DE102007026598A1 - Rotary piston-internal combustion engine, has housing inner surface, rotary pistons and housing side walls provided with heat-insulating layer such that housing material and/or piston material experience small expansion based on heating - Google Patents

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Abstract

The engine has a rotary piston (2) that is supported on an eccentric shaft (10) and circulated in an inner space of a housing (B). A combustion and expansion area is formed together with a housing inner surface. The inner surface, the rotary pistons and opposite side walls or partial region of the side walls of the housing are provided with a high temperature-firm heat-insulating layer (5, 6) in such a manner that the housing material and/or the rotary piston material experience a small expansion based on heating. The heat-insulating layer exhibits ceramic or metal-glass composite.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine, welche in üblicher Weise ein Gehäuse und gegebenenfalls äußere Seitenteile umfasst, in dessen Innenraum auf einer Exzenterwelle gelagert ein Rotationskolben, vorzugsweise mit dreieckförmigem Umriss, umläuft und im Zusammenwirken mit der Gehäuseinnenfläche unter anderem wenigstens einen Brenn- und Expansionsraum bildet.The Invention relates to a rotary piston internal combustion engine, which in the usual way a housing and possibly external Side parts includes, in its interior on an eccentric shaft stored a rotary piston, preferably with triangular Outline, revolves and interacts with the inside of the housing forms, inter alia, at least one combustion and expansion space.

Eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine der üblichen Bauart ist beispielsweise aus DE 42 03 091 C1 bekannt, und diese bekannten Rotationskolben-Brennkraftmaschinen sind sowohl mit indirekter als auch mit direkter Kraftstoffeinspritzung für Benzin und Diesel betreibbar.A rotary piston internal combustion engine of the conventional type is for example off DE 42 03 091 C1 are known, and these known rotary piston internal combustion engines are operable with both indirect and direct fuel injection for gasoline and diesel.

In DE 26 30 805 A1 ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art beschrieben, bei der durch die Minimierung des Abstandes zwischen dem Gehäusemantel und dem Kolben eine gewisse Dichtwirkung erzielt werden soll, was aber bei der Berücksichtigung der beim Einsatz einer solchen Rotationskolben-Brennkraftmaschine auftretenden Wärmedehnungen von Gehäuse und Kolben immer so verwirklicht werden muss, dass eine unmittelbare Materialberührung vermieden wird, wozu stets ein vorbestimmter Abstand eingehalten werden muss, welcher zu einem Spalt führt, welcher gesondert abgedichtet werden muss.In DE 26 30 805 A1 is a rotary piston internal combustion engine of the generic type described in which by minimizing the distance between the housing shell and the piston a certain sealing effect is to be achieved, but always in the consideration of the occurring during use of such a rotary piston internal combustion engine thermal expansion of the housing and piston must be realized so that an immediate material contact is avoided, for which always a predetermined distance must be maintained, which leads to a gap, which must be sealed separately.

In DE 101 35 205 A1 ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine beschrieben, bei der das Gehäuse wenigstens teilweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einem Keramikmaterial, bestehen kann, welches günstige Verschleiß-, Korrosions- und Härteeigenschaften besitzt und eine geringe Wärmeausdehnung bei gleichzeitig geringer Wärmekapazität hat. Hierdurch erhält man im Wesentlichen lediglich einen verbesserten Oberflächenschutz.In DE 101 35 205 A1 a rotary piston internal combustion engine is described in which the housing may be at least partially made of a material with low thermal conductivity, in particular a ceramic material, which has favorable wear, corrosion and hardness properties and has a low thermal expansion with low heat capacity. As a result, essentially only improved surface protection is obtained.

Die vorliegende Erfindung hingegen zielt darauf auf, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche vorzugsweise eine verbesserte Energieausbeute zur Erzielung einer verbesserten Kraftstoffausnutzung auf konstruktiv möglichst einfache Weise auch bei einem vielstofftauglichen Betrieb mit effektiver Energiebilanz gestattet.The however, the present invention aims to provide a rotary piston internal combustion engine to provide the generic type, which preferably an improved energy yield to achieve an improved Fuel utilization on structurally simple as possible Even with a fuel-efficient operation with more effective Energy balance allowed.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse bereitgestellt, in dessen Innenraum auf einer Exzenterwelle gelagert ein Rotationskolben umläuft und im Zusammenwirken mit der Gehäuseinnenfläche unter anderem wenigstens einen Brenn- und Expansionsraum bildet, welche sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens die den Brenn- und Expansionsraum bildenden Oberflächen von Gehäuse, Rotationskolben und gegebenenfalls Teile der Seitenwände des Gehäuses mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmschicht derart versehen sind, dass das Gehäusematerial und/oder das Rotationskolbenmaterial aufgrund der Erwärmung eine möglichst geringe Ausdehnung erfährt und diese Teile mit einer äußerst engen Paarungstoleranz gefertigt sind.To The invention is for this purpose a rotary piston internal combustion engine provided with a housing in its interior an eccentric shaft rotates a rotary piston rotates and in cooperation with the housing inner surface forms, inter alia, at least one combustion and expansion space, which is characterized by the fact that at least and expansion space forming surfaces of housing, Rotary piston and possibly parts of the side walls of the housing with a high temperature resistant thermal barrier coating are provided such that the housing material and / or the rotary piston material due to the heating a As small as possible experience expansion and this Parts with a very tight mating tolerance are made.

Bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Rotationskolben-Brennkraftmaschine wird praktisch eine nahezu vollständige Wärmeisolation des Brenn- und Expansionsraums verwirklicht, da die hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht einerseits einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und andererseits eine große Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur der Wärmedämmschicht und der Temperatur des Gehäusematerials und/oder des Rotationskolbenmaterials aufnehmen kann. So bewirkt bei der erfindungsgemäßen Rotationskolben-Brennkraftmaschine die Wärmedämmschicht, dass die raumsparenden Oberflächen des Gehäusematerials, des Rotationskolbens und gegebenenfalls der vorgesehenen Gehäuseseitenwände, welche beispielsweise aus einem metallischen Material bestehen, zweckmäßigerweise etwa 100°C nicht überschreitet. Die dem Brenn- und Expansionsraum zugewandte Oberfläche der Wärmedämmschicht hingegen kann eine Temperatur von wenigstens 400°C annehmen. Dank der nach der Erfindung vorgesehenen Wärmedämmschicht lassen sich somit die Temperaturausdehnungen am Gehäuse und Rotationskolben sehr klein halten und eine Spaltgröße zwischen dem Rotationskolben und dem zugeordneten, umgebenden Gehäuse lässt sich mit einer äußerst engen Paarungstoleranz fertigen, um diese Spaltgröße auf wenige μm zu reduzieren. Der bei der erfindungsgemäßen Auslegung mit der Wärmedämmschicht versehene Expansionsraum der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung unterdrückt eine Ableitung der Wärmeenergie des entzündeten Gases, so dass diese Energie im Brenn- und Expansionsraum erhalten bleibt und zu einer Druckerhöhung genutzt werden kann, so dass sich auf diese Art und Weise bei gleicher Leistung ein verringerter Kraftstoffverbrauch mit einem damit verbundenen, entsprechend geringeren Schadstoffausstoß erzielen lässt. Zugleich kann man die höhere Energie im Abgas gegebenenfalls über Zusatzaggregate noch ergänzend für das Antriebssystem nutzen.at the inventive design of the rotary piston internal combustion engine becomes practically an almost complete heat insulation of the combustion and expansion space realized because the high temperature resistant Thermal barrier on the one hand a low coefficient of thermal expansion and on the other hand a large temperature difference between the surface temperature of the thermal barrier coating and the temperature of the housing material and / or the rotary piston material can record. So causes in the inventive Rotary piston internal combustion engine, the thermal barrier coating, that the space-saving surfaces of the housing material, the rotary piston and optionally the housing side walls provided, which consist, for example, of a metallic material, suitably does not exceed about 100 ° C. The combustion and expansion space facing surface the thermal barrier coating, however, can be a temperature of at least 400 ° C. Thanks to the invention provided thermal barrier coating can thus be the temperature expansions on the housing and rotary piston keep very small and a gap size between the rotary piston and the associated, surrounding housing can be with a very close mating tolerance finished to this gap size to a few microns to reduce. The in the inventive design with the thermal barrier coating provided expansion space the rotary piston internal combustion engine according to the invention suppressed a derivative of the heat energy of the inflamed Gases, so that they receive energy in the combustion and expansion space remains and can be used to increase the pressure so that in this way at the same power a reduced Fuel consumption with a corresponding, correspondingly lower Pollutant emissions can be achieved. At the same time If necessary, the higher energy in the exhaust gas over Additional units are additional for the drive system use.

Vorzugsweise ist die hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht porig ausgebildet und kann vorzugsweise mittels des atmosphärischen Plasmastrahl-Verfahrens aufgebracht werden.Preferably the high temperature resistant thermal barrier coating is porous trained and can preferably by means of the atmospheric Plasma jet method can be applied.

Wenn die Bauteile, auf denen die Wärmedämmschicht, bei der es sich vorzugsweise um eine porige keramische Wärmedämmschicht handeln kann, aufgebracht wird, aus metallischen Materialien, vorzugsweise Leichtmetallmaterialien, wie Aluminium oder dergleichen, bestehen, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, vor dem Aufbringen der Wärmedämmschicht einen Haftvermittler zur Haftverbesserung der Wärmedämmschicht aufzubringen. Ein solcher Haftvermittler wird vorzugsweise mittels des Vakuum-Plasmastrahl-Verfahrens aufgebracht. Diese zusätzlichen Behandlungen und der zusätzliche Einsatz eines Haftvermittlers hängen natürlich von den jeweiligen zu verbindenden Materialien ab.If the components on which the thermal barrier coating, which is preferably a porous ceramic thermal barrier coating can, is applied, made of metallic materials, preferably light metal materials, such as aluminum or the like, so it has proved to be useful to apply a bonding agent for adhesion improvement of the thermal barrier coating before applying the thermal barrier coating. Such a coupling agent is preferably applied by means of the vacuum plasma jet method. Of course, these additional treatments and the additional use of an adhesion promoter depend on the particular materials to be bonded.

Vorzugsweise weist die hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht eine Keramik-, einen Metall-Glas-Komposit oder eine Multilayerschicht auf. Insbesondere wird die Wärmedämmschicht von einer Oxidkeramik, wie yttriumoxid-teilstabilisiertes Zirkoniumoxid (ZrO2 + 4 mol% Y2O3) einer Pyrocholstruktur (La2Zr2O7), Perowskit (BaZrO3) oder Aluminiumtitanat gebildet.The high-temperature-resistant heat-insulating layer preferably has a ceramic, a metal-glass composite or a multilayer coating. In particular, the thermal barrier coating is formed by an oxide ceramic such as yttria partially stabilized zirconia (ZrO 2 + 4 mol% Y 2 O 3 ), a pyrocholic structure (La 2 Zr 2 O 7 ), perovskite (BaZrO 3 ) or aluminum titanate.

Vorzugsweise besitzt die Wärmedämmschicht eine Schichtstärke von etwa 1 bis 2 mm. Bei derartigen Wärmedämmschichtstärken lassen sich Temperaturdifferenzen von 800°C bis 1000°C realisieren.Preferably the thermal barrier coating has a layer thickness from about 1 to 2 mm. In such thermal barrier layers thicknesses can be temperature differences of 800 ° C to 1000 ° C. realize.

Im Hinblick auf ein möglichst geringes Eigengewicht sind das Gehäuse und/oder der Rotationskolben aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Titan oder dergleichen hergestellt.in the Regard to the lowest possible weight are the Housing and / or the rotary piston made of a light metal, preferably aluminum, an aluminum alloy, titanium or the like produced.

Gegebenenfalls kann zur Verbesserung der Energiebilanz der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung auch der Abgasauslasskanal mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmschicht versehen sein. Hierdurch erhält man dann hochenergetische Abgase, welche sich mit Hilfe von nachgeschalteten Aggregaten, wie Gasturbinen oder dergleichen in nutzbare Energie umsetzen lassen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Wärmedämmschicht hält einen großen Teil der bei üblichen Brennkraftmaschinen an das Kühlsystem abgegebenen Verbrennungsenergie zurück und daher kann diese zur Verbesserung der Energiebilanz der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung bei ihrem Betrieb genutzt werden. Vorzugsweise wird das Abgas der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung über eine Kombination aus Abgasturbine und Generator geleitet und hierdurch die höhere Energie des Abgases in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert.Possibly can improve the energy balance of the rotary piston internal combustion engine according to the invention, the exhaust outlet with a high temperature resistant Be provided thermal insulation layer. This preserves You then high-energy exhaust gases, which are with the help of downstream Aggregates, such as gas turbines or the like in usable energy let implement. The inventively provided Thermal insulation layer holds a big one Part of the usual internal combustion engines to the cooling system returned combustion energy and therefore this can Improvement of the energy balance of the rotary piston internal combustion engine be used according to the invention in their operation. Preferably the exhaust gas of the rotary piston internal combustion engine according to the invention over a combination of exhaust gas turbine and generator passed and thereby the higher energy of the exhaust gas is converted into electrical energy and saved.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung kann zur Leistungssteigerung und zur Vermeidung der Ladeverzögerung beim Beschleunigen ein elektromotorisch angetriebener Lader oder ein Kompressor vorgesehen sein.According to one Another embodiment of the rotary piston internal combustion engine According to the invention can be used to increase performance and to avoid the charge delay when accelerating an electric motor driven charger or a compressor may be provided.

Zusammenfassend wird nach der Erfindung eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine angegeben, die eine günstigere Energieausnutzung dadurch gestattet, dass die Wandungen des Brenn- und Expansionsraums mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmschicht versehen sind, so dass im Brenn- und Expansionsraum mit Hilfe der Wärmedämmschicht eine hohe Temperaturdifferenz aufgenommen werden kann und hierdurch die Grundmaterialien der Bauteile, welche als Träger für die Wärmedämmschicht dienen, nur geringfügig erwärmt werden und daher eine geringe Wärmeausdehnung erfahren. Hierdurch können die zusammenarbeitenden Teile der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung im Brenn- und Expansionsraumbereich mit äußerst engen Paarungstoleranzen gefertigt werden, welche gegebenenfalls derart gewählt werden können, dass zusätzliche Dichtmittel, wie Dichtleis ten oder dergleichen, entfallen können. Derartige hochtemperaturfeste und hochleistungsfähige Wärmedämmschichten können aus hierfür geeigneten Materialien hergestellt sein und werden vorzugsweise mittels Spritztechniken an den entsprechenden Wandungen des Innenraums der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung aufgebracht. Die angegebenen Materialien für diese hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht sind natürlich nur Beispiele und stellen keine abschließende und vollständige Aufzählung dar. Auch befinden sich derartige Materialien in ständiger Fortentwicklung auf dem Gebiet der Hochtemperaturtechnologie und selbstverständlich werden auch diese alle bei der erfindungsgemäßen Lösung mit erfasst.In summary is according to the invention, a rotary piston internal combustion engine which allows a more favorable use of energy, that the walls of the combustion and expansion space with a high temperature resistant Thermal insulation layer are provided, so that in the Brenn- and Expansion space with the help of the thermal barrier coating a high temperature difference can be recorded and thereby the basic materials of the components, which as a carrier for the thermal barrier coating serve only slightly are heated and therefore a low thermal expansion Experienced. This allows the cooperating parts of the rotary piston internal combustion engine according to the invention in the combustion and expansion space area with extremely close mating tolerances are made, which optionally selected such Can be that extra sealant, like Dichtleis th or the like, can be omitted. Such high temperature resistant and high performance thermal barrier coatings can be made from suitable materials be and are preferably by means of spraying techniques on the corresponding walls the interior of the rotary piston internal combustion engine according to the invention applied. The specified materials for these high temperature resistant Thermal barrier coating are of course only examples and do not constitute final and complete Aufzählung dar. Also are such materials in constant evolution in the field of high-temperature technology and, of course, these are all in the invention Solution with recorded.

Aus Stabilitätsgründen aufgrund extremer Kaltstartbedingungen kann es zweckmäßig sein, die Wärmedämmschicht des Gehäusemantels als durchgehenden ovalen Ring auszubilden, so dass sich Druckspannungen bei diesen extremen Bedingungen ausgleichen lassen.Out Stability reasons due to extreme cold start conditions It may be appropriate, the thermal barrier coating of the housing shell form as a continuous oval ring, so that compressive stresses compensate for these extreme conditions to let.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform als nicht beschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment as a non-limiting example with reference to the drawing explained in more detail.

Die einzige 1 der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine.The only 1 The drawing shows a schematic sectional view of a rotary piston internal combustion engine.

In der einzigen 1 der Zeichnung ist eine insgesamt mit A bezeichnete Rotationskolben-Brennkraftmaschine ausschnitthaft schematisch gezeigt. Diese Rotationskolben-Brennkraftmaschine hat ein insgesamt mit B bezeichnetes Gehäuse, welches mehrere Gehäuseteile, wie Mantelteile und Seitenteile umfassen kann. In der Figur ist von den Gehäuseteilen nur das Mantelteil 1 zu ersehen, welches eine zweibogige Mantellaufbahn hat. Das Gehäuse B mit seinen Gehäuseteilen ist von einer eingelagerten Exzenterwelle 10 durchsetzt, auf deren Exzenter ein vorzugsweise dreieckförmig ausgebildeter Rotationskolben 2 umläuft. Im Bereich der den Ein- und Auslassöffnungen gegenüberliegenden, achsnahen Zone der Mantellaufbahn ist eine Einspritzdüse 4 und eine Zündkerze 3 angeordnet.In the only one 1 the drawing is a generally designated A rotary piston internal combustion engine cutaway schematically shown. This rotary piston internal combustion engine has a generally designated B housing, which may comprise a plurality of housing parts, such as shell parts and side parts. In the figure, only the shell part of the housing parts 1 to see, which has a two-moped Mantellaufbahn. The housing B with its housing parts is of a stored eccentric shaft 10 interspersed, on whose eccentric a preferably triangular-shaped rotary piston 2 circulates. In the region of the inlet and outlet openings opposite, near-axis zone of Mantellaufbahn is an injection nozzle 4 and a spark plug 3 arranged.

Das Gehäuse B bzw. die Gehäuseteile, wie das Mantelteil 1 und die nicht dargestellten Seitenteile haben an ihrer zum Expansionsraum weisenden Oberfläche eine hochtemperaturfeste und hochwirksame Wärmedämmschicht 5. Auch im Bereich des Brennraums ist diese Wärmedämmschicht 5 vorgesehen. Auch ist der dreieckförmige Rotationskolben 2 an seiner Außenumfangsfläche einschließlich einer Kolbenmulde mit einer entsprechenden hochtemperaturfesten und hochwirksamen Wärmedämmschicht 6 versehen. Die Wärmedämmschicht 5 besitzt eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität und ruft somit eine große Dämmwirkung zwischen dem Gehäuse B, welches vorzugsweise aus einem Metallmaterial besteht, und der im Brenn- und Expansionsraum herrschenden Gastemperatur hervor. Gleiche oder ähnliche Eigenschaften kommen auch der Wärmedämmschicht 6 auf der Umfangsfläche des Rotationskolbens 2 zu. Der Ansaugraum der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A hingegen braucht nicht zwingend mit einer derartigen Wärmedämmschicht versehen zu sein. Wenn dort keine Wärmedammschicht vorgesehen ist, kann über die Gehäusewand, insbesondere die Seitenwände eine Kühlung der Ansaugluft erfolgen kann. Um die Wärmeausdehnungen der Bauteile, wie Gehäuse B und Rotationskolben 2, der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A mit einem nahezu proportionalen Verhalten zu realisieren, sind vorzugsweise sowohl der Rotationskolben 2 als auch die übrigen Gehäuseteile des Gehäuses B aus ein und demselben Material hergestellt, und hierbei kann es sich beispielsweise um Grauguss, oder ein Leichtmetall, wie Aluminium, Titan oder dergleichen handeln.The housing B or the housing parts, such as the shell part 1 and the side parts, not shown, have at their surface facing the expansion space a high temperature resistant and highly effective thermal barrier coating 5 , Also in the area of the combustion chamber is this thermal barrier coating 5 intended. Also is the triangular rotary piston 2 on its outer peripheral surface including a piston recess with a corresponding high temperature resistant and highly effective thermal barrier coating 6 Mistake. The thermal barrier coating 5 has a very low thermal conductivity and heat capacity and thus causes a large insulating effect between the housing B, which preferably consists of a metal material, and the gas temperature prevailing in the combustion and expansion space. Same or similar properties are also the thermal barrier coating 6 on the peripheral surface of the rotary piston 2 to. The suction of the rotary piston internal combustion engine A, however, does not necessarily have to be provided with such a thermal barrier coating. If no thermal insulation layer is provided there, cooling of the intake air can take place via the housing wall, in particular the side walls. To the thermal expansions of the components, such as housing B and rotary piston 2 , the rotary piston internal combustion engine A with a nearly proportional behavior to realize, are preferably both the rotary piston 2 as well as the other housing parts of the housing B made of one and the same material, and this may be, for example, gray cast iron, or a light metal such as aluminum, titanium or the like.

Mittels Kühlmittel werden das Gehäuse B und der Rotationskolben 2 auf einer Temperatur von beispielsweise 60°C bis 80°C gehalten, während die Verbrennungstemperatur von bis zu 900°C und größer direkt auf die Oberfläche der Wärmedämmschichten 5, 6 einwirkt. Durch die nach der Erfindung vorgesehene Konstruktion und die hochwirksamen Wärmedämmschichten lässt sich die gesamte Wärmeausdehnung von dem Gehäuse B und dem Rotationskolben 2 durch die geringen Oberflächentemperaturen der Trägerteile so gering machen, dass eine minimale Spaltbreite zwischen dem Rotationskolben 2 und den umgebenden Gehäuseteilen B, 1 verwirklicht werden kann. Wenn hierbei erreicht wird, dass sich diese Spaltbreite in allen Betriebszuständen auf äußerst geringe Werte einstellen lässt, kann man auf Dichtleisten verzichten. Dann kann der Rotationskolben 2, abgesehen von der Lagerreibung, berührungs- und reibungsfrei im Gehäuse B umlaufen.By means of coolant, the housing B and the rotary piston 2 maintained at a temperature of for example 60 ° C to 80 ° C, while the combustion temperature of up to 900 ° C and greater directly on the surface of the thermal barrier coatings 5 . 6 acts. By the design provided according to the invention and the highly effective thermal barrier coatings, the total thermal expansion of the housing B and the rotary piston can be 2 make so small by the low surface temperatures of the support members that a minimum gap width between the rotary piston 2 and the surrounding housing parts B, 1 can be realized. If it is achieved here that this gap width can be set to extremely low values in all operating states, sealing strips can be dispensed with. Then the rotary piston can 2 , except for the bearing friction, without contact and friction in the housing B circulating.

Zum Aufbringen der hochwirksamen und hochtemperaturfesten Wärmedämmschichten 5, 6 kann zuerst mittels eines Unterdruck(Vakuum)-Plasma-Spritzverfahrens ein Haftvermittler in Form einer Schicht aufgetragen werden, und anschließend wird mittels eines atmosphärischen Plasma-Spritzverfahrens die hochwirksame, porige Wärmedämmschicht 5, 6 aufgebracht. Die so aufgebrachte Wärmedämmschicht 5, 6 weist durch die porige Struktur sowohl derartige Wärmedämmwerte auf, dass die Oberflächentemperatur der Wärmedämmsschicht 5, 6 zum heißen Innenraum Brenntemperaturwerte von über 800°C erreichen kann, während die hierzu isolierte Trägerfläche des Gehäuses B beispielsweise nur Werte von 60°C bis 80°C erreicht. Hierdurch lässt sich die an ein Kühlsystem abzugebende Energie stark reduzieren. Durch die hier bei dem erfindungsgemäßen Beispiel verwirklichte Trennung von Verdichtungs- und Brenn- bzw. Expansionsraum der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A weist der Ansaug- und Verdichtungsbereich vergleichsweise niedrige Temperaturen auf. Der Brennraum, welcher mit der Wärmedämmschicht 5, 6 mit sehr geringer Wärmespeicherkapazität versehen ist, passt sich schnell an die Temperatur des zugeführten verdichteten Gasgemisches an, ohne dieses, etwa durch vorhandene heiße Ventile, vorzeitig zur Zündung zu bringen. Der ebenfalls mit der Wärmedämmschicht 5, 6 versehen Expansionsraum verhindert die Ableitung der Wärmeenergie des gezündeten Gases, wodurch erreicht wird, dass die gesamte, bei der bisherigen Bauweise über das Kühlsystem abgeführte Wärmeenergie nicht als Verlustwärme in die Energiebilanz der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A eingeht, sondern im Brenn- und Expansionsraum erhalten bleibt und somit größtenteils zur Druckerhöhung genutzt werden kann, so dass an der Kurbelwelle eine höhere Antriebsenergie zur Verfügung steht. In anderen Worten ausgedrückt kann somit Dank der erfindungsgemäßen Auslegung ein nahezu gleicher Verbrennungsmitteldruck, aber mit einer geringeren Kraftstoffmenge erreicht werden. Hierdurch erhält man einen wesentlich reduzierten Kraftstoffverbrauch bei ein und derselben Leistung und es ergeben sich dadurch natürlich wesentlich geringere Schadstoffausstoßmengen. Gleichzeitig findet die Verbrennung in einem engeren Temperaturbereich statt, was sich zusätzlich vorteilhaft auf die Schadstoffentwicklung auswirkt. Hierdurch wird ein umweltfreundlicher Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine erzielt. Ferner lässt sich die Energie des Abgases durch diese erfindungsgemäße Auslegung erhöhen, welche sich dann beispielsweise über eine Abgasturbine in zusätzliche Nutzenergie umwandeln lässt.For applying the highly effective and high temperature resistant thermal barrier coatings 5 . 6 For example, a primer in the form of a layer can first be applied by means of a vacuum (vacuum) plasma spraying method, and then the highly effective, porous heat-insulating layer is produced by means of an atmospheric plasma spraying method 5 . 6 applied. The applied thermal barrier coating 5 . 6 has by the porous structure both such thermal insulation values that the surface temperature of the thermal insulation layer 5 . 6 can reach to the hot interior Brenntemperaturwerte of about 800 ° C, while isolated for this support surface of the housing B, for example, only reaches values of 60 ° C to 80 ° C. As a result, the energy to be delivered to a cooling system can be greatly reduced. By realized here in the inventive example separation of compression and combustion or expansion space of the rotary piston internal combustion engine A, the intake and compression area comparatively low temperatures. The combustion chamber, which with the thermal barrier coating 5 . 6 is provided with very low heat storage capacity, quickly adapts to the temperature of the supplied compressed gas mixture, without this, for example by existing hot valves, prematurely to ignite. The also with the thermal barrier coating 5 . 6 Provided expansion space prevents the dissipation of the heat energy of the ignited gas, thereby ensuring that the entire, in the previous design via the cooling system dissipated heat energy is not received as heat loss in the energy balance of the rotary piston internal combustion engine A, but is maintained in the combustion and expansion space and Thus, for the most part can be used to increase the pressure, so that at the crankshaft, a higher drive energy is available. In other words, thanks to the design according to the invention, an almost identical combustion agent pressure can be achieved, but with a smaller amount of fuel. This results in a significantly reduced fuel consumption at the same power and, of course, this results in significantly lower pollutant emissions. At the same time the combustion takes place in a narrower temperature range, which also has an advantageous effect on the development of pollutants. As a result, an environmentally friendly operation of such an internal combustion engine is achieved. Furthermore, the energy of the exhaust gas can be increased by this design according to the invention, which can then be converted into additional useful energy, for example via an exhaust gas turbine.

Eine Restkühlung des Rotationskolbens 2 und des Gehäuses B kann gegebenenfalls über eine entsprechende Auslegung des Schmierölsystems verwirklicht werden.A residual cooling of the rotary flask 2 and the housing B may optionally have a corresponding design of the lubricating oil system be realized.

Insgesamt gesehen ist die erfindungsgemäße Rotationskolben-Brennkraftmaschine A vielstofftauglich und sie ist für jede Kraftstoffart, einschließlich Wasserstoff, geeignet. Dank der erfindungsgemäßen Auslegung der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A erhält man einen wesentlich höheren Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine mit einer verstärkten Nutzung der im Abgas enthaltenen Energie.All in all seen is the rotary piston internal combustion engine according to the invention A versatile and it is suitable for every fuel type, including hydrogen, suitable. Thanks to the invention Design of the rotary piston internal combustion engine A receives a much higher overall efficiency of the internal combustion engine with an increased use of the energy contained in the exhaust gas.

Gegebenenfalls kann auch der Abgasauslasskanal der Rotationskolben-Brennkraftmaschine A der vorstehend genannten Art ebenfalls mit einer hochwirksamen Wärmedämmschicht versehen sein.Possibly can also the exhaust outlet of the rotary piston internal combustion engine A. of the aforementioned type also with a highly effective thermal barrier coating be provided.

Die hochwirksame Wärmedämmschicht 5, 6 wird vorzugsweise von Oxidkeramiken gebildet. Hierbei kommen ZrO2 + 4 mol% Y2O3 (yttriumoxid-teilstabilisiertes Zirkoniumoxid), La2Zr2O7 (Pyrocholstruktur), BaZrO3 (Perowskit) oder Metall-Glas-Komposit-Werkstoffe als Beispiele sowie Aluminiumtitanat in Betracht. Auch sind gegebenenfalls Wärmedämmschichten 5, 6 einsetzbar, welche als Multilayerschicht ausgelegt sind.The highly effective thermal barrier coating 5 . 6 is preferably formed by oxide ceramics. ZrO 2 + 4 mol% Y 2 O 3 (yttria-partially stabilized zirconium oxide), La 2 Zr 2 O 7 (pyrocholic structure), BaZrO 3 (perovskite) or metal-glass composite materials are examples of this, as well as aluminum titanate. Also, if necessary, thermal barrier coatings 5 . 6 can be used, which are designed as a multilayer layer.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.Of course the invention is not limited to the details described above limited to the preferred embodiment, but it many modifications and modifications are possible the expert will meet if necessary, without the spirit of the invention to leave.

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Claims (13)

Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (B), in dessen Innenraum auf einer Exzenterwelle (10) gelagert ein Rotationskolben (2) umläuft und im Zusammenwirken mit der Gehäuseinnenfläche unter anderem wenigstens einen Brenn- und Expansionsraum bildet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die den Brenn- und Expansionsraum bildenden Oberflächen von Gehäuse (B), Rotationskolben (2) und gegebenenfalls Seitenwänden oder Teilbereichen von Seitenwänden des Gehäuses (B), mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmschicht (5, 6) derart versehen sind, dass das Gehäusematerial und/oder das Rotationskolbenmaterial aufgrund der Erwärmung eine möglichst geringe Ausdehnung erfährt und diese Teile mit einer äußerst engen Paarungstoleranz gefertigt sind.Rotary piston internal combustion engine with a housing (B), in the interior of which on an eccentric shaft ( 10 ) stored a rotary flask ( 2 ) and, in cooperation with the housing inner surface, inter alia forms at least one combustion and expansion chamber, characterized in that at least the surfaces forming the combustion and expansion space of housing (B), rotary piston ( 2 ) and optionally side walls or partial areas of side walls of the housing (B), with a high temperature resistant thermal barrier coating ( 5 . 6 ) are provided such that the housing material and / or the rotary piston material undergoes the smallest possible extent due to the heating and these parts are made with an extremely close pairing tolerance. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht (5, 6) porig ausgebildet ist.Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the high-temperature resistant thermal barrier coating ( 5 . 6 ) is formed porous. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht (5, 6) mittels des atmosphärischen Plasmastrahl-Verfahrens aufgebracht ist.Rotary piston internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal barrier coating ( 5 . 6 ) is applied by the atmospheric plasma jet method. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Wärmedämmschicht (5, 6) ein Haftvermittler zur Haftverbesserung derselben aufgebracht ist.Rotary piston internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that prior to the application of the thermal barrier coating ( 5 . 6 ) An adhesion promoter for improving the adhesion of the same is applied. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler mittels des Vakuum-Plasmastrahl-Verfahrens aufgebracht ist.Rotary piston internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the adhesion promoter by means of the vacuum plasma jet method is applied. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hochtemperaturfeste Wärmedämmschicht (5, 6) eine Keramik, ein Metall-Glas-Komposit oder eine Multilayerschicht aufweist.Rotary piston internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the high-temperature resistant thermal barrier coating ( 5 . 6 ) comprises a ceramic, a metal-glass composite or a multilayer layer. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht (5, 6) von einer Oxidkeramik, wie yttriumoxid-teilstabilisiertes Zirkoniumoxid (ZrO2 + 4 mol% Y2O3) eine Pyrocholstruktur (La2Zr2O7) oder Perowskit (BaZrO3) oder Aluminiumtitanat gebildet ist.Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal barrier coating ( 5 . 6 ) of an oxide ceramic such as yttria partially stabilized zirconia (ZrO 2 + 4 mol% Y 2 O 3), a pyrocholic structure (La 2 Zr 2 O 7) or perovskite (BaZrO 3) or aluminum titanate. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht (5, 6) eine Schichtstärke von etwa 1 bis etwa 2 mm besitzt.Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal barrier coating ( 5 . 6 ) has a layer thickness of about 1 to about 2 mm. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (B) und/oder der Rotationskolben (2) aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Titan hergestellt sind.Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (B) and / or the rotary piston ( 2 ) are made of a light metal, preferably aluminum or titanium. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasauslasskanal ebenfalls mit einer hochtemperaturfesten Wärmedämmschicht versehen ist.Rotary piston internal combustion engine according to one of preceding claims, characterized in that the Abgasauslasskanal also provided with a high temperature resistant thermal barrier coating is. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Rotationskolbens (2) sowie die Kühlung des Gehäuses (B) mittels eines Schmierölkreislaufes erfolgt.Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling of the rotary piston ( 2 ) and the cooling of the housing (B) by means of a lubricating oil circuit. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Abgasturbine sowie eines damit verbundenen Generators die Energie des Abgases in elektrische Energie umwandelbar und speicherbar ist.Rotary piston internal combustion engine according to one of preceding claims, characterized in that by means of an exhaust gas turbine and an associated generator the Energy of the exhaust gas into electrical energy convertible and storable is. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Leistungssteigerung und zur Vermeidung der Ladeverzögerung beim Beschleunigen ein elektromotorisch angetriebener Lader oder Kompressor vorgesehen ist.Rotary piston internal combustion engine according to one of preceding claims, characterized in that the Increased performance and to avoid loading delay when accelerating an electric motor-driven supercharger or compressor is provided.
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