CN105874167A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

在此披露内燃机(1)，该内燃机具有一个转子(9)、一个外壳(5)以及形成在该转子(9)与该外壳(5)之间的至少两个燃烧室(17)，其中该外壳(5)在其面朝该转子(9)的一侧上具有至少一个点火凹部(33)，一种燃料进给和点火系统(35，37)通向该点火凹部(33)。可旋转地安装在该外壳(5)中的至少一个阀装置(3)被配置用于将这些燃烧室(17)至少临时分隔成一个点火室(29)和一个压缩室(27)。该阀装置(3)具有至少一个转子通路区段(49)、至少一个关闭区段(51)以及至少一个气体通路区段(53)。可替代地，该阀装置(3)临时地同时将一个压缩室(27)与一个第一燃烧室(171)隔开并且将一个点火室(29)与一个第二燃烧室(172)隔开，其中在这个时间期间在该点火室(29)与该压缩室(27)之间存在流体连接。

Description

内燃机
本发明根据权利要求1或2的前序部分涉及一种内燃机，该内燃机具有一个转子、一个外壳以及形成在该转子与该外壳之间的至少两个燃烧室。
这里讨论类型的内燃机还被称为“旋转式活塞内燃机”。现有技术已知类型的旋转式活塞内燃机例如在DE 10 2008 050 014B4中被描述。另一种被称为“切向式燃气涡轮”的内燃机在US 8,061,327B2中示出。这种旋转式活塞内燃机包括被可旋转地安装在一个外壳中的一个转子并且具有形成在该转子与该外壳之间的至少两个燃烧室，其中该外壳在其面朝该转子的一侧上具有至少一个点火凹部，一种燃料进给和点火系统通向该点火凹部中。DE 10 2008 050 014B4中示出的一种内燃机的操作是这样的：其将该内燃机的基本原理与一种燃气涡轮的功能和作用模式相结合。这种结合的燃气涡轮/内燃机与常规内燃机相比，有利地具有少数活动件。此外，其具有更高的效率，因为热力燃烧力的作用切向地且直接作用于该转子上。然而，DE 10 2008 050 014B4中使用的振荡活塞是不利的，因为它们由于振荡运动而可能引起振动，并且需要相对强力的压缩弹簧来移动这些振荡活塞并因此来操作该内燃机。此外，这些弹簧引起了作用在该振荡活塞与该转子之间的高摩擦力。
因此，本发明的目标是提供一种内燃机，该内燃机具有已知燃气涡轮/内燃机的优点，但是具有一种含有显著降低的振动级的设计并且产生低摩擦力。具体地，本发明是为了尽可能高地实现有待点火的空气/燃料混合物的压力。
为了实现上述目的，提议了一种具有权利要求1的特征的内燃机。该内燃机具有一个转子、一个外壳以及形成在该转子与该外壳之间的至少两个燃烧室，其中该外壳在其面朝该转子的一侧上具有至少一个点火凹部，一种燃料进给和点火系统通向该点火凹部中。该内燃机的特征在于提供了可旋转地安装在该外壳中的至少一个阀装置，所述阀装置被设计成将这些燃烧室至少临时分隔成一个点火室和一个压缩室，其中该阀装置具有至少一个转子通路区段、至少一个关闭区段以及至少一个气体通路区段。
本发明的一个显著特点因此在于该阀装置被可旋转地安装在该外壳中，具体地按一种圆形阀的方式，从而有可能省略压缩弹簧。在这种情况下，该阀装置的旋转式运动优选地与该转子的旋转速度匹配，从而确保该转子通路区段、该关闭区段以及该气体通路区段的对应位置同样与该转子的位置匹配。以此方式，该内燃机的低振动操作是可能的，并且此外这最小化了摩擦力的发生。
此外，本发明通过根据权利要求2所述的一种内燃机实现。具体地，通过一种内燃机实现该目的，该内燃机具有一个转子、一个外壳以及形成在该转子与该外壳之间的至少两个燃烧室，其中该外壳在其面朝该转子的一侧上具有至少一个点火凹部，一种燃料进给和点火系统通向该点火凹部中，其中提供了可旋转地安装在该外壳中的至少一个阀装置，所述阀装置被设计成将这些燃烧室至少临时分隔成一个点火室和一个压缩室，其中该阀装置临时且同时将一个压缩室与一个第一燃烧室分隔开并且将一个点火室与一个第二燃烧室分隔开，并且在这个过程期间，在该点火室与该压缩室之间存在一个流体连接。
具体地，通过将该转子与该外壳之间的间隙细分成相互独立的间隙区段来形成燃烧室。一个第一燃烧室和一个第二燃烧室具体地可以被认为是两个连续的、即相邻的空间上分离的间隙区段，具体地被认为是沿着该转子的圆周安排的间隙区段。这里，名称“第一”和“第二”燃烧室并不总是指代一个具体的燃烧室，而相反可以被理解为在该转子的旋转方向上、具体地相对于该转子的一个径向突出部而言“在前面”和“在后面”意义上的相对术语。因此，每个燃烧室在根据本发明的意义上，在该转子的旋转过程中临时是一个第一燃烧室或一个第二燃烧室。
本发明的一个显著特点在于该阀装置被可旋转地安装在该外壳中，具体地按一种圆形阀的方式，从而有可能省略压缩弹簧。在这种情况下，该阀装置的旋转式运动优选地与该转子的旋转速度匹配，从而确保该阀装置的对应位置同样与该转子的位置匹配。以此方式，该内燃机的低振动操作是可能的，并且此外这最小化了摩擦力的发生。本发明的另一个核心概念在于在某些时间间隔期间借助该阀装置将一个压缩室与一个第一燃烧室分隔开并且同时将一个点火室与一个第二燃烧室分隔开，其中这两个腔室因此在这些间隔期间形成一个压力栓，其方式为使得所压缩的流体可以经由在这些间隔期间存在的一个流体连接从该第一燃烧室传递到该第二燃烧室中，优选地逆着该转子的旋转方向。在此背景下，一个流体连接可以被认为是指呈例如以下各项形式的一个流动连接：一条管道或多条管道或管线、一个缺口、横截面的增大、一个外壳中的一个凹部或一个槽状凹陷。因此，一种压缩流体、具体地有待在该点火室中实现点火的空气/燃料混合物的压力是尽可能高的。以此方式，有可能根据本发明提高该内燃机的动力和效率。
在本发明的一个有利的改进形式中，该阀装置包括至少两个局部阀装置，每个局部阀装置具有至少一个转子通路区段和至少一个关闭区段。具体地，一个第一局部阀装置和一个第二局部阀装置交互，其方式为使得它们共同形成被设计为双阀装置的一个阀装置。这里，具体地，两个局部阀装置的该转子通路区段和该关闭区段的对应位置与该转子的位置匹配。在一个实施例中，该阀装置、具体地一个第一局部阀装置可以具有至少一个转子通路区段、至少一个关闭区段以及至少一个气体通路区段。一个第一局部阀装置优选地被安排在一个第二局部阀装置之前，如在该转子的旋转方向上所见。具体地，该转子通路区段、该关闭区段以及该气体通路区段的对应位置在此与该转子的位置匹配。例如，对于附加的压缩流体、具体地空气来说有可能从一个压缩室通过一个气体通路区段流出到一个点火室，从而允许进一步的点火、具体地第二燃烧在所述点火室中发生。
如果该转子通路区段、该至少一个关闭区段以及该至少一个气体通路区段被可旋转地安装，则是特别有利的。特别是当该阀装置被设计为一个圆形阀、优选地呈一个圆盘的形式，并且该转子通路区段、该至少一个关闭区段以及该至少一个气体通路区段被优选地以此顺序串联安排时，这是有利的。该阀装置在此并非必须具有圆形设计。相反，该阀装置还可被设计为一个滑动件或者具有一种杯形或中空圆锥形的构型。
该转子优选地具有至少两个径向突出部，用于形成这些燃烧室。这里，这些径向突出部可以通过一个层状延伸元件在该内燃机的一个径向和/或轴向(侧向)方向上各自延伸，所述元件在该转子的旋转过程中沿着该外壳的内壁滑动。这些层状延伸元件各自优选地具有至少一个滑动靴形件以便改进这些延伸元件在该外壳的该内壁上的滑动运动并且最小化摩擦力。在这种情况下，该阀装置和该转子的这些径向突出部可以至少部分重叠，如在该转子的径向方向上所见。
该阀装置的旋转轴线被安排成任何所希望的角度，并且具体地垂直于该转子的旋转轴线，即，成一个90度角。该阀装置的旋转速度根据该转子的速度可以是可电或机械地调节的。具体地，可以将该阀装置设置成具体地经由一个传动装置而机械联接到该转子或一个驱动轴上。以此方式，可以按一种最佳方式根据该转子的速度来调节该阀装置的该旋转式运动和操作模式。可以按此方式优化燃烧过程。为了容纳这些层状延伸元件，该外壳在其面朝该转子的内壁上可以具有至少一个凹陷。此外，该阀装置的该气体通路区段可以具有多个喷嘴类型的开口，用于在该点火室与该压缩室之间产生一个流体连接。
该阀装置或一个局部阀装置可以具有单部件或多部件设计，并且具体地可以具有至少两个部件，该至少两个部件被安装成以便在相反方向上是可旋转的，并且在同步旋转的情况下形成该转子通路区段、该关闭区段以及该气体通路区段。如在该电机的旋转方向上可见，该阀装置或该第一局部阀装置被优选地安排在该点火凹部之前。
至少一个进给管道被优选地安排在该外壳中，所述管道被安排在该阀装置之前，如在该转子的旋转方向上所见，并且用于将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给到该燃烧室中。此外，优选地提供了至少一个排气阀装置，该至少一个排气阀装置具有至少一个可旋转的转子通路区段和至少一个可旋转的关闭区段。在这种情况下，该排气阀装置被优选地安排在该点火凹部之后，如在该转子的旋转方向上所见，从而允许已燃烧气体经由该排气阀装置排放。具体地，该排气阀装置被连接到安排在该外壳中的至少一个排气管道上以便排放该已燃烧气体。此外，可以将该排气管道设置成与该(空气)进给管道流体连接，从而允许至少一些该已燃烧气体被进给到该燃烧室。
该点火室优选地由该转子、该转子的一个径向突出部、该阀装置、该点火凹部以及该外壳的内壁界定。此外，该转子可被直接或间接地(具体地经由一个传动装置)联接到一个涡轮上，该涡轮被供应来自该排气管道的已排出气体。
本发明关于一个阀装置的所有上述改进形式类似地指代，并且具体地还指代一个或多个局部阀装置。
具体地，一个局部阀装置的该至少一个转子通路区段、该至少一个关闭区段和/或该至少一个气体通路区段被可旋转地安装。在这种情况下，具体地，没有局部阀装置或仅有一个局部阀装置(具体地为一个第一局部阀装置)具有至少一个气体通路区段是可能的。具体地，这些局部阀装置可以被设计为圆形阀。一个第一局部阀装置优选地被安排在该点火凹部之前，而一个第二局部阀装置优选地被安排在该点火凹部之后，如在该转子的旋转方向上所见。具体地，该点火室由该转子、该转子的一个径向突出部、一个第一局部阀装置、该点火凹部以及该外壳的内壁界定。具体地，该点火室形成一个第二燃烧室的一个区段。一个压缩室例如由该转子、该转子的一个径向突出部、一个第二局部阀装置以及该内壁界定。具体地，一个压缩室形成一个第一燃烧室的一个区段。一个第一局部阀装置和一个第二局部阀装置可以具有不同的或类似的构型，具体地可被共同或分开驱动，具体地经由滚子链、有齿带、大齿轮、机构或以电的方式，这些方式在所有情况下都具有一个适当的传动比。
在本发明的一个有利的改进形式中，该阀装置实施为具有一个第一局部阀装置和一个第二局部阀装置的一个双阀装置。这些局部阀装置可以相互连接，具体地相互刚性地连接，并且优选地实施为彼此成一个整体。然而，这些局部阀装置优选地实施为分开的局部阀装置，具体地为独立驱动的局部阀装置。在一个双阀装置中，这些局部阀装置按一种确定的方式交互，具体地通过它们的区段或圆形扇区(例如像转子通路区段、关闭区段或气体通路区段)的已匹配构型，并且通过其相对于彼此成预先确定的角度偏移。一个双阀装置中的这些局部阀装置允许同时将一个压缩室与一个第一燃烧室分离并且将一个点火室与一个第二燃烧室分离。在这种情况下，该第一燃烧室具体地被安排在该第二燃烧室之前，如在该转子的旋转方向上所见，并且优选地通过该转子的一个径向突出部与后者分隔开。具体地，可以安排该双阀装置，其方式为使得该双阀装置的这些局部阀装置临时界定一个压力栓的第一压力栓区段和第二压力栓区段并且优选地将该转子的该径向突出部临时封闭在一个压力栓中。优选地在该双阀装置内，压缩流体可以通过一个流体连接(例如，呈该点火凹部或侧管道的形式)从一个第一燃烧室或一个第一压力栓区段流入一个第二燃烧室或一个第二压力栓区段中。借助一个双阀装置作为一个压力栓的操作，可使用一个锁定行为重新定向或进给压缩流体，使其离开一个第一燃烧室而进入到一个第二燃烧室中，其结果是可以在一个点火室中产生尽可能高压的这种流体、具体地一种空气/燃料混合物。
在本发明的一个有利的改进形式中，该第一局部阀装置和/或该第二局部阀装置实施为圆形阀，这些圆形阀具体地具有一条共用的旋转轴线，该旋转轴线优选地位于一个共用轴上。然而优选地，该第一局部阀装置和/或该第二局部阀装置实施为具有分开的旋转轴线的圆形阀，优选地具有分开的轴。一个圆形阀可以被认为是指具有一个优选地圆形或碟形阀盘的一个阀装置或局部阀装置，该阀盘具有不同的扇区，这些不同的扇区可以被配置为转子通路区段、关闭区段或气体通路区段。借助一个圆形阀的旋转，因此有可能打开或堵住一个燃烧室内的一个流动路径或者允许该转子的一个径向突出部通过或经过一个阀装置。借助这些局部阀装置作为旋转圆形阀的此类实施例，该内燃机的低振动操作是可能的。
在本发明的一个有利的改进形式中，该第一局部阀装置和该第二局部阀装置相对于彼此在该转子的旋转方向上偏移处于20度与35度之间的一个双阀角度。因此，具体地，该双阀角度限定该转子的一个扇区或该燃烧室的圆周的一个区段，该双阀装置在其上延伸，该扇区或区段因此被封闭在该第一局部阀装置与该第二局部阀装置之间。可以具体地通过选择该双阀角度来设定该内燃机的可实现的压缩比。
在本发明的一个有利的改进形式中，该第二局部阀装置具有一个碟形阀盘，其中该阀盘的一个曲面法线优选地平行于该转子的旋转方向。一个碟形阀盘可以被理解为一个非平面阀盘，该非平面阀盘的外边缘优选地相对于该阀盘的一个内部区域是倾斜的或抬高的，优选地，其方式为使得碟边缘定向在该转子的径向方向上。具体地，该碟边缘的该曲面法线垂直于该转子的该径向方向并且平行于其周向方向或旋转方向延伸。以此方式，两个局部阀装置可以围绕一条共用的旋转轴线安装或者安装在一个共用轴上，并且同时可以在该转子的该径向方向上与它们的阀盘对准。在这种情况下，该第一局部阀装置和/或该第二局部阀装置可以具有一个碟形阀盘，其中具体地，可以提供两个互相相对的、相对对准的碟形阀盘。
在本发明的一个有利的改进形式中，该点火凹部被安排在该第一局部阀装置与该第二局部阀装置之间。因此，在该第一燃烧室与该第二燃烧室之间可以存在经由该点火凹部的一个流体连接，具体地同时，该转子的一个径向突出部位于该双阀装置的这些局部阀装置之间。在这种情况下，该点火凹部可能形成一个旁路流管道或缺口，该旁路流管道或缺口呈围绕该径向突出部、具体地围绕其头部区段的截面的局部增大的形式。然而，作为一个替代方案，侧管道也可以提供在该点火凹部区域的该外壳中，并且这些侧管道例如能够由附加阀打开或关闭以便建立一个流体连接。与可以安排在一个排气管道和/或进给管道区域中的一个排气阀装置或新鲜空气阀装置相比，围绕该点火凹部安排或安排在该点火凹部区域中的一个阀装置还可以被称为一个点火阀装置。
在本发明的一个有利的改进形式中，该转子的速度与该阀装置、具体地该第一阀装置和/或该第二阀装置的速度之比为1:3或2:3。原则上，在这些局部阀装置之间的速度比可以是不同的，尤其是如果它们被彼此分开驱动或者具有不同数目的转子通路区段、关闭区段和/或气体通路区段。例如，就每个阀装置的三个燃烧室和一个转子通路区段而言速度比为1:3，并且就每个阀装置的两个转子通路区段而言速度比为2:3。以此方式，考虑到这些径向突出部或这些阀装置的这些区段的适当安排，可以确保在这些阀装置与该转子之间的运动学匹配，具体地该转子的径向突出部与呈转子通路区段形式的阀开口的非接触式“相互接合”或非接触式“啮合”。一个1:3的速度比是特别优选的。具体地，一个阀装置或一个局部阀装置可以具有单部件或多部件设计，并且具体地可以具有两个部件、优选地为阀盘，这些阀盘可以在相反方向上旋转，从而在同步旋转的情况下降低、具体地二等分该阀装置的打开时间。例如，这些局部阀装置中的每一个可以实施为具有两个阀盘的一个双盘，这两个阀盘具有相同的类型但是在相反方向上旋转，从而二等分该阀的关闭和打开时间。可以优选地配置具有此类双盘的局部阀装置，其方式为使得它们在该阀轴的10°旋转内关闭或打开。以此方式，该双阀装置或压力栓在最大速度下的打开和关闭是可能的并且压力损耗可以得以降低。
在本发明的一个有利的改进形式中，至少沿着该阀装置的一个阀盘的一个外表面的一个或多个区段提供至少一个密封元件，所述密封元件优选地在周向凹槽中引导并且优选地在所有情况下与一个关闭区段的长度匹配。此类密封元件可以实施为例如层状或活塞环扇区，其中可以提供两个到三个此类节段，这些节段优选地与这些关闭区段的数目和长度匹配。以此方式，可以实现按一种尽可能流体密封的方式使该阀盘的该外表面与该转子的径向外表面和该外壳的内表面匹配。
这些密封元件优选地被紧固在该阀盘上，其方式为使得在该径向方向上是可移动的，优选地具有处于0.05mm与0.15mm之间的一个径向游隙，优选地为0.10mm。作为一个特别优选的选项，这些密封元件具有在一个径向方向上延伸的槽孔，并且按一种可径向移动的方式借助在所述孔中引导的销紧固在一个阀盘上。例如，被支撑在该阀盘中(例如支撑在该周向凹槽中)的一个销所置放的一个槽孔可以提供在一个层状或活塞环扇区的两个端部处。作为槽孔的一个替代方案，还有可能提供具有例如比该销的直径大0.05mm到0.15mm的一个直径的圆孔。通过朝该转子移动这些阀，有可能确保该密封元件与该阀盘之间的实际相对移动事实上降为零，其结果是离心力在操作过程中由这些销吸收并且没有离心力作用于该转子或该外壳上。
作为本发明的上述改进形式的一个替代方案，迷宫式密封件、优选地空气迷宫式密封件优选地提供在该阀装置的一个阀盘的一个外表面和/或这些径向突出部的一个外表面和/或侧表面的至少某一或某些区段。具体地就这些阀装置相对于该转子的非常严格的安装容差而言并且特别对于高速度而言，周向凹槽可以被设计为迷宫式密封件。这样有可能省略活塞环扇区作为用于相对于该外壳密封该转子的这些径向突出部的这些阀装置的密封元件和/或层状延伸元件。例如，狭窄通道可以形成在两侧上并且高于该转子的这些径向突出部的顶表面并且采用迷宫式密封件形式的密封功能。带有迷宫式密封件的一个实施例就构造而言是简单的、可靠的并且易于维护。
在本发明的一个有利的改进形式中，用于冷却的压缩空气通过这些阀装置传递，其中冷却空气优选地径向向外流动通过该阀装置的一个区段。例如，优选地处于一个受控压力下的冷却空气可以通过位于一个内部径向位置处的阀帽被引入位于旋转阀盘与静止阀帽之间的间隙中，可以流动通过该阀盘中的一个冷却通路并且可以通过位于一个外部径向位置处的阀帽传出。一个这种冷却间隙可以在一个圆形阀轴的轴密封环与外部密封环之间延伸，这些外部密封环相对于该燃烧室密封该阀装置。代替冷却空气，还有可能使用其他冷却流体，例如油。作为一个替代方案或除此之外，冷却空气、具体地处于相对高压下的冷却空气还可以被通过位于阀帽与阀盘的外部部分之间的区域引入或传递，该外部部分具体地为连接到该燃烧室上的一个层状延伸元件。
在本发明的一个有利的改进形式中，一个排气阀装置的旋转轴线平行于该转子的旋转轴线。此类实施例就构造而言是更简单的并且比例如具有垂直于该转子的旋转轴线的一条旋转轴线更为有利，尽管排气与新鲜空气通过该排气阀装置的流体密封分离可能并不是那么容易的。然而，密封性对于一个排气阀装置来说并没有对于一个点火阀装置来说那么重要，其中所抽吸的该新鲜空气中的少量已添加排气对于某些燃烧过程来说甚至可能是有利的。
在本发明的一个有利的改进形式中，一个压缩机、优选地具有离心式压缩机刀片的压缩机被联接到该转子上，优选地被安排在该转子的旋转轴线上，以便在一个进给管道中提供作为冷却空气和/或处于某一增压空气压力下的预先压缩的新鲜空气。此类压缩机可以由具有一个适当传动比的该转子的驱动轴驱动。
具体地，排气可以用于驱动一个涡轮增压器，或者优选地经由一个多片式定子驱动与该转子同心安排的一个涡轮。该涡轮可以经由一个适当的传动装置联接到该转子的驱动轴上以便驱动所述轴。
具体而言，有可能在一个阀装置、具体地一个局部阀装置中省略具有喷嘴类型的开口的一个气体通路区段，这有利于在该点火室中进行一个更高的初始压缩。根据在该燃烧过程的一个第一阶段与该燃烧过程的一个任选第二阶段之间所希望的比例，在关闭该第二局部阀装置之前不久将来自该压缩室的压缩空气通过该第一局部阀装置注入该点火室中可以借助该气体通路区段、具体地这些喷嘴类型的开口的构型设定。然而，还可想到的是在该第一局部阀装置中不提供任何喷嘴类型的开口或任何气体通路区段。
为了实现上述目的，还提议了一种用于操作具有权利要求40的特征的一种内燃机的方法。该方法具有以下步骤：
-将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给到该燃烧室中；
-通过该转子通路区段传递该转子以便形成该点火室并且将气体进给到该点火室中；
-旋转该阀装置并且使用该关闭区段关闭该点火室；
-激活该燃烧进给和点火系统并且在该点火室中进行点火；
-旋转该阀装置并且将来自该压缩室的一种压缩气体或燃烧混合物通过该气体通路区段进给到该点火室中。
此外，该目的通过一种用于操作根据权利要求41所述的一种内燃机的方法实现。具体地，该目的由一种用于操作根据本发明的一种内燃机的方法实现，该方法包括以下步骤：
-将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给、具体地抽吸到一个第一燃烧室中；
-通过关闭该阀装置、具体地该阀装置的一个第二局部阀装置将一个压缩室与该第一燃烧室分隔开；
-通过旋转该转子将该气体或该燃烧混合物在该压缩室中压缩；
-旋转该转子进一步越过该阀装置的一个第一局部阀装置或通过后者，具体地在先前打开该第一局部阀装置之后；
-通过关闭该第一局部阀装置将一个点火室与一个第二燃烧室分隔开；
-将来自该压缩室的气体或燃烧混合物经由位于该压缩室与该点火室之间的一个流体连接进给到该点火室中，具体地通过进一步旋转该转子来转移该气体或该燃烧混合物；
-激活该燃烧进给和点火系统并且在该点火室中进行点火。
特别优选的是一种方法，其中在将该压缩气体或燃烧混合物进给到该点火室中之后至少一次重复执行点火。可将在该压缩室中被压缩的至少一些该气体或燃烧混合物设置成临时存储在一个存储装置中。此外，如果已临时存储的气体或燃烧混合物被进给到该点火室和/或用于启动该内燃机，则是特别有利的。如果使用一种燃烧混合物代替一种气体，那么其可以例如由汽化器进给，或者根据LPP方法，燃料注入可以发生于该新鲜空气管道。
在根据本发明的该方法的一个有利的改进形式中，在该点火室(33)中执行第一点火之后进行以下步骤：
-打开该第二局部阀装置；
-将来自该压缩室的压缩空气通过该第一局部阀装置中的喷嘴类型的开口注入该第二燃烧室中；
-关闭该第二局部阀装置。
具体地，在打开所述局部阀装置之后，将该转子旋转经过该第二局部阀装置或者通过后者。优选地，将压缩空气从一个压缩室通过喷嘴类型的开口注入该点火凹部的区域中并且通过激活该燃料进给和点火系统进行第二点火。该第二局部阀装置和该第一局部阀装置相互匹配，具体地实施为具有相对于彼此偏移一个预定角度对准的双盘的一个双阀装置，其方式为使得在通过该第一局部阀装置注入该压缩空气之后不久发生该第二局部阀的关闭。借助第二点火，燃烧过程能够得以优化，尤其是对于排气而言，并且该内燃机的动力能够得以增强。
下文参照附图更详细地对本发明进行解释，在附图中：
图1示出了穿过根据本发明的一个内燃机的一半的示意性截面；
图2示出了穿过根据本发明的一个阀装置的示意性截面；
图3示出了具有一个径向突出部的一个转子的透视图；
图4示出了具有两个滑动靴形件的一个层状延伸元件的透视图；
图5示出了根据本发明的具有阀装置的一个实施例及其相对于转子的安排沿局部截面的示意图；
图6a示出了根据本发明的一个内燃机的一个实施例在该转子和这些阀装置的第一位置中的示意图；
图6b示出了根据本发明的一个内燃机的根据图6a的实施例在该转子和这些阀装置的第二位置中的示意图；
图6c示出了根据本发明的一个内燃机的根据图6a的实施例在该转子和这些阀装置的第三位置中的示意图；
图6d示出了根据本发明的一个内燃机的根据图6a的实施例在该转子和这些阀装置的第三位置中的示意图；
图7示出了一个已冷却阀装置的一个实施例沿截面的示意图；
图8示出了具有一个径向突出部的一个转子的一个实施例的细节的示意图；
图9示出了根据本发明的具有一个密封元件的一个阀装置的一个实施例沿截面的示意图；并且
图10以框图的方式示出了根据本发明的一种方法的一个实施例的示意图。
本发明在此借助被设计用于每转点火六次的一种内燃机解释。图1示出了穿过一个这种内燃机1的一个上半部的一个示意性截面，该内燃机具有两对阀装置，其中一对阀装置在图1中示出。这对阀装置包括一个阀装置3和一个排气阀装置3'。
该阀装置3和该排气阀装置3'借助轴承7被可旋转地安装在该外壳5中的相应凹部中。在予以考虑的说明性实施例中，这些阀装置的旋转轴线d基本上垂直于该转子9的一条旋转轴线R延伸，该旋转轴线垂直于图1的平面延伸。为了容纳这些阀装置3、3'，该外壳5可以具有对应突出部11。这些突出部可以借助例如螺丝或类似扣紧材料连接到该外壳5的其余部分上，从而确保对这些阀装置的接入。
这些阀装置3、3'根据该转子的速度电或机械地驱动，即围绕该旋转轴线d旋转。机械驱动可以例如通过将这些阀装置3、3'机械联接到该转子上或机械联接到由该转子驱动的一个驱动轴上来实现。在该转子或该驱动轴与这些阀装置之间，还有可能插入一个传动装置，该传动装置设定这些阀装置3、3'相对于该转子9的旋转速度。另一方面，根据转子转速对这些阀装置3、3'的旋转速度进行电子控制原则上也是可想到的。
在予以考虑的说明性实施例中，该内燃机1的该转子9具有三个径向突出部13，这三个径向突出部各自连同该转子9和该外壳5或连同该外壳的一个内壁15形成燃烧室17。借助所产生的三个燃烧室和这两对阀装置(即，两个阀装置3和两个排气阀装置3')，有可能实现一开始提及的每转6次点火。为了达到每转更多或更少的点火，必须相应地适配阀对和燃烧室的数目。
为了扩大这些燃烧室17的转矩在燃烧过程中的作用区域并且相对于彼此密封这些燃烧室，在予以考虑的说明性实施例中提供了具有图1中指示地可见的层状延伸元件19的这些径向突出部13。它们在径向方向上形成该转子9的这些径向突出部13的延伸部。然而，原则上还可想到安排这些层状延伸部，其方式为使得它们在一个轴向方向上(即，在该转子的旋转轴线R的方向上)延伸这些径向突出部。为了容纳这些层状延伸元件19并且引导这些层状延伸元件，该外壳5在其面朝该转子9的内壁15上具有至少一个凹陷23。如果层状延伸元件同样提供在该轴向方向上(也被称为“侧向薄层(lateral lamellae)”)，那么这些层状延伸元件可以在该外壳5的侧零件中的相应凹陷中被引导。这些层状延伸元件19的作用可以由该转子9旋转过程中的离心力或由压缩弹簧激发。参照图3和图4给出这些径向突出部13和这些层状延伸元件19的一个更详细的描述。
这里可以指出，这些层状延伸元件19和该凹陷23都不是必须要提供的。相反，本发明的另一个说明性实施例设法在没有这些元件的情况下进行。在相对高的速度下特别敏感的磨损元件由此得以消除。
该阀装置3被设计为一个圆形阀，并且在予以考虑的说明性实施例中包括一个基本圆形的阀盘25，该阀盘被安装成以便围绕该旋转轴线d是可旋转的。该阀盘被安排和设计的方式为使得其处于与旋转轴线R共用的一个平面中并且至少部分突出到该燃烧室17中。在此安排中，在径向方向上(即，在相对于该转子9的旋转轴线R的横向方向上)临时存在与该转子9的这些径向突出部13的重叠。由于该阀盘25的构型及其可旋转的安装，一个燃烧室17可以被临时细分成一个压缩室27和一个点火室29，图1所示的操作状态正是如此，该压缩室和该点火室按一种基本气密的方式彼此分离。此外，可以在该点火室29与该压缩室27之间临时获得一种气体连接，并且该转子的一个径向突出部可以借助该阀盘的合适构型通过该阀装置。
通向该压缩室27的是用于进给一种气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气的一个进给管道，其仅在图1的图像右边示出。这种(新鲜)空气(或燃烧混合物)随着该转子9旋转并且因此这些压缩室27中的这些径向突出部13的前进而得以压缩。如该转子9的旋转方向21所见，另一个进给管道(未示出)被安排在图1示出的该阀装置3之前。直接安排在该阀装置3之后，如在该旋转方向21上所见，此外存在一个点火凹部33，一个燃料进给系统35和一个点火系统37通向该点火凹部中。在图1所示的该内燃机的操作状态下，该阀装置3将该燃烧室17细分成一个压缩室27和一个点火室29，其中该点火室29具有该点火凹部。该点火室由该转子9、该外壳5、该阀盘25以及该径向突出部13界定。在这个操作状态下，燃料得以注入，并且接着由该点火系统37点火。所产生的该点火室29中的该空气/燃料混合物的膨胀通过燃烧的热力学力引起该转子9在该旋转方向21上移动。在这个过程期间，该燃烧力对该阀盘的封闭曲面具有一个排斥作用。
在该阀装置3与该排气阀装置3'之间提供了一个排气管道45，该排气管道被安排在该点火凹部33之后，如在该转子9的旋转方向21上所见。来自该点火室29的已燃烧气体可以经由该排气管道45排放。在这种情况下，可以将该排气管道45设置成与该进给管道31处于流体连通，从而确保至少一些排气空气或排气被进给到该新鲜空气管道。
为了保护该阀装置3的轴安装以免热排气的影响并且相对于外部密封该燃烧和排气区域，该阀装置3具有用于安装活塞环/密封环39的圆柱形阶梯。该排气阀装置3'首先关闭该排气管道45与该进给管道31之间的连接。仅当该径向突出部13正好在该排气阀装置3'之前时(如旋转方向21所见)，所述阀装置才打开该排气管道45与该进给管道31之间的连接，从而允许该径向突出部13移动穿过该排气阀装置3'。
在予以考虑的说明性实施例中，该转子9此外具有联接到该转子9的该驱动轴41上的一个涡轮43。在这种情况下，该涡轮由来自该点火室29的这些排气借助安装在该外壳上的导叶驱动。该内燃机的动力和效率由此得以增加。在这种设计下，该内燃机，例如像一个涡轮螺旋桨发动机可以纯粹用作一个涡轮增压器或者还结合该内燃机使用。
下文参照根据图2的截面图更详细解释该阀装置3的构型。这清楚地说明该阀盘25被安装在一个阀帽47中。借助其可旋转的安装，该阀盘可以取决于旋转位置而采取相对于该旋转轴线d的不同位置，其结果是该阀盘的不同区段被安排在该燃烧室的区域中。该阀盘25包括两个转子通路区段49、两个关闭区段51以及两个气体通路区段53。这些单独的区段被各自相对于该旋转轴线d对称地安排。在该阀盘25的一个旋转方向55上，一个关闭区段51跟着一个转子通路区段49，并且一个气体通路区段53跟着一个关闭区段51。
该转子通路区段49由一个不含材料的凹部形成，该凹部安排在该关闭区段51与该气体通路区段53之间。为了确保该径向突出部通过该转子通路区段的无摩擦通过，该转子通路区段被设计成在该旋转轴线R的轴向方向上(在该旋转方向55上)比该转子9更宽(参见图2)。这使得该阀盘甚至能够在该径向突出部13的通过过程中继续旋转，同时该阀盘不堵塞该转子9的旋转式运动。该阀盘25的旋转速度与该转子9的旋转速度匹配，其方式为使得当该转子9的该径向突出部13同样至少靠近该阀装置3时，一个转子通路区段49位于该燃烧室17的区域中。
虽然该关闭区段51是由气体可渗透的一个封闭曲面形成，但是该气体通路区段53包括一种气体可渗透的材料，该气体可渗透的材料具有喷嘴类型的开口57，用于在该压缩室27与该点火室29之间产生一个气体连接。这些喷嘴类型的开口57的数目、构型以及还有大小可以根据应用改变。具体地，这些开口57可以体现成是对抗回流的危险的，例如通过止回阀。这里，该构型可以根据后燃烧所需的气体流量改变。这些喷嘴形状的开口的大小还可以借助离心力以机械方式或甚至以电磁方式改变。为了将该压缩空气从该压缩室27注入该点火室29中，还有可能提供压力控制的管道，这些管道携带空气经过这些阀而进入位于该压缩室底部下方、或者可替代地侧向地位于该外壳中的该点火室中。
不同于该阀装置3，该排气阀装置3'刚好具有一个(或多个)关闭区段和一个(或多个)转子通路区段。如果提供了多个关闭区段和转子通路区段，那么这些区段被例如交替地依次安排。因此，该排气阀装置3'并不具有一个气体通路区域，因为一旦一个径向突出部已经经过该排气阀装置3'，该排气管道45与该进给管道31之间的连接就必须被再次关闭。
图3示出了具有一个径向突出部13和一个齿状尖端59的一个转子3，该转子可以与该关闭区段51的一个侧壁61接合。该齿状尖端59和该径向突出部13优选地被彼此整体地连接。该齿状尖端59可以与该阀装置3的该接合侧壁61相互接合以便更好地清空这些室。在其远离该转子9的一侧上，该径向突出部13具有一个径向延伸的容纳凹部63，用于容纳这些层状延伸元件19。根据图4以细节图示出了该层状延伸元件。在那里所示的实施例中，该层状延伸元件19包括两个滑动靴形件65，这两个滑动靴形件用于桥接该外壳中的这些阀装置开口。
该内燃机和该阀装置3操作如下：该阀装置3或其旋转式运动被机械或电驱动，其方式为使得该转子的这些径向突出部可以随着其旋转而同步通过该阀装置3的这些转子通路区域49。由于该转子9的旋转式运动，这些径向突出部13将在高压下通过该进给管道31进给的一种气体、具体地新鲜空气甚至进一步地在该燃烧室17中压缩。该阀装置3的这些转子通路区域被设计成(具有一个宽度)使得该点火室29在该转子9的该径向突出部13的通过之后由该关闭区段51在一定延迟下关闭。由于该点火室的延迟关闭，处在压力下的一定质量的新鲜空气被传递到该点火室中以用于点火并且被封闭在那里。在该径向突出部13已经通过该转子通路区段49并且随后通过该阀装置3的进一步旋转式运动关闭该点火室29以及该点火室29借助该关闭区段51的关闭之后，在压缩空气被从该压缩室27抽吸的情况下，燃料通过该燃料进给系统35注入，并且该燃料/空气混合物接着由该点火系统37点火。借助点火，一个力被施加在该径向突出部13上，从而将一个旋转式推动力传递给该转子9。借助这些层状延伸部，甚至进一步增大作用区域并且因此增大该旋转式推动力。该点火室的膨胀此外引起存在于该压缩室27中的该压缩空气的进一步压缩，因为该转子9被向前移动，并且因此，该压缩室的大小被减小。在该旋转方向55上的某一角度扇区之后，该阀装置3具有该气体通路区段53。在点火并向前旋转该阀装置3之后，该阀装置被采用并且允许压缩空气从该压缩室27流入该点火室29中。进而进一步协助并完成该点火室29中的后燃烧。还可以提供重复的注入和点火过程，这些过程在该点火室的膨胀状态下进行“主点火”之后执行。该点火室29与该压缩室27之间的压缩比可以借助该阀装置3的该关闭区段51的关闭角度的宽度控制。该压缩空气在该压缩室27中进一步的压缩度由这些喷嘴开始使用的时间确定，即，该气体通路区段开始使用的时间，这个时间借助在该旋转方向55上的该气体通路区域的宽度或大小确定。
这些阀装置3、3'借助这些轴承7安装在该外壳5中，其方式为使得该阀盘25的圆形轨迹在具有高度h的区域与该转子9的这些径向突出部13的圆形轨迹相交。这个高度h在该转子9的径向方向上对应于这些点火室29和这些压缩室27的高度。该高度进而确定该径向突出部13的高度和这些转子通路区段的径向高度。
上述借助一个圆形阀盘的一个阀装置3的实施例刚好代表一个优选的说明性实施例。其中这些喷嘴类型的开口57的大小可以根据后燃烧所需要的气体流量改变的该阀装置的一个实施例相反也是可想到的。为此，该阀装置可以具有例如相互接触的两个盘或气体通路区段，它们相对于彼此的角度是变化的，或者借助被机械或电磁移动的喷嘴孔。对于该阀装置3来说还将可能由两个盘组成，这两个盘在相反方向上旋转以便缩短这些室的关闭时间。在这种情况下，这些喷嘴由开口的重叠形成。这些腔室的关闭时间由此比刚好具有一个阀盘的构型大两倍。
这些阀装置优选地由驱动轴使用某个速度比来机械地或电驱动，其中该比值可以根据径向突出部13的数目和转子通路区域49的数目改变。该阀装置3和该排气阀装置3'的轴可以借助具有轴活接头、大齿轮的轴或借助柔性轴而成对驱动或针对每个点火室分别驱动。
该内燃机1进而可以具有位于该外壳5中的压力控制的侧喷嘴，这些压力控制的侧喷嘴被安排在该阀装置3之前并且按一种精确定位的方式经由管道将该压缩空气递送到该点火室29中。在这种情况下，这些管道可以免于该点火室的一侧上的一个反向浪涌。此外，压力控制的管道可以提供在该点火室29下方以便当一个压力室中达到某个压力时将该压缩空气递送到该点火室中。接着进行这些管道的压力设定，其方式为使得在该点火室29的抽真空过程期间得以防止将这些排气通过这些管道向前递送到该新鲜空气室中。为此，这些管道的“通路压力设定”例如可以是速度相关的。
此外可以将该压缩室27中产生的至少一些该压缩空气设置成临时存储在一个压缩空气容器或类似的存储装置中。已存储的压缩空气接着可以用于注入该点火室29中和/或以用于启动该内燃机。
如所述，该阀装置3的该圆形阀盘设计代表本发明的一个优选的说明性实施例。然而，还可想到将该圆形阀设计为一个“打孔的带”，该打孔的带按一种“线性横向的”方式穿过该室。该带进而具有一个相应转子通路区段、一个封闭区段以及一个气体通路区段。可以具有滑动类型设计的一个这种“打孔的带”进而可以借助一个可旋转地安装的阀装置3驱动，该可旋转地安装的阀装置引起该打孔的带按一个连接杆的方式移动。该带可以具有连续或辊子引导的设计，具体地呈一个杯或条的形式。一个这种滑动类型的阀装置3的移动还必须与该转子的旋转同步发生。进一步可想到在一个线性实施例中设计具有以上解释的元件的该内燃机。该内燃机接着可以被实现为某一长度之上或者具有安装在“链条”上的单独单元的一个“轨道状结构”。
所有结合图1至图4所述的实施例、具体地该阀装置3还类似地涉及以下描述的根据本发明的具有第一局部阀装置81和第二局部阀装置82的一个内燃机1的实施例。
图5对应地示出了穿过根据本发明的一个阀装置3(左边所示)(该阀装置还可以被称为一个点火阀装置)以及穿过根据本发明的一个排气阀装置3'(右边所示)的一个局部截面，以及结合图1描述的其相对于根据本发明的一个内燃机1的该转子9的这种安排。在该外壳5的这些实施例中，并未示出但可以提供结合图1所述的这些凹陷23。也可以为每个局部阀装置81、82分别提供的突出部11和阀帽47并未示出。
在图5中，与图1的实施例相反，该阀装置3实施为具有一个第一局部阀装置81和一个第二局部阀装置82的一个双阀装置，这两个局部阀装置在这里被设计为圆形阀。这里，这些局部阀装置81、82被安排在一条共用的旋转轴线d上，其中还可以被彼此分开驱动的、优选地被安装在分开的轴上的两条不同的旋转轴线d也将是可想到的。这里，该第一局部阀装置81被实施为具有一个圆形阀盘25，而该第二局部阀装置82具有一个碟形阀盘26，该碟形阀盘是对准的，其方式为使得外部碟边缘在该转子9的径向方向上对准，其中该碟形阀盘26的该外部边缘的曲面法线N平行于该转子9的旋转方向21延伸。该第二局部阀装置82被安排在该第一局部阀装置81之前，如在该转子9的旋转方向21上所见，其中该点火凹部33位于它们之间。这里，该转子9具有一个径向突出部13，该径向突出部不含层状延伸元件19，而相反具有一个周向凹槽67，该周向凹槽形成于该径向突出部13的侧壁61和顶表面62中。这里，该周向凹槽67被设计为一个空气迷宫式密封件。该径向突出部13或转子9与该外壳5匹配而具有非常小的安装容差，其结果是在该径向突出部13的这些侧壁61和该顶表面62与该外壳5的内壁15之间仅存在一个极小间隙。当该径向突出部13并未定位在该点火凹部33的区域中时(尽管这是图5所示的位置)，该径向突出部13按一种基本上流体密封的方式将一个第一燃烧室171与一个第二燃烧室172分隔开。在该转子9和该径向突出部13的所示位置，该点火凹部33表示该第一燃烧室171与该第二燃烧室172之间的一个流体连接，该流体连接呈围绕该径向突出部13的顶部区域或顶表面62的一个旁路缺口的形式。
图5所示的该排气阀装置3'不同于图1所示的实施例，尤其在于其旋转轴线d并不是垂直于该转子的旋转轴线R而是平行于该旋转轴线R延伸。同样在该实施例中，一个径向突出部13与一个转子通路区段49相互接合，它们相互匹配，从而允许该径向突出部13旋转经过或经过该排气阀装置3'。然而，可想到少量的排气可以从该排气阀装置3的一侧流动到另一侧，这是因为此类实施例的一个降低的密封效应。该排气阀装置3'被安排在该进给管道31与该排气管道45之间，其中穿过描绘为三角形形式的管道开口的排气的流出或者新鲜空气或一种排气/新鲜空气混合物的流入在图5中由箭头指示。在这种情况下，该圆形阀盘25具有一个单一转子通路区段49，其中该阀盘25的其余部分由一个关闭区段51形成。在三个径向突出部13提供在该转子9的圆周之上的情况下，该排气阀装置3'与该转子9之间所得的速度比为3:1。在该实施例中，可以按一种特别简单的方式使用一个适当的传动比驱动该排气阀装置3'，例如通过联接到该转子9的该驱动轴41上。
该阀装置3还可以实施为具有局部阀装置81、82，其中这些阀盘25、26实施为在相反方向上旋转的双盘。考虑到适当的匹配，这些对应局部阀装置81、82的打开和关闭时间由此可以减半并且因此这些局部阀装置81、82可以更迅速地变换。在这种情况下，齿状尖端59还可以提供在这些径向突出部13上(如图3所示)，其中该齿状尖端59将不得不在该转子9的轴向方向上形成并且相对于该径向突出部13居中以便确保该径向突出部13与这两个双盘中每一个的这些转子通路区段49的更精确的相互接合，并且因此实现一个局部阀装置81、82的更好的密封。
图6a至图6d各自示出了根据本发明的结合图5描述的类型的一个内燃机1的该转子9和这些阀装置3、3'的一个位置。以下借助图6a至图6d详细解释根据本发明的呈一个双阀装置形式的作为一个压力栓的该阀装置3的操作。被封闭在实施为圆形阀的这些局部阀装置81与82之间的空间像一个栓一样用于允许穿过该转子9的这些径向突出部13，同时尽可能有效地维持存在于一个第一燃烧室171中的压力水平以用于该第一燃烧室171中的一个后续点火过程。这里，经由截面放大该点火凹部33将先前在该第一燃烧室171中压缩的空气或一种空气/燃料混合物从该径向突出部13之前的一个第一压力栓区段移动、具体地转移到该径向突出部13之后的一个第二压力栓区段。在图6a至图6d所示的具有一个双阀装置的实施例中，在该径向突出部13之前在一个压缩室27中压缩的压缩空气因此可以逆着该转子9的旋转方向21流入该径向突出部13的后侧上的一个点火室29中。这确保一个更高的点火压力，其结果是在后续膨胀过程中，该径向突出部13承受在该旋转方向21上的一个旋转式推动力并且被转移以便驱动该转子9。该双阀装置因此执行一个压力栓功能，该压力栓功能可以极大提高根据本发明的该内燃机1的效率和动力。
图6a至图6d各自示出了刚好一个阀装置3和相关联的点火凹部33。一个第二阀装置3提供在相对于该转子9的旋转轴线R的对称点，以便就具有均匀分布在圆周上的三个径向突出部13并且具有两个点火凹部33和实施为双阀装置的两个阀装置3的一个转子9而言允许该转子9每转发生六次点火。这里，这些阀装置3、3'的旋转轴线d彼此独立地实施为垂直于该旋转轴线R。然而，根据图5对于这些阀装置还会有可能实施为包括该第一局部阀装置81和该第二局部阀装置82的该双阀装置的一条共用的旋转轴线d，或者就该排气阀装置3'而言平行于该旋转轴线R延伸。该第一局部阀装置81和该第二局部阀装置82被相对于彼此在该转子9的旋转方向21上偏移处于20°与35°之间的一个双阀角度W安排。可以借助该双阀角度W的大小设定该内燃机1的可实现的压缩比。
在图6a所示的该转子9的位置，这些排气阀装置3'是关闭的。该第一局部阀装置81是打开的，而该第二局部阀装置82是关闭的。三个燃烧室17由这些径向突出部13彼此分隔开，其中，关于顶部左边所示的这些径向突出部13，形成了包括进气扇区A的一个第二燃烧室172，并且形成了包括压缩扇区C和排气扇区D的一个第一燃烧室171。在这种安排下，一个第二燃烧室172的一个进气扇区A在左手边的排气阀装置3'与该径向突出部13之间延伸，优选地预先压缩的新鲜空气通过该进给管道31抽吸到该燃烧室中，如箭头所指示。还可以用于涡轮增压的该进气扇区A中的压力水平例如是1.5至2.0巴。在该径向突出部13与该第二局部阀装置82的该关闭区段51之间延伸的是一个第一燃烧室171的一个压缩扇区C，通过旋转该转子9压缩先前吸入其中的新鲜空气从而导致体积减小。在该第二局部阀装置82的该关闭区段51与该右手边的排气阀装置3'的该关闭区段51之间延伸的是充满排气的一个排气扇区D，已经膨胀的排气通过该排气管道45从该排气扇区排出。
在图6b所示的该转子9的位置，作为举例，所述转子已经在该旋转方向21上向前旋转约40度。在这种情况下，该径向突出部13在该第一局部阀装置81已经通过向前旋转该阀盘25关闭之前已经经过该第一局部阀装置81或者已经旋转通过该转子通路区段49，其结果是该关闭区段51将一个点火和膨胀扇区B与该第二燃烧室172的一个进气扇区A分隔开。在图6b中，该双阀装置形成一个压力栓，其中形成了呈该压缩室27形式的一个第一压力栓区段和呈该点火室29形式的一个第二压力栓区段，其中在这两个压力栓区段或该第一燃烧室171与该第二燃烧室172之间存在经由该点火凹部33的一个流体连接。由于径向突出部13的右手边与左手边之间的压力差以及由于该转子9的旋转的转移效应，压缩空气从该径向突出部13的前侧流动到其后侧，如箭头所指示。然而，此类流体连接还可以借助该外壳5中的侧管道、具体地其内壁15或一个侧壁提供。该进气扇区A中的压力水平例如是1.5巴，而该点火和膨胀扇区B中的压力水平例如是6至8巴。凭借这个实施例，有可能实现例如4至5的一个压缩比。在该转子9的所示位置，该第二局部阀装置82仍是关闭的并且以此方式防止积聚在该第一燃烧室171中的该压缩空气逸出到该第一燃烧室171的该排气扇区D中，如将会在图1所示的没有一个双阀装置的实施例中可想到的。利用该燃料进给系统35的激活，通过将燃料注入该点火室29中产生一种可点燃的空气/燃料混合物，并且接着通过激活该点火系统37来点燃该混合物，或者点燃目前这里已经存在的空气/燃料混合物。这种点火还可以被称为主点火或第一点火。这里，点火发生在该转子9与该第一局部阀装置81成约17°角的位置，其中总的来说，该第一局部阀装置81与该第二局部阀装置82、具体地其阀盘25和26之间的任何角度都将会是可想到的，也就是说例如，处于0°与35°之间的一个角度。借助化学燃烧反应和相关联的热膨胀，在该旋转方向21上的一个推动力作用在该径向突出部13的后侧上，其结果是在该旋转方向21上驱动该转子9。
在图6c所示的该转子9的位置，作为举例，所述转子已经在该旋转方向21上向前旋转约另一个40度。该左手边的排气阀装置3'同时是打开的以便允许该转子9的下一个径向突出部13经过。同时，该第一局部阀装置81已经关闭，其结果是这界定一个压缩室27或该第二燃烧室172的一个压缩扇区C。通过在点火之后立即或点火过程中打开该第二局部阀装置82，该第二燃烧室172形成基本充满排气的一个点火和膨胀扇区B。在这个过程期间，一个排气扇区D(排气通过该排气管道45从该排气扇区向前转移)在该右手边的径向突出部13与该右手边的排气阀装置3'之间延伸。
在图6d所示的该转子9的位置，作为举例，所述转子已经在该旋转方向21上向前旋转约另一个30度。同时，该第一局部阀装置81已经向前旋转，其结果是一个气体通路区段53处于该第二燃烧室172内。在这种情况下，该第二局部阀装置82仍是打开的，但是刚刚进入关闭阶段，因为该转子通路区段49旋转出该第二燃烧室172的区域以利于该关闭区段51。在这个阶段过程中，在该压缩室27中压缩的空气可以流动或者可以通过该第一局部阀装置81的阀盘25、通过该第一局部阀装置81的该气体通路区段53中的喷嘴类型的开口57注入该点火凹部33的区域中。紧接着这个之后，其中可以进行第二点火的一个点火室29或点火和膨胀扇区B可以通过关闭该第一局部阀装置81再次形成在该点火凹部33的区域中。如果提供了如所描述的此类第二点火，那么这些局部阀装置81和82的阀盘25和26对应地彼此匹配，其方式为使得这些喷嘴类型的开口57短暂地允许压缩空气在关闭该第二局部阀装置82之前不久进入该点火凹部33的区域。例如，一个第一局部阀装置81可以实施为具有刚好一个转子通路区段49、关闭区段51以及气体通路区段53，而一个第二局部阀装置82可以实施为具有一个转子通路区段49和一个关闭区段51。那么该转子9与这些局部阀装置81、82的速度比将会是1:3。在具有两倍数目的相应区段的一个实施例中，该速度比将会是2:3。在图6d中所示的该转子9的位置之后，该右手边的排气阀装置3'打开以便允许该径向突出部13经过，该第二局部阀装置82关闭并且该第一局部阀装置81打开，从而导致图6a所示的关于下一个径向突出部13的情形。那么，术语“第一燃烧室171”和“第二燃烧室172”将指代逆着该转子9的旋转方向21的下一个燃烧室17，并且因此先前的第二燃烧室172相对于下一个径向突出部13(在图6a的底部左边示出)变成第一燃烧室171。
然而，还可想到制造类似的不含气体通路区段53的该第一局部阀装置81和该第二局部阀装置82。如果在该第一局部阀装置81中省略一个气体通路区段53，那么在该压缩室27中可以实现一个更高的初始压缩(参见图6b)。在此类情况下，图6c所示的该转子9的位置之后是关闭该第二局部阀装置82并且打开该第一局部阀装置81，从而导致对应于图6a的关于下一个径向突出部13的情形。
图7示出了一种冷却式阀装置3的一个实施例，用于冷却该圆形阀盘25的冷却空气可以通过该冷却式阀装置在轴向方向上并且从内向外径向地传递。借助一个冷却空气进气阀69，冷却空气、具体地在一个受控压力下的冷却空气或一些其他冷却流体(例如油)可以通过该阀帽47被引入位于该阀盘25与一个径向内部位置处的该阀帽47之间的间隙73a中。这个间隙73a由一个密封环71a和一个轴密封环72a密封并且被连接到至少一个冷却管道68上，该至少一个冷却管道在这里被设计为该阀盘25中的一个贯穿开口或孔。位于该阀盘25的另一侧上的一个相应间隙73b被连接到该冷却管道68上并且借助一个密封环71b和一个轴密封环72b密封。已加热的冷却空气从这个间隙73b经由一个径向外部位置处的一个冷却空气排气阀70通过该阀帽47排出。由冷却空气通过引入该外部间隙74a中并且从该外部间隙74b排出进行的相应冷却对于该阀盘25的外部区域同样将是可想到的，所述空间各自被连接到该燃烧室17上。这些外部间隙74a和74b对应地由这些密封环71a和71b和一个密封元件20密封，该密封元件20紧固在形成于该阀盘25的一个外表面28中的一个周向凹槽66中并且借助销24紧固在该周向凹槽66中。冷却空气可以从压力侧、也就是说例如该压缩室27的一侧引入，并且在该阀装置3或一个局部阀装置81、82的另一侧上(例如，在该点火室29的一侧上)排出。
图8示出了具有一个径向突出部13的一个转子9的一个实施例的细节，一个周向凹槽67形成在该径向突出部中。该周向凹槽67沿着该径向突出部13的这些侧壁61和该顶表面62延伸。具体地，该周向凹槽67可以被设计为一个迷宫式密封件，优选地为一个空气迷宫式密封件。然而，还可想到将层状延伸元件19安装在其中，用于相对于该外壳5密封这些径向突出部13之间的缺口。该径向突出部13的表面中呈一个凹陷形式的至少一个涡流凹部可以提供在该径向突出部13的压力侧上，即在远离齿状尖端59的一侧上，以便实现该空气/燃料混合物在该点火室29中更好的混合。
图9示出了根据本发明的具有一个密封元件20的一个阀装置3的一个实施例的示意图。一个密封元件20按一种可径向移动的方式安装在其中的一个周向凹槽66形成在该阀盘25中。径向可移动性在这里涉及一个圆形阀的一个阀盘25、26的径向方向。这里，该密封元件20被实施为一个活塞环扇区并且与该阀盘25的一个关闭区段51的长度匹配。在两个远端侧上，该密封元件20都具有槽孔22，允许沿着这些槽孔22的纵向轴线径向移动该密封元件20的销24被插入这些槽孔中。作为一个替代方案，还有可能提供圆孔，这些圆孔的直径大于这些销24的直径。该密封元件20相对于该阀盘25的径向间隙处于0.05mm与0.15mm之间，但是优选地为0.10mm。这些销24被紧固在该阀盘25上的该周向凹槽66中。在操作过程中这些密封元件20抵靠该转子9向内移动、即向内滑动使得有可能确保由于该阀装置3旋转所产生的离心力被这些销24吸收并且没有离心摩擦力作用在该外壳5的转子9上。
图10示出了根据本发明的一种方法的一个实施例的方法步骤的框图。在将新鲜空气进给(1001)、具体地抽吸到一个第一燃烧室171中之后，通过关闭该阀装置3的该第二局部阀装置82将一个压缩室27与该第一燃烧室171分隔开(1002)。在通过旋转该转子9将该气体在该压缩室27中压缩(1003)、优选地在该第二局部阀装置82关闭下时，向前旋转(1004)该转子9经过该阀装置3的该第一局部阀装置81或者通过其的该转子通路区段49，其中该第一局部阀装置81如果是关闭的那么就预先打开。关闭该第一局部阀装置81引起一个点火室29与该第二燃烧室172的分隔(1005)。这里，将来自该压缩室27的压缩空气进给(1006)到该点火室29中经由该点火凹部33发生，这样在该压缩室27与该点火室29之间形成一个流体连接。在这种情况下，通过向前旋转该转子9或者遵循一个压力梯度，将该压缩空气转移出该压缩室27，经过该转子9的该径向突出部13而进入该点火室29。在激活(1007)该燃料进给系统35之后，由该点火系统37执行(1008)一次点火，具体地一个主点火。具体地，在点火之后打开(1009)该第二局部阀装置82，从而允许燃烧气体膨胀并且在该旋转方向21上驱动该转子9的该径向突出部13。将压缩空气从该第二燃烧室172的一个压缩室27通过该第一局部阀装置81中的喷嘴类型的开口57注入(1010)一个第二燃烧室172中，之后不久就关闭(1011)该第二局部阀装置82。这些喷嘴类型的开口57可以形成于该阀盘25的一个气体通路区段53中。在该内燃机1的操作过程中，在该转子9旋转的同时重复执行该方法。
总的来说，本发明披露了一种有利的内燃机，该内燃机在很大程度上确保在大大降低的摩擦力下、甚至在高速下的无振动运行。凭借按一个圆形阀方式设计的该阀装置，用于具体发生于小电机和高速下的活塞零件的很高加速度的强力压缩弹簧能够得以消除。作为一个双阀装置的该阀装置3的实施例使得一种高压的空气/燃料混合物有可能在该点火室29中点火。
参考符号清单
1内燃机 3阀装置
3’排气阀装置 5外壳
7轴承 9转子
11突出部 13径向突出部
15内壁 17燃烧室
19层状延伸元件 20密封元件
21旋转方向 22槽孔
23凹陷 24销
25圆形阀盘 26碟形阀盘
27压缩室 28阀盘的外表面
29点火室 31 进给管道
33点火凹部 35 燃料进给系统
37点火系统 39 密封环
41驱动轴 43 涡轮
45排气管道 47 阀帽
49转子通路区段 51 关闭区段
53气体通路区段 55 密封件
57喷嘴类型开口 59 齿状尖端
61侧壁 62 顶表面
63容纳凹部 65 滑动靴形件
66阀盘的周向凹槽 67 径向突出部的周向凹槽
68冷却管道 69 冷却空气进气阀
70冷却空气排气阀 71a 密封环
71b密封环 72a 轴密封环
72b轴密封环 73a 间隙
73b间隙 74a 外部间隙
74b外部间隙 81 第一局部阀装置
82第二局部阀装置 171 第一燃烧室
172第二燃烧室 d 阀装置的旋转轴线
R 转子的旋转轴线 N 曲面法线
W 双阀角度 A 进气扇区
B 点火和膨胀扇区 C 压缩扇区
D 排气扇区 h 高度
1001 将气体进给到该第一燃烧室中 1002 分离一个压缩室
1003 压缩该气体 1004 向前旋转该转子
1005 分离一个点火室
1006 将来自该压缩室的气体进给到该点火室中
1007 激活该燃料进给系统 1008 进行一次点火
1009 打开该第二局部阀装置 1010 注入压缩空气
1011 关闭该第二局部阀装置

Claims (45)

1.一种内燃机(1)，该内燃机具有一个转子(9)、一个外壳(5)以及形成在该转子(9)与该外壳(5)之间的至少两个燃烧室(17)，其中该外壳(5)在其面朝该转子(9)的一侧上具有至少一个点火凹部(33)，一种燃料进给和点火系统(35，37)通向该点火凹部，
其特征在于，
提供了可旋转地安装在该外壳(9)中的至少一个阀装置(3)，所述阀装置被设计成将这些燃烧室(17)至少临时分隔成一个点火室(29)和一个压缩室(27)，其中该阀装置(3)具有至少一个转子通路区段(49)、至少一个关闭区段(51)以及至少一个气体通路区段(53)。
2.一种内燃机(1)，该内燃机具有一个转子(9)、一个外壳(5)以及形成在该转子(9)与该外壳(5)之间的至少两个燃烧室(17)，其中该外壳(5)在其面朝该转子(9)的一侧上具有至少一个点火凹部(33)，一种燃料进给和点火系统(35，37)通向该点火凹部中，
其特征在于，
提供了可旋转地安装在该外壳(9)中的至少一个阀装置(3)，所述阀装置被设计成将这些燃烧室(17)至少临时分隔成一个点火室(29)和一个压缩室(27)，
其中该阀装置(3)临时且同时将一个压缩室(27)与一个第一燃烧室(171)分隔开并且将一个点火室(29)与一个第二燃烧室(172)分隔开，并且在这个过程期间，在该点火室(29)与该压缩室(27)之间存在流体连接。
3.如权利要求2所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)包括至少两个局部阀装置(81，82)，每个局部阀装置具有至少一个转子通路区段(49)和至少一个关闭区段(51)。
4.如权利要求2或3所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个第一局部阀装置(81)具有至少一个转子通路区段(49)、至少一个关闭区段(51)以及至少一个气体通路区段(53)。
5.如权利要求1或4所述的内燃机，
其特征在于，
该转子通路区段(49)、该至少一个关闭区段(51)以及该至少一个气体通路区段(53)被可旋转地安装。
6.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)被设计为一个圆形阀。
7.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该转子(9)具有至少两个径向突出部(13)，用于形成这些燃烧室(17)。
8.如以上权利要求之一、具体地权利要求7所述的内燃机，
其特征在于，
这些径向突出部(13)各自通过一个层状延伸元件(19)在一个径向和/或轴向方向上延伸，所述元件在该转子(9)的旋转过程中沿着该外壳(9)的内壁(15)滑动。
9.如权利要求8所述的内燃机，
其特征在于，
这些层状延伸元件(19)各自配备有至少一个滑动靴形件(65)。
10.如权利要求7至9之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)以及该转子(9)的这些径向突出部(13)在该径向方向上至少部分重叠。
11.如以上权利要求之一、具体地权利要求1或4至9之一所述的内燃机，
其特征在于，
该转子通路区段(49)、该关闭区段(51)以及该气体通路区段(53)优选地按此顺序串联安排。
12.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)具有盘形、杯形或中空圆锥形设计。
13.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)的旋转轴线(d)被安排成任何所希望的角度，并且具体地垂直于该转子(9)的旋转轴线(R)。
14.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)的旋转速度是可以根据该转子(9)的速度来电地或机械地调节的。
15.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)具体地经由一个传动装置被机械地连接到该转子(9)或一个驱动轴上。
16.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该外壳(5)具有至少一个凹陷(23)，用于将这些层状延伸元件(19)容纳在其面朝该转子(9)的内壁(15)上。
17.如以上权利要求之一、具体地权利要求1或4至16之一所述的内燃机，
其特征在于，
该气体通路区段(49)具有多个喷嘴类型的开口(57)，该多个喷嘴类型的开口用于在该点火室(29)与该压缩室(27)之间产生流体连接。
18.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个局部阀装置(81，82)具有单部件或多部件设计，并且具体地具有至少两个部件，该至少两个部件被安装成以便在相反方向上是可旋转的，并且在同步旋转的情况下形成该转子通路区段(49)、该关闭区段(51)以及该气体通路区段(53)。
19.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)、具体地一个第一局部阀装置(81)被安排在该点火凹部(33)之前，如在该转子(9)的旋转方向(21)上所见。
20.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
至少一个进给导管(31)被安排在该外壳(5)中，所述导管被安排在该阀装置(3)之前，如在该转子(9)的旋转方向(21)上所见，并且用于将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给到该燃烧室(17)中。
21.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
提供了至少一个排气阀装置(3')，该至少一个排气阀装置具有至少一个可旋转的转子通路区段和至少一个可旋转的关闭区段。
22.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该排气阀装置(3')被安排在该点火凹部(33)之后，如在该转子(9)的旋转方向(21)上所见。
23.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该排气阀装置(3')与安排在该外壳(5)中的至少一个排气管道(45)相互配合以便排放已燃烧气体。
24.如权利要求19所述的内燃机，
其特征在于，
该排气管道(45)与该进给管道(31)处于流体连接，从而允许至少一些已燃烧气体被进给到该燃烧室(17)。
25.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该点火室(33)由以下各项界定：该转子(9)，该转子(9)的一个径向突出部(13)，该阀装置(3)、具体地一个第一局部阀装置(81)，该点火凹部(33)，以及该外壳(5)的该内壁(15)。
26.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该转子(9)被直接或间接地、具体地经由一个传动装置联接到一个涡轮(43)上，该涡轮被供应气体、具体地来自该排气管道(45)的排气。
27.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该阀装置(3)被实施为具有一个第一局部阀装置(81)和一个第二局部阀装置(82)的一个双阀装置，该第一局部阀装置和该第二局部阀装置相互连接、具体地刚性地相互连接，或者被实施为分开的局部阀装置(81，82)。
28.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该第一局部阀装置(81)和/或该第二局部阀装置(82)被实施为圆形阀，这些圆形阀具体地具有一条共用的旋转轴线(d)或分开的旋转轴线(d)、优选地具有分开的轴。
29.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该第一局部阀装置(81)和该第二局部阀装置(82)相对于彼此在该转子(9)的旋转方向(21)上偏移处于20度与35度之间的一个双阀角度(W)。
30.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该第二局部阀装置(82)具有一个碟形阀盘(26)，其中该阀盘(26)的一个曲面法线(N)优选地平行于该转子(9)的旋转方向(21)。
31.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该点火凹部(33)被安排在一个第一局部阀装置(81)与一个第二局部阀装置(82)之间。
32.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
该转子(9)与该阀装置(3)、具体地与该第一局部阀装置(81)和/或该第二局部阀装置(82)的速度比为1:3或2:3。
33.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
至少沿着该阀装置(3)的一个阀盘(25，26)的一个外表面(28)的一个或多个区段提供至少一个密封元件(20)，所述密封元件优选地在周向凹槽(66)中被引导并且优选地在所有情况下与一个关闭区段(51)的长度匹配。
34.如权利要求33所述的内燃机，
其特征在于，
这些密封元件(20)被紧固在该阀盘(25，26)上，其方式为使得在该径向方向上是可移动的，优选地具有处于0.05mm与0.15mm之间的一个径向游隙。
35.如权利要求33或34所述的内燃机，
其特征在于，
这些密封元件(20)具有在一个径向方向上延伸的槽孔(22)，并且按一种可径向移动的方式借助在所述孔中引导的销(24)紧固在一个阀盘(25，26)上。
36.如权利要求1至32之一所述的内燃机，
其特征在于，
迷宫式密封件、优选地空气迷宫式密封件被提供在该阀装置(3)的一个阀盘(25，26)的一个外表面(28)和/或这些径向突出部(13)的一个外表面和/或侧表面的至少某一或某些区段。
37.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
用于冷却的压缩空气被传递通过该阀装置(3)，其中冷却空气优选地径向向外流动通过该阀装置(3)的一个区段。
38.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
一个排气阀装置(3')的旋转轴线(d)平行于该转子(9)的旋转轴线(R)。
39.如以上权利要求之一所述的内燃机，
其特征在于，
一个压缩机、优选地具有离心式压缩机刀片的压缩机被联接到该转子上，以便在一个进给管道(31)中提供作为冷却空气和/或处于某一增压空气压力下的预先压缩的新鲜空气。
40.一种用于操作如权利要求1或4至39之一所述的内燃机的方法，该方法具有以下步骤：
-将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给到该燃烧室(17)中；
-通过该转子通路区段(49)传递该转子(9)以便形成该点火室(33)并且将气体进给到该点火室中；
-旋转该阀装置(3)并且使用该关闭区段(51)关闭该点火室(33)；
-激活该燃烧进给和点火系统(35，37)并且在该点火室(33)中进行点火；
-旋转该阀装置(3)并且将来自该压缩室(27)的一种压缩气体或燃烧混合物通过该气体通路区段(53)进给到该点火室(29)中。
41.一种用于操作如权利要求2至39之一所述的内燃机的方法，该方法具有以下步骤：
-将气体或一种燃烧混合物、具体地一种燃料/空气混合物或空气进给(1001)、具体地抽吸到一个第一燃烧室(171)中；
-通过关闭该阀装置(3)、具体地该阀装置(3)的一个第二局部阀装置(82)将一个压缩室(27)与该第一燃烧室(171)分隔开(1002)；
-通过旋转该转子(9)将该气体或该燃烧混合物在该压缩室(27)中压缩(1003)；
-旋转(1004)该转子(9)进一步越过该阀装置(3)的一个第一局部阀装置(81)或通过后者，具体地在先前打开该第一局部阀装置(81)之后；
-通过关闭该第一局部阀装置(81)将一个点火室(29)与一个第二燃烧室(172)分隔开(1005)；
-将来自该压缩室(27)的气体或燃烧混合物经由位于该压缩室(27)与该点火室(29)之间的一个流体连接进给(1006)到该点火室(29)中，具体地通过进一步旋转该转子(9)转移该气体或该燃烧混合物；
-激活(1007)该燃料进给和点火系统(35，37)并且在该点火室(33)中进行(1008)点火。
42.如权利要求40或41所述的方法，
其特征为
在将该压缩气体或燃烧混合物进给到该点火室(29)中之后至少一次重复执行点火。
43.如权利要求40至42之一所述的方法，
其特征在于，
在该压缩室(27)中压缩的至少一些该气体或燃烧混合物被临时存储在一个存储装置中。
44.如权利要求40至43之一所述的方法，
其特征在于，
该临时存储的气体或燃烧混合物被进给到该点火室(33)和/或用于启动该内燃机。
45.如权利要求41所述的方法，
其特征为
在该点火室(33)中执行第一次点火之后进行以下步骤：
-打开(1009)该第二局部阀装置(82)；
-将来自一个压缩室(27)的压缩空气通过该第一局部阀装置(81)中的喷嘴类型开口(57)注入(1010)该第二燃烧室(172)中；
-关闭(1011)该第二局部阀装置(82)。
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