DE19538171A1 - Rotary piston engine for motor vehicle - Google Patents

Rotary piston engine for motor vehicle

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DE19538171A1
DE19538171A1 DE1995138171 DE19538171A DE19538171A1 DE 19538171 A1 DE19538171 A1 DE 19538171A1 DE 1995138171 DE1995138171 DE 1995138171 DE 19538171 A DE19538171 A DE 19538171A DE 19538171 A1 DE19538171 A1 DE 19538171A1
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Axel Raabe
Albrecht Prof Dr Sc Platzhoff
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Axel Raabe
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    • F01C11/002Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
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Abstract

The engine comprises a compressor block (1) connected to a working block (2) by a combustion chamber block (8) onto which a combustion chamber (9) is mounted. There are sealing gaps (17,18) between the peripheries of the compressor rotor (4) or the working rotor (6) and the inner wall of their respective housings (3,5). The compressor and expansion areas are separated from the combustion chamber. There are movable sliders (12,13) guided in the compressor and working housings. The sliders are formed as stoppers which slide in each housing, contacting the rotors to form a suction chamber (19), compression (20), expansion (21) and exhaust (22) chambers. The stoppers oscillate under radial pressure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenma­ schine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Maschinen werden zur Verrichtung von Arbeit überall dort eingesetzt, wo verdichtet, gepumpt und ent­ spannt werden muß. Insbesondere kann die Erfindung als Verbrennungsmotor in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden.The invention relates to a rotary piston Machine according to the preamble of claim 1. Such machines are used to perform work used wherever compressed, pumped and ent must be tensioned. In particular, the invention as Internal combustion engine used in automotive engineering will.
In der Kraftfahrzeugtechnik kommen überwiegend Hubkol­ ben-Verbrennungsmotore zum Einsatz, die sich durch eine langjährig bewährte und ausgereifte Technik auszeichnen. Der geringe Wirkungsgrad und die oszillierenden Trieb­ werksmassen dieses Motorentyps haben jedoch immer wieder Veranlassung gegeben, nach neuen Lösungen zu suchen. So gibt es eine Reihe von Lösungen, die nach dem Rotations­ kolben-Prinzip arbeiten.Hubkol mainly comes in automotive technology ben internal combustion engines, which are characterized by a distinguish proven and mature technology over many years. The low efficiency and the oscillating drive Factory dimensions of this type of engine always have This prompted them to look for new solutions. So there are a number of solutions available after the rotation piston principle work.
Ein maßgeblicher Vertreter dieser Gruppe ist der Kreis­ kolbenmotor nach Wankel.The circle is a key representative of this group Wankel piston engine.
Der Wankelmotor besteht aus einem feststehenden Gehäuse und einem, auf einer Exzenterwelle gelagerten Innenläu­ fer mit drei äußeren Dichtstellen. Er arbeitet nach dem Viertaktverfahren und wird von außen, vorzugsweise mit Wasser gekühlt.The Wankel engine consists of a fixed housing and an inner bearing mounted on an eccentric shaft fer with three outer sealing points. He works after Four-stroke process and is from the outside, preferably with Water cooled.
Obwohl durch die Rotationsbewegungen ein verbesserter Massenausgleich stattfindet und ein günstigeres Lei­ stungs-Masse-Verhältnis möglich ist, konnte dieser Mo­ tortyp sich weder im Allgemeinen noch speziell in der Kraftfahrzeugtechnik endgültig durchsetzen. Although improved by the rotational movements Mass balance takes place and a cheaper lei power-mass ratio is possible, this Mo gate type is not generally nor specifically in the Finalize automotive technology.  
Die Ursache hierfür sind der im Vergleich zum Hubkolben­ motor eher schlechtere Wirkungsgrad und die schwer zu beherrschenden Abdichtprobleme an den Drehkolbenecken, die zu Leckverlusten und zu Überhitzungen führen. Diese Nachteile sind in der Hauptsache technisch dadurch begründet, daß die verschiedenen Arbeitsräume des Motors alle in einem Gehäuse untergebracht und nur von Dichts­ tellen des Rotationskolbens voneinander getrennt sind.The reason for this is that compared to the reciprocating piston motor rather poorer efficiency and the hard to dominant sealing problems at the lobe corners, which lead to leakage losses and overheating. These disadvantages are mainly technical justifies that the various working spaces of the engine all housed in one housing and only from Dichts the rotary piston are separated from each other.
Es wurde mit der DE 36 10 108 A1 auch schon vorgeschla­ gen, zwei gleichartige Motorteile zu verwenden, um einer­ seits das Ansaugen und Verdichten und andererseits das Entspannen und Ausstoßen durchführen zu können. Dazu sind Verdichter und Entspanner achsparallel angeordnet und über radiale Öffnungen im gemeinsamen Gehäuse funk­ tionell miteinander verbunden.It has already been proposed with DE 36 10 108 A1 gene to use two similar engine parts to one on the one hand suction and compression and on the other hand that To be able to relax and eject. To compressors and expansion devices are arranged axially parallel and radio via radial openings in the common housing tionally connected.
Da dieser Motor Funktionselemente eines Hubkolbenmotors und eines Rotationskolbenmotors aufweist, stellen sich naturgemäß auch die typischen Nachteile des Hubkolbenmo­ tors ein.As this engine functional elements of a reciprocating engine and a rotary piston engine, turn out naturally also the typical disadvantages of the reciprocating piston engine tors one.
Eine weitere Lösung dieser Art ist in der DE 29 07 331 beschrieben, bei der der Rotationskolbenmotor aus zwei Rotorpaaren mit je zwei miteinander kämmenden Rotoren besteht, wobei beide Rotorpaare auf einer Achse angeord­ net sind und über axiale Kanäle miteinander verbunden werden.Another solution of this type is in DE 29 07 331 described, in which the rotary piston engine consists of two Rotor pairs, each with two intermeshing rotors exists, with both pairs of rotors arranged on one axis are net and connected to each other via axial channels will.
Auch hier ist ein Rotorpaar für das Ansaugen und Ver­ dichten und das andere Rotorpaar für das Entspannen und Ausstoßen zuständig. Here, too, is a pair of rotors for suction and ver seal and the other pair of rotors for relaxing and Eject responsibility.  
Die Trennung von Verdichtung und Entspannung in getrenn­ ten Räumen bringt zwar erhebliche Vorteile mit sich, die wesentlichen Nachteile bleiben dabei aber unberührt.The separation of compression and relaxation in separate Though there are significant advantages, the the main disadvantages remain unaffected.
Alle diese bekannten Lösungen haben mehr oder weniger den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades, zurückzufüh­ ren auf unvollständige Entspannung und Wärmeverluste durch die Arbeitsraumbegrenzung, und erheblicher Dich­ tungsprobleme zwischen Rotationskolben und Gehäuse.All of these known solutions have more or less the disadvantage of low efficiency incomplete relaxation and heat loss through the work space limitation, and more substantial you problems between the rotary piston and the housing.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Rotationskolbenma­ schine zu entwickeln, bei der die ungenutzte Restenergie in den Abgasen während des Arbeitsprozesses auf ein vor­ bestimmbares Maß verringert wird.There is therefore the task of a rotary piston seem to develop in which the unused residual energy in the exhaust gases during the work process on a pre determinable measure is reduced.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved.
Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen 2 bis 13.Appropriate configurations result from sub-claims 2 to 13 .
Die als Verbrennungsmaschine ausgelegte Rotationskolben­ maschine arbeitet in besonderer Weise wirtschaftlich und dabei umweltfreundlich.The rotary piston designed as an internal combustion engine machine works in a special way economically and thereby environmentally friendly.
Sie besitzt gegenüber dem Hubkolbenmotor die allgemeinen Vorteile eines Rotationskolbenmotors und beseitigt im gleichen Zuge die Nachteile, die einer umfassenden Nut­ zung der Rotationskolbenmotore bislang entgegenstehen. So ist die Verwendung der unterschiedlichsten Energie­ träger wie beispielsweise jedes Verbrennungsgas bzw. - irgendein Druckmedium möglich, wobei lediglich eine dar­ auf abgestimmte Brennkammer eingesetzt werden muß. In Abhängigkeit des verwendeten Energieträgers kann durch eine entsprechende Dimensionierung der separaten Ar­ beitsräume bzw. der Brennkammer jedes mögliche Verdich­ tungsverhältnis vorbestimmt werden. Das ermöglicht auch, den Expansionsraum so auszuführen, daß eine Expansion des Abgases nutzbringend nahezu bis auf den Umgebungsdruck erfolgen kann. Dies führt zu einer besseren Nutzung des eingesetzten Kraftstoffes und damit zwangsläufig zu einer Erhöhung des thermischen Wirkungs­ grades. Weiterhin entfällt eine sonst notwendige Kühlung von außen.It has the general compared to the reciprocating piston engine Advantages of a rotary piston engine and eliminated in same traits the disadvantages of a comprehensive groove against the rotation of the rotary piston motors. So is the use of different energy carriers such as any combustion gas or -  any print medium possible, only one must be used on a matched combustion chamber. In Depending on the energy source used, can an appropriate dimensioning of the separate ar working rooms or the combustion chamber every possible compression ratio can be predetermined. This also enables the expansion space so that an expansion of the exhaust gas is beneficial almost up to the ambient pressure can take place. This leads to a better use of the fuel used and thus inevitably to an increase in the thermal effect degrees. Furthermore, there is no need for cooling from the outside.
Sollte unter bestimmten Bedingungen dennoch eine Kühlung notwendig sein, besteht die Möglichkeit einer inneren und damit verlustarmen Kühlung. Dazu wird durch eine Überdimensionierung des Verdichterraumes und durch ein zeitverzögertes Schließen des Sperrventiles zwischen dem Arbeitsraum und der Brennkammer überschüssiges und un­ verbranntes Frischgas in den Arbeitsraum geleitet, das zur Kühlung des Arbeitsblockes führt und gleichzeitig zur Arbeitsverrichtung mitgenutzt wird.Should cooling under certain conditions there is a possibility of an inner and thus low-loss cooling. This is done by a Oversizing of the compressor room and by one delayed closing of the check valve between the Working space and the combustion chamber excess and un burned fresh gas is fed into the work area, the leads to cooling of the work block and at the same time is used for the performance of work.
Dieses innere Kühlsystem vermeidet weiterhin die bislang bei herkömmlichen Motoren bekannten und auf eine Über­ hitzung zurückzuführenden Ladungsprobleme der Brennkam­ mer.This internal cooling system continues to avoid the previous one known in conventional engines and to an over heating-related charge problems of the Brennkam mer.
Ein weiterer Vorteil gegenüber anderen Rotationskolben­ maschinen ist bei der inneren Dichtheit zu verzeichnen, da am Rotor nur eine umlaufende und eine feststehende Dichtstelle vorhanden sind. Another advantage over other rotary pistons machines can be seen in the internal tightness, there is only one rotating and one fixed on the rotor Sealing point are present.  
Es ist weiterhin möglich, den Verdichterraum und/oder den Expansionsraum in nebeneinanderliegende Kammern mit Überströmkanälen aufzuteilen, um eine stufenweise Ver­ dichtung bzw. Entspannung zu erhalten.It is also possible to use the compressor room and / or the expansion space in adjacent chambers Divide overflow channels to a gradual Ver to get seal or relaxation.
Die ein- oder zweiachsigen Ausführungsformen lassen un­ begrenzte Einsatzmöglichkeiten zu.The uniaxial or biaxial embodiments leave un limited uses.
Durch den Einsatz von Rotationsschiebern für die Sperr­ schieber fallen sämtliche oszillierenden Bewegungen weg und ermöglichen somit sehr hohe Drehzahlen, die die Leckverluste an den Dichtstellen minimieren.By using rotary slides for the lock all oscillating movements are eliminated and thus enable very high speeds that the Minimize leakage at the sealing points.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel eines Verbrennungsmotors näher erläutert werden.The invention is illustrated below in one embodiment game of an internal combustion engine will be explained in more detail.
Dazu zeigen:To show:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ein­ achsigen Motors, Fig. 1 is a perspective view of a motor axis,
Fig. 2 eine axiale Schnittdarstellung des ein­ achsigen Motors, Fig. 2 is an axial sectional view of a motor axis,
Fig. 3 ein Schema der Funktionselemente des ein­ achsigen Motors, Fig. 3 is a diagram of the functional elements of a motor axis,
Fig. 4 ein Schema eines zweiachsigen Motors, Fig. 4 is a diagram of a two-axis motor,
Fig. 5 Schema eines Motors mit einem Rotations­ schieber, Fig. 5 Scheme of a motor with a rotary slide,
Fig. 6 Schema der Funktionsabläufe und Fig. 6 diagram of the functional sequences and
Fig. 7 Schema der Funktionsabläufe mit einem modifizierten Rotationskolben. Fig. 7 scheme of the functional sequences with a modified rotary piston.
Der Rotationskolben-Verbrennungsmotor in einachsiger Ausführung besteht aus einem Verdichterblock 1 und einem Arbeitsblock 2, die starr miteinander verbunden sind. Der Verdichterblock 1 und der Arbeitsblock 2 sind hin­ tereinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet und bestehen aus einem Verdichtergehäuse 3 und einem Ver­ dichterrotor 4 bzw. aus einem Arbeitsgehäuse 5 und einem Arbeitsrotor 6. Die Breite des Arbeitsblockes 2 ist ent­ sprechend dem gewünschten Verdichtungsverhältnis stets um einen bestimmten Betrag größer als die Breite des Verdichterblockes 1 ausgeführt. Der Verdichterrotor 4 und der Arbeitsrotor 6 sind drehfest auf einer gemeinsa­ men Rotorwelle 7 angeordnet. Am Umfang vom Verdichter­ block 1 und vom Arbeitsblock 2 ist ein Brennkammerblock 8 aufgesetzt, der sich in axialer Richtung erstreckt und dessen Brennkammer 9 die Innenräume des Verdichterbloc­ kes 1 und des Arbeitsblockes 2 miteinander verbindet. Im Verdichtergehäuse 3 befindet sich radial einerseits ne­ ben dem Brennkammerblock 8 eine Frischgasöffnung 10 und im Arbeitsgehäuse 5 radial andererseits neben dem Brenn­ kammerblock 8 eine Abgasöffnung 11. Die Frischgasöffnung 10 und die Abgasöffnung 11 sind jeweils als axiale, sich über die gesamte Breite des Verdichterblockes 1 bzw. des Arbeitsblockes 2 erstreckenden Schlitze ausgebildet. Zwischen der Frischgasöffnung 10 und dem Brennkammer­ block 8 ist ein Sperrschieber 12 und zwischen der Abgas­ öffnung 11 und dem Brennkammerblock 8 ein Sperrschieber 13 angeordnet. Beide Sperrschieber 12 und 13 erstrecken sich ebenfalls axial über die gesamte Breite des Ver­ dichterblockes 1 bzw. des Arbeitsblockes 2, besitzen eine radiale Bewegungsrichtung und sind in Richtung zur Rotorwelle 7 durch die Kraft einer Feder belastet oder unterliegen einer Zwangssteuerung.The single-axis rotary piston internal combustion engine consists of a compressor block 1 and a work block 2 , which are rigidly connected to one another. The compressor block 1 and the work block 2 are arranged one behind the other on a common axis and consist of a compressor housing 3 and a Ver dichterrotor 4 or a working housing 5 and a working rotor. 6 The width of the work block 2 is accordingly designed according to the desired compression ratio always by a certain amount larger than the width of the compressor block 1 . The compressor rotor 4 and the working rotor 6 are arranged in a rotationally fixed manner on a common rotor shaft 7 . On the circumference of the compressor block 1 and the operation block 2, a combustion chamber block 8 is mounted, extending in the axial direction thereof and the combustion chamber 9, the interiors of the compressor 1 and the working block kes block 2 together. In the compressor housing 3 is located radially on the one hand ne ben the combustion chamber block 8 a fresh gas opening 10 and in the working housing 5 on the other hand radially next to the combustion chamber block 8 an exhaust port. 11 The fresh gas opening 10 and the exhaust gas opening 11 are each designed as axial slots that extend over the entire width of the compressor block 1 and the working block 2 . Between the fresh gas port 10 and the combustion chamber block 8 is a locking slide 12 and between the exhaust port 11 and the combustion chamber block 8, a gate valve 13 is arranged. Both gate valves 12 and 13 also extend axially over the entire width of the sealing block 1 or the working block 2 , have a radial direction of movement and are loaded in the direction of the rotor shaft 7 by the force of a spring or are subject to positive control.
Die Gestaltung des Verdichterrotors 4 und des Arbeitsro­ tors 6 ist insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersicht­ lich. Danach besitzen der Verdichterrotor 4 und der Ar­ beitsrotor 6 seitlich angeordnete und radial nach außen gerichtete Gleitschienen 14 und 14′, die mit inneren Gleitnuten 15 und 15′ des Verdichtergehäuses 3 und des Arbeitsgehäuses 5 zusammenwirken. Kolbenringe 16 bzw 16′ dichten den Verdichterblock i und den Arbeitsblock 2 nach außen ab. Die zwischen den Gleitschienen 14, 14′ befindlichen Mantelflächen sind unrund in der Art ausge­ bildet, daß es eine achsferne und eine gegenüberliegende achsnahe Peripherie gibt. Dabei bildet die achsferne Pe­ ripherie des Verdichterrotors 4 mit der Innenwandung des Verdichtergehäuses 3 einen Dichtspalt 17 und in gleicher Weise die des Arbeitsrotors 6 mit der Innenwandung des Arbeitsgehäuses 5 einen Dichtspalt 18. Die achsferne Pe­ ripherie kann punktförmig oder kreisbogenförmig ausge­ bildet sein und so über die Breite der Rotore 4 und 6 linienförmige Dichtspalte 17 und 18 oder flächenförmige Dichtspalte 17 und 18 mit vorbestimmter Spalttiefe aus­ bilden. Die Anordnung beider Dichtspalte 17 und 18 zu­ einander ist so abgestimmt, daß der Dichtspalt 17 des Verdichterblockes 1 dem Dichtspalt 18 des Arbeitsblockes 1 in Drehrichtung um einen vorbestimmten Betrag voraus­ eilt. Die sich zwischen den Mantelflächen des Verdich­ terrotors 4 und dem Verdichtergehäuse 3 bzw. zwischen den Mantelflächen des Arbeitsrotors 6 und dem Arbeitsge­ häuse 5 einstellenden Freiräume werden durch die von außen belasteten Sperrschieber 12 und 13 in jeweils zwei volumenveränderliche Räume aufgeteilt. Im Verdichter­ block 1 sind das der Ansaugraum 19 mit Verbindung zur Frischgasöffnung 10 und der Verdichterraum 20 mit Ver­ bindung zur Brennkammer 9 und im Arbeitsblock 2 sind das der Expansionsraum 21 mit Verbindung zur Brennkammer 9 und der Abgasraum 22 mit Verbindung zur Abgasöffnung 11. Der Verdichterraum 20 und der Expansionsraum 21 sind von der Brennkammer 9 jeweils durch steuerbare Sperrventile 23 und 24 voneinander getrennt. Beide Sperrventile 23 und 24 werden von einer mit der Rotorwelle 7 gekoppelten Nockenwelle 25 gesteuert.The design of the compressor rotor 4 and the Arbeitsro gate 6 is in particular from FIGS . 2 and 3 ersicht Lich. Thereafter, the compressor rotor 4 and the Ar beitsrotor 6 laterally arranged and radially outwardly directed slide rails 14 and 14 ', which cooperate with inner sliding grooves 15 and 15 ' of the compressor housing 3 and the working housing 5 . Piston rings 16 and 16 'seal the compressor block i and the working block 2 from the outside. The between the slide rails 14 , 14 'located lateral surfaces are out of round in the manner that there is an off-axis and an opposite near-axis periphery. In this case, the peripheral pe of the compressor rotor 4 with the inner wall of the compressor housing 3 forms a sealing gap 17 and in the same way that of the working rotor 6 with the inner wall of the working housing 5 a sealing gap 18 . The off-axis pe ripherie can be point-shaped or circular arc-shaped and thus form line-shaped sealing gaps 17 and 18 or flat sealing gaps 17 and 18 with a predetermined gap depth across the width of the rotors 4 and 6 . The arrangement of the two sealing gaps 17 and 18 is coordinated with one another such that the sealing gap 17 of the compressor block 1 leads the sealing gap 18 of the working block 1 in the direction of rotation by a predetermined amount. The open spaces between the outer surfaces of the compression rotor 4 and the compressor housing 3 or between the outer surfaces of the working rotor 6 and the Arbeitsge housing 5 are divided into two volume-variable spaces by the externally loaded gate valves 12 and 13 . In the compressor block 1, these are the intake chamber 19 with connection to the fresh gas opening 10 and the compressor chamber 20 with connection to the combustion chamber 9, and in the work block 2 these are the expansion chamber 21 with connection to the combustion chamber 9 and the exhaust gas chamber 22 with connection to the exhaust opening 11 . The compressor chamber 20 and the expansion chamber 21 are each separated from the combustion chamber 9 by controllable check valves 23 and 24 . Both check valves 23 and 24 are controlled by a camshaft 25 coupled to the rotor shaft 7 .
Ein Rotationskolben-Verbrennungsmotor in zweiachsiger Ausführung besteht, wie die Fig. 4 zeigt, ebenfalls aus einem Verdichterblock 1 und einem Arbeitsblock 2 mit je­ weils analogem Aufbau. Jedoch sind der Verdichterblock 1 und der Arbeitsblock 2 auf separaten Achsen und neben­ einander in der Art angeordnet, daß jeweilige Rotorwel­ len 26 und 27 vorhanden sind, die parallel zueinander angeordnet und zum Zwecke der Synchronisation über nicht dargestellte Elemente drehfest miteinander verbunden sind. Zwangsläufig erstreckt sich die Brennkammer 8 räumlich in radiale Richtung.A rotary piston internal combustion engine in two-axis design, as shown in FIG. 4, also consists of a compressor block 1 and a work block 2 , each with an analog structure. However, the compressor block 1 and the work block 2 are arranged on separate axes and next to one another in such a way that respective Rotorwel len 26 and 27 are present, which are arranged parallel to one another and are connected to one another in a rotationally fixed manner for the purpose of synchronization via elements not shown. The combustion chamber 8 inevitably extends spatially in the radial direction.
Wie die Fig. 5 zeigt, können die Sperrschieber 12 und 13 an Stelle der oszillierenden auch in einer rotierenden Bauart ausgeführt werden. Dazu ist ein Schiebergehäuse 28 mit einer Rotorwelle 29 achsparallel aber um 90° gedreht zur Rotorwelle 7 in der Art angeordnet, daß das Schiebergehäuse 28 an einer Stelle in den peripheren Bereich des Verdichtergehäuses 3 bzw. des Arbeitsgehäu­ ses 5 eingreift. Dabei befindet sich die Rotorwelle 29 radial um einen bestimmten Betrag von der Mantelfläche des Verdichterrotors 4 bzw. des Arbeitsrotors 6 ent­ fernt. Auf der Rotorwelle 29 sitzt drehfest der Rotati­ onsschieber 30, der mit einem Schenkel 31 ausgerüstet ist. Der Schenkel 31 des Rotationsschieber 30 ist so ausgebildet, daß er über einen Drehbereich von 180° in eine spiralförmig umlaufende Nut 32 des Verdichterrotors 4 bzw des Arbeitsrotors 6 eingreift und diese Nut 32 in den Ansaugraum 19 und den Verdichterraum 20 bzw. den Ex­ pansionsraum 21 und den Abgasraum 22 aufteilt. Die Bewe­ gungen der Rotorwellen 7 und 29 sind zwangsgesteuert und aufeinander abgestimmt.As FIG. 5 shows, the locking slide 12 and 13 in place of the oscillating be carried out in a rotating type. For this purpose, a slide housing 28 with a rotor shaft 29 is arranged axially parallel but rotated by 90 ° to the rotor shaft 7 in such a way that the slide housing 28 engages at one point in the peripheral region of the compressor housing 3 or the Arbeitsgehäu ses 5 . The rotor shaft 29 is located radially by a certain amount from the outer surface of the compressor rotor 4 or the working rotor 6 . On the rotor shaft 29 , the rotatably onsschieber 30 , which is equipped with a leg 31 sits. The leg 31 of the rotary valve 30 is formed so that it engages over a rotation range of 180 ° in a spiral groove 32 of the compressor rotor 4 or the working rotor 6 and this groove 32 in the suction chamber 19 and the compressor chamber 20 or the expansion chamber 21st and divides the exhaust space 22 . The movements of the rotor shafts 7 and 29 are positively controlled and coordinated with one another.
Die Wirkungsweise des Rotationskolben-Verbrennungsmotors wird insbesondere an Hand der Fig. 3 bis 7 deutlich. Ein von außen eingeleiteter Startantrieb führt zu einer beispielsweise rechtssinnigen Drehbewegung der Rotorwel­ le 7 bzw. 26. Dadurch kommt es zu einer Vergrößerung des Ansaugraumes 19 und damit zum Ansaugen von Frischgas aus der Frischgasöffnung 10. Im gleichen Zuge verkleinert sich der Verdichterraum 20, wodurch das bereits vorhan­ dene Frischgas gegen das geschlossene Sperrventil 23 verdichtet wird. Nach dem öffnen des Sperrventiles 23 strömt das komprimierte Frischgas in die Brennkammer 9 und wird zwischen den beiden nunmehr geschlossenen Sperrventile 23 und 24 eingespannt und wahlweise nach einem der bekannten Verfahren gezündet und isochor ver­ brannt. Danach öffnet das Sperrventil 24, das verbrannte und hocherhitzte Verbrennungsgas strömt in den Expansi­ onsraum 21 und entspannt sich. Dabei verrichtet es Ar­ beit und treibt den Arbeitsrotor 6 an. Die dabei entste­ hende Drehbewegung der Rotorwelle 7 bzw. 27 steht als Antriebsenergie zur Verfügung.The mode of operation of the rotary piston internal combustion engine is particularly evident from FIGS. 3 to 7. A starter drive introduced from the outside leads, for example, to a clockwise rotational movement of the rotor shafts 7 and 26 . This leads to an enlargement of the suction space 19 and thus to the suction of fresh gas from the fresh gas opening 10 . In the same course, the compressor space 20 is reduced, whereby the fresh gas already existing is compressed against the closed shut-off valve 23 . After opening the check valve 23 , the compressed fresh gas flows into the combustion chamber 9 and is clamped between the two now closed check valves 23 and 24 and optionally ignited by one of the known methods and burns ver isochoric. Then the shut-off valve 24 opens, the burned and highly heated combustion gas flows into the expansion space 21 and relaxes. It does Ar work and drives the working rotor 6 . The resulting rotary movement of the rotor shaft 7 or 27 is available as drive energy.
So, wie sich der Expansionsraum 21 vergrößert, verklein­ ert sich der Abgasraum 22 und drängt das Abgas durch die Abgasöffnung 11.As the expansion space 21 increases, the exhaust gas space 22 shrinks and forces the exhaust gas through the exhaust gas opening 11 .
Durch ein zeitlich aufeinander abgestimmtes Zusammen­ spiel der Öffnungs- und Schließbewegungen der Sperrven­ tile 23 und 24 und einer ausreichenden Dimensionierung des Verdichterraumes 20 kann folgender Effekt erzielt werden.The following effect can be achieved by a time-coordinated interaction of the opening and closing movements of the blocking valves 23 and 24 and a sufficient dimensioning of the compressor chamber 20 .
Beim Einströmen von Frischgas in die Brennkammer 8 ge­ langt ein bestimmter überschüssiger Anteil des Frischga­ ses auch in den Expansionsraum 21. Dabei kühlt das noch unverbrannte Frischgas im Inneren den erhitzten Arbeits­ block 2 und setzt die so aufgenommene Wärmeenergie so­ fort wieder in mechanische Energie zum Antrieb des Ar­ beitsrotors 6 mit ein.When fresh gas flows into the combustion chamber 8, a certain excess portion of the fresh gas also reaches the expansion space 21 . The still unburned fresh gas cools the heated work block 2 and uses the thermal energy so absorbed again in mechanical energy to drive the beitsotor 6 .
Die Fig. 7 zeigt die funktionellen Abläufe eines Rotati­ onskolben-Verbrennungsmotors mit einer kreisbogenförmig ausgebildeten achsfernen Peripherie des Verdichterrotors 4 und des Arbeitsrotors 6, wenn die Bedingung erfüllt ist, daß die Spalttiefe der Dichtspalte 17 und 18 dem halben Umfang des Verdichterrotors 4 und des Arbeitsro­ tors 6 entspricht. Fig. 7 shows the functional processes of a Rotati onskolben internal combustion engine with a circular arc-shaped axis-distant periphery of the compressor rotor 4 and the working rotor 6 when the condition is met that the gap depth of the sealing gaps 17 and 18 half the circumference of the compressor rotor 4 and the Arbeitsro tors 6 corresponds.
In diesem Fall ist es möglich, auf die ursprünglichen zwei Sperrventile 23 und 24 zu verzichten und zwei ge­ genüberliegende Brennkammerblöcke 8 einzusetzen. Dabei ergibt sich, daß der Ansaugraum 19 und der Verdichter­ raum 20 des Verdichterblockes 1 mit einer der beiden Brennkammern 8 und der Expansionsraum 21 und der Abgas­ raum 22 des Arbeitsblockes 2 zeitgleich mit der anderen der beiden Brennkammern 8 zusammenwirken und somit zwei Arbeitstakte je Umdrehung ermöglichen.In this case, it is possible to dispense with the original two shut-off valves 23 and 24 and to use two opposing combustion chamber blocks 8 . In this case, it follows that the suction chamber 19 and the compressor chamber 20 of the compressor block 1 with one of the two combustion chambers 8 and the expansion chamber 21 and the exhaust space 22 of the working block 2 at the same time the other of the two combustion chambers 8 cooperate and thus enable two power strokes per revolution .
BezugszeichenlisteReference list
1 Verdichterblock
2 Arbeitsblock
3 Verdichtergehäuse
4 Verdichterrotor
5 Arbeitsgehäuse
6 Arbeitsrotor
7 Rotorwelle
8 Brennkammerblock
9 Brennkammer
10 Frischgasöffnung
11 Abgasöffnung
12 Sperrschieber
13 Sperrschieber
14, 14′ Gleitschienen
15, 15′ Gleitnuten
16, 16′ Kolbenring
17 Dichtspalt
18 Dichtspalt
19 Ansaugraum
20 Verdichterraum
21 Expansionsraum
22 Abgasraum
23 Sperrventil
24 Sperrventil
25 Nockenwelle
26 Rotorwelle
27 Rotorwelle
28 Schiebergehäuse
29 Rotorwelle
30 Rotationsschieber
31 Schenkel
32 Nut
1 compressor block
2 work block
3 compressor housings
4 compressor rotor
5 working housings
6 working rotor
7 rotor shaft
8 combustion chamber block
9 combustion chamber
10 fresh gas opening
11 exhaust opening
12 gate valve
13 gate valve
14 , 14 ' slide rails
15 , 15 ' sliding grooves
16 , 16 ′ piston ring
17 sealing gap
18 sealing gap
19 intake chamber
20 compressor room
21 expansion room
22 exhaust chamber
23 shut-off valve
24 shut-off valve
25 camshaft
26 rotor shaft
27 rotor shaft
28 valve housing
29 rotor shaft
30 rotary slides
31 legs
32 groove

Claims (13)

1. Rotationskolbenmaschine, bestehend aus einem Ver­ dichterblock mit einem Verdichtergehäuse und einem Ver­ dichterrotor und einem Arbeitsblock mit einem Arbeitsge­ häuse und einem Arbeitsrotor, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Verdichterblock (1) und der Arbeitsblock (2) über einen separaten, eine Brennkammer (9) aufweisenden Brennkammerblock (8) verbunden sind,
  • - der Verdichterrotor (4) und der Arbeitsrotor (6) in der Art angeordnet sind, daß sich zwischen der achs­ fernen Peripherie des Verdichterrotors (4) bzw. des Arbeitsrotors (6) und der Innenwandung des Verdichter­ gehäuses (3) bzw. des Arbeitsgehäuses (5) ein defi­ nierter Dichtspalt (17) bzw. (18) ergibt,
  • - im Verdichtergehäuse (3) bzw. im Arbeitsgehäuse (5) bewegliche Schieber geführt sind, die einen Minimal­ spalt an den Mantelflächen des Verdichterrotors (4) bzw. Arbeitsrotors (6) bilden und so im Innenraum des Verdichterblockes (1) bzw. des Arbeitsblockes (2) ei­ nen Ansaugraum (19) und einen Verdichterraum (20) bzw. einen Expansionsraum (21) und einen Abgasraum (22) ausgestalten und
  • - der Verdichterraum (20) von der Brennkammer (9) bzw. der Expansionsraum (21) von der Brennkammer (9) ge­ steuert trennbar sind.
1. Rotary piston machine, consisting of a United compressor block with a compressor housing and a United compressor rotor and a work block with a Arbeitsge housing and a working rotor, characterized in that
  • - The compressor block ( 1 ) and the work block ( 2 ) are connected via a separate combustion chamber block ( 8 ) having a combustion chamber ( 9 ),
  • - The compressor rotor ( 4 ) and the working rotor ( 6 ) are arranged in such a way that between the axis distant periphery of the compressor rotor ( 4 ) or the working rotor ( 6 ) and the inner wall of the compressor housing ( 3 ) or the working housing ( 5 ) results in a defined sealing gap ( 17 ) or ( 18 ),
  • - Movable slides are guided in the compressor housing ( 3 ) or in the working housing ( 5 ), which form a minimal gap on the lateral surfaces of the compressor rotor ( 4 ) or working rotor ( 6 ) and thus in the interior of the compressor block ( 1 ) or the working block ( 2 ) a suction space ( 19 ) and a compression space ( 20 ) or an expansion space ( 21 ) and an exhaust space ( 22 ) and
  • - The compressor chamber ( 20 ) of the combustion chamber ( 9 ) or the expansion chamber ( 21 ) of the combustion chamber ( 9 ) controls are separable.
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schieber zur Bildung eines Ansaugraumes (19), eines Verdichterraumes (20), eines Arbeitsraumes (21) und eines Abgasraumes (22) als oszillierende, unter radialem Druck stehende Sperrschieber (12 und 13) ausgebildet sind.2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the movable slide to form a suction chamber ( 19 ), a compressor chamber ( 20 ), a working chamber ( 21 ) and an exhaust chamber ( 22 ) as an oscillating, under radial pressure locking slide valve ( 12 and 13 ) are formed.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schieber zur Bildung eines Ansaugraumes (19), eines Verdichterraumes (20), eines Arbeitsraumes (21) und eines Abgasraumes (22) als Rotationsschieber (30) ausgebildet sind.3. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the movable slide to form a suction chamber ( 19 ), a compressor chamber ( 20 ), a working chamber ( 21 ) and an exhaust chamber ( 22 ) are designed as a rotary slide valve ( 30 ).
4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsschieber (30) auf je einer außerhalb des Verdichterrotors (4) bzw. des Arbeitsrotors (6) gelagerten, achsparallel aber um 90° zur Rotorwelle (7) ausgerichteten Rotorwelle (29) befe­ stigt und mit je einem Schenkel (31) ausgerüstet sind, die jeweils im unteren Drehwinkelbereich von 180° in ei­ ne spiralförmig verlaufende Nut (32) des Verdichterro­ tors (4) bzw. des Arbeitsrotors (6) eingreifen, wobei die Rotorwelle (7) und die Rotorwelle (29) in ihren Be­ wegungen aufeinander abgestimmt sind.4. Rotary piston machine according to claim 3, characterized in that the rotary slide ( 30 ) on one outside of the compressor rotor ( 4 ) or the working rotor ( 6 ) mounted, axially parallel but 90 ° to the rotor shaft ( 7 ) aligned rotor shaft ( 29 ) Stigt and are equipped with one leg ( 31 ), each engaging in the lower angle of rotation of 180 ° in egg ne spiral groove ( 32 ) of the compressor rotor ( 4 ) or the working rotor ( 6 ), the rotor shaft ( 7 ) and the rotor shaft ( 29 ) are coordinated in their movements Be.
5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine entsprechende Di­ mensionierung des Verdichterblockes (1) und/oder des Ar­ beitsblockes (2) der Verdichterraum (20) kleiner als der Expansionsraum (21) ausgeführt ist. 5. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that by a corresponding Di dimensioning of the compressor block ( 1 ) and / or Ar beitsblockes ( 2 ) the compressor chamber ( 20 ) is made smaller than the expansion space ( 21 ).
6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterraum (20) und/oder der Expansionsraum (21) in mehreren, nebenein­ anderliegenden Kammern mit Überströmkanälen aufgeteilt ist.6. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the compressor chamber ( 20 ) and / or the expansion chamber ( 21 ) is divided into several adjacent chambers with overflow channels.
7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterblock (1) und der Arbeitsblock (2) achsparallel nebeneinander angeord­ net sind, der Verdichterrotor (4) einer Rotorwelle (26) und der Arbeitsrotor (6) einer Rotorwelle (27) zugeord­ net sind und beide Rotorwellen (26, 27) drehfest mitein­ ander verbunden sind.7. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the compressor block ( 1 ) and the work block ( 2 ) are axially parallel alongside angeord net, the compressor rotor ( 4 ) of a rotor shaft ( 26 ) and the working rotor ( 6 ) of a rotor shaft ( 27 ) assigned are net and both rotor shafts ( 26 , 27 ) rotatably connected to each other.
8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtspalt (17) des Ver­ dichterblockes (1) dem Dichtspalt (18) des Arbeitsbloc­ kes (2) in Drehrichtung um einen bestimmten Betrag vor­ aus eingestellt ist.8. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the sealing gap ( 17 ) of the United sealing block ( 1 ) the sealing gap ( 18 ) of the Arbeitsbloc kes ( 2 ) is set in the direction of rotation by a certain amount before.
9. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterraum (20) bzw. der Expansionsraum (21) von der Brennkammer (9) jeweils durch ein steuerbares Sperrventil (23) bzw. (24) ge­ trennt wird.9. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the compressor chamber ( 20 ) or the expansion chamber ( 21 ) from the combustion chamber ( 9 ) is separated by a controllable check valve ( 23 ) or ( 24 ) GE.
10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsferne Peripherie des Verdichterrotors (4) und des Arbeitsrotors (6) kreisbo­ genförmig gestaltet ist und so einen flächenmäßigen Dichtspalt (17, 18) mit einer definierten Spalttiefe bildet.10. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the periphery of the compressor rotor ( 4 ) and the working rotor ( 6 ) remote from the axis is circularly shaped and thus forms an areal sealing gap ( 17 , 18 ) with a defined gap depth.
11. Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalttiefe der Dichts­ palte (17, 18) dem halben Umfang des Verdichterrotors (4) und des Arbeitsrotors (6) entspricht und zwei Brenn­ kammerblöcke (8) gegenüberliegend angeordnet werden.11. Rotary piston machine according to claims 1 and 10, characterized in that the gap depth of the sealing palette ( 17 , 18 ) corresponds to half the circumference of the compressor rotor ( 4 ) and the working rotor ( 6 ) and two combustion chamber blocks ( 8 ) are arranged opposite one another.
12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterrotor (4) und der Arbeitsrotor (6) von kreisrunden, radial nach außen zeigende Gleitschienen (14, 14′) getragen werden, die mit entsprechend ausgebildeten, inneren Gleitnuten (15, 15′) im Verdichtergehäuse (3) und Arbeitsgehäuse (5) zu­ sammenwirken.12. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the compressor rotor ( 4 ) and the working rotor ( 6 ) of circular, radially outwardly pointing slide rails ( 14 , 14 ') are carried, which are formed with correspondingly formed inner slide grooves ( 15 , 15th ') To cooperate in the compressor housing ( 3 ) and working housing ( 5 ).
13. Rotationskolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterblock (1) oder der Arbeitsblock (2) für sich allein als Maschine einge­ setzt werden.13. Rotary piston machine according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the compressor block ( 1 ) or the work block ( 2 ) are used alone as a machine.
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