DE2731534B2

DE2731534B2 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE2731534B2
Application number: DE2731534A
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) Braun; Wolfhard Dr. Margies
Original assignee: MARGIES WOLFHARD DR 1000 BERLIN
Current assignee: MARGIES WOLFHARD DR 1000 BERLIN
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2731534A1; DE2731534C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Rotationskolben-Verdichter und einer Rotationskolben-Ex- wi pansionsmaschine, die beide auf einer Abiriebswelb gelagert sind und mittels einer mit dem Rotationskolben-Verdichter drehfest verbundenen Steuerscheibe periodisch über eine Brennkammer miteinander in Verbindung stehen, wobei die Rotationskolben-Ex- μ pansionsmaschine als ein die Abtriebswelle konzentrisch umgebender, mit wenigstens einem Auslaß versehener Ringraum ausgebildet ist, in dem wenigstens ein mit der Abtriebswelle drehfest verbundener Kolben umläuft und ein den Ringraum in Expansionskammern unterteilendes Absperrventil vorgesehen ist.The invention relates to a rotary piston internal combustion engine, consisting of a rotary piston compressor and a rotary piston expansion machine, both of which are mounted on an Abiriebswelb are mounted and by means of a control disk connected to the rotary piston compressor in a rotationally fixed manner periodically communicate with one another via a combustion chamber, the rotary piston Ex- μ expansion machine as a concentrically surrounding the output shaft, provided with at least one outlet Annular space is formed in which at least one piston that is non-rotatably connected to the output shaft and a shut-off valve dividing the annulus into expansion chambers is provided is.

Eine derartige Maschine ist in der GB-PS 678481 behandelt. Sie stellt eine Rotationskolben-Verbrennungsrnaschine dar, die ebenfalls eine Aufteilung des Arbeitsraumes in Verdichtungs-, Verbrenriungs- und Expansionsraum vorsieht.One such machine is in GB-PS 678481 treated. It produces a rotary piston internal combustion engine represents, which also divides the work area into compression, combustion and Provides expansion space.

Die bekannte Maschine zeichnet sich aus durch lange Wege von dem Verdichtungsraum und Verbrennungsraum zu dem Expansionsraum. Die für eine wirtschaftliche Nutzung der Maschine zu langen Wege sind dabei konstruktionsspezifisch, indem jeweils zwischen Verdichtungs- und Verbrennungsraum bzw. Expansionsraum Platz für den Schieber gelassen werden muß. Die expandierenden Gase müssen zu Beginn des Arbeitstaktes den Kolben nacheilen, ohne dabei gleichzeitig volle Arbeit leisten zu können, d. h. die ungünstige Gestaltung des Verbrennungsraumes bewirkt zwangsläufig eine geringere Ausnutzung der in den expandierten Gasen enthaltenen Energie.The known machine is characterized by long distances from the compression chamber and combustion chamber to the expansion room. The distances that are too long for the machine to be used economically are construction-specific, in that between the compression and combustion chambers or Expansion space Space must be left for the slide. The expanding gases need to start of the work cycle lagging the piston without being able to do full work at the same time, d. H. the unfavorable design of the combustion chamber inevitably results in a lower utilization of the in energy contained in the expanded gases.

Bei der bekannten Maschine ist ferner nicht die Möglichkeit einer Ausspülung der Restgase aus dem Verbrennungsraum vorgesehen.In the known machine is also not the possibility of flushing the residual gases from the Combustion chamber provided.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine obengenannter Art zu entwickeln, die eine optimale Energieausbeute auf kleinstem Raum erlaubt.This results in the task of a rotary piston internal combustion engine of the type mentioned above to develop the optimum energy yield on the smallest Space allowed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThe object is achieved according to the invention in that

a) der Rotationskolben-Verdichter von einem innerhalb eines Gehäuses umlaufenden Schraubenrotor gebildet wird, der brennkammerseitig eine hochgezogene, als Steuerscheibe mit zwei Überströmöffnungen wirksame Wandung aufweist und über dessen halben Umfang je eine Nut verläuft, in die diametral gegenüberliegend jeweils ein Rotor mit vier Zähnen eingreift, deren Konturen den Nutkonturen entsprechen,a) the rotary piston compressor from an inside a housing rotating screw rotor is formed, the combustion chamber side a raised, as a control disk with two Has overflow effective wall and over half the circumference of each one Groove runs, in each of which a rotor with four teeth engages diametrically opposite Contours correspond to the groove contours,

b) das Absperrteil der Rotationskolben-Expansionsmaschine ist in einer Nut der die Brennkammer aufnehmenden Wandung hinein versenkbar, drehschwingbeweglich ausgebildet, derart, daß die Absperrung der Expansionskammern durch Durckbeaufschlagung des aus der Brennkammer in die jeweilige Expansionskammer überströmenden Arbeitsmediums erfolgt, während das Offnen durch einen Steuermechanismus geschieht, der aus Steuerschiene und Schwenkarm besteht, undb) the shut-off part of the rotary piston expansion machine is in a groove of the combustion chamber receiving wall retractable into it, designed to be rotationally oscillatable, in such a way that the shut-off of the expansion chambers by applying pressure to the from the combustion chamber into the respective expansion chamber overflowing working medium takes place during the opening by a control mechanism happens, which consists of control rail and swivel arm, and

c) die Brennkammer nur zum Zeitpunkt der Auffüllung der Brennkammer mit dem verdichteten Gemisch durch die Kolbenseitenwand von der Expansionskammer getrennt ist.c) the combustion chamber only at the time of filling the combustion chamber with the compressed one Mixture is separated from the expansion chamber by the piston side wall.

Bei der konzipierten Lösung ist ferner ein Rotationskolben-Verdichter vorgesehen, der mittels eines im Verdichter-Gehäuse befindlichen Volumensteuerschiebers gesteuert wird.The solution conceived also includes a rotary piston compressor provided by means of a volume control slide located in the compressor housing is controlled.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die 3 Räume in der theoretisch größtmöglichen Nähe liegen. Die Verbindung von Verbrennungsraum und Expansionsraum ist so eng, daß der Verdichtungsraum als eine Aussackung des Expansionsraumes anzusehen ist, dem er breitflächig aufliegt. Die Trennung erfolgt ausschließlich durch den Kolben selbst, dessen eine Seitenwand die Trennung zwischen beiden Räumen herbeiführt. Somit hat der Kolben neben derThe advantages of the invention are that the 3 rooms are theoretically as close as possible. The connection between the combustion chamber and the expansion chamber is so tight that the compression chamber is to be seen as a bulging of the expansion space on which it rests over a wide area. The separation takes place exclusively by the piston itself, one side wall of which separates the two spaces brings about. Thus, the piston has next to the

Funktion der Energieaufnahme durch die Hinterseite und der Gasausstoßung durch die Vorderseite mit seiner Seitenwand noch die Aufgabe der Trennung beider Räume. Die Länge des Kolbens steht dabei in einem festen Verhältnis zu dem konstruktiv festgelegten '' Zeitraum, in dem Verdichtungs- und Verbrennungsraum verbunden sind und im letzteren der endgültige Kompressionsdruck aufgebaut wird.Function of energy absorption through the rear and gas ejection through the front with its Side wall still has the task of separating the two rooms. The length of the piston stands in one fixed relationship to the constructively defined '' Period in which the compression and combustion chambers are connected and in the latter the final one Compression pressure is built up.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Absperrung des Expansionsraumes entsteht niemals ein "' Raum hinter dem Kolben, den die Gase erst überbrücken müssen, bis der Expansionsdruck zum Kolbendruck werden kann. Es gibt keinerlei tote Räume, die den aufgebauten Kompressionsdruck bei Schließung der Öffnung des Absperrteiles wieder verlie- i^r> ren.With the inventive solution to shut off the expansion space, there is never a space behind the piston, which the gases first have to bridge until the expansion pressure can become the piston pressure losers i ^r> ren.

Besonders ist das Prinzip der kurzen Wege hervorzuheben, das den Verhältnissen beim klassischen Hubkolbenmotor nahekommt und einen hohen Wirkungsgrad verspricht. -'<»Particularly noteworthy is the principle of short distances, which is the case with the classic Reciprocating engine comes close and promises a high degree of efficiency. - '<»

!nderGB-PS 1309441 wird ein scnwenkbares Absperrteil beschrieben, das als Teil eines Rot?, ionsverbrennungsmotors einen röhrenförmigen Kolbenraum periodisch unterbricht und gleichzeitig die G-aseintrittsöffnung aufhält. ■»! nderGB-PS 1309441 becomes a swiveling shut-off part described as part of a rotary ion internal combustion engine periodically interrupts a tubular piston chamber and at the same time the gas inlet opening stops. ■ »

Der Mechanismus dieses Absperrteil ist äußerst kompliziert und wird ausschließlich durch eine Zahnradmechanik gesteuert. Damit ergibt sich das Problem der Beschleunigung und Verzögerung des schwenkbaren Absperrteiles, da die Geschwindigkeit des «> Schwenkschiebers in der Größenordnung der Geschwindigkeit des Kolbens liegen muß. Selbst wenn unterstellt werden sollte, daß dieser Teil in der Mitte seiner Bewegung annähernd die Geschwindigkeit des Kolbens erreicht hat, so bleibt das Problem der hoch- t > gradigen Belastung und damit des Verschleißes der beschriebenen Mechanik. Es ist offensichtlich, daß die beschriebene Konstruktion solchen zu fordernden Beschleunigungskräften nicht lange Zeit standhalten kann. -inThe mechanism of this shut-off part is extreme complicated and is controlled exclusively by a gear mechanism. So the problem arises the acceleration and deceleration of the pivoting shut-off part, since the speed of the «> Swivel slide must be in the order of magnitude of the speed of the piston. Even if it should be assumed that in the middle of its movement this part approximates the speed of the Has reached the piston, the problem remains of the high load and thus the wear of the described mechanics. It is obvious that the construction described is such a requirement Cannot withstand acceleration forces for a long time. -in

Auch bei der in dem DT-GM 7 5 U 669 vorgeschlagenen Maschine ist das Absperrteil im Verdichter ein Zähne aufweisender Rotor.The shut-off part in the compressor is also on in the machine proposed in DT-GM 7 5 U 669 Teeth having rotor.

Der erfindungsgemäße Rotationskolben-Verdichter weist einen großen Radius auf. An seiner Periphe- -r. rie sind jeweils zwei ungefähr deR ganzen Umfang umgreifende Nuten angeordnet, die von runder Konfiguration sind. In sie greift jeweils der halbkreisförmige Schraubenrotor ein. Das Besondere des Schraubenrotors liegt darin, daß tr sich in seiner Formgebung ~>» dem Gang des Rotors angleicht, d. h. er nimmt in Richtung der Drehbewegung des Rotors einen größeren Radius an, wobei sich fortlaufend Gestalt und Tiefe der Nute und die Höhe des daraufliegenden Gehäuses verändern. Bedingt durch die geringe Länge v, des Schraubenrotors gleiten die Schneckenräder von der Seite durch eine Ausnehmung des Gehäuses in die Schnecke hinein und halten im Verlauf des gesamten Kontaktes mit den Wänden des Schneckentales eine gasdichte Trennung der Räume vor und hinter w> dem Rotor aufrecht. The rotary piston compressor according to the invention has a large radius. On its periphery -r. There are two grooves that encompass approximately the entire circumference and are of a round configuration. The semicircular screw rotor engages in each of them. The special feature of the screw rotor is that tr equalizes in its shaping ~>"the transition of the rotor, it ie increases in the direction of rotation of the rotor a greater radius of, said continuous shape and depth of the groove and the height of the overlying housing change. Due to the small length v, of the screw rotor, the worm wheels slide from the side through a recess in the housing into the worm and maintain a gas-tight separation of the spaces in front of and behind the rotor during the entire contact with the walls of the worm valley.

Durch das Prinzip des sehr kurzen Schraubenrotors und der Anpassung der Schneckenform und des Schneckengehäuses an die Drehbewegung des Rotorblattes entsteht eine asymmetrische Nutgestaltung b~> und Schneckenkonfiguration. Dadurch entfallen alle Dichtungs- und Reibung- bzw. Energieverlustprobleme und auch die aufwendigen Mechanismen, die diesen Nachteilen abhelfen sollen.Due to the principle of the very short screw rotor and the adaptation of the screw shape and the Screw housing to the rotary movement of the rotor blade creates an asymmetrical groove design b ~> and screw configuration. This eliminates all sealing, friction and energy loss problems and also the complex mechanisms that are supposed to remedy these disadvantages.

Dieses Prinzip ermöglicht ferner die Anordnung des Gaseintrittes an der Schneckenperipherie, statt, wie meist üblich, an der Axialseite. Durch dieses Konstruktionsmerkmal wird die Möglichkeit geschaffen, die Volumina jeder einzelnen Nute für sich zu verdichten und das Ausgangsvolumen der jeweils einzeln zu verdichtenden Gasmengen zu variieren.This principle also enables the gas inlet to be arranged at the screw periphery instead of as usual, on the axial side. This design feature creates the possibility of to compress the volumes of each individual groove for itself and the initial volume of each individually to vary the gas quantities to be compressed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigtAn embodiment of the invention will be explained with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt entsprechend B-B in Fig. 2,Fig. 1 is a longitudinal section corresponding to BB in Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Rotationskolben-Brennkraftmaschine, 2 shows a longitudinal section of the rotary piston internal combustion engine,

Fig. 3 eine Teilansicht des Absperrteils,Fig. 3 is a partial view of the shut-off part,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kolbenbewegung, 4 shows a schematic representation of the piston movement,

Fig. 5 eine Teilansicht des Rotatioskolben-Verdichters. 5 is a partial view of the rotary piston compressor.

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, daß die einzelnen Funktionsräume der iiotationskolben-Brennkraftmaschine, die beim Hubko/benmotor in Gestalt des Zylinderraumes zusammenfallen, aufgeteilt und einzeln steuerbar werden. So ist ein Verdichtungsraum in Gestalt einer Nut 20 des Schraubenrotors S vorgesehen, der über ein Ansaugrohr 10 durch die Ansaugöffnung 9 mit Gemisch gefüllt wird. Der Schraubenrotor weist zwei über den halben Umfang sich erstreckende, tiefe Nuten 20 auf, die von einem Gehäuse 7 abgedeckt sind und jeweils ein definiertes Volumen haben. In diese Nuten greifen an zwei gegenüberliegenden Seiten des Schraubenrotors 5 die Zähne 18 des Rotors 6 ein und zwar derart, daß die Nuten 20 an dieser Stelle durch den eingreifenden Zahn 18 geteilt werden, wobei die Drehbewegung des Rotors durch die Bewegung des Schraubenrotors erzeugt wird. Dies wiederum ist mit der Antriebswelle 17 verbunden, auf die der Kolben 1 mittels Kolbenrad 2 seine Kraft abgibt (Fig. 1 und 5).The principle according to the invention is that the individual functional spaces of the ionization piston internal combustion engine, which coincide in the form of the cylinder space in the reciprocating piston engine and can be individually controlled. So is a compression space in the form of a groove 20 of the screw rotor S is provided, which is filled with mixture via an intake pipe 10 through the intake opening 9. Of the Screw rotor has two over half the circumference extending, deep grooves 20, which of one Housing 7 are covered and each have a defined volume. Two opposite grooves engage in these grooves Sides of the screw rotor 5, the teeth 18 of the rotor 6 in such a way that the Grooves 20 are divided at this point by the engaging tooth 18, the rotational movement of the Rotor is generated by the movement of the screw rotor. This in turn is with the drive shaft 17 connected, to which the piston 1 delivers its power by means of the piston wheel 2 (Fig. 1 and 5).

Die Zähne 18 verdichten das in dem drehenden Schraubenrotor enthaltene Gemisch und befördern es unter zunehmender Kompression durch eine seitliche Überströmöffnung 28 in dem nach außen hochgezogenen Schraubenrotor in die Brennkammer 4. Die Uberströmöffnung ergibt sich in Forrn und Größe durch den Zahn 18, der in einer bestimmten Stellung (bei waagerechter Position) in die Brennkammer hineinragt und dabei das gesamte angestaute Gemisch hier hinein abstreift.The teeth 18 compress the mixture contained in the rotating screw rotor and convey it with increasing compression through a lateral overflow opening 28 in the outwardly drawn up Screw rotor into the combustion chamber 4. The overflow opening results in shape and size by the tooth 18, which protrudes into the combustion chamber in a certain position (in a horizontal position) and in doing so, wiping off all of the pent-up mixture in here.

Hinter den stauenden Zähnen 18 (bezogen auf die Bewegungsrichtung des Schraubenrotors 5) befindet sich die größere Ansaugöffnung im Gehäuse des Rotationskolben-Verdichters, durch die das frische Gemisch angesogen wird. Somit ist der Rotor 6 aufgrund der Drehbewegung des Schraubenrotors 5 gleichzeitig Kompressions- und Ansaugmiitel.Located behind the stagnant teeth 18 (based on the direction of movement of the screw rotor 5) the larger suction opening in the housing of the rotary piston compressor through which the fresh Mixture is sucked in. Thus, the rotor 6 is due to the rotational movement of the screw rotor 5 at the same time compression and suction medium.

Es werden mithin bei der Konstruktion des Rotationskolben-Verdichters, die zwei Rotoren zu je vier Zähnen 18 und zwei halbe Nuten 20 vorsieht, bei einer ganzen Umdrehung des Schraubenrotors 5 viermal definierte Gemischvolumina angesaugt und auch viermal zu einem bestimmten Zeitpunkt impulsförmig und mit einem bestimmten Verdichtungsgrad in die Brennkammer 4 gegeben. Dabei vollführt der Rotor eine halbe Umdrehung. Dieser gesamte Vorgang des Ansaugens und Komprimierens erfolgt ohne jegliche zusätzliche Steuerung durch Ventile und Steuermechanismen. In the construction of the rotary piston compressor, the two rotors each with four teeth 18 and two half grooves 20 provides, with one whole revolution of the screw rotor 5 sucked in four times defined mixture volumes and also four times at a certain point in time impulsively and with a certain degree of compression into the Combustion chamber 4 given. The rotor rotates half a turn. This entire process of the Aspiration and compression take place without any additional control by valves and control mechanisms.

Die Brennkammer 4 (Fig. 1) ruht in der Wandung 22 eines feststehenden Mittelständers und ist auf der einen Seite von dem Schraubenrotor und auf der gegenüberliegenden Seite von der Expansionskammer 19 begrenzt. Sobald das komprimierte Gemisch aus dem Rolationskolben-Verdichter durch die Über«- strömöffnung 28 vollständig in die Brennkammer hineingedrückt ist, wird diese geschlossen, einerseits durch die glatte Kreisfläche des weiterdrehenden Schraubenrotors, welche als Wand der Brennkammer dient, und andererseits durch den Kolben 1 (zur Seite der Expansionskammer 19 hin), so daß das hineinströmende komprimierende Gemisch nicht entweichen kann. Mit Abschluß der Füllung, wenn die Brennkammer allseitig geschlossen ist, erfolgt mittels der Zündkerze 14 die Zündung des Gemisches. Zeitlich zusammenhängend mit diesem Augenblick hat das hintere hnde des Kolbens 1 den Rand der Brennkammer erreicht. Mittels eines Absperrteils 25, das in Ruhelage in einer Nut 23 des Mittelständers vor der Brennkammer 4 sich befindet, wird hinter dem sich weiterbewegende.i Kolben 1 die Expansionskammer 19 und die Brennkammer 4 abgedichtet, in denen sich die entzündeten Gase ausdehenen können und den Kolben 1 vorantreiben. Sobald der Kolben 1 den Auslaß überquert hat, können die Abgase durch diesen entweichen. The combustion chamber 4 (FIG. 1) rests in the wall 22 of a stationary center post and is delimited on one side by the screw rotor and on the opposite side by the expansion chamber 19. As soon as the compressed mixture from the rotary piston compressor has been pushed completely into the combustion chamber through the overflow opening 28, this is closed, on the one hand by the smooth circular surface of the screw rotor, which continues to turn, which serves as the wall of the combustion chamber, and on the other hand by the piston 1 ( towards the side of the expansion chamber 19), so that the compressing mixture flowing into it 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 14. At the same time as this moment, the rear hand of the piston 1 has reached the edge of the combustion chamber. By means of a shut-off part 25, which is in the rest position in a groove 23 of the center post in front of the combustion chamber 4, the expansion chamber 19 and the combustion chamber 4, in which the ignited gases can expand and the piston, are sealed behind the advancing piston 1 1 drive forward. As soon as the piston 1 has crossed the outlet, the exhaust gases can escape through this.

Wenn, wie im vorgegebenen Beispiel, zwei Kolben 1 im Ringraum 24 an gegenüberliegenden Positionen auf dem Kolbenrad 2 montiert, sich bewegen, und zwei Brennkammern 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 Verbrennungsgemisch des vorherigen Arbeitstaktes mit seiner Vorderseite zum Auslaß hin und aus diesem hinaus. Das geschlossene Absperrteil 25 dient ak Hindernis, das die Abgase aus dem Ringraum 24 in das Auspuffsystem hinausdrängt.If, as in the given example, two pistons 1 in the annular space 24 at opposite positions mounted on the piston wheel 2, move, and there are two combustion chambers, then becomes propelled by the expansion of the ignited mixture of the pistons doing the work. However, the piston also pushes the burned and fully expanded combustion mixture at the same time of the previous work cycle with its front facing the outlet and out of this. That closed shut-off part 25 serves as an obstacle that the exhaust gases from the annular space 24 in the exhaust system pushes out.

'n Analogie zu der Doppeiwirkung des Rotors kommt somit dem Kolben im Zusammenhang mit dem Absperrteil 25 ebenfalls eine doppelte Funktion zu. Er ist gleichzeitig der energieaufnehmende Teil des Arbeitstaktes und das Mittel, das den Austreibungstakt bewerkstelligt. Demnach ist die Rotationskolben-Brennkraftmaschine funktionell ein Viertaktmotor, faktisch aber ein Eintakimotor, da bei jeder halben Umdrehung (was beim Hubkolbenmotor einem Hub entsp-icht) ein Arbeitsschub erfolgt, so daß bei zwei Kolben und zwei Brennkammern in einer vollen Umdrehung vier Arbeitstakte zustande kommen. 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.Analogous to the dual action of the rotor, the piston in connection with the shut-off part 25 also has a dual function. It is at the same time the energy-absorbing part of the work cycle and the means that accomplishes the expulsion cycle. According to this, the rotary piston internal combustion engine is functionally a four-stroke engine, but in fact a single-stroke engine, since with every half revolution (which corresponds to one stroke in the case of a reciprocating engine) there is a working thrust, so that with two pistons and two combustion chambers four working strokes are achieved in one full revolution . This principle is of course also conceivable with several pistons with a larger radius. For example, with three pistons in one revolution, nine work cycles are achieved. It is in the essence of the invention that a favorable torque can be achieved through the exclusively peripheral application of the force on the outer section of the piston wheel.

Das Absperrteil 25 ist das einzige Teil, dessen Funktion durch eine zusätzliche Steuerung geregelt werden muß. Es ist mit einem Schwenkarm 13 an einem Drehpunkt am äußeren Rande der Motorstirnwand 15 befestigt. An dem Schwenkbarm greift ein Gestänge 21 ein, das durch die Steuerschiene 12 bewegt wird. In dieser Steuerschiene, die am äußeren medialen Ende des Schraubenrotors befestigt ist und somit mit der gleichen Drehzahl der Abtriebswelle 17 rotiert, wird das eine Ende des Gestänges mittels eines Kugellagers geführt. Die Ausschläge, die die Steuerschiene 12 dem Gestänge verleiht, bewegen sich maximal um einen Zentimeter und haben einen flachen, S-förmigen Verlauf, der eine schonende Krafteinwirkung gewährleistet. The shut-off part 25 is the only part whose function must be regulated by an additional control. It is attached to a pivot point on the outer edge of the engine end wall 15 with a swivel arm 13. A linkage 21, which is moved by the control rail 12, engages on the swivel arm. In this control rail, which is attached to the outer medial end of the screw rotor and thus rotates at the same speed of the output shaft 17, one end of the linkage is guided by means of a ball bearing. The deflections that the control rail 12 gives the linkage move a maximum of one centimeter and have a flat, S-shaped course, which ensures a gentle application of force.

Diese Form findet sich auch in der Konfiguration des Kolbenendes wieder, an dem entlang das Absperrteil 25 sich bewegt. Die Dichtungs- und 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, along which the shut-off part 25 moves. The sealing and kinematic conditions, which appear problematic here at first sight, can be solved as follows.

Die flache, S-förmige Gestaltung des Kolbenendes erlaubt ein relativ langsames und ruckfreies Bewegen des Absperrteils 25. Diese Form berücksichtigt die Tatsache, daß das Absperrteil erst allmählich von der Geschwindigkeit Null auf die Höchstgeschwindigkeit beschleunigt und dann wieder langsam auf die Geschwindigkeit Null an dem Kolben 1 verzögert wird. Die Steuerung des Absperrteils hat also im Gegensatz zur Steuerung der Ventile beim Hubkolbenmotor Zeit. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, bedarf es lediglich hei Schließen des Absperrteils einer exakten Steuerung, während das öffnen nicht in mechanischer Berührung mit einem anderen Motorteil erfolgt und deswegen niit großem Spiel geregelt werden kann.The flat, S-shaped design of the piston end allows the shut-off part 25 to move relatively slowly and smoothly. This shape takes into account the fact that the shut-off part first accelerates gradually from zero speed to maximum speed and then slowly back to zero speed on the piston 1 is delayed. The control of the shut-off part, in contrast to the control of the valves in the reciprocating piston engine, has time. As can be seen from FIG. 4, an exact control is only required when closing the shut-off part, while the opening does not take place in mechanical contact with another motor part and can therefore be regulated with a great deal of play.

Die Steuerung des Schließvorganges des Absperrteils 25 wird nicht hauptsächlich von der Steuerschiene 12 vorgenommer, und die dazu nötige Energie überhaupt nicht der Steuermechanik entnommen. Das Absperrteil weist an seinem Ende eine zum Inneren der Brennkammer 4 gerichtete Nase auf, an deren Rückseite der Kolben entlanggleitet, solang sich dieser in der Höhe der Brennkammer bewegt. Der Druck des verdichteten Gemisches und vor allem der entzündeten Gase wirkt auf diese nasenförmige Leiste ein, so daß das Absperrteil, in stetigem Kontakt mit dem hinteren Ende des Kolbens, zur gegenüberliegenden Seite der Expansionskammer 19 getrieben wird und dort durch den anhaltenden Druck für eine feste Abdichtung der Expansionskammer sorgt. Die Dichtung wird dabei nach Art der Fig. 3 vorgenommen. Das Absperrteil läuft in einer tiefen Nut 23 des Mittelständers, die die Drücke aufnimmt, die Kühlung an das Absperrteil weiterrcicht und zu keinem Zeitpunkt von den Verbrennungsgasen berührt wird. Dio Nuten 23 haben obendrein Kontakt mit dem Schmiersystem. Ölabstreifleisten am Ende des Absperrteüs halten das Schmiersystem geschlossen. Auf den Gleitfläche des Absperrteils befindet sich eine Kugellagerleiste.The control of the closing process of the shut-off part 25 is not mainly controlled by the control rail 12, and the energy required for this was not taken from the control mechanism at all. That The shut-off part has at its end a nose directed towards the interior of the combustion chamber 4 The piston slides along the back as long as it is at the same height as the combustion chamber. The pressure the compressed mixture and above all the ignited gases act on this nose-shaped bar, so that the shut-off, in constant contact with the rear end of the piston, to the opposite Side of the expansion chamber 19 is driven and there by the sustained pressure for a tight seal the expansion chamber ensures. The seal is carried out in the manner of FIG. 3. That The shut-off part runs in a deep groove 23 of the center post, which absorbs the pressures, the cooling to the The shut-off part passes on and is not touched by the combustion gases at any time. Dio grooves 23 also have contact with the lubrication system. Oil control strips at the end of the shut-off device hold that Lubrication system closed. There is a ball bearing strip on the sliding surface of the shut-off part.

Es wird somit ersichtlich, daß der Verbrennungsvorgang selbst den Schluß des Absperrteils bewirkt. Der Steuerschiene kommt dabei lediglich die Rolle der Sicherung zu. Somit wird der Schwenkarm 13 passiv von dem Absperrteil 25 gezogen und nicht das Ab sperrteil vom Schwenkarm gedrückt, während bei der Offnungsbewegung das Absperrteil von dem Gestänge 21 aktiv gezogen wird. Das Absperrteil ist so konzipiert, daß es bedarfsweise von öl oder Luft gekühlt werden kann, während die Rotations-Brennkraftmaschine selbst Wasserkühlung aufweist. It can thus be seen that the combustion process itself brings about the closure of the shut-off part. The control rail only has the role of securing. Thus, the pivot arm 13 is passively pulled by the shut-off part 25 and not the locking part pressed from the pivot arm, while the shut-off part is actively pulled by the linkage 21 during the opening movement. The shut-off part is designed so that it can be cooled by oil or air if necessary, while the rotary internal combustion engine itself has water cooling.

Das Absperrventil ist das einzige Verschleißteil in der Konstruktion. Es muß fertigungstechnisch so gestaltet sein, daß es mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden kann.The shut-off valve is the only wearing part in the construction. In terms of production technology, it must be designed in such a way that it can be replaced in a few simple steps.

Der Gasstrom weist vom Eintritt E in den Rotationskolben-Verdichter bis zum Austritt durch den The gas flow points from the inlet E into the rotary piston compressor to the outlet through the

Auslaß A eine einheitliche Strömungsrichtung auf, die in der Brennkammer nur kurz angehalten aber in der Richtung picht umgelenkt wird. Die Ein- und Auslässe bieten nur geringen Strömungswiderstand.Outlet A has a uniform flow direction, which is only briefly stopped in the combustion chamber but is deflected in the direction picht. The inlets and outlets offer little flow resistance.

Da in der Brennkammer die Ein- und Austrittsöffnung an der gegenüberliegenden Seite sind, ergibt sich die Möglichkeit einer weitgehenden Herausspülung der rest/ichen Abgase des Vortaktes durch das neue Gemisch, kurz bevor der Kolben die Brennkammer 4 gänzlich vom Ringraum 24 abschließt.Since the inlet and outlet openings are on the opposite side in the combustion chamber, this results the possibility of largely flushing out the remaining exhaust gases from the previous cycle with the new one Mixture shortly before the piston completely closes the combustion chamber 4 from the annular space 24.

Ein besonderer Teil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Variierung der Motorleistung durch Steuerung der Gemischvolumina. Bekanntlich ist der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors unter Teillastbedingungen erheblich vermindert, da nur die Brennstoffkomponente verringert wird, während der Luftanteil in der Zylinderfülliing gleichbleibt. Das hat zur Folge, daß eine relativ geringere Wärmemenge sich auf ein zu großes Volumen verteilt, wodurch der Verbrennungsvorgang ineffizienter wird. Andererseits weist der Hubkolbenmotor, sofern er nicht aufgeladen wird, bei hoher Drehzahl einen verminderten Liefergrad auf, der im ungünstigsten Fall bei 0,75 liegen kann.A special part of the solution according to the invention is the variation of the engine power Control of the mixture volumes. It is well known that the efficiency of the internal combustion engine is under partial load conditions significantly reduced, since only the fuel component is reduced during the Air proportion in the cylinder filling remains the same. That has with the result that a relatively smaller amount of heat is distributed over too large a volume, whereby the Combustion process becomes inefficient. On the other hand, the reciprocating engine, provided it is not charged will have a reduced degree of delivery at high speed, which in the worst case would be 0.75 can.

Durch den Volumensteuerschieber 8 (Fig. 2) kann das aufgenommene Gemischvolumen auf sehr einfache Weise gesteuert werden und dadurch eine ideale und ökonomische Ausnutzung des Treibstoffes auch bei Teillastbedingungen erreicht werden. Der Volumensteuerschieber läßt sich durch eine einfache Steuermecnanik auf der öffnung im Gehäuse 7 des Rotationskolben-Verdichters parallel zur Welle verstellen. Die jeweilige Stellung des Volumensteuerschiebers 8 legt fest, von welchem Punkt der unter ihm durchlaufenden Nute 20 des Schraubenmotors 5 an die Stauung des Rotors zur Wirkung kommt. Bei geöffnetem Volumensteuerschieber weisen die äußeren Abschnitte der Nute gleichsam noch keine Begrenzung durch das Gehäuse 7 auf, weswegen die angestauten Gemischmassen aus der öffnung herausgedrängt werden. Der Gemischüberlaufstutzen 11 sorgt dannBy means of the volume control slide 8 (FIG. 2), the volume of the mixture taken up can be adjusted in a very simple manner Wise controlled and thereby an ideal and economical use of the fuel as well can be achieved under partial load conditions. The volume control slide can be controlled by a simple control mechanism adjust on the opening in the housing 7 of the rotary piston compressor parallel to the shaft. The respective position of the volume control slide 8 determines from which point the one passing under it Groove 20 of the screw motor 5 to the stowage of the rotor comes into effect. When the Volume control slides have, as it were, no limit to the outer sections of the groove through the housing 7, which is why the accumulated mixture masses are forced out of the opening will. The mixture overflow nozzle 11 then provides

dafür, daß dieses nicht gebrauchte Gemisch auf der anderen Seite des Rotors für die Füllung der nächsten Nute zur Verfügung gestellt wird.that this unused mixture is on the other side of the rotor for filling the next one Groove is provided.

Diese Steuerung ermöglicht, daß das Volumen des zu komprimierenden Gases einer Nute 20 bis auf etwa V₅ des Gesamtvolumens vermindert werden kann. Das bedeutet, daß die Leistungssteuerung der Rotationskolben-Brennkraftmaschine überwiegend durch die Volumensteuerung erfolgen kann. Erst unterhalb von ca. V₄ des Volumens des Schraubenrotors muß der Vergaser die Regelung übernehmen. Andererseits kann bei Höchstbelastung der Liefergrad auf 1,0 und darüber hinaus angehoben werden, indem die Restgase ausgespült werden und eine Aufladung durchgeführt wird.This control enables the volume of the gas to be compressed in a groove 20 to be reduced to about V _{5 of} the total volume. This means that the power control of the rotary piston internal combustion engine can take place predominantly through the volume control. The carburettor must take over the control only below approx. V _{4 of the volume of the screw rotor.} On the other hand, at maximum load, the degree of delivery can be increased to 1.0 and beyond by flushing out the residual gases and charging.

Der Aufstau des nicht gebrauchten Gemisches vor dem Rotor bedeutet Verlust von Energie. Dieser freilich geringe Kraftaufwand läßt sich dadurch vermeiden, daß auch die Ansaugöffnung durch einen Schieber* 9 geregelt wird, der sich dem Volumensteuerschieber 8 gegensinnig bewegt, d. h. er ist bei Vollast völlig offen und wird bei Teillast zunehmend von außen nach innen (in Richtung Brennkammer) geschlossen. Auf diese Weise wird die Füllung der Nute 20 des Schraubenrotors 5 graduell vermindert.The accumulation of the unused mixture in front of the rotor means a loss of energy. This one, of course low expenditure of force can be avoided by also opening the suction opening by means of a slider * 9 is controlled, which moves in opposite directions to the volume control slide 8, d. H. he is at full load completely open and is increasingly closed from the outside to the inside (towards the combustion chamber) at part load. In this way, the filling of the grooves 20 of the screw rotor 5 is gradually reduced.

Die Volumensteuerung muß sich naturgemäß auch in der Veränderbarkeit des Volumens der Brennkammer wiederfinden. Diese erfolgt derart, daß die eine Seite der Brennkammer durch eine einfache Zahnradsteuerung 26 beweglich gestaltet wird. Die Steuerung kann beispielsweise über einen kleinen elektrischen Steuermotor 27 erfolgen, der über ein Schneckenrad die Veränderung des Volumens der Brennkammer und des Schraubenrotors gleichzeitig bewirkt. Durch das Schneckenrad kann eine ausreichende Übersetzung sichergestellt werden, die es dem Elektromotor ermöglich, die erheblichen Kräfte in der Brennkammer zu überwinden. Obendrein verhindert das Schneckenprinzip, daß die Kräfte, die von der Brennkammer ausgehen, an den Motor weitergereicht werden können.The volume control must naturally also include the variability of the volume of the combustion chamber find again. This is done in such a way that one side of the combustion chamber is controlled by a simple gear wheel 26 is designed to be movable. The control can for example via a small electrical Control motor 27 take place, the change in the volume of the via a worm wheel Combustion chamber and the screw rotor effected simultaneously. The worm wheel can provide a sufficient Translation must be ensured, which enables the electric motor to absorb the considerable forces in the To overcome combustion chamber. On top of that, the screw principle prevents the forces exerted by the Combustion chamber go out, can be passed on to the engine.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rotary internal combustion engine, consisting from a rotary piston compressor and a rotary piston expansion machine, both of which are mounted on an output shaft and rotatably fixed to the rotary piston compressor by means of a connected control disk periodically in connection with one another via a combustion chamber stand, the rotary piston expansion machine as one which concentrically surrounds the output shaft and is provided with at least one outlet Annular space is formed in which at least one π connected to the output shaft in a rotationally fixed manner Piston rotates and a shut-off valve dividing the annular space into expansion chambers is provided is characterized by the following features:

a) The! rotary piston compressor is powered by a screw motor (5) rotating within a housing (7) which On the combustion chamber side a raised control disk with two overflow openings (28) has an effective wall and a groove (20) runs over half its circumference, in each of which a rotor (6) with four teeth (18) engages diametrically opposite, whose contours correspond to the groove contours,

b) the shut-off part (25) of the rotary piston expansion machine is designed to be sunk into a groove (23) of the wall (22) receiving the combustion chamber, designed to be torsionally oscillatable, in such a way that the expansion chamber is shut off by the application of pressure of the overflowing from the combustion chamber (4) into the respective expansion chamber Working medium takes place while the opening is done by a control mechanism, which consists of control rail (12) and swivel arm (13), and

c) the combustion chamber (4) is only available when the combustion chamber is filled with the compressed mixture through the piston egg -r. wall from the expansion chamber (19) separated.

2. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the rotary piston compressor by means of a volume control slide located in the> <> compressor housing (8) is controlled.