DE102020125319B3 - Rotary piston engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor für Kraft- und Nutzfahrzeuge mit einem in einem Gehäuse (2) rotierenden, mittels eines expandierenden Arbeitsgases (15) angetriebenen Rotationskolben (1), der einen oder mehrere durchgehende Durchströmkanäle (5) aufweist, die in ihrem jeweiligen Ausströmbereich (5.2) bogenförmig entgegen der Rotationsrichtung (1.2) des Rotationskolbens (1) gekrümmt sind. Der Rotationskolbenmotor eignet sich als gasbetriebener, insbesondere als wasserstoffbetriebener Energieerzeuger für die Reichweitenverlängerung von elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen.The invention relates to a rotary piston engine for motor vehicles and utility vehicles with a rotary piston (1) rotating in a housing (2), driven by an expanding working gas (15), which has one or more continuous through-flow channels (5) which in their respective outflow area ( 5.2) are arcuately curved against the direction of rotation (1.2) of the rotary piston (1). The rotary piston engine is suitable as a gas-powered, in particular as a hydrogen-powered, energy generator for extending the range of vehicles driven by electric motors.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor für Kraft- und Nutzfahrzeuge mit einem in einem Gehäuse rotierenden, kreiszylinderförmigen Rotationskolben. Der Rotationskolbenmotor eignet sich insbesondere als gasbetriebener Energieerzeuger zur Reichweitenverlängerung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen.The invention relates to a rotary piston engine for motor vehicles and utility vehicles with a circular cylinder-shaped rotary piston rotating in a housing. The rotary piston engine is particularly suitable as a gas-powered energy generator to extend the range of battery-powered electric vehicles.
Rotationskolbenmotoren besitzen aufgrund ihrer - gegenüber Hubkolbenmotoren - geringeren Zahl bewegter Teile eine kompakte, robuste Bauweise und - damit verbunden - eine geringes Leistungsgewicht. Sie zeichnen sich zudem durch ihre im Regelfall hohe Laufruhe aus.Due to their lower number of moving parts compared to reciprocating piston engines, rotary piston engines have a compact, robust design and - associated with this - a low power-to-weight ratio. They are also characterized by their generally extremely smooth running.
Eine praxisbekannte Ausführung von Rotationskolbenmotoren ist der Wankelmotor, der sich jedoch aufgrund seiner Fertigungs-, Wirkungsgrad- und Abgasnachteile gegenüber den Hubkolbenmotoren bislang lediglich in Nischenanwendungen durchgesetzt hat.A well-known version of rotary piston engines is the Wankel engine, which, however, has only prevailed in niche applications due to its manufacturing, efficiency and exhaust gas disadvantages compared to reciprocating engines.
Daneben sind eine Reihe weiterer Rotationskolbenmotoren - vielfach nur theoretisch - bekannt. Einen Überblick einer Reihe vorgeschlagener Bauformen von Rotationskolbenmotoren gibt
Nachteilig bei den bekannten Rotationskolbenmotoren sind jedoch die Abdichtung zwischen dem Rotationskolben und dem umschließenden Gehäuse bzw. die aufgrund mangelhafter Abdichtung auftretenden Dichtungsverluste. Zudem sind die Ladungswechsel häufig kompliziert. Dies führt letztlich dazu, dass die Rotationskolbenmotoren trotz einfacher Bauweise bei Betrieb fehleranfällig reagieren.Disadvantages of the known rotary piston engines, however, are the sealing between the rotary piston and the enclosing housing and the sealing losses that occur due to poor sealing. In addition, the gas exchange is often complicated. Ultimately, this leads to the fact that the rotary piston engines react prone to errors during operation, despite their simple construction.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotationskolbenmotor mit verminderter Empfindlichkeit gegenüber Dichtungsverlusten bereitzustellen. Zudem soll der Rotationskolbenmotor einen einfachen Ladungswechsel ermöglichen.The object of the invention is therefore to provide a rotary piston engine with reduced sensitivity to sealing losses. In addition, the rotary piston engine should enable a simple gas exchange.
Diese Aufgabe wird mit einem Rotationskolbenmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 aufgeführt.This object is achieved with a rotary piston engine with the characterizing features of
Der Rotationskolbenmotor nach Maßgabe der Erfindung umfasst ein Gehäuse und einen darin rotierbar gelagerten Rotationskolben, der bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einer vorgegebenen Rotationsrichtung um eine Rotationsachse rotiert. Der Rotationskolben besitzt die Grundform eines Kreiszylinders bzw. im Querschnitt die Grundform eines Kreises. Das Gehäuse umschließt den Rotationskolben, wobei zwischen dem Mantel des Rotationskolbens und der an den Mantel des Rotationskolbens angrenzenden Oberfläche des Gehäuses ein Laufspalt ausgebildet bzw. voreingestellt ist. Der Laufspalt fungiert gleichzeitig als Dichtspalt zwischen dem Gehäuse und dem Rotationskolben. Am Mantel des Rotationskolbens können zusätzlich Dichtungen, zum Beispiel in Form von Dichtlippen oder Dichtfins, angebracht sein, die den Lauf- bzw. Dichtspalt im Bereich dieser Dichtungen lokal verengen.The rotary piston engine according to the invention comprises a housing and a rotary piston rotatably mounted therein which, when used as intended, rotates in a predetermined direction of rotation about an axis of rotation. The rotary piston has the basic shape of a circular cylinder or, in cross section, the basic shape of a circle. The housing encloses the rotary piston, a running gap being formed or preset between the jacket of the rotary piston and the surface of the housing adjoining the jacket of the rotary piston. The running gap also functions as a sealing gap between the housing and the rotary piston. Additional seals, for example in the form of sealing lips or sealing fins, can be attached to the casing of the rotary piston, which locally narrow the running or sealing gap in the area of these seals.
Des Weiteren umfasst der Rotationskolbenmotor eine Zündkammer, in die Kraftstoff und Luft zuführbar sind, wobei sich der Kraftstoff und die Luft vor der Zuführung in die Zündkammer oder innerhalb der Zündkammer unter Bildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches mischen. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in der Zündkammer mittels eines Zünders, vorzugsweise mit einer Zündkerze, gezündet. Hierbei kommt es infolge der explosionsartigen Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Ausbildung eines expandierenden Arbeitsgases in der Zündkammer. Das Arbeitsgas wird zum Antrieb des Rotationskolbens über einen Einlass im Gehäuse aus der Zündkammer zugeführt und danach als Abgas vom Rotationskolben über einen Auslass im Gehäuse abgeführt.Furthermore, the rotary piston engine comprises an ignition chamber into which fuel and air can be fed, the fuel and the air mixing before being fed into the ignition chamber or within the ignition chamber to form a fuel-air mixture. The fuel-air mixture is ignited in the ignition chamber by means of an igniter, preferably with a spark plug. As a result of the explosive combustion of the fuel-air mixture, an expanding working gas forms in the ignition chamber. To drive the rotary piston, the working gas is supplied from the ignition chamber via an inlet in the housing and then discharged as exhaust gas from the rotary piston via an outlet in the housing.
Erfindungsgemäß weist der Rotationskolben mindestens einen durchgehenden Durchströmkanal auf, der seinerseits einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich besitzt. Bei bestimmungsgemäßem Einsatz strömt das Arbeitsgas vom Einströmbereich zum Ausströmbereich des Durchströmkanals. Die in der Mantelfläche des Rotationskolbens im Einströmbereich liegende Öffnung des Durchströmkanals wird als Einströmöffnung und die im Ausströmbereich liegende Öffnung wird als Ausströmöffnung bezeichnet.According to the invention, the rotary piston has at least one continuous through-flow channel, which in turn has an inflow area and an outflow area. When used as intended, the working gas flows from the inflow area to the outflow area of the through-flow channel. The opening of the throughflow channel located in the outer surface of the rotary piston in the inflow area is referred to as the inflow opening and the opening located in the outflow area is referred to as the outflow opening.
Der Durchströmkanal verläuft quer zur Rotationsachse des Rotationskolbens und ist von dieser beabstandet, d. h., der Durchströmkanal durchdringt den Rotationskolben ohne die Rotationsachse berührend zu kreuzen. Im Ausströmbereich ist der Durchströmkanal entgegen der Rotationsrichtung des Rotationskolbens bogenförmig gekrümmt bzw. weist einen Teilbereich mit einer bogenförmigen Krümmung auf.The through-flow channel runs transversely to the axis of rotation of the rotary piston and is spaced from it, that is to say, the through-flow channel penetrates the rotary piston without touching the axis of rotation. In the outflow area, the throughflow channel is curved or has an arcuate shape counter to the direction of rotation of the rotary piston a portion with an arcuate curvature.
Der Durchströmkanal durchschneidet den Körper des Rotationskolbens bis zur Krümmung im Ausströmbereich vorzugsweise auf einer geraden, sich im Wesentlichen tangential orientierenden Bahn, also auf einer Bahn, die mit Abstand zur Rotationsachse, parallel zu einer Radiallinie des Rotationskolbens liegt. Nach der Krümmung besitzt der Durchströmkanal ein weiteres, auf einer im Wesentlichen geraden Bahn verlaufendes Teilstück.The through-flow channel cuts through the body of the rotary piston up to the curve in the outflow area, preferably on a straight, essentially tangentially oriented path, i.e. on a path that is at a distance from the axis of rotation, parallel to a radial line of the rotary piston. After the curve, the through-flow channel has a further section running on an essentially straight path.
Dieser Bahnverlauf und die Krümmung des Durchströmkanals können anhand einer kanalmittig liegenden Bahnlinie charakterisiert werden. Den ersten Teilabschnitt der Bahnlinie bildet der gerade Bereich von der Einströmöffnung bis zur Krümmung; den zweiten Teilabschnitt der Bahnlinie bildet der gerade Bereich nach der Krümmung bis zur Austrittsöffnung. Als Krümmungswinkel wird der gerichtete Winkel von dem gedanklich über die Krümmung hinaus verlängerten ersten Teilabschnitt der Bahnlinie hin zum zweiten Teilabschnitt der Bahnlinie bezeichnet. Dieser von der gedachten Verlängerung des ersten Teilabschnitts der Bahnlinie und dem zweiten Teilabschnitt der Bahnlinie eingeschlossene Krümmungswinkel liegt vorzugsweise im Bereich von 30° bis 105°, insbesondere im Bereich von 45° bis 90°. Die Krümmungsrichtung orientiert sich entsprechend der Richtung des Krümmungswinkels von der gedachten Verlängerung des ersten Teilabschnitts der Bahnlinie hin zum zweiten Teilabschnitt der Bahnlinie, also entgegen der Rotationsrichtung des Rotationskolbens.This path course and the curvature of the flow channel can be characterized using a path line located in the middle of the channel. The straight area from the inflow opening to the curve forms the first section of the railway line; the second section of the railway line is formed by the straight area after the curve up to the outlet opening. The angle of curvature is referred to as the directed angle from the first section of the railway line, which is conceptually extended beyond the curvature, to the second section of the railway line. This angle of curvature enclosed by the imaginary extension of the first section of the railway line and the second section of the railway line is preferably in the range from 30 ° to 105 °, in particular in the range from 45 ° to 90 °. The direction of curvature is oriented in accordance with the direction of the angle of curvature from the imaginary extension of the first section of the track to the second section of the track, that is, counter to the direction of rotation of the rotary piston.
Zum Betreiben des Rotationskolbenmotors werden Luft und Kraftstoff in die Brennkammer zugeführt. In der verschlossenen Brennkammer wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, wobei sich das expandierende Arbeitsgas bildet. Dieses wird über den Einlass so auf den Rotationskolben geleitet, dass es den Durchströmkanal während der Expansion durchströmt. Das infolge der Strömungsumlenkung im gekrümmten Ausströmbereich mit einer Tangentialströmungskomponente aus der Ausströmöffnung strömende Arbeitsgas übt auf den Rotationskolben eine in Umfangsrichtung angreifende Kraft aus und treibt somit den Rotationskolbenmotor an. Nach Abschluss der Durchströmung des Durchströmkanals werden der Zündkammer wieder Luft und Kraftstoff, ggf. zu unterschiedlichen Zeitpunkten, zugeführt, die Zündkammer wieder verschlossen und das Kraftstoff-Luft-Gemisch erneut gezündet. Dieser Zyklus bzw. Ladungswechsel wiederholt sich vorwährend.To operate the rotary piston engine, air and fuel are fed into the combustion chamber. The fuel-air mixture is ignited in the closed combustion chamber, and the expanding working gas is formed. This is directed to the rotary piston via the inlet in such a way that it flows through the flow channel during expansion. The working gas flowing out of the outflow opening with a tangential flow component as a result of the flow deflection in the curved outflow area exerts a force acting in the circumferential direction on the rotary piston and thus drives the rotary piston motor. After the flow through the flow channel has ended, air and fuel are again supplied to the ignition chamber, possibly at different times, the ignition chamber is closed again and the fuel-air mixture is ignited again. This cycle or charge change is repeated forwards.
Die erzeugte mechanische Leistung kann über eine an den Rotationskolben angebrachte Welle abgegriffen und einem Verbraucher, beispielsweise dem Antrieb eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs oder einem elektrischen Generator, zugeleitet werden. Aufgrund seiner kompakten, bauraumsparenden Bauweise eignet sich der Rotationskolbenmotor in Verbindung mit einem Generator vor allem zur Erzeugung elektrischer Energie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere zur Reichweitenverlängerung von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen.The generated mechanical power can be tapped via a shaft attached to the rotary piston and fed to a consumer, for example the drive of a motor vehicle or utility vehicle or an electrical generator. Due to its compact, space-saving design, the rotary piston engine in conjunction with a generator is particularly suitable for generating electrical energy in electrically powered vehicles, in particular for extending the range of battery-powered electric vehicles.
Vorzugsweise wird der Rotationskolbenmotor mit einem (brennbaren) Gas als Kraftstoff, insbesondere mit Wasserstoff, betrieben.The rotary piston engine is preferably operated with a (combustible) gas as fuel, in particular with hydrogen.
Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Rotationskolbenmotors besteht in der effizienten Energieumwandlung. Das in der Zündkammer explosionsartig verbrennende Kraftstoff-Luft-Gemisch breitet sich als Arbeitsgas mit hoher Geschwindigkeit aus, wird jedoch noch während der Ausbreitung in den Durchströmkanal abgeleitet. An dessen Ausströmbereich wird die Energie des strömenden Arbeitsgases unmittelbar in mechanische Rotationsenergie gewandelt.One of the advantages of the rotary piston engine according to the invention is its efficient energy conversion. The fuel-air mixture, which burns explosively in the ignition chamber, spreads as working gas at high speed, but is diverted into the flow channel during the spreading. At its outflow area, the energy of the flowing working gas is converted directly into mechanical rotational energy.
Da die Ausbreitung des Arbeitsgases infolge des offenen Durchströmkanals nicht blockiert ist, kommt es in der Zündkammer bzw. am Einlass zu keinem so starken Druckanstieg, wie er bei Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem abgeschlossenen Raum auftritt. Neben- bzw. Seitenströmungen über den Lauf- bzw. Dichtspalt treten daher nur in vernachlässigbarem Umfang auf. Der Rotationskolbenmotor ist infolge seiner Bau- und Funktionsweise insofern inhärent unempfindlich gegenüber Dichtungsverlusten.Since the spread of the working gas is not blocked as a result of the open through-flow channel, the pressure in the ignition chamber or at the inlet does not increase as much as occurs when a fuel-air mixture is burned in an enclosed space. Side or side flows over the running or sealing gap therefore occur only to a negligible extent. The rotary piston engine is inherently insensitive to sealing losses due to its construction and mode of operation.
Der vorgeschlagene Rotationskolbenmotor zeichnet sich zudem durch einen verbesserten Ladungswechsel aus, da die Gase gerichtet durch die Komponenten des Rotationskolbenmotors strömen und allenfalls geringe mit Energieverlusten verbundene Verweilzeiten auftreten.The proposed rotary piston engine is also characterized by an improved charge exchange, since the gases flow in a directed manner through the components of the rotary piston engine and, at best, short dwell times associated with energy losses occur.
Gemäß einer Ausgestaltung des Rotationskolbenmotors weist der Rotationskolben eine oder mehrere Wuchtausgleichsausnehmungen auf. Diese ist bzw. sind zum Beispiel in grundsätzlich bekannter Weise an Positionen des Kolbenquerschnitts angeordnet, die dem Durchströmkanal gegenüberliegen. Die Wuchtausgleichsausnehmungen sind hierbei so in den Körper des Rotationskolbens eingebracht, dass die umfängliche Mantelfläche des Rotationskolbens an den Positionen der Wuchtausgleichausnehmungen undurchbrochen bzw. geschlossen bleibt. Die Wuchtausgleichsausnehmungen können beispielsweise parallel zur Rotationsachse verlaufende Bohrungen sein. Zweckdienlich ist die Einbringung von Wuchtausgleichsausnehmungen in den Rotationskolben besonders bei einer Ausführung des Rotationskolbens mit nur einem einzelnen Durchströmkanal.According to one embodiment of the rotary piston engine, the rotary piston has one or more balancing recesses. This is or are arranged, for example, in a basically known manner at positions of the piston cross-section which are opposite the through-flow channel. The balancing recesses are introduced into the body of the rotary piston in such a way that the circumferential surface of the rotary piston remains uninterrupted or closed at the positions of the balancing recesses. The balancing recesses can, for example, be bores running parallel to the axis of rotation. It is expedient to make balancing recesses in the rotary piston, particularly when the rotary piston is designed with only a single through-flow channel.
Vorzugsweise weist der Rotationskolben mindestens zwei der Durchströmkanäle auf, die formgleich ausgebildet und rotationssymmetrisch zur Rotationsachse des Rotationskolbens angeordnet sind. In dieser Ausbildung ist der Rotationskolben bereits weitestgehend ausgewuchtet.The rotary piston preferably has at least two of the through-flow channels, which are of identical shape and are arranged rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotary piston. In this training the rotary piston is already largely balanced.
Es kann vorgesehen sein, dass der Durchströmkanal eine Querschnittsverjüngung in der Richtung vom Einströmbereich zum Ausströmbereich aufweist. Diese Querschnittsverjüngung bewirkt eine Geschwindigkeitserhöhung vor Ausströmung des Arbeitsgases.It can be provided that the throughflow channel has a cross-sectional taper in the direction from the inflow area to the outflow area. This tapering of the cross-section causes an increase in speed before the working gas flows out.
Die in der Mantelfläche des kreiszylinderförmigen Rotationskolbens liegende, vom Einströmbereich des Durchströmkanals ausgebildete Einströmfläche, d. h. die Fläche der Einströmöffnung, ist vorzugsweise gleich der an den Rotationskolben grenzenden Öffnungsfläche des Einlasses.The inflow surface located in the jacket surface of the circular cylinder-shaped rotary piston and formed by the inflow area of the throughflow channel, d. H. the area of the inflow opening is preferably equal to the opening area of the inlet adjoining the rotary piston.
Die in der Mantelfläche des kreiszylinderförmigen Rotationskolbens liegende, vom Ausströmbereich des Durchströmkanals ausgebildete Ausströmfläche, d. h. die Fläche der Ausströmöffnung, besitzt eine in Umfangsrichtung des Rotationskolbens verlaufende maximale Ausströmlänge und die an den Rotationskolben grenzende Öffnungsfläche des Auslasses weist eine in Umfangsrichtung des Rotationskolbens verlaufende maximale Auslasslänge auf. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung liegt die maximale Auslasslänge im Bereich des 1,2fachen bis 2,4fachen der maximalen Ausströmlänge. Hierdurch bleibt die Ausströmöffnung in einem bestimmten Drehwinkelbereich während der Rotation des Rotationskolbens vollständig geöffnet, d. h., das Arbeitsgas wird beim Ausströmen aus der Auströmöffnung in diesem Drehwinkelbereich nicht durch partielle Abschirmungen behindert.The outflow surface formed by the outflow area of the throughflow channel and located in the jacket surface of the circular cylinder-shaped rotary piston, d. H. the area of the outflow opening has a maximum outflow length running in the circumferential direction of the rotary piston and the opening area of the outlet adjoining the rotary piston has a maximum outlet length running in the circumferential direction of the rotary piston. According to one embodiment of the invention, the maximum outlet length is in the range of 1.2 to 2.4 times the maximum outflow length. As a result, the outflow opening remains completely open in a certain angle of rotation range during the rotation of the rotary piston, i. This means that the working gas is not hindered by partial shields when it flows out of the discharge opening in this rotational angle range.
Vorzugsweise besitzt der Rotationskolbenmotor ferner einen Kompressor zur Vorverdichtung der der Zündkammer zugeführten Luft. Durch den höheren Druck wird die Verbrennung in grundsätzlich bekannter Weise verstärkt.The rotary piston engine preferably also has a compressor for pre-compressing the air supplied to the ignition chamber. Due to the higher pressure, the combustion is intensified in a generally known manner.
Der Rotationskolbenmotor kann ferner eine an die Zündkammer angeschlossene, mittels eines Kraftstoffventils verschließ- und freigebbare Kraftstoffleitung zur Zuführung des Kraftstoffes in die Zündkammer und eine an die Zündkammer angeschlossene, mittels eine Absperrorgans verschließ- und freigebbare Luftleitung zur Zuführung der Luft in die Zündkammer sowie eine Steuerungs- und Regelungseinheit aufweisen. Die Steuerungs- und Regelungseinheit ist einerseits mit einem Positionsdetektor zur Bestimmung der Drehwinkelstellung des Rotationskolbens und andererseits mit dem Kraftstoffventil, dem Absperrorgan und dem Zünder zu deren Steuerung verbunden.The rotary piston engine can also have a fuel line, which is connected to the ignition chamber and can be closed and released by means of a fuel valve, for supplying the fuel to the ignition chamber and an air line connected to the ignition chamber, can be closed and released by means of a shut-off element, for supplying the air into the ignition chamber, and a controller - and control unit. The control and regulation unit is connected, on the one hand, to a position detector for determining the angle of rotation of the rotary piston and, on the other hand, to the fuel valve, the shut-off element and the igniter for controlling them.
Die Steuerungs- und Regelungseinheit ist gemäß einer Ausgestaltung eingerichtet, nach vorausgehender Schließung der Kraftstoffleitung mittels des Kraftstoffventils und der Luftleitung mittels des Absperrorgans das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Zündkammer mittels des Zünders bei der Drehwinkelstellung des Rotationskolbens zu zünden, bei der die Einströmöffnung den Einlass während der Rotation des Rotationskolbens gerade erreicht, d. h., wenn die in Rotationsrichtung vorauslaufende Kante der Einströmöffnung gerade der in Rotationsrichtung zuvorderst liegenden Kante des Einlasses gegenübersteht. Die Initialisierung der Zündung, zum Beispiel in Form des Auslösens eines Zündfunkens, kann je nach Art des Kraftstoffs und in Abhängigkeit eines ggf. auftretenden Zündverzuges geringfügig früher vorzunehmen sein. Im Sinne dieser Erfindung soll diese ggf. erforderliche, dem Fachmann grundsätzlich geläufige Anpassung der Zündinitialisierung an unterschiedliche Kraftstoffe im o. g. Kontext des Zündens bzw. in Bezug auf die Festlegung der o. g. Drehwinkelstellung beim Zünden umfasst sein. Im Idealfall findet das Zünden, d. h. im engeren Sinne die explosionsartige Expansion des Arbeitsgases und der damit einhergehende maximale Druckaufbau, im Moment der Öffnung des am Einlass befindlichen Einströmbereichs des Durchströmkanals statt.According to one embodiment, the control and regulation unit is set up, after the fuel line has been closed by means of the fuel valve and the air line by means of the shut-off element, to ignite the fuel-air mixture in the ignition chamber by means of the igniter at the rotational angle position of the rotary piston at which the inflow opening is Inlet just reached during rotation of the rotary piston, d. that is, when the leading edge of the inflow opening in the direction of rotation is just opposite the leading edge of the inlet in the direction of rotation. The initialization of the ignition, for example in the form of triggering an ignition spark, can be carried out slightly earlier depending on the type of fuel and depending on any ignition delay that may occur. In the context of this invention, this possibly required adaptation of the ignition initialization to different fuels in the above The context of the ignition or in relation to the definition of the above Angle of rotation position during ignition be included. Ideally, the ignition takes place, i. H. in the narrower sense, the explosive expansion of the working gas and the associated maximum pressure build-up take place at the moment of the opening of the inflow area of the throughflow channel located at the inlet.
Zudem kann die Steuerungs- und Regelungseinheit eingerichtet sein, die Luftzufuhr in die Zündkammer über die Luftleitung mittels des Absperrorgans bei der Drehwinkelstellung des Rotationskolbens freizugeben, bei der die Einströmöffnung den Einlass während der Rotation des Rotationskolbens gerade vollständig passiert hat und zudem die Kraftstoffzufuhr in die Zündkammer über die Kraftstoffleitung mittels des Kraftstoffventils bei der Drehwinkelstellung des Rotationskolbens freizugeben, bei der die Ausströmöffnung den Einlass während der Rotation des Rotationskolbens gerade vollständig passiert hat. D. h., die Luftzufuhr in die Zündkammer wird bereits direkt nach Abschluss der Durchströmung des Arbeitsgases durch den Durchströmkanal wieder freigegeben, während die Kraftstoffzufuhr erst zu dem Zeitpunkt aktiviert wird, bei dem Kraftstoff und Luft bis zur Zündung nicht mehr durch den Einlass austreten können.In addition, the control and regulation unit can be set up to release the air supply into the ignition chamber via the air line by means of the shut-off element when the rotary piston is in the angular position at which the inflow opening has just completely passed the inlet during the rotation of the rotary piston and also the fuel supply into the ignition chamber to release via the fuel line by means of the fuel valve in the angle of rotation position of the rotary piston, in which the outflow opening has just completely passed the inlet during the rotation of the rotary piston. This means that the air supply to the ignition chamber is released again immediately after the working gas has finished flowing through the flow channel, while the fuel supply is only activated at the point in time at which fuel and air can no longer escape through the inlet until ignition .
Im Antriebsstrang des Rotationskolbenmotors können mehrere der Rotationskolben nach dem von Mehrzylindermotoren bekanntem Prinzip in Reihe geschaltet sein, wobei die einzelnen Rotationskolben mit versetzter Drehwinkelstellung laufen. Zum Beispiel können bei einem Rotationskolbenmotor mit vier in Reihe geschalteten Rotationskolben die Drehwinkelstellungen jeweils um 45° versetzt sein.In the drive train of the rotary piston engine, several of the rotary pistons can be connected in series according to the principle known from multi-cylinder engines, the individual rotary pistons running with an offset angle of rotation. For example, in a rotary piston engine with four rotary pistons connected in series, the angle of rotation positions can each be offset by 45 °.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des Rotationskolbenmotors und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dazu zeigen:
-
1 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors im Moment der Zündung, -
2 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors bei Durchströmung eines der Durchströmkanäle, -
3 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors, -
4 : eine Längsschnittdarstellung des Rotationskolbenmotors, -
5 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors im Moment unmittelbar vor der Zündung, -
6 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors im Moment der Zündung, -
7 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors bei Durchströmung eines der Durchströmkanäle, -
8 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors nach Abschluss der Durchströmung des Durchströmkanals, -
9 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors beim Passieren des Ausströmbereichs eines der Durchströmkanäle am Einlass, und -
10 : eine Querschnittsdarstellung des Rotationskolbenmotors nach dem vollständigen Passieren des Ausströmbereichs des Durchströmkanals am Einlass.
-
1 : a cross-sectional view of the rotary piston engine at the moment of ignition, -
2 : a cross-sectional representation of the rotary piston engine with flow through one of the flow channels, -
3rd : a cross-sectional view of the rotary piston engine, -
4th : a longitudinal sectional view of the rotary piston engine, -
5 : a cross-sectional view of the rotary piston engine at the moment immediately before ignition, -
6th : a cross-sectional view of the rotary piston engine at the moment of ignition, -
7th : a cross-sectional representation of the rotary piston engine with flow through one of the flow channels, -
8th : a cross-sectional view of the rotary piston engine after completion of the flow through the flow channel, -
9 : a cross-sectional representation of the rotary piston engine when passing the outflow area of one of the throughflow channels at the inlet, and -
10 : a cross-sectional view of the rotary piston engine after completely passing through the outflow area of the throughflow channel at the inlet.
Der Rotationskolbenmotor gemäß der in der
Der Rotationskolben
Der Rotationskolben
Bei Weiterrotation des Rotationskolbens
Die Darstellung des Rotationskolbens
Der Rotationskolben
Dem Rotationskolbenmotor wird die Luft
Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in der Zündkammer
Die Phasen des Ladungswechsels bei Betrieb des Rotationskolbenmotors verdeutlichen die
In der Drehwinkelstellung gemäß der
Wenn - wie in
Bei der anschließenden Durchströmung wird der Rotationskolben
Nachdem der Ausströmbereich
Bei Weiterrotation des Rotationskolbens
Nach der Passage des Ausströmbereichs
Der Rotationskolben
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RotationskolbenRotary piston
- 1.11.1
- RotationsachseAxis of rotation
- 1.21.2
- RotationsrichtungDirection of rotation
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Einlassinlet
- 44th
- AuslassOutlet
- 55
- DurchströmkanalFlow channel
- 5.15.1
- EinströmbereichInflow area
- 5.25.2
- AusströmbereichOutflow area
- 66th
- ZündkammerIgnition chamber
- 77th
- ZünderDetonator
- 88th
- Dichtungpoetry
- 99
- AbsperrorganShut-off device
- 1010
- Kraftstoff-Luft-Gemisch-ZuleitungFuel-air mixture feed line
- 1111
- KraftstoffleitungFuel line
- 1212th
- LuftleitungAir duct
- 1313th
- Kraftstofffuel
- 1414th
- Luftair
- 1515th
- ArbeitsgasWorking gas
- 1616
- AbgasExhaust gas
- αα
- KrümmungswinkelAngle of curvature
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020125319.2A DE102020125319B3 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Rotary piston engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020125319.2A DE102020125319B3 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Rotary piston engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020125319B3 true DE102020125319B3 (en) | 2021-05-27 |
Family
ID=75784513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020125319.2A Expired - Fee Related DE102020125319B3 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Rotary piston engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020125319B3 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7505718U (en) * | 1975-07-10 | Wenzel Y | Rotary piston engine with at least one combustion or gasification chamber | |
DE102011109966A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-21 | Brands & Products IPR-Holding GmbH & Co.KG | Rotary piston engine, in particular with ignition chamber rotating rotary piston |
WO2019110611A1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | Glenn Rolus Borgward | Rotary piston device |
-
2020
- 2020-09-29 DE DE102020125319.2A patent/DE102020125319B3/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7505718U (en) * | 1975-07-10 | Wenzel Y | Rotary piston engine with at least one combustion or gasification chamber | |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |