DE1102476B - Rotary piston internal combustion engine - Google Patents
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Description
Rotationskolben-Brennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem feststehenden oder drehenden Gehäuse, dessen Innenbegrenzung im Querschnitt mindestens zwei Bogen aufweist, und mit einem Läufer, der in dem Gehäuse außermittig gelagert ist und mit mindestens drei achsparallelen Scheitelkanten an der Innenbegrenzung des Gehäuses entlanggleitet und dessen Außenbegrenzung an die innere Hü llkurve der tnehrbogigen Innenbegrenzung des Gehäuses angenähert ist. Zur Steuerung des Gaswechsels sind dabei in einer oder beiden Seitenwänden des Gehäuses Steuerfenster für den Einlaß von Frischgas angeordnet, die durch die Umfangskanten des Läufers oder durch die Umfangskanten von an den Stirnwänden des Läufers angebrachten Seitendichtungen übersteuert werden. Bei derartigen Brennkraftmaschinen hat es sich als nachteilig herausgestellt, daß sie in der Form ihres Emlaß-Zeit-OOuerschnittes von den bei ventilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschinen üblichen Daten abweichen, und zwar in der Weise, daß sie einen verspäteten Einlaß aufweisen. Dies beeinträchtigt den Füllungsgrad beträchtlich.Rotary piston internal combustion engine The invention is a Rotary piston internal combustion engine with a fixed or rotating housing, the inner limit of which has at least two arches in cross section, and with one Runner that is mounted eccentrically in the housing and with at least three axially parallel The apex edges slide along the inner boundary of the housing and its outer boundary approximated to the inner envelope curve of the multi-arched inner boundary of the housing is. To control the gas exchange are in one or both side walls the housing control window for the inlet of fresh gas arranged through the Peripheral edges of the runner or by the peripheral edges of on the end walls of the Side seals attached to the rotor are overridden. In such internal combustion engines it has turned out to be disadvantageous that, in the form of their outlet-time cross-section deviate from the data usual for valve-controlled reciprocating internal combustion engines, in such a way that they have a late entry. This affects the degree of filling is considerable.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in bezug auf die Steuerzeiten des Einlaßvorganges soweit als möglich an vergleichbare Hubkolben-Brennkraftmaschinen anzugleichen, d. h. zu erreichen, daß der Einlaß bereits vor Erreichen des oberen Totpunktes geöffnet wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, daß die Umfangskanten des Läufers und/oder der Seitendichtungen, welche das bzw. die Einlaßsteuerfenster übersteuern, jeweils zwischen zwei benachbarten Scheitelkanten in ihrem in bezug auf die Richtung der Relativbewegung des Läufers zum Gehäuse voreilenden Teil nach innen zu zurückgesetzt sind.The invention has set itself the task of producing rotary piston internal combustion engines of this type with regard to the timing of the intake process, as far as possible, to comparable ones To align reciprocating internal combustion engines, d. H. to reach that inlet already is opened before reaching the top dead center. According to the invention, this is thereby achieved brings about that the peripheral edges of the rotor and / or the side seals, which override the inlet control window or windows, each between two adjacent ones Apex edges in their with respect to the direction of the relative movement of the runner to the housing leading part to the inside are set back.
Die durch die Zurücksetzung der Umfangskanten am Läufer gebildeten Aussparungen sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in Achsenrichtung fortgesetzt und bilden jeweils einen Teil von in der Mantelfläche des Läufers vorgesehenen Brennraummulden. Aus Fertigungsgründen oder bei Vorhandensein von Einlaßsteuerfenstern in beiden Seitenwänden des Gehäuses können die Aussparungen sich auch über die ganze Breite des Läufers in Achsenrichtung erstrecken.Those formed by the setback of the circumferential edges on the runner According to a further proposal of the invention, recesses are in the axial direction continued and each form a part of provided in the lateral surface of the rotor Combustion bowls. For manufacturing reasons or if there are inlet control windows in both side walls of the housing, the recesses can extend over the whole Extend the width of the runner in the axial direction.
Der Läufer ist in an sich bekannter Weise an seinen achsparallelen Scheitelkanten mit radial beweglichen Dichtleisten und an seinen Stirnwänden mit in Achsenrichtung beweglichen Seitendichtungen versehen, die durch ebenfalls in Achsenrichtung bewegliche, an den Seitenwänden des Gehäuses entlangschleifende Koppelglieder fugendicht miteinander verbunden werden. Um trotz des auf Grund der Aussparungen unstetigen Verlaufs der Umfangskanten des Läufers einen stetigen Verlauf der Umfangskanten der Seitendichturgen zu erzielen, was allein schon aus Fertigungsgründen zweckmäßig ist, müssen die Koppelglieder, welche diese Seitendichtungen mit den achsparallelen Dichtleisten verbinden, verhältnismäßig weit radial nach innen versetzt im Läufer angeordnet werden. Dies bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß die Koppelglieder, die ja an den Seitenwänden des Gehäuses entlangschleifen, in das in mindestens einer Seitenwand des Gehäuses angeordnete Einlaßsteuerfenster hineinfallen können. Dies hätte selbstverständlich eine sofortige Zerstörung der Dichtung zur Folge. Um dem zu begegnen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das bzw. die in den Seitenwänden des Gehäuses angeordneten Einlaßsteuerfenster durch einen Steg zu unterteilen, welcher auf der von den Koppelgliedern bei Drehung des Läufers beschriebenen Kurvenbahn liegt.The runner is parallel to its axes in a manner known per se Crown edges with radially movable sealing strips and on its end walls with axially movable side seals, which are also provided by in Coupling links which are movable in the axial direction and slide along the side walls of the housing be joined together tightly. To despite the due to the recesses discontinuous course of the circumferential edges of the traveler a steady course of the circumferential edges to achieve the side seals, which is expedient for manufacturing reasons alone is, the coupling links, which these side seals with the axially parallel Connect sealing strips, offset relatively far radially inward in the rotor to be ordered. However, this entails the risk that the coupling links, which grind along the side walls of the housing in at least one Can fall into the side wall of the housing arranged inlet control window. this would of course result in immediate destruction of the seal. To that to counteract, it is proposed according to the invention that or those in the side walls To divide the housing arranged inlet control window by a web, which on the curved path described by the coupling links when the rotor rotates lies.
Da sich die Seitendichtungen, um einen stetigen Verlauf ihrer Umfangskanten zu erzielen, im Scheitelbereich des Läufers und beiderseits der Aussparungen verhältnismäßig weit von der Umfangskante des Läufers entfernen, ist es zweckmäßig, entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Seitendichtungen in die Stirnwände des Läufers einzubetten. Dadurch wird eine günstige Querschnittsform der Arbeitskammern in ihrem Kleinstinhalt erzielt, während bei den bisher üblichen aufgesetzten Seitendichtungen und zurückgesetzter Läuferkante beträchtliche schädliche Räume entstehen würden. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig.l das Zeitquerschnittsschaubild einer Rotationskolbenmaschine, Fig.2 das Zeitquerschnittsschaubild einer Hochleistungs-Hubkolbenmaschine, Fig.3 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine entlang Linie III-III in Fig. 4, Fig. 4 einen Querschnitt durch diese Maschine entlang Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 bis 13 eine Einzelheit der Fig. 4 in verschiedenen Stellungen des Läufers.Since the side seals to a steady course of their peripheral edges to achieve, in the apex area of the runner and on both sides of the recesses relatively far from the circumferential edge of the runner, it is appropriate to move accordingly Another proposal of the invention, the side seals in the end walls of the Embed the runner. This creates a favorable cross-sectional shape for the working chambers achieved in their smallest content, while with the previously customary attached side seals and recessed runner edge would create considerable harmful spaces. the The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of an exemplary embodiment explained. It shows Fig.l the time cross-sectional diagram of a rotary piston machine, Fig. 2 is the time cross-sectional diagram of a high-performance reciprocating piston engine, Fig. 3 a longitudinal section through a rotary piston internal combustion engine along line III-III in Fig. 4, Fig. 4 shows a cross section through this machine along line IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 a section along line V-V in Fig. 4 and Figs. 6 to 13 a Detail of FIG. 4 in different positions of the rotor.
Fig.l zeigt das Zeitquerschnittsschaubild einer Rotationskolbenmaschine, bezogen auf die Kurbelstellung einer vergleichbaren Hubkolbenmaschine. Die mit _A bezeichnete Linie zeigt den Zeitquerschnitt der Auslaßöffnung. Die gestrichelte Linie veranschaulicht den Zeitquerschnitt der Einlaßöffnung bei Rotationskolbenmaschinen, bei denen die Außenbegrenzung des Läufers an die innere Hüllkurve der Innenbegrenzung des Gehäuses angenähert ist. Wie ersichtlich, öffnet der Einlaß dabei erst nach dem oberen Totpunkt. Die ausgezogene Linie B in Fig. 1 veranschaulicht die Freigabe des Einlaßsteuerfensters bei einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung. Wie ersichtlich, öffnet der Einlaß bereits 4Q'° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt. Die schraffierte Fläche zeigt den Gewinn an wirksamem Einlaßquerschnitt zu Beginn des Einlaßvorganges.Fig.l shows the time cross-sectional diagram of a rotary piston machine, based on the crank position of a comparable reciprocating piston engine. The ones with _A denoted line shows the time cross section of the outlet opening. The dashed Line illustrates the time cross-section of the inlet opening in rotary piston machines, in which the outer limit of the runner to the inner envelope curve of the inner limit of the housing is approximated. As can be seen, the inlet opens only after the top dead center. The solid line B in Fig. 1 illustrates the release of the inlet control window in a rotary piston engine according to the invention. As can be seen, the inlet already opens 4Q '° crank angle before top dead center. The hatched area shows the gain in effective inlet cross-section at the beginning of the intake process.
Fig. 2 zeigt das Zeitquerschnittsschaubild einer vergleichbaren Hochleistungs-Hubkolbenmaschine. Ein Vergleich der beiden Schaubilder ergibt, daß die Form des Einiaß-Zeit-,Querschnittes bei der Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung zumindest in bezug auf die bffnungszeit weitgehend mit der Hubkolbenmaschine übereinstimmt.2 shows the time cross-sectional diagram of a comparable high-performance reciprocating piston machine. A comparison of the two diagrams shows that the shape of the intake-time, cross-section in the case of the rotary piston machine according to the invention, at least with regard to the opening time largely coincides with the reciprocating engine.
Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit feststehendem Gehäuse. Dieses allgemein mit 1 bezeichnete Gehäuse besteht im wesentlichen aus zwei Seitenscheiben 2, 3 und einem Mantel 4, dessen Innenbegrenzung 5, wie Fig. 4 zeigt, die Form einer zweibogigen Epitrochoide aufweist. In dem Gehäuse 1 dreht über Wälzlager 6, 7 eine Welle 8, die mit einem Exzenter 9 versehen ist, auf welchem ein Läufer 10 über Wälzlager 11 drehbar gelagert ist. Dieser Läufer 10 hat etwa die Form eines Bogendreiecks und gleitet mit seinen achsparallelen Scheitelkanten 12 ständig an der Innenbegrenzung 5 des Mantels 4 entlang, wodurch drei Arbeitsräume il., l'2 und Tue, wechselnden Rauminhalts gebildet werden. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Welle .8 und dem Läufer 10 beträgt 3 : 1 und wird durch ein Getriebe erzwungen, das aus einem mit dem Läufer 10 fest verbundenen innenverzahntere Rad 13 und einem mit der Seitenscheibe 3 des Gehäuses 1 fest verbundenen außenverzahnten Rad 14 gebildet wird. Zur Abdichtung der inhaltsveränderlichen Arbeitsräume T., IJ_ und T% 3 ist der Läufer 10 mit einer Dichtung ausgestattet, die aus in den Scheitelkanten 12 des Läufers eingesetzten radial beweglichen Dichtleisten 15, in Achsenrichtung beweglichen Seitendichtungen 16 und ebenfalls in Achsenrichtung beweglich im Läuferkörper angeordneten Koppelgliedern 17 bestellt. Die Seitendichtungen 16 sind dabei in Form vors sogenannten Dichtrandplatten ausgeführt und, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in den Laufkörper eingebettet, damit bei stetigem Verlauf der Umfangskanten der Seitendichtungen der sonst bei aufliegenden Dichtrandplatten im Scheitelbereich des Läufers entstehende Spalt zwischen Läuferkörper und angrenzender Seitenwand des Gehäuses in der Stärke der Dichtrandplatten vom Läuferkörper geschlossen wird und eine günstige Querschnittsform für die Arbeitskammern erzielt wird.3 shows a longitudinal section through a rotary piston internal combustion engine with a stationary housing. This housing, generally designated 1, consists essentially of two side panes 2, 3 and a casing 4, the inner boundary 5 of which, as shown in FIG. 4, has the shape of a two-arched epitrochoid. In the housing 1, a shaft 8, which is provided with an eccentric 9, rotates via roller bearings 6, 7, on which a rotor 10 is rotatably mounted via roller bearings 11. This runner 10 has approximately the shape of an arched triangle and slides with its axially parallel apex edges 12 constantly along the inner boundary 5 of the shell 4, whereby three working spaces il., L'2 and Tue, changing volume are formed. The speed ratio between the shaft .8 and the rotor 10 is 3: 1 and is enforced by a gear that is formed from an internally toothed wheel 13 firmly connected to the rotor 10 and an externally toothed wheel 14 firmly connected to the side plate 3 of the housing 1 . To seal the variable working spaces T., IJ_ and T% 3 , the rotor 10 is equipped with a seal consisting of radially movable sealing strips 15 inserted in the apex 12 of the rotor, axially movable side seals 16 and also axially movable coupling members arranged in the rotor body 17 ordered. The side seals 16 are designed in the form of what are known as sealing edge plates and, as can be seen from FIG Housing is closed in the thickness of the sealing edge plates from the rotor body and a favorable cross-sectional shape is achieved for the working chambers.
In der Seitenscheibe 2 des Gehäuses 1 ist ein Einlaßsteuerfenster 18 vorgesehen, das von den Umfangskanten des Läufers 10 übersteuert wird. Diese Umfangskanten sind, wie in Fig.3 und 4 deutlich zu erkennen, jeweils zwischen zwei benachbarten Scheitelkanten 12 in ihrem in bezug auf die durch den Pfeil 19 bezeichnete Richtung der Relativbewegung des Läufers 10 zum Gehäuse 1 voreilenden Teil nach innen zu zurückgesetzt. Dies hat zur Folge, daß das Einlaßsteuerfenster 18 zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt geöffnet wird als bei stetig und entsprechend der inneren Hüllkurve verlaufenden Umfangskanten, wie sich deutlich aus Fig. 4 erkennen läßt. Das Einlaßsteuerfenster 18 ist durch einen Steg 20 unterteilt, dessen Zweck später an Hand der Fig. 6 bis 13 erläutert wird. Mit 21 ist der Auslaßkanal für die Verbrennungsgase bezeichnet.In the side window 2 of the housing 1, an inlet control window 18 is provided which is overridden by the peripheral edges of the rotor 10. These circumferential edges are, as can be clearly seen in FIGS. 3 and 4, each set back between two adjacent apex edges 12 in their part leading inwards with respect to the direction indicated by the arrow 19 of the relative movement of the rotor 10 to the housing 1. This has the consequence that the inlet control window 18 is opened at a much earlier point in time than in the case of circumferential edges which run continuously and in accordance with the inner envelope curve, as can be clearly seen from FIG. The inlet control window 18 is divided by a web 20, the purpose of which will be explained later with reference to FIGS. The outlet channel for the combustion gases is designated by 21.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.3 und =1 wurde angenommen, daß nur in der Seitenscheibe 2 des Gehäuses ein Einlaßsteuerfenster vorgesehen ist. Aus diesem Grunde sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, auch nur die Umfangskanten auf der einen Seite des Läufers 10 entsprechend zurückgesetzt. Wenn in beiden Seitenscheiben 2 und 3 des Gehäuses Einlaßkanäle und -steuerfenster vorgesehen sind, wie dies Fig.5 zeigt, so muß die Zurücksetzung der Umfangskanten des Läufers selbstverständlich in beiden Seiten erfolgen. Es ist auch möglich, diese Aussparungen über die ganze Breite des Läufers in Achsenrichtung zu erstrecken, wie in Fig. 3 bei 22 strichpunktiert angedeutet, in welchem Fall jede Aussparung gleichzeitig einen 'feil einer in der Mantelfläche des Läufers 10 vorgesehenen Brennraummulde bildet.In the embodiment according to FIG. 3 and = 1 it was assumed that An inlet control window is only provided in the side window 2 of the housing. For this reason, as can be seen from Fig. 3, only the peripheral edges are on one side of the rotor 10 is reset accordingly. If in both side windows 2 and 3 of the housing inlet channels and control windows are provided, as shown in Fig.5 shows, the setback of the circumferential edges of the runner must of course done in both sides. It is also possible to have these cutouts all over the place To extend the width of the runner in the axial direction, as in Fig. 3 at 22 dash-dotted lines indicated, in which case each recess at the same time a 'feil one in the Forms lateral surface of the rotor 10 provided combustion bowl.
In Fig. 6 bis 13 sind die Freigabe des Einlaßsteuerfensters 18 bei Drehung des Läufers 10 und der Zweck des Steges 20, der das Einlaßsteuerfenster 18 unterteilt, näher veranschaulicht. Um eine stetig verlaufende Umfangskante der Seitendichtung zu erreichen, muß eine Form für diese Dichtungen gewählt werden, die sich besonders im Scheitelbereich des Läufers 10 beträchtlich von dessen Umfangskanten entfernt. Aus diesem Grund muß auch das Koppelglied 17, welches diese Seitendichtungen 16 fugengeschlossen mit den achsparallelen Dichtleisten 15 verbindet, verhältnismäßig weit radial nach innen verlagert werden. Dadurch entsteht die Gefahr, daß diese Koppelglieder 17, die ja an den Seitenwandungen des Gehäuses entlangschleifen, in das bzw. die Einlaßfenster hineinfallen. Um dies zu vermeiden, ist der Steg 20 vorgesehen, welcher auf der von den Koppelgliedern 17 bei Drehung des Läufers 10 beschriebenen Kurvenbahn liegt. Damit haben die Koppelglieder 17 stets eine feste Anlage in Achsenrichtung.In FIGS. 6 to 13, the release of the inlet control window 18 is at Rotation of the rotor 10 and the purpose of the ridge 20, which is the inlet control window 18 divided, illustrated in more detail. Around a continuously running peripheral edge of the To achieve side seal, a shape must be chosen for these seals, which is particularly in the apex area of the rotor 10 considerably from its peripheral edges removed. For this reason, the coupling member 17, which these side seals 16 joins with the axially parallel sealing strips 15, relatively be shifted far radially inward. This creates the risk that this Coupling links 17, which grind along the side walls of the housing, in the inlet window (s) fall in. To avoid this, the web 20 is provided, which on the one described by the coupling members 17 when the rotor 10 rotates Curve path lies. Thus, the coupling members 17 always have a firm contact in the axial direction.
Fig. 6 zeigt eine Stellung des Läufers 10, die, auf das Viertaktverfahren bezogen, für die Kammer V, 30° vor oberem Totpunkt liegt. Wie ersichtlich, ist das Einlaßsteuerfenster bereits zu einem kleinen Teil freigegeben. In der Stellung nach der Fig. 7 ist der obere Totpunkt erreicht. Die folgenden Stellungen liegen ebenfalls uni jeweils 30° (auf das Viertaktverfahren in Kammer V1 bezogen) auseinander. Es läßt sich deutlich die Vergrößerung des freigegebenen Einlaßquerschnittes erkennen, bis nach der Fig. 13 für die Kammer t'1 der untere Totpunkt erreicht ist. Die aus den Fig.6 bis 13 ersichtliche Freigabe des Einlaßsteuerfensters 18 ist in der vorher beschriebenen Fig.1 wiedergegeben.Fig. 6 shows a position of the rotor 10, on the four-stroke method related, for the chamber V, 30 ° before top dead center. As can be seen, that is A small part of the inlet control window has already been released. In the position after 7, the top dead center has been reached. The following positions are also available uni 30 ° apart (based on the four-cycle process in chamber V1). It the enlargement of the released inlet cross-section can be clearly seen, until after Fig. 13 for the Chamber t'1 reached the bottom dead center is. The release of the inlet control window 18 which can be seen in FIGS is shown in the previously described Fig.1.
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