auch bei niedriger Verdichtung zünden. <Abdichtung im Verdichter> oder bei Gasbetrieb ?
Siehe auch <Bioöl-Wasseremulsion als Kraftstoff>
Die Befürchtung der Kavitätenbildung durch die Zugabe von Wasser trifft voraussichtlich nicht zu, denn die Explosionsverbrennung erfolgt in der Zylindermitte.

Die sehr kleinen Gemischportionen prallen mit Überschallgeschwindigkeit zusammen - verwirbeln und entzünden sich an der Glut der Brennraumwand. Beim Start, oder bei schwer entzündbaren Gemischen (Nebel) wird der Vorgang durch Doppelzündkerzen hoher Leistung unterstützt. Die glühenden Verbrennungsschlacken, die verstärkt durch Pflanzenöl entstehen, werden katalytisch wirksam. Was bei der Viertaktverbrennung immer schon hinderlich war, wird bei der Explosionsverbrennung vorteilhaft genutzt. Ein ganz besonderer  Vorteil dieser Verbrennung - Rußpartikel verbrennen mit und kommen der Arbeit zugute.

Diese fünf Parameter bewirken mit, dass zur Zeit das Eintaktprinzip zur einzig möglichen Alternative gegen alle bekannten <Scheinlösungen> anzusehen ist.
Bisher liegt  kein anderer, oder ähnlicher Vorschlag vor, oder ist bekanntgeworden, den man nachgehen könnte er verbessert den Wirkungsgrad nachhaltig.

Der Verdichter ist in diesem Falle erwähnenswert, denn die beiden Verdicher haben kein Problem mit hohen Temperaturen, daher auch nicht die Möglichkeit den Abbrand als Abdichtung zu nutzen.
Ein minimaler Schlupf bei der Verdichtung ist aber hier nicht schädlich, er kann sogar vorteilhaft sein, denn bei zähen Kraftstoffen die auf die Sperrwalzen eingespritzt werden, werden diese besser  angewärmt und homogenisiert d.h. besser aufbereitet.
Ein Selbstheilungseffekt ist mit Spezialschmiermitteln zu erreichen, z.B. mit Zusatz von Graphit.
Diese Frage erschien sehr wichtig so dass sie als <Frage 9a> eingehender beantwortet wurde

Ein minimaler Schlupf geht zwangsläufig in den Ansaugkanal zurück und wird beim nächsten Ladevorgang, doppelt homogenisiert mitgenommen.

______________________________________________________________________________________