DE2731534A1

DE2731534A1 - Rotary piston engine assembly - has compression by rotor in worm wheel, and separate combustion and expansion chambers with piston-controlled outlet

Info

Publication number: DE2731534A1
Application number: DE19772731534
Authority: DE
Inventors: Horst Ing Grad Braun; Wolfhard Dr Margies
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2731534B2; DE2731534C3

Abstract

The rotary piston (1) combustion engine comprises separate chambers for compression (18), combustion, and expansion(19) of the fuel/air mixture. It is provided with means which cyclically connect the compression and combustion chambers, and the combustion and expansion chambers. The expansion chamber (19) is an annular chamber concentric around the output shaft and has at least one outlet and a piston (1) connected with the shaft. Compression may be effected in the grooves (20) of a long-pitch worm wheel which is engaged by a disc-shaped lobed rotor, the arrangement being such that the compressed mixture is admitted to the combustion chamber as a rotor lobe disengages from the groove (20), the exhaust port in the housing end wall being controlled by the piston (1).

Description

RotationskolbenverbrennungsmotorRotary piston internal combustion engine

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverbrennungsmotor. Der Anwendungsbereich des Motors entspricht dem aller anderen im Gebrauch befindlichen Verbrennungsmotoren.The invention relates to a rotary internal combustion engine. The area of application of the engine corresponds to that of all others internal combustion engines in use.

Hubkolbenmotoren sind bekanntlich aufgrund ihres mechanischen Prinzipes besondere Nachteile eigen. Die Energieentfaltung erfolgt linear, so daß aufwendige mechanische Umformungselemente zur Erzielung einer Rotationsbewegung erforderlich sind, die den mechanischen Wirkungsgrad verschlechtern und sich auch in einem größeren Fertigungsaufwand und höherem Preis niederschlagen. Obendrein kann die freiwerdende Energie beim Hubkolbenmotor nicht voll genutzt werden, da die im thermischen Kreisprozeß anfallende Energie des 3>Taktes durch den begrenzten Hub nicht voll genutzt werden kann.Reciprocating piston engines are known to have particular disadvantages due to their mechanical principle. The development of energy takes place linear, so that complex mechanical deformation elements are required to achieve a rotational movement, the worsen the mechanical efficiency and are also reflected in greater manufacturing costs and higher prices. On top of that, the energy released in the reciprocating piston engine cannot be used to the full, since the energy generated in the thermal cycle process Energy of the 3> cycle cannot be fully used due to the limited stroke.

Obwohl dieser Nachteil bei dem Kreiskolbenmotor nach Wankel z.T. eliminiert ist, hat sich auch dieser Motor wegen seines höheren Verbrauches und nicht ganz befriedigenden Drehmomentes und auch aufgrund seiner Dichtungsprobleme nicht ganz durchsetzen können.Although this disadvantage is partially eliminated in the rotary piston engine according to Wankel, this engine has also been improved because of its higher Consumption and not quite satisfactory torque and also due to its sealing problems can not quite enforce.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des Hubkolbensystems mit denen des Drehkolbensystems zu verbinden, ohne deren Nachteile zu übernehmen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.The invention is based on the object of the advantages of the reciprocating piston system to connect with those of the rotary piston system without taking over their disadvantages. The object is according to the invention solved by the features specified in the claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Anlagen erläutert werden. Dabei zeigtAn exemplary embodiment of the invention will be explained using the systems. It shows

Fig. I einen Querschnitt entsprechend B-B in Figur II Fig. II einen Querschnitt des Motors Fig. III eine Teilansicht des Schwenkschiebers Fig. IV eine schematische Darstellung der Kolbenbewegung Fig. V eine Teilansicht der VerdichtungsschneckeFig. I is a cross section corresponding to BB in Figure II Fig. II is a cross section of the engine Fig. III is a partial view of the swivel slide Fig. IV is a schematic representation of the piston movement Fig. V is a partial view of the compression screw

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, daß die einzelnen Funktionsräume des Verbrennungsmotors, die beim Hubkolbenmotor in Gestalt des Zylinderraumes zusammenfallen, aufgeteilt und einzeln regelbar werden. So ist ein Verdichtunsraum in Gestalt einer Verdichtungsschnecke (5) vorgesehen, die über ein Ansaug- The principle according to the invention consists in that the individual functional spaces of the internal combustion engine, which in the case of the reciprocating piston engine coincide in the form of the cylinder space, are divided up and individually controllable. For example, a compression space in the form of a compression screw (5) is provided, which via a suction

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rohr (lo) durch die Ansaugöffnung (9) mit Gemisch gefüllt wird. Die Verdichtungsschnecke weist zwei halbe tiefe Schneckenwindungen (2o) auf, die von der Schneckenummantelung (7) abgedeckt sind und jeweils ein definiertes Volumen haben. In diese Schnekkentäler greifen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Verdichtungsschnecke die Flügel des Verdichtungsrotors (6) ein und zwar derart, daß die Schneckentäler an dieser Stelle durch den eingreifenden Flügel geteilt werden, wobei die Drehbewegung des Rotors durch Bewegung der Schnecke erzeugt wird« Diese wiederum ist mit der zentralen Welle verbunden, auf die der Kolben (l) mittels Kolbenrad (2) seine Kraft abgibt.tube (lo) is filled with mixture through the suction opening (9). The compression screw has two half-deep screw turns (2o), which are covered by the screw casing (7) and each have a defined volume. The blades of the compression rotor (6) engage in these screw troughs on two opposite sides of the compression screw in such a way that the screw troughs are divided at this point by the engaging wing, the rotary movement of the rotor being generated by the movement of the screw is connected to the central shaft to which the piston (1) transfers its power by means of the piston wheel (2).

Die Rotorflügel verdichten das in der drehenden Verdichtungsschnecke enthaltende Gemisch und befördern es unter zunehmender Kompression durch eine seitliche Öffnung in der nach außen hochgezogenen Verdichtungsschnecke in die Verbrennungskammer (5)· Die Begrenzung der Verdichtungsschnecke in Richtung auf die feststehende Verbrennungskammer ist bis auf die Durchtrittsstelle der komprimierten Gase glattflächig ausgefüllt. Die Durchtrittsöffnung ergibt sich in Form und Größe durch den Rotorflügel, der in einer bestimmten Stellung (bei waagerechter Position) in die Verbrennungskammer hineinragt und dabei das gesamte angestaute Gemisch hier hinein abstreift.The rotor blades compress the mixture contained in the rotating compression screw and convey it to the outside with increasing compression through a lateral opening in the Elevated compression screw into the combustion chamber (5) · The limitation of the compression screw in the direction of the fixed combustion chamber is up to the passage point of the compressed gases filled smoothly. The passage opening results in shape and size through the rotor blade, the in a certain position (in a horizontal position) protrudes into the combustion chamber and thereby the entire accumulated Mixture strips in here.

Hinter den stauenden Rotorflügeln (bezogen auf die Bewegungsrichtung der Verdichtungsschnecke) befindet sich die größere Ansaugoff nung in der Schneckenmantelung, durch die mittels Sog das frische Gemisch angesogen wird. Somit ist der Rotor aufgrund der Drehbewegung der Schnecke gleichzeitig Kompressions- und Ansauginstrument.Behind the stagnant rotor blades (in relation to the direction of movement of the compression screw) is the larger suction opening in the screw casing, through which the fresh mixture is sucked in by means of suction. Thus, the rotor is due to the Rotary movement of the screw at the same time compression and suction instrument.

Es werden mithin bei der Konstruktion der Verdichtungsschnecke, die zwei Rotoren zu vier Flügeln und zwei halbe Schneckentäler vorsieht, bei einer ganzen Umdrehung der Schnecke viermal definierte Gemischvolumina aufgesogen und auch viermal zu einem bestimmten Zeitpunkt impulsförmig und mit einem bestimmten Verdichtungsgrad in die Verbrennungskammern (k) gegeben. Dabei vollführt der Rotor eine halbe Umdrehung. Dieser gesamte Vorgang des Ansaugens und Komprimierens erfolgt ohne jegliche zusätzlich« Steuerung durch Ventile und Regelmechanismen.In the construction of the compression screw, which provides for two rotors with four blades and two half screw troughs, four times defined mixture volumes are sucked in during one complete revolution of the screw and four times at a certain point in time in pulses and with a certain degree of compression into the combustion chambers (k) given. The rotor completes half a turn. This entire process of sucking in and compressing takes place without any additional control by valves and regulating mechanisms.

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~*~ 273Ί53Α ~ * ~ 273Ί53Α

Die Verbrennungskammer ruht auf dem feststehenden Mittelständer und ist oben von dem Motorgehäusemantel umgeben und an den Seiten von der Verdichtungsschnecke und dem Expansionsraum (19) begrenzt. Sobald das komprimierte Gemisch aus der Verdichtungeschnecke durch den Einlaßschlitz (E) vollständig in die Verbrennungskammer hineingedrückt ist, wird diese geschlossen, indem die glatte Kreisfläche der weiterdrehenden Schnecke als Wand der Verbrennungskammer dient.The combustion chamber rests on the stationary center stand and is surrounded at the top by the motor housing shell and on the sides by the compression screw and the expansion chamber (19) limited. As soon as the compressed mixture comes out of the compaction screw is pushed completely through the inlet slot (E) into the combustion chamber, this is closed by the smooth circular surface of the screw that continues to rotate serves as the wall of the combustion chamber.

Zu dem Zeitpunkt des Einströmens des komprimierten Gemisches ist die Verbrennungskammer zur Seite des Expansionsraumes hin durch den Kolben begrenzt, so daß das hineinströmende komprimierte Gemisch nicht entweichen kann. Mit Abschluß der Füllung, wenn die Verbrennungskammer allseitig geschlossen ist, erfolgt mittels der Zündkerze (lk) die Zündung des Gemisches. Zeitlich zusammenhängend mit diesem Augenblick hat das hintere Ende des Kolbens (1) den Rand der Verbrennungskammer erreicht. Mittels eines Schwenkschiebers (13), der in Ruhelage in einer Aussparung des Zylinderständers vor der Verbrennungskammer sich befindet, wird hinter dem sich weiterbewegenden Kolben der Zylinder- und der Verbrennungsraum abgedichtet, so daß auf diese Weise aus diesen beiden Räumen ein geschlossener Expansionsraum wird, in dem sich die entzündeten Gase ausdehnen können und den Kolben vorantreiben. Sobald der Kolben den Auslaßschlitz überquert hat, können die Abgase durch diesen entweichen.At the time when the compressed mixture flows in, the combustion chamber is delimited on the side of the expansion space by the piston, so that the compressed mixture flowing in cannot escape. When the filling is complete, when the combustion chamber is closed on all sides, the mixture is ignited by means of the spark plug (lk). At the same time as this moment, the rear end of the piston (1) has reached the edge of the combustion chamber. By means of a swivel slide (13), which is in the rest position in a recess of the cylinder stand in front of the combustion chamber, the cylinder and combustion chambers are sealed behind the moving piston, so that in this way these two chambers become a closed expansion chamber, in which the ignited gases can expand and propel the piston forward. As soon as the piston has crossed the outlet slot, the exhaust gases can escape through this.

Wenn, wie im vorgegebenen Beispiel zwei Kolben im Expansionsraum an gegenüberliegenden Positionen auf dem Kolbenrad (2) montiert, sich bewegen, und zwei Verbrennungskammern vorhanden sind, dann wird durch die Expansion des entzündeten Gemisches der Kolben vorangetrieben und leistet dabei die Arbeit. Der Kolben stößt aber auch gleichzeitig das verbrannte und vollständig expandierte Verbrennungsgemiech des vorherigen Arbeitstaktes mit seiner Vorderseite zum Auelaßschlitz hin und aus diesem hinaus. Der geschlossene Schwenkschieber dient dabei als Hindernis, das die Abgase aus dem Zylinderraum in das Auspuffsystem hinausdrängt. If, as in the given example, two pistons are mounted in the expansion chamber at opposite positions on the piston wheel (2), move and two combustion chambers are present, the piston is propelled by the expansion of the ignited mixture and does the work. At the same time, however, the piston pushes the burned and completely expanded combustion substance of the previous work cycle with its front side towards the Auelaßschlitz and out of it. The closed swivel slide acts as an obstacle that forces the exhaust gases out of the cylinder chamber into the exhaust system.

In Analogie zu der Doppelwirkung des flotors kommt somit dem Kolben im Zusammenhang mit dem Schwenkechieber ebenfalls «ine dop pelte Punktion zu. Er ist gleichzeitig der energieaufnehmende In analogy to the double action of the flotor, the piston in connection with the swivel slide also has a double puncture . It is also the one that absorbs energy

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Teil des Arbeitstaktes und das Instrument, das den Austreibungstakt bewerkstelligt. Demnach ist der Rotationskolbenmotor funktionell ein Viertaktmotor, faktisch aber ein Eintaktmotor, da bei jeder halben Umdrehung (was beim Hubkolbenmotor einem Hub entspricht) ein Arbeitsschub erfolgt, so daß bei zwei Kolben und zwei Verbrennungsmotoren in einer vollen Umdrehung vier Arbeitstakte Zustandekommen. Dieses Prinzip ist natürlich auch mit mehreren Kolben bei einem größeren Radius vorstellbar. Beispielsweise kommen bei drei Kolben in einer Umdrehung neun Arbeitstakte zustande. Es liegt im Wesen der Erfindung, daß durch den ausschließlich peripheren Angriff der Kraft am äußeren Abschnitt des Kolbenrades ein günstiges Drehmoment erzielt werden kann.Part of the work cycle and the instrument that accomplishes the expulsion cycle. According to this, the rotary piston engine is functionally a four-stroke engine, but in fact it is a single-stroke engine with every half revolution (which corresponds to one stroke in the case of a reciprocating piston engine) there is a working thrust, so that with two pistons and two internal combustion engines come about in one full revolution, four working cycles. This principle is of course also with several pistons with a larger radius imaginable. For example, with three pistons there are nine working cycles in one revolution conditions. It is in the essence of the invention that by the exclusively peripheral attack of the force on the outer portion of the Piston wheel a favorable torque can be achieved.

Der Schwenkschieber ist der einzige Teil, dessen Funktion durch eine zusätzliche Steuerung geregelt werden muß. Er ist mit einem Schwenkarm an einem Drehpunkt am äußeren Rande der Motorstirnwand (15) befestigt. Auf den Schwenkarm greift ein Gestänge ein, das durch die Steuerschiene (12) bewegt wird· In dieser Steuerschiene, die am äußeren medialen Ende der Verdichtungsschnecke befestigt ist und somit in der Geschwindigkeit der Hauptwelle rotiert, wird das eine Ende des Gestänges mittels eines Kugellagers geführt. Die Ausschläge, die die Schiene dem Gestänge verleiht, bewegen sich maximal um einen Zentimeter und haben einen flachen, s-förmigen Verlauf, der eine schonende Krafteinwirkung gewährleistet.The swivel slide is the only part whose function is due an additional control must be regulated. It is attached to a pivot point on the outer edge of the engine end wall (15) with a swivel arm. A rod engages the swivel arm, which is moved by the control rail (12) · In this control rail, the one at the outer medial end of the compaction screw is attached and thus rotates at the speed of the main shaft, one end of the rod is guided by means of a ball bearing. The deflections that the rail gives the rods move a maximum of one centimeter and have one flat, S-shaped course, which is a gentle application of force guaranteed.

Diese Form findet sich auch in der Konfiguration des Kolbenendes wieder, an dem entlang der Schieber sich bewegt. Die Dichtungsund kinematischen Verhältnisse, die hier auf den ersten Anblick problematisch erscheinen, können wie folgt gelöst werden.This shape is also found in the configuration of the piston end again, along which the slide moves. The sealing and kinematic conditions here at first sight appear problematic can be solved as follows.

Die flache, s-förmige Gestaltung des Kolbenendes erlaubt ein relativ langsames und ruckfreies Bewegen des Schwenkechieberβ. Diese Form berücksichtigt die Tatsache, daß der Schieber erst allmählich von der Geschwindigkeit Null auf die Höchstgeschwindigkeit beschleunigt und dann wieder langsam auf die Geschwindigkeit Null an der Zylinderseite verzögert wird. Die Steuerung des Schwenkschiebers hat also im Gegensatz zur Regelung der Ventile beim Hubkolbenmotor Zeit. Wie aus Fig. IV hervorgeht, bedarf es lediglich bei Schließen des Schwenkschiobers einer exakten Regelung,The flat, S-shaped design of the piston end allows the pivot slide to be moved relatively slowly and smoothly. This shape takes into account the fact that the slide only gradually moves from zero speed to maximum speed accelerated and then slowly decelerated again to zero speed on the cylinder side. The control of the swivel slide has in contrast to the regulation of the valves at Reciprocating engine time. As can be seen from Fig. IV, an exact regulation is only required when closing the swivel slide,

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während das Offnen nicht in mechanischer Berührung mit einem anderen Motorteil erfolgt und deswegen mit großem Spiel geregelt werden kann.while the opening does not take place in mechanical contact with another part of the motor and is therefore regulated with a large amount of play can be.

Die Steuerung des Schließvorgarjes des Schwenkschiebers wird nicht hauptsächlich von der Steuerschiene vorgenommen und die dazu nötige Energie überhaupt nicht der Steuermechanik entnommen. Der Schwenkhebel weist an seinem Ende eine zum Inneren der Verbrennungskammer gerichtete Nase auf, an deren Rückseite der Kolben entlanggleitet, solang sich dieser in der Höhe der Verbrennungskammer bewegt. Der Druck des verdichteten Gemisches und vor allem Ir entzündeten Gase wirkt auf diese nasenförmige Leiste ein, so daß der Schieber, in stetigem Kontakt mit dem hinteren Ende des Kolbens, zur gegenüberliegenden Seite des Expansionsraumes getrieben wird und dort durch den anhaltenden Druck für eine feste Abdichtung des Expansionsraumes sorgt. Die Dichtung wird dabei nach Art der Fig. III vorgenommen. Der Schwenkschieber läuft an seinem oberen und unteren Ende in einer tiefen Führung des Gehäuses, die die Drucke aufnimmt, die Kühlung an den Schieber weiterreicht und zu keinem Zeitpunkt von den Verbrennungsgasen berührt wird. Die Führungsrinnen haben obendrein Kontakt mit dem Schmiersystem. Oelabstreifleisten am Ende des Schiebers halten das Schmiersystem geschlossen. Auf den Gleitflächen des Schiebers befindet sich eine Kugellagerleiste.The control of the closing device of the swivel slide is not mainly done by the control rail and the energy required for this is not taken from the control mechanism at all. Of the The pivot lever has a nose directed towards the interior of the combustion chamber at its end and the piston at the rear of the latter slides along as long as it moves at the level of the combustion chamber. The pressure of the compressed mixture and most importantly Ir ignited gases act on this nasal bar, so that the slide, in constant contact with the rear end of the piston, is driven to the opposite side of the expansion chamber and there, through the sustained pressure, ensures that the expansion space is tightly sealed. The seal is doing it made in the manner of Fig. III. The swivel slide runs at its upper and lower end in a deep guide in the housing, which absorbs the pressures, passes the cooling on to the slide and never touches the combustion gases will. The guide troughs also have contact with the lubrication system. Hold the oil scraper strips at the end of the slide the lubrication system is closed. There is a ball bearing strip on the sliding surfaces of the slide.

Es wird somit ersichtlich, daß der Verbrennungsvorgang selbst den Schluß des Schiebers bewirkt. Der Führungsschiene kommt dabei lediglich die Rolle der Sicherung zu. Somit wird der Schwenkarm passiv von dem Schieber gezogen und nicht der Schieber vom Schwenkarm gedrückt, während bei der Öffnungsbewegung der Schieber von dem Führungsgestänge aktiv gezogen wird. Der Schieber ist so konzipiert, daß er bedarfsweise von OeI oder Luft gekühlt werden kann, während der Motor selbst Wasserkühlung aufweist. Der Schwenkschieber ist der einzige Verschleißteil in der Konstruktion. Er muß fertigungstechnisch so gestaltet sein, daß er mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden kann. Der Gasstrom weist vom Eintritt in die Verdichtungsschnecke bis zum Austritt durch den Auslaßschlitz (A) eine einheitliche Strömungsrichtung auf, die in der Verbrennungskammer nur kurz angehalten aber in der Richtung nicht umgelenkt wird. Die Ein- und Austrittsöffnungen sind großlumig und bieten nur geringen Strömungswiderstand. It can thus be seen that the combustion process itself brings about the closure of the slide. The guide rail only comes the role of backup too. Thus, the swivel arm is passively pulled by the slider and not the slider by the swivel arm pressed, while during the opening movement of the slide of the Guide rod is actively pulled. The valve is designed so that it can be cooled by oil or air if necessary, while the engine itself has water cooling. The swivel slide is the only wearing part in the construction. In terms of production technology, it must be designed so that it can be exchanged in a few simple steps. The gas flow points from the entry into the compression screw to to exit through the outlet slot (A) a uniform flow direction, which stopped only briefly in the combustion chamber but is not diverted in the direction. The inlet and outlet openings are large and offer little flow resistance.

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Da in der Verbrennungskammer die Ein- und Austrittsöffnung an der gegenüberliegenden Seite sind, ergibt sich die Möglichkeit einer weitgehenden Herausspülung der restlichen Abgase des Vortaktes durch das neue Gemisch, kurz bevor der Kolben die Verbrennungskammer gänzlich vom Expansionsraum abschließt.Since the inlet and outlet openings in the combustion chamber are on the opposite side, there is the possibility of largely flushing out the remaining exhaust gases from the pre-cycle through the new mixture, shortly before the piston completely closes the combustion chamber from the expansion chamber.

Ein besonderer Teil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Variierung der Motorleistung durch Steuerung der Gemischvolumina· Bekanntlich ist der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors unter Teil las tb^iingungen erheblich vermindert, da nur die Brennstoffkomponente verringert wird, während der Luft-anteil in der Zylinderfüllung gleichbleibt. Das hat zur Folge, daß eine relativ geringere Wärmemenge sich auf ein zu großes Volumen verteilt, wodurch der Verbrennungsvorgang ineffizienter wird« Andererseite tCLSt der Hubkolbenmotor, sofern er nicht aufgeladen wird, bei hoher Drehzahl einen verminderten Liefergrad auf, der im ungünstigen Fall bei 0,75 liegen kann. A special part of the solution according to the invention is the variation of the engine power by controlling the mixture volumes.As is well known, the efficiency of the internal combustion engine is considerably reduced under partial conditions, since only the fuel component is reduced while the air content in the cylinder charge remains the same. The consequence of this is that a relatively smaller amount of heat is distributed over a volume that is too large, which makes the combustion process more inefficient. 75 can be.

Durch den Volumenregelschieber (8) kann das aufgenommene Gemischvolumen auf sehr einfache Weise geregelt werden und dadurch eine ideale udd ökonomische Ausnutzung des Treibstoffes auch bei Teillastbedingungen erreicht werden. Der Regelschieber läßt sich durch eine einfache Regelmechanik auf der Öffnung der Ummantelung der Verdichtungsschnecke paralell zur Welle verstellen. Die jeweilige Stellung des Schiebers legt fest, von welchem Punkt des unter ihm durchlaufenden Schneckentales an die Stauung des Rotors zur Wirkung kommt. Bei geöffnetem Schieber weisen die äußeren Abschnitte des Schneckentales gleichsam noch kein Dach auf, weswegen die angestauten Gemischmassen aus der Öffnung herausgedrängt werden. Der Gemischüberlaufstutzen (11) sorgt dann dafür, daß dieses nicht gebrauchte Gemisch auf der anderen Seite des Rotors für die Füllung des nächsten Schneckentales zur Verfügung gestellt wird.By the volume control slider (8) the recorded mixture volume in a very simple manner can be regulated, and thereby also be achieved at partial load conditions, an ideal udd economic utilization of the fuel. The control slide can be adjusted parallel to the shaft by a simple control mechanism on the opening of the casing of the compression screw. The respective position of the slide determines from which point of the screw valley running below it the stagnation of the rotor comes into effect. When the slide is open, the outer sections of the screw valley do not yet have a roof, which is why the pent-up mixture masses are forced out of the opening. The mixture overflow nozzle (11) then ensures that this unused mixture is made available on the other side of the rotor for filling the next screw valley.

Diese Regelung ermöglicht, daß das Volumen des zu komprimierenden Gases eines Schneckentales bis auf etwa 1/5 des Gesamtvolumens vermindert werden kann. Das bedeutet, daß die Leistungsregelung des Motors überwiegend durch die Volumenregelung erfolgen kann. Erst unterhalb von ca, l/k des Volumens der Schnecke muß der Vergaser die Regelung übernehmen. Andererseite' kann bei Höchstbe lastung der Liefergrad auf 1,0 und darüber hinaus angehoben werden, indem die Schneckentäler größer dimensioniert werden, als es dem This control enables the volume of the gas to be compressed in a spiral valley to be reduced to about 1/5 of the total volume. This means that the power control of the motor can be done predominantly through the volume control. Only below approx. L / k of the volume of the screw does the carburetor have to take over the control. On the other hand, the delivery rate can be increased to 1.0 and beyond at maximum load by making the screw troughs larger than that

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Nennvolumen des Motors entspricht.Corresponds to the nominal volume of the motor.

Der Aufstau des nicht pebrnuchten Gemisches vor dem Rotor bedeutet Verlust von Energie. Dieser freilich geringe Kraftaufwand läßt sich dadurch vermeiden, daß auch die Ansaugöffnung durch einen Schieber geregelt wird, der sich dem VolumenregeIs chi eber gegensinnig bewegt, d.h. er ist bei Vollast völlig offen und wird bei Teillast zunehmend von außen nach innen ( in Richtung Verbrennungskammer ) geschlossen. Auf diese Weise wird die Füllung des Schneckentales graduell vermindert.The accumulation of the non-exhausted mixture in front of the rotor means a loss of energy. This, of course, little effort can thereby be avoided that the suction opening through a slide is controlled, which is the volume regulator Moved in opposite directions, i.e. it is completely open at full load and is increasingly moving from the outside to the inside (in the direction of Combustion chamber) closed. In this way, the filling of the snail valley is gradually reduced.

Die Volumensteuerung muß sich naturgemäß auch in der Veränderbarkeit des Volumens der Verbrennungskammer wiederfinden. Diese erfolgt derart, daß die eine Seite der Verbrennungskammer durch eine einfache Zahnradsteuerung beweglich gestaltet wird. Die Steuerung kann beispielsweise über einen kleinen elektrischen Regelmotor erfolgen, der über ein Schneckenrad die Veränderung des Volumens der Verbrennungskammer und der Verdichtungsschnecke gleichzeitig bewirkt. Durch das Schneckenrad kann eine ausreichende Übersetzung sichergestellt werden, die es dem Elektromotor ermöglicht, die erheblichen Kräfte in der Verbrennungskammer zu überwinden. Obendrein verhindert das Schneckenprinzip, daß die Kräfte, die von der Verbrennungskammer ausgehen, an den Motor weitergereicht werden können.The volume control must naturally also be reflected in the variability of the volume of the combustion chamber. These takes place in such a way that one side of the combustion chamber is made movable by a simple gear wheel control. the Control can take place, for example, via a small electric control motor, which makes the change via a worm wheel of the volume of the combustion chamber and the compression screw at the same time. The worm wheel can ensure a sufficient transmission that enables the electric motor to overcome the considerable forces in the combustion chamber. On top of that, the screw principle prevents the forces emanating from the combustion chamber from being applied the engine can be passed on.

DichtungsproblemeSealing problems

An mehreren Stellen treten bei dieser Konstruktion Dichtungsfragen auf. Im Bereich der Schnecke liegt eine Zone relativen Niederdruckes vor. Die Verdichtungsdrucke liegen beim Benzinmotor bekanntlich nicht über 10 atü, beim Dieselprinzip, das bei diesem erfindungsgemäßen Rotationskolbenmotor auch Verwendung finden kann, nicht über 20 atü. Größere Dichtungsprobleme treten hierbei nicht auf, geringere Undichtigkeiten zwischen Rotorflügeln undWellentäÄBrn sind ohne Belang, solange sie nicht den Druckaufbau beeinträchtigen. Gleitflächenkorrosionen und Reibungsvermehrungen durch Ablagerungen entfallen an dieser Stelle· Im Bereich des Expansionsraumea ist die Dichtung gänzlich unproblematisch. Bei den Kolben erübrigt eich wahrscheinlich Jegliche Dichtung im engeren Sinne, da die Verbrennungsgase, die sich zwischen Kolben und Seitenwänden vorbeidrängen könnten, in keinen Schadraum gelangen, da sich auch vor dem Kolben wieder ein Expansioner aum befindet. Obendrein wird die Geschwindigkeit derSealing issues arise at several points in this construction on. In the area of the screw there is a zone of relative low pressure. As is well known, the compression pressures in the gasoline engine are not above 10 atmospheres, with the diesel principle, this is the case with this one Rotary piston engine according to the invention also find use can, not over 20 atm. There are no major sealing problems, and fewer leaks between rotor blades undWellenäÄBrn are irrelevant as long as they do not affect the pressure build-up. Corrosion on the sliding surface and increased friction due to deposits are eliminated at this point In the area of the expansion space, the seal is completely unproblematic. In the case of the pistons, any seal in the narrower sense is probably unnecessary, since the combustion gases are could push past between the piston and side walls, get into any dead space, since there is also an expander aum in front of the piston. On top of that, the speed of the

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Kriechgaaströme zwischen Kolben und Wand des Expansionsraumes unterhalb der des Kolbens selbst bleiben. So nuß nur noch der Boden des Expansionsraumes am Ansatz des Kolbenrades abgedichtet we den, was durch zirkuläre Nuten ohne großen Aufwand erfolgen kann.Creeping gas flows between the piston and the wall of the expansion space stay below that of the piston itself. So only the bottom of the expansion space needs to be sealed at the base of the piston wheel what can be done with circular grooves without much effort.

Die Dichtungen im Bereich des Schwenschiebers sind bereits erörtert worden. Die Brennkammer wird zur Seite der Verdichtungsschnecke ebenfalls durch zwei zirkuläre Nutenringe abgedichtet. Ferner müssen noch zwei lineare Dichtungsstreifen angebracht werden, die radial die Verbrennungskammer begrenzen.The seals in the area of the slide valve have already been discussed. The combustion chamber is also sealed on the side of the compression screw by two circular grooved rings. In addition, two linear sealing strips have to be applied that radially delimit the combustion chamber.

Von dem vorgeschlagenen Rotationskolbenmotor sind insgesamt folgende Vorteile zu erwarten:Overall, the following advantages can be expected from the proposed rotary piston engine:

Durch die rotierenden Kolben ist ein höherer mechanischer Wirkungsgrad mit einem besseren Drehmoment zu erreichen· Durch Wegfall aller linear beschleunigten und verzögerten Massen ( bis auf den Schwenkschieber, auf dem jedoch nicht die Motorleistung liegt ) wird der Motor vibrationsärmer und geräuschärmer laufen können. Die Trennung der verschiedenen Funktionsräume gewährleistet einen hohen thermischen Nutzungsgrad bei allen Arbeitsbedingungen und einen idealen Liefergrad bis hin zum Prinzip der Aufladung. Es kommt begun-stigend hinzu, daß der Funktionsraum, in den das Gemisch durch Sog gelangt, der kühlste Teil des Aggregates ist, was zu einer größeren Dichte des Gases und d.h. zu einem höheren Gemischangebot beiträgt. Ferner ist der Vorteil der weitgehenden Auspülung der Abgase aus der Verbrennungskammer zu nennen, der ebenfalls den Wirkungsgrad erhöht und der Umstand, daß die Ein- und Auelaßschlitze von großem Durchmesser sein können und durch Ventile nicht behindert werden, wodurch ein kleinerer Strömungswiderstand erzielt wird. Dank der günstigen Bedingungen des thermomechanischen Stoffwechsels ist auch eine geringere Schadstoff-Emission zu erwarten, da das Ausmaß der Schadstoffe, wie Stickoxyde und Kohlenmonoxyd von der Gute der Verbrennung abhängig ist.The rotating pistons achieve a higher mechanical efficiency with a better torque · By If all linearly accelerated and decelerated masses are eliminated (except for the swivel slide, on which, however, the engine power is not located), the engine will be able to run with less vibration and less noise. The separation of the various functional rooms ensures a high degree of thermal utilization all working conditions and an ideal degree of delivery up to the principle of charging. It is also beneficial that the functional space, into which the mixture gets through suction, is the coolest part of the unit, resulting in a greater density of the gas and that contributes to a higher mixture supply. Another advantage is the extensive purging of the exhaust gases from the combustion chamber, which also increases the efficiency and the fact that the inlet and outlet slots can be of large diameter and through valves are not obstructed, whereby a smaller flow resistance is achieved. Thanks to the favorable conditions of the thermomechanical metabolism, lower pollutant emissions can also be expected, since the extent of the pollutants, such as nitrogen oxides and carbon monoxide, depends on the efficiency of the combustion is.

Diese genannten Merkmale werden zwangsläufig auch zu einem günstigen Verbrauch führen. Eine geringere Treibstoffaufnahme ist auch schon durch die erhebliche Gewichtseinsparung zu erwarten. So entfallen bei dem dargestellten Prinzip nicht nur Bauelemente wie Kurbelwelle, Gegengewichte, Pleuelstange und Oe1wanne, son-These features mentioned will inevitably also lead to favorable consumption. A lower fuel consumption is also to be expected due to the considerable weight savings. So not only components are omitted in the principle shown such as crankshaft, counterweights, connecting rod and oil pan, but

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dern auch jene Konstruktionsanteile, die der Steuerung dienen, wie Nockenwelle und Ventile. Dafür weist es allerdings zusätzliche Teile auf, die sich im Hubkolbeniao tor nicht finden: Steuerschiene, Schwenkschieber und Steuergestänge.also change those construction parts that serve the control, like camshaft and valves. In return, however, it has additional parts that cannot be found in the Hubkolbeniao tor: control rail, swivel slide and control linkage.

Der erfindungsgemäße Motor hat gegenüber vergleichbaren Motoren ein beträchtlich geringeres Gewicht und Platzbedarf, die je etwa bei l/k eines gleichstarken Hubraumotors liegen.The motor according to the invention has a considerably lower weight and space requirement than comparable motors, each of which is approximately l / k of an equally powerful displacement motor.

Beispiel: Ein Drehkolbenmotor von koo al Nennvolumen je Schneckental, was einen 3»2 1 Hubkolbennotor entspräche, weist einen Durchnesser von etwa 4o cn und eine Tiefe von 2o cm auf. Die Kolben haben eine nittiere Länge von 11 cn, der Expansionsraum weist ein Volunen von 670 nl auf. Von wirtschaftlichen Interesse sind die zu erwartenden geringen Fertigungskosten und die hohe Lebensdauer des Motors infolge des geringen Verschleißes der meisten Motoranteile.For example, a rotary piston engine of Koo al nominal volume per Schneckental to give a 3 »2 1 Hubkolbennotor correspond, has a through eaters of about 4o cn and a depth of 2O cm. The pistons have a nittier length of 11 cn, the expansion space has a volume of 670 nl. Of economic interest are the expected low production costs and the long service life of the engine due to the low wear of most engine parts.

Die in diesen ausgestalteten Anwendungsbeispiel axial nebeneinander gesetzten Funktioneräune lassen sich auch in radialer Anordnung verbinden, was eine noch flachere Bauweise ermöglicht.The functional enclosures placed axially next to one another in this embodiment can also be connected in a radial arrangement, which enables an even flatter design.

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Claims

Patentansprüche:Patent claims:

lJ Rotationskolbenverbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdichtung und Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches sowie zur Expansion der Verbrennungsgase getrennte Räume ( l8, k, 19 ) vorgesehen sind, daß zwischen Verdichtungs- und Verbrennungsraum bzw. Verbrennungs- und Expansioneraum periodisch Verbindungen herstellbar sind und, daß der Expansionsraum (19) als ein, die Abtriebswelle (17) konzentrisch angebender, mit wenigstens einem Auslaß versehener Ringraum ausgebildet ist, in dem wenigstens ein mit der Abtriebswelle (17) verbundener Kolben (1) gleitet. lJ rotary piston internal combustion engine, characterized in that separate spaces (l8, k, 19) are provided for the compression and combustion of the fuel-air mixture and for the expansion of the combustion gases, that connections can be made periodically between the compression and combustion space or the combustion and expansion space and, that the expansion space (19) is designed as an annular space which concentrically specifies the output shaft (17) and is provided with at least one outlet, in which at least one piston (1) connected to the output shaft (17) slides.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung des Brennstoff-Luftgemisches durch eine von einer Hülse oder einem Gehäuse (7) umgebenen Schnecke (5) erfolgt, in deren2. Motor according to claim 1, characterized in that the compression of the fuel-air mixture by one of a sleeve or a housing (7) surrounded screw (5) takes place in which

Schneckentäler (2o) ein Rotor (6), dessen Rotorblätter dem Querschnitt der Schneckentäler entsprechen, derart eingreift, daß die Freigabe des verdichteten Gemisches in den im Motorgehäuse angeordneten Verbrennungsraum bei Auslaufen des Rotorblattes aus dem jeweiligen Schneckental erfolgt, und daß - in Umlaufrichtung des Rotationskolbens gesehen - hinter der Auslaßöffnung für die expandierten Gase, aber vor der Einlaßöffnung für die expandierten Gase ein in die Gehäusestirnwand versenkbarer, gesteuert in den Ringkanal bewegbarer, eine Begrenzungefläche des Expansionsraumes bildender Schieber (l) vorgesehen ist.Screw troughs (2o) a rotor (6), the rotor blades of which correspond to the cross section of the screw troughs, engages in such a way that that the release of the compressed mixture into the combustion chamber arranged in the motor housing takes place when the rotor blade leaves the respective screw valley, and that - in Direction of rotation of the rotary piston seen - behind the outlet opening for the expanded gases, but in front of the inlet opening for the expanded gases, a slide (1) which can be lowered into the front wall of the housing and can be moved in a controlled manner in the annular channel and forms a boundary surface of the expansion space is provided is.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des zu verdichtenden Brennstoff-Luftgemisches durch eine Überströmöffnung ( 8, 11) und entsprechend das Volumen der Verbrennungskammer einstellbar ist.3. Motor according to claim 2, characterized in that the volume of the fuel-air mixture to be compressed by an overflow opening (8, 11) and accordingly the volume of the combustion chamber can be adjusted.

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