DE2731534C3

DE2731534C3 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE2731534C3
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: 1980-05-14
Also published as: DE2731534B2; DE2731534A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Rotationskolben-Verdichter und einer Rotationskolben-Hxpansionsmasghine, die buiüe auf einer Abtricbswelje gelagert sind und mittels einer mit deni Rotationskolbenverdichter drehtest Verbundenen Steuerscheibe periodisch über eine Brennkammer miteinander in Verbindung stehen, wobei die Rotationskolben-Expansionsmaschine als ein die Abtriebswclle konzentrisch umgebender, mit wenigstens einem Auslaß versehener Ringraum ausgebildet ist, in derfi 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 engine, the buiüe on an Abtricbswelje are stored and by means of a deni rotary piston compressor rotation test Connected control disk periodically to each other via a combustion chamber Are connected, the rotary piston expansion machine as a concentrically surrounding the Abtriebswclle, provided with at least one outlet Annular space is formed in which at least one piston connected to the output shaft in a rotationally fixed manner 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-Verbrennungsmaschine dar, die ebenfalls eine Aufteilung des Arbeitsraumes in Verdichtungs-, Verbrennungs- und Expansionsraum vorsieht.Such a machine is dealt with in GB-PS 678481. It represents a rotary piston internal combustion engine represents, which also divides the work space into compression, combustion and Provides expansion space.

in 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 zwisehen 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.in The well-known machine is characterized by long distances from the compression space and combustion space to the expansion space. The one for one Economic use of the machine too long distances are construction-specific, in that there are two Compression and combustion space or expansion space can be left space for the slide got to. The expanding gases must lag behind the piston at the beginning of the work cycle without doing so to be able to do full work at the same time, d. H. causes the unfavorable design of the combustion chamber inevitably a lower utilization of the 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 obengenannte: Art zu entwickeln, die eine optimale Energieausbeute auf kleinstem Raum erlaubt.This results in the task of a rotary piston internal combustion engine Above: Kind of develop that has an optimal 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 brennkammerseitiga) the rotary piston compressor from a screw rotor rotating within a housing is formed, the combustion chamber side

}^r> eine hochgezogene, als Steuerscheibe mit zwei} ^r > one raised, as a control disk with two

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 Nutkonturt,.' entsprechen,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 the groove contour. ' correspond,

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 Uurckbeaufschlagung des aus der Brennkammer in die jeweilige Expansionskammer überströmenden Arbeitsmediums erfolgt, wahrend das Öffnen durch einen Steuermecha-b) 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 Uurckbeaufschlagung from the combustion chamber in the respective expansion chamber overflowing working medium takes place, while opening by a control mechanism

ϊο nismus geschieht, der aus Steuerschiene undϊο nismus happens that from control rail and

Schwenkarm besteht, undSwivel arm consists, and

c) die Brennkammer nur zum Zeitpunkt der Auffüllung der Brennkammer mit dem verdichteten Gemisch durch die Kolbenseitenwand von derc) the combustion chamber only at the time of filling the combustion chamber with the compressed one Mixture through the piston side wall of the

« Hxpansionskammer getrennt ist.«Expansion chamber is separated.

Bei der konzipierten Lösung ist ferner ein Rotationsknlhen-Verdichter vorgesehen, der mittels eines im Verdichter-Gehäuse befindlichen Vnlumenstcucrschiebcrs gesteuert wird.The solution conceived also includes a rotary compressor provided by means of a Vnlumenstcucrschiebcrs 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 AussäckUng des Expansionsraunies anztise-The 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 as an expression of the expansionist frenzy

bi hen 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 der bi hen, on which it rests over a wide area. The separation takes place exclusively through the piston itself, one side wall of which creates the separation between the two spaces. Thus, the piston has next to the

Funktion der Energieaufnahme durch die Hinterseite und der Gasausstaßung 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 emission 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 the compression and combustion space are connected and the final compression pressure is built up in the latter.

Bei der erfindungsgemäßtn Lösung der Absperrung des Expaniionsraumes entsteht niemais 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 Aosperrteiles wieder verlieren. In the inventive solution of the closure of the expansion space, there is never a Space behind the piston that the gases first have to bridge until the expansion pressure reaches the piston pressure can be. There are no dead spaces whatsoever to reduce the compression pressure built up during closure lose the opening of the locking part again.

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.

InderGB-PS 1309441 wird ein schwenkbares Absperrteil beschrieben, das ais Teil eines Rotationsverbrennungsmotors einen röhrenförmigen Koltcnraum periodisch unterbricht und gleichzeitig die Gaseintnttsöffnung aufhält.InderGB-PS 1309441 is a pivoting shut-off part described as part of a rotary internal combustion engine periodically interrupts a tubular piston chamber and at the same time the gas inlet opening stops.

Der Mechanismus dieses Absperrteiles 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 hochgradigen Belastung und damit des Verschleißes der beschriebenen Mechanik. Es ist offensichtlich, daß die beschriebene Konstruktion solchen zu fordernden Beschleunigungskräften nicht lange Zeit standhalten kann.The mechanism of this shut-off part is extremely complicated and is made exclusively by a gear mechanism controlled. This gives rise to the problem of the acceleration and deceleration of the pivotable Shut-off part, since the speed of the rotary valve is in the order of magnitude of the speed of the piston must lie. Even if it should be assumed that this part is in the middle If its movement has approached the speed of the piston, the problem remains of a profound one Load and thus the wear and tear of the mechanics described. It is obvious that the The construction described cannot withstand such required acceleration forces for a long time can.

Auch bei Jer in dem DE-GM 7 511 669 vorgeschlagenen Maschine ist das Absperrteil im Verdichter ein Zähne aufweisender Rotor.Also proposed by Jer in DE-GM 7 511 669 Machine, the shut-off part in the compressor is a toothed rotor.

Der erfindungsgemäße Rotationskolben-Verdichter weist einen großen Radius auf. An seiner Peripherie sind jeweils zwei ungefähr den ganzen Umfang umgreifende Nuten angeordnet, die /on runder Konfiguration sind. In sie greift jeweils der halbkreisförmige Schraubenrotor ein. Das Besondere des Schraubenrotors liegt darin, daß er sich in seiner Formgebung dem Gang des Rotors a./gleicht, d. h. er nimmt in Richtung der Drehbewegung des Rotors einen größeren Radius an, wobei sich fortlaufend Gestalt und Tiefe dei Nute und die Höhe des daraufliegenden Gehäuses verändern. Bedingt durch die geringe Länge 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 dem Rotor aufrecht.The rotary piston compressor according to the invention has a large radius. On its periphery two grooves encompassing approximately the entire circumference are arranged in each case, the / on round configuration are. The semicircular screw rotor engages in each of them. The special thing about the screw rotor lies in the fact that its shape a./ is the same as that of the rotor, i.e. H. he takes in Direction of the rotational movement of the rotor to a larger radius, with continuous shape and Depth of the groove and the height of the housing on top change. Due to the short length of the screw rotor, the worm gears slide off the side through a recess in the housing into the screw and hold in the course of the entire Contact with the walls of the Schneckental valley creates a gas-tight separation of the rooms in front of and behind the rotor upright.

Durch das Prinzip des sehr kurzen Schraubenrotors und der Anpassung der Schneckenform und des Schneckengehäuses an die Drehbewegung des Rotorbiattes entsteht eine asymmetrische Nütgestaltung und Schneckenkonfiguration. Dadurch entfallen alle Dichtüngs^ und Reibungs- 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 and screw configuration. This eliminates all sealing and friction or 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 Ausgarigsvolumen 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. By this design feature the possibility is created to condense the volume of each individual groove for itself and to vary the Ausgarigs volume of the gas quantities to be compressed individually.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhandAn embodiment of the invention is intended to be based on

ίο der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigtίο the drawings are explained. 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 Rotaiioskolben-Verdichters. 5 is a partial view of the rotary piston compressor.

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, daß die einzelnen Funktionsräume der Rotationskolben-Brennkraftmaschine, die beim Hur><"ilbenmcitor in Gestalt des Zylinderraumes zusammenfallen, aufgeteilt und einzeln steuerbar werden. So ist ein Verdichtungsraum in Gestalt einer Nut 20 des Schraubt .irotors 5 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, c'ie von einem Gehäuse 7 abgedeckt sind und jeweils pin 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 rotary piston internal combustion engine, those at the Hur> <"ilbenmcitor in Shape of the cylinder space coincide, divided and individually controllable. Such is a conurbation in the form of a groove 20 of the screw .irotors 5 is provided, which is filled with mixture via an intake pipe 10 through the intake opening 9. Of the The screw rotor has two deep grooves 20 extending over half the circumference, each of which is one Housing 7 are covered and each pin is defined Have volume. In these grooves engage on two opposite sides of the screw rotor 5 Teeth 18 of the rotor 6 in such a way that the grooves 20 at this point by the engaging Tooth 18 are divided, the rotational movement of the rotor generated by the movement of the screw rotor will. This in turn is connected to the drive shaft 17, onto which the piston 1 is connected by means of a piston wheel 2 releases its power (Fig. 1 and 5).

Die Zähne 18 verdichten das in dem drehenden Schraubenrotor enthaltene Gemisch und befördern es unte' zunehmender Kompression durch eine seitliche Überströmöffnung 28 in dem nach außen hochgezogenen Schraubenrotor in die Brennkammer 4. Die Uberströmöffnung ergibt sich in Form 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 below 'increasing compression through a lateral overflow opening 28 in the outwardly raised 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 Ansaugmittel.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 compression and suction means at the same time.

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 RotorIn 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 does this

eine halbe Umdrehung. Dieser gesamte Vorgang des Ansaügens und Komprimierens erfolgt ohne jegliche zusätzliche Steuerung durch Ventile und Steuermechanismen. half a turn. This entire process of sucking in and compressing is done 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 Rotationskolben-Verdichter durch die Überströmöffnung 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 Ende des Kolbens 1 den Rand der Brennkammer erreicht Mittels eiP"*^c AHcnprrfpiic 9.** Hpc in Ruhelage in einer Nut 23 des Mittelständers vor der Brennkammer 4 sich befindet, wird hinter dem sich weiterbewegenden 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, it is closed, on the one hand by the smooth circular surface of the screw rotor, which continues to rotate, which serves as the wall of the combustion chamber, and on the other hand by the piston 1 (to the side of the Expansion chamber 19) so that the compressing 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 14. 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 eiP "* ^c AHcnprrfpiic 9. ** Hpc is in the rest position in a groove 23 of the center post in front of the combustion chamber 4, behind the advancing piston 1 the expansion chamber 19 and the combustion chamber 4 are sealed, in which the ignited gases can expand and propel the piston 1. 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 als 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 to the exhaust gases from the annular space 24 in the exhaust system pushes out.

In Analogie zu der Doppelwirkung 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 Eintaktmotor, da bei jeder halben Umdrehung (was beim Hubkolbenmotor einem Hub entspricht) 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.In analogy to the double action of the rotor, the piston is related to the Blocking part 25 also has a double function. It is also the energy-absorbing part of the Work cycle and the means that accomplishes the expulsion cycle. The rotary piston internal combustion engine is accordingly Functionally a four-stroke engine, but in fact a single-stroke engine, because every half revolution (which is a Stroke corresponds to) a working thrust takes place, so that with two pistons and two combustion chambers in one full rotation four work cycles come about. This principle is of course also with several Pistons conceivable with a larger radius. For example, three pistons come in one revolution nine working cycles. It is in the essence of the invention that through the exclusively peripheral Attack of the force on the outer section of the piston wheel a favorable torque can be achieved can.

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 Abtricbswcllc 17 rotiert, wird das eine Ende des Gestänges mittels eines Kugellagers geführt. Die Ausschläge, die die Steuerschiene 12 dem Gestänge verleiht, bewegen sich ma-•j ximal um einen Zentimeter und haben einen flachen, S-föfmigen Verlauf, der eine schönende Krafteinwirkung gewährleistet.The shut-off part 25 is the only part whose function is regulated by an additional control must become. It is with a pivot arm 13 at a pivot point on the outer edge of the engine end wall 15 attached. A linkage 21 engages on the swivel arm and moves through the control rail 12 will. In this control rail, which is attached to the outer medial end of the screw rotor and Thus with the same speed of rotation of the Abtricbswcllc 17 rotates, one end of the rod is guided by means of a ball bearing. The deflections that the control rail 12 gives the boom, move a maximum of • one centimeter and have a flat, S-shaped course, which ensures a beautiful 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 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 Absperrteils 25. Diese Form berücksichtigt die Tatsache, daß das Absperrteil erst allmählich von der Geschwindigkeit Null auf die Höchstgeschwindigkeit hpirhleiinigt 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 7.eit. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, bedarf es lediglich bei Schließen des Absperrteils einer exakten Steue-The flat, S-shaped design of the piston end allows it to move relatively slowly and smoothly of the shut-off part 25. This shape takes into account the fact that the shut-off part only gradually from the Zero speed is reduced to the maximum speed and then slowly again to the speed Zero is decelerated on piston 1. So the control of the shut-off part has the opposite to control the valves in the reciprocating piston engine 7.eit. As can be seen from Fig. 4, it only needs when closing the shut-off part of an exact control

rung, während das öffnen nicht in mechanischer Berührung mit einem anderen Motorteil erfolgt und deswegen mit großem Spiel geregelt werden kann.tion, while opening is not in mechanical contact takes place with a different engine part and can therefore be regulated with a large amount of play.

Die F'euerung des Schließvorganges des Absperrteils 25 wird nicht hauptsächlich von der Steuerschiene 12 vorgenommen 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 An der Fig. 3 vorgenuinmcn. Das Absperrteil läuft in einer tiefen Nut 23 des Mittelständers, die die Drücke aufnimmt, die Kühlung an das Absperrteil weiterreicht und zu keinem Zeitpunkt von den Verbrennungsgasen berührt wird. Die Nuten 23 haben obendrein Kontakt mit dem Schmiersystem, ölabstreifleisten am Ende des Absperrteils halten das Schmiersystem geschlossen. Auf den Gleitflächen des Absperrteils befindet sich eine Kugellageröle.The firing of the closing process of the shut-off part 25 is not mainly made by the control rail 12 and the energy required for this in general not taken from the control mechanism. The shut-off part has one to the inside at its end the combustion chamber 4 directed nose, on the back of which the piston slides along, as long as this moved in the height of the combustion chamber. The pressure of the compressed mixture, and especially the inflamed one Gases acts on this nose-shaped bar, so that the shut-off part, in constant contact with the rear end of the piston, is driven to the opposite side of the expansion chamber 19 and There, the sustained pressure ensures that the expansion chamber is tightly sealed. The seal is vorgenuinmcn according to An der Fig. 3. That The shut-off part runs in a deep groove 23 of the center post, which absorbs the pressures, passes the cooling on to the shut-off part and at no time from comes into contact with the combustion gases. The grooves 23 also have contact with the lubrication system, Oil control strips at the end of the shut-off part keep the lubrication system closed. On the sliding surfaces of the The shut-off part is a ball bearing oil.

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 Absperrteil vom Schwenkarm gedrückt, während bei der Offnungsbewegung das Absperrteil von dem Gestänge 21 aktiv gezogen wird. Das Absperrteil ist soIt 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. The swivel arm 13 thus becomes passive pulled by the shut-off part 25 and not pressed the shut-off part from the pivot arm, while at the Opening movement, the shut-off part is actively pulled by the linkage 21. The shut-off part is like this

konzipiert, daß es bedarfsweise von Öl oder Luft gekühlt werden kann, während die Rotations-Brennkraftmaschine selbst Wasserkühlung aufweist.designed so that it can be cooled by oil or air, if necessary, while the rotary internal combustion engine has water cooling itself.

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. It must be designed in this way from a manufacturing point of view be that it can be changed in a few simple steps.

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

Auslaß A eine einheitliche Stfömungsrichfuiig auf, die in der Brennkammer nur kurz angehalten aber in der Richtung nicht umgelenkt wird. Die Ein- und Auslässe bieten nur geringen Strömungswiderstand.Outlet A has a uniform flow direction, which is only stopped briefly in the combustion chamber but is not deflected in the direction. The inlets and outlets offer little flow resistance.

Da in der Brennkammer die Ein- und AustrittsöfN nungan der gegenüberliegenden Seite sind_t ergibt sich die Mn^lichkeil einer weitgehenden Herausspülung der restlichen Abgase des Vortaktes durch das neue Gemisch, kurz bevor der Kolben die Brennkammer 4 gänzlich vom Ringraum 24 abschließt.In the combustion chamber as the inlet and AustrittsöfN nungan the opposite side are _t, the Mn ^ lichkeil gives an extensive flushing out the remaining exhaust gases from the Vortaktes by the new mixture, shortly before the piston 4 closes off the combustion chamber from the annular space entirely 24th

Ein besonderer Teil der crfindungsgemäßen Lösung ist die Variierung der Motorleistung durch Steuerung der Gemischvolumina. Bekanntlich ist der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors unter Tcillasthedingungen erheblich vermindert, da nur die Brennstoffkomponente verringert wird, während der Luftanteil 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. 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 by controlling the mixture volumes. It is well known that The efficiency of the internal combustion engine is considerably reduced under Tcillasthedbedingungen, since only the Fuel component is reduced, while the proportion of air in the cylinder charge 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 Teillastbedingungcn erreicht werden. Der VoIurnenstcuerschieber läßt sich durch eine einfache Steuermechanik 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 dann dafür, daß dieses nicht gebrauchte Gemisch auf der anderen Seite des Rotors für die Füllung der nächsten Nute zur Verfügung gestellt wird.By 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 VoIurnenstuerschieber can be achieved by a simple control mechanism on the opening in the housing 7 of the rotary piston compressor Adjust parallel to the shaft. The respective position of the volume control slide 8 defines the point from which the groove 20 of the screw motor 5, which passes under it, reaches the stowage of the rotor comes into effect. When the volume control slide valve is open, the outer sections point the groove, as it were, is not yet limited by the housing 7, which is why the pent-up Mixtures are forced out of the opening. The mixture overflow nozzle 11 then provides 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 desThis control allows the volume of the

'■> 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 Volumensfeuerung erfolgen kann. Erst unterhalb '■> to be compressed gas of a groove 20 _{can 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 volume firing. Only below

K) 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 durchgc-K) of approx. V _{4 of} the volume of the screw rotor, the carburetor must take over the control. 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 through.

r> führt wird.r> leads.

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 Schie-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 slide

ber 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 20Regulated via 9, which is the volume control slide 8 moved in opposite directions, d. H. it is completely open at full load and is increasingly external at part load closed inwards (towards the combustion chamber). In this way, the filling of the groove 20

i"> des Schraubenrotors 5 graduell vermindert.i "> of the screw rotor 5 gradually decreased.

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 Zahn-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 replaced by a simple tooth

K) fadsteuerung 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 derK) fad control 26 is designed to be movable. The control can be done, for example, via a small electric control motor 27, which has a Worm wheel changes the volume of the combustion chamber and the screw rotor at the same time causes. The worm wheel can ensure a sufficient translation that it the Electric motor makes it possible to overcome the considerable forces in the combustion chamber. On top of that prevented the screw principle that the forces exerted by the

Brennkammer ausgehen, an den Motor weitergereicht werden können.Combustion chamber go out, can be passed on to the engine.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

•30 220/289• 30 220/289

Claims

Patent claims:

1, The rotary piston internal combustion engine, consisting of a rotary piston compressor and a rotau piston expansion machine, both of which are mounted on an output shaft and periodically by means of a control disc connected to the rotary piston compressor in a rotationally fixed manner are in communication with one another via a combustion chamber, the rotary piston expansion machine as a concentric surrounding the drive shaft, with at least one projection provided annular space is formed in which at least one with the drive shaft rotatably connected piston revolves and a shut-off valve dividing the annular space into expansion chambers is provided, marked through the following features:

a) The rotary piston compressor is formed by a screw rotor (5) rotating within a housing Π) , which has a raised wall on the combustion chamber side that acts as a control disc with two overflow openings (28) and a groove (20) over half its circumference, diametrically opposite each of which is engaged by a rotor (6) with four teeth (18), the contours of which correspond to the groove contours,

b) the shut-off part (25) of the rotary piston Expansic.ismaschine is designed to be sunk into a groove (23) of the wall (22) receiving the combustion chamber, designed to be torsionally oscillatable, such that the shut-off of the expansion chamber by pressurization of the working medium flowing over from the combustion chamber (4) into the respective expansion chamber, 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 separated by the piston side wall from the expansion chamber (19).

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