DE3038500A1 - Toroidal cylinder IC engine - has two piston pairs, one transmitting power to central shaft as other is retained and then catches up - Google Patents

Toroidal cylinder IC engine - has two piston pairs, one transmitting power to central shaft as other is retained and then catches up

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DE3038500A1 DE19803038500 DE3038500A DE3038500A1 DE 3038500 A1 DE3038500 A1 DE 3038500A1 DE 19803038500 DE19803038500 DE 19803038500 DE 3038500 A DE3038500 A DE 3038500A DE 3038500 A1 DE3038500 A1 DE 3038500A1
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Abstract

The i.c. engine comprises a fixed housing (1) having a toroidal chamber for two pairs of pistons (3,4), two sets of inlet and exhaust valves (9,10) and two sparking plugs (7). Two pistons (3) coupled to radial spokes (12,1) on the central output shaft transmit the power during expansion whilst the other pistons (4) are held in position by spring-loaded latches (5). The spokes (12.1) and further spokes (12.3) on the shaft carry segments (15) which form the radially inner walls of the toroidal cylinder. The pistons (4) are coupled to carriers (6) on lever linkages (13,14) pivoted to radial arms (12.2) on the shaft. Stops (18) engaged by the levers (13) are arranged such that, after expansion, one piston pair (4) catches up with the other pistons (3) to provide compression and exhaust.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftomaschine mit kreisförmiger Umlaufbahn der Kolbenpaare.The invention relates to an internal combustion engine with a circular Orbit of the piston pairs.

Die Brennkraftmaschine besteht in der Hauptsache aus der als Stator ausgebildeten Kolbenlaufbahn mit den in dieser angeordneten Zündkerzen, den Sin- und Auslaßventilen mit Gestänge, der Kolbenarretiervorrichtung, dem Arbeits- und Gegenkolben mit Gestänge und Hebeln, der Hauptwelle mit Ubersetzungsvorgelege, sowie einem Schwungrad, das auf das Abtriebsritzel wirkt, aber nicht gezeichnet ist.The internal combustion engine mainly consists of the stator formed piston raceway with the spark plugs arranged in this, the sin- and exhaust valves with linkage, the piston locking device, the working and Opposing piston with linkage and levers, the main shaft with transmission reduction gear, as well a flywheel that acts on the output pinion, but is not shown.

Hilfseinrichtungen wie Vergaser, Zündanlage, Starter, Lader etc. sind nicht betrachtet.Auxiliary equipment such as the carburetor, ignition system, starter, charger, etc. are not considered.

Die Brennkraftmaschine ist verwendbar als mobiler und auch stationärer Antrieb. Sie kann stehend oder auch liegend angeordnet sein und auch mehrere Aggregate können gekoppelt werden. Sie kann mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden.Kühlung erfolgt durch Luft oder Wasser.The internal combustion engine can be used as a mobile and also as a stationary one Drive. It can be arranged vertically or horizontally and also several units can be paired. It can be operated with liquid or gaseous fuels Cooling is done by air or water.

Zweck der Erfindung ist, den Wirkungsgrad p;e;enüber Hubkolbenmotoren zu erhöhen und die Umwelt weniger zu belasten.The purpose of the invention is to determine the efficiency p; e; en over reciprocating piston engines increase and reduce the impact on the environment.

Im Falle der stehenden Anordnung wird der Stator 1 auf die Halterung 2 aufgesetzt. Der Umfang des Stators ist in mehrere Arbeitszonen unterteilt. In Fig. 1 sind deren zwei dargestellt.In the case of the standing arrangement, the stator 1 is on the bracket 2 put on. The circumference of the stator is divided into several working zones. In Fig. 1 shows two of them.

Entsprechend dieser zwei Zonen sind zwei Arbeitskolben 3 und zwei Gegenkolben 4 mit Sperrklinken und Andrückfedern 5 und zwei Führungsköpfe 6 errorderlich. Ebenso werden zwei Ziindkerzen 7, zwei Arretierbolzen 8, zwei Sinlaßventile 9 und zwei hu-;lalSventile 10 erforderlich.Corresponding to these two zones are two working pistons 3 and two Opposing piston 4 with pawls and pressure springs 5 and two guide heads 6 required. Likewise, two spark plugs 7, two locking bolts 8, two inlet valves 9 and two housing valves 10 required.

Auf der Hauptwells 11 silbt die Nabe 12 des 5-armigen Hebels in doppelter Ausführung. Die Hebel 12.1 übernehmen die tibertragung des Drehmomentes von dem Arbeitskolben 3 auf die Hauptwelle 11. Die Hebel 12.2 tragen die Schwenkhebel 13, die über die Laschen 14 auf die Führungsköpfe 6 wirken. Zum Durchtritt der Hebel 12.1 und 13 erhält die Kolbenlaufbahn nach innen zinken umlaufenden Schlitz, der durch die Segmente 15 zwischen den Arbeitskolben 3 und den Gegenkolben 4 verschlossen wird. Abgestützt werden die Segmente 15 durch die Hebel 12.1 und 12.3.On the main shaft 11, the hub 12 of the 5-armed lever has a double syllable Execution. The lever 12.1 take over the transmission of the torque from the Working piston 3 on the main shaft 11. The levers 12.2 carry the pivot levers 13, which act on the guide heads 6 via the tabs 14. To pass the lever 12.1 and 13 receives the piston running track inwardly tines circumferential slot, the closed by the segments 15 between the working piston 3 and the opposing piston 4 will. The segments 15 are supported by the levers 12.1 and 12.3.

Die Steuerung der Ventile 9 und 10 sowie der Arretierbolzen 8 wird über'das Steuergestänge 16 bewirkt. Das Zahnrad 17 mit Innenverzahnung trägt am äußeren Umfang die entsprechenden Steuernocken.The control of the valves 9 and 10 and the locking bolt 8 is via the control linkage 16 causes. The gear 17 with internal teeth carries on outer circumference the corresponding control cam.

Die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine ist wie folgt: In Fig. 1 ist die Stellung Alpha 0 als Winkel des Hebels 12.2 gegen die Waagerechte gezeigt. Zwischen Arbeitskolben 3 und Gegenkolben 4 hat die Kompression des Gasgemisches stattgefunden. Die Zündkerzen 7 zünden. Die Sperrklinken 5 stützen die Gegenkolben 4 gegenßen Stator ab, so daß sich die Arbeitskolben in Pfeilrichtung bewegen und ständig gleichförmig -mit Hilfe der SchwunF,rmassen- umlaufen. Daß die Gegenkolben 4 in ihrer Stellung während des Verbrennungsvorganges und trotz Weiterbewegung der Hebel 12.2 beharren können, ist dadurch möglich, daß die Schwenkhebel 13 an den federnden Anschlag 18 jetzt vorbeigleiten.The mode of operation of the internal combustion engine is as follows: In FIG. 1 the position Alpha 0 is shown as the angle of the lever 12.2 against the horizontal. The gas mixture is compressed between the working piston 3 and the opposing piston 4 took place. The spark plugs 7 ignite. The pawls 5 support the opposed pistons 4 against the stator so that the working pistons move in the direction of the arrow and constantly circulate uniformly - with the help of SchwunF, rmassen-. That the opposed piston 4 in their position during the combustion process and despite further movement of the Lever 12.2 can persist, is possible in that the pivot lever 13 to the resilient stop 18 now slide past.

Wie in Fig.3 dargestellt, bleiben die Gegenkolben 4 in ihrer Stellung, bis die Verbrennungsvorgänge beendet sind, die Schwenkhebel 13 gegen die federnden Anschläge 19 stoßen und der Winkel Alpha 1 beträgt Jetzt wickeln sich die Schwenkhebel 13 bei der Weiterbewegung um die federnden Anschläge 19 ab, mit dem Erfolg, daß die Gegenkolben 4 in Bewegung gesetzt und den Arbeitskolben nacheilen, bis der Winkel Alpha 2 erreicht ist.As shown in Figure 3, the opposed pistons 4 remain in their position, until the combustion processes are ended, the pivot lever 13 against the resilient Bump stops 19 and the angle Alpha 1 is now wrap the pivot levers 13 when moving further around the resilient stops 19, with the result that the opposed piston 4 is set in motion and the working piston lag until the angle alpha 2 is reached.

Dabei wurden die verbrannten Gase durch die Auslaßventile 10 ausgestoßen (Fig.4). Kurz vor dem Zeitpunkt, wo die Schwenkhebel 13 von den federnden Anschlägen freigegeben werden, wurde die Arretierbolzen 8 durch die Steuernocken und Steuerhebel gesenkt (Fig.7,8,9), so daß beim Weiterbewegen der Führungsköpfe 6 die Hebelpaare 20 sich gegen die Arretierbolzen 8 lehnen und dadurch die Haltehebel 21 ausschlagen und so in den Rasten der Führungsbahn Halt finden. Damit ist der Haltepunkt von Führungsköpfen und Gegenkolben festgelegt. Ein gewisser Bremsweg ergibt sich durch die Durchbiegung und Verdrehung der Bolzen 22.At this time, the burned gases were exhausted through the exhaust valves 10 (Fig. 4). Shortly before the point in time when the pivot lever 13 from the resilient stops be released, the locking pin 8 was released by the control cam and control lever lowered (Fig.7,8,9), so that when moving the guide heads 6, the lever pairs 20 lean against the locking bolt 8 and thereby knock out the retaining lever 21 and so find a hold in the notches of the guideway. This is the breakpoint of Guide heads and opposed pistons set. A certain braking distance results from the bending and twisting of the bolts 22.

In Fig. 5 ist gezeigt, wie sich der Winkel des Hebels 12.2 auf Alpha 3 erhöht hat und die Arbeitskolben 5 weitergelaufen sind, während die Gegenkolben 4 weiter still standen. Durch Cifnung der Einlaßventile 9 wurde das frische Gasgemisch angesaugt.In Fig. 5 it is shown how the angle of the lever 12.2 on alpha 3 has increased and the working pistons 5 continued to run while the opposed pistons 4 continued to stand still. By opening the inlet valves 9, the fresh gas mixture sucked in.

Im Zeitpunkt des Anstoßens der Schwenkhebel 15 an die federnden Anschläge 18 werden die Arretierbolzen 8 gelüftet und somit die Gegenkolben 4 freigegeben. Die Gegenkolben wurden arretiert, damit sie sich durch den Saugvorgang der Arbeitskolben nicht bewegen. Durch Anschlag und Abwälzung der Schwenkhebel 13 um die federnden Anschläge eilen die Gegenkolben den Arbeitskolben nach und leiten die Kompression des Gasgemisches ein. Die Einlaßventile wurden vorher l;escE ossen.At the time when the pivot lever 15 hits the resilient stops 18, the locking bolts 8 are lifted and thus the opposing piston 4 is released. The opposed pistons were locked so that they could move through the suction process of the working piston dont move. By stopping and rolling the pivot lever 13 around the resilient The opposing pistons follow the stops behind the working piston and direct the compression of the gas mixture. The inlet valves were previously opened.

In Fig.6 hat sich der ihkeit auf'Al'pha 4 vergrößert. Das ist die Stellung, wo die Gegenkolben die Arbeitskolben eingeholt haben und die Kompression des Gasgemisches vollendet ist. Es erfolgt nun die Zündung. Die Schwenkhebel 13 hatten sich um die federnden Anschläge 18.abgewälzt, so daß die Gegenkolben stehen blieben und sich über die Sperrklinken 5 gegen den Stator abstützten. Die Vorgänge wiederholen sich nun.In Fig. 6 the ihkeit has increased to 'Al'pha 4. That is the Position where the opposed pistons have caught up with the working pistons and the compression of the gas mixture is complete. The ignition now takes place. The pivot levers 13 had rolled around the resilient stops 18, so that the opposed pistons stand remained and supported on the pawls 5 against the stator. The operations repeat themselves now.

Auf Blatt 6 ist noch gegenübergestellt, wie die Arbeitsdrucke bei dem Hubkolbenmotor und der Brennkraftmaschine vorgeschlagener Bauart in Drehmoment umgeformt werden.On sheet 6 there is a comparison of how the working prints at the reciprocating engine and the internal combustion engine proposed type in torque be reshaped.

In Fig.12 ist der Druckverlauf im Zylinder eines Hubkolbenmotors gezeigt Der Druck ist mit P bezeichnet. Durch den Kurbeltrieb, wie in Fig.13 gezeigt, wird jedoch nicht die volle Kraft P zur Erzeugung des Drehmomentes herangezogen, sondern es wirkt nur die Kraft P', die in Fig.12 gestrichelt dargestellt ist.In Fig.12 the pressure curve in the cylinder of a reciprocating engine is shown The pressure is denoted by P. By means of the crank mechanism, as shown in Fig. 13, however, the full force P is not used to generate the torque, but rather only the force P 'acts, which is shown in dashed lines in FIG.

Bei der Brennkraftmaschine vorgeschlagener Bauart wird aber der volle Verbrennungsdruck P(Fig.14) zur erzeugung des Dremomentes herangezogen. Durch den verlängerten Verbrennungsraum wirkt derGasdruck wesentlich länger und es wird das Gasgemisch besser ausgenützt. Hierdurch und durch Entfall des Kurbeltriebs wird der Wirkungsgrad bedeutend angehoben. Da dann auch die Verbrennung des Gasgemisches intensiver ist, ist die vorgeschlagene Maschine weniger umweltbelastend.In the case of the proposed type of internal combustion engine, however, the full Combustion pressure P (Fig. 14) is used to generate the torque. Through the extended combustion chamber, the gas pressure acts much longer and it will Better use of the gas mixture. This and the elimination of the crank drive is the efficiency increased significantly. Then there is also the combustion of the gas mixture is more intense, the proposed machine is less polluting.

ErläUte-rtlngen zu der Figuren 1 bis 14 auf den Zeitchnungsblattern 1 Sis 6 Figur 1 Längsschnitt durch die Maschine Blatt 1 Figur 2 Querschnitt durch die Maschine, entsprechend Blatt 1 der Schnittführung in Figur 1 (Schnitt A-A) Figur 3 Längssc.hnitt in vereinfachter Form mit Blatt 2 der Willkelstellung Alpha l Figur 4 Längsschnitt in vereinfachter Form mit Blatt 2 der Winkelstellung Alpha 2 Figur 5 Längsschnitt in vereinfachter Form mit Blatt 3 der Winkelstellung Alpha 3 Figur 6 Längsschnitt in vereinfachter Form mit Blatt 3 der Winkelstellung Alpha 4 Figur 7 Querschnitt durch den Führungskopf, entsprechend Blatt 4 der Schnittführung B-B in Figur 9 Figur 8 Draufsicht auf den Führungskopf Blatt 4 Figur 9 Draufsicht auf den Führungskopf Blatt 4 Figur 10 Querschnitt durch den fedcrndti Anschlag Blatt 5 Figur 11 Draufsicht auf den federnden Anschlag Blatt 5 Figur 12 Diagramm des Druckverlaufs im Zylinder Blatt 6 eines Hubkolbenmotors Figur 13 Blatt 6 Umformung der Kräfte im Kurbeltrieb Figur 14 Blatt 6 Diagramm des Druckverlaufs in der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine Explanations for Figures 1 to 14 on the newspaper sheets 1 Sis 6 Figure 1 longitudinal section through the machine sheet 1 Figure 2 cross section through the machine, according to sheet 1 of the section in Figure 1 (section A-A) Figure 3 Longitudinal section in simplified form with sheet 2 of the voluntary position Alpha l figure 4 Longitudinal section in simplified form with sheet 2 of the angular position Alpha 2 figure 5 Longitudinal section in simplified form with sheet 3 of the angular position Alpha 3 figure 6 Longitudinal section in simplified form with sheet 3 of the angular position Alpha 4 figure 7 Cross-section through the guide head, according to sheet 4 of section B-B in Figure 9 Figure 8 plan view of the guide head sheet 4 Figure 9 plan view the guide head sheet 4 Figure 10 cross section through the fedcrndti stop sheet 5 Figure 11 Top view of the resilient stop sheet. 5 Figure 12 Diagram of the pressure curve in the cylinder sheet 6 of a reciprocating piston engine Figure 13 sheet 6 transformation of the forces in the crank mechanism Figure 14 sheet 6 diagram of the pressure curve in the proposed Internal combustion engine

Claims (4)

Patentansprüche 1. Brennkraftmaschine mit kreisförmiger Umlaufbahn der Kolbenpaare. Die Umlaufbahn ist in mehrere Zonen unterteilt und erhält in jeder Zone einen Arbeitsimpuis nach dem Viertaktverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zone der Umlaufbahn ein Kolbenpaar läuft und der eine davon als Arbeitskolben 3 ausgebildet ist, über einen Hebei 12.1 den Arbeitsdruck auf die Hauptwelle 11 überträgt und ständig gleichmäßig umläuft; der andere als Gegenkolben 4 wirkt- mit Sperrklinke und Andrückfeder 5 und Führungskopf 6 ausgerüstet ist- und für die Sperrklinke in jeder Zone eine Raste zur Abstützung des Gegenkolbens während des Brennvorganges des Gasgemisches zwischen Arbeits- und Gegenkolben, angebracht ist, daß die Gegenkolben zum Zwecke des Stillstandes während des Zünå- und Ansaugvorgdnges über die Laschen 14, den Schwenkhebeln 15- die in den Hebeln 12.2 gelagert sind- und die federnden Anschläge 18 und 19 steuerbar sind, indem die Schwenkhebel an den federnden Anschlägen 18 und 19 vorbeigleiten,oder aber zum Zwecke des Einholens der Arbeitskolben die Schwenkhebel sich an den federnden Anschlägen abwälzen, nachdem sie vorher anschlugen, daß während die Gegenkolben die Arbeitskolben einholen, die verbrannten Gase über die Ventile 10 ausgestoLSen werden und während des anschlie0enden Still Stillstandes der Gegenkolben dc, frische Gasgemisch über die Ventile 9 für den nächsten Arbeits impuls angesaugt wird und beim nächsten Eiriholen des Arbeitskoibens die Kompression stattfindet, daß während des hnsaugvorganges der Gegenkolben durch eine Arretiervorrichtung festgehalten wird, daß der offene Schlitz in der Laufbahn der Kolben durch ein Segment je Arbeitszone- zwischen Arbeits- und Gegenkolben- abgedichtet wird, die Segmente von Hebeln getragen werden und ständig mit umlaufen.Claims 1. Internal combustion engine with a circular orbit of the piston pairs. The orbit is divided into several zones and receives in each Zone a work pulse according to the four-stroke process, characterized in that A pair of pistons runs in each zone of the orbit and one of them is the working piston 3 is designed, the working pressure on the main shaft 11 via a Hebei 12.1 transmits and constantly rotates evenly; the other acts as a counter-piston 4 Pawl and pressure spring 5 and guide head 6 is equipped and for the pawl a notch in each zone to support the opposed piston during the firing process of the gas mixture between the working piston and the opposing piston, is attached that the opposing piston for the purpose of standstill during ignition and suction via the tabs 14, the pivot levers 15- which are mounted in the levers 12.2- and the resilient ones Stops 18 and 19 are controllable by the pivot lever on the resilient stops 18 and 19 slide past, or for the purpose of hauling in the working piston the Swivel levers roll over the resilient stops after they have previously struck, that while the opposed pistons overtake the working pistons, the burned gases over the valves 10 are triggered and during the subsequent standstill the opposed piston dc, fresh gas mixture through the valves 9 for the next work impulse is sucked in and the next time the work cylinder is picked up, the compression takes place, that during the suction process the opposing piston through a locking device is held that the open slot in the raceway the piston by a segment per working zone - between the working and opposed piston - is sealed, the segments are carried by levers and constantly revolve with. 2. ßrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getrieberad 17 mit Innenverzahnung versehen ist, dessen äußerer Umfang die Steuernocken für die Ventile und-die Arretie'-vorrichtung trägt.2. ßrennkraftmaschine according to claim 1, characterized in that the gear wheel 17 is provided with internal teeth, the outer circumference of which is the control cam for the valves and the locking device. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiS dit Arretiervorrichtung zusätzlich aus den Hebeln 20 und 21 besteht, die über Bolzen 22 verbunden sind (Fig.7,8,9) und daß die Hebel 21 sich in die Rasten der Führungsbahn legen und daß sich durch die Anordnung von Hebel und Bolzen ein Federweg ergibt, 3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that daiS dit locking device also consists of levers 20 and 21, which are bolted 22 are connected (Fig.7,8,9) and that the lever 21 is in the notches of the guide way place and that the arrangement of lever and bolt results in a spring deflection, 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Anschläge (Fig.10,11) aus verschleilifesten Abwälzstücken 25 und den federnden Zwischenstücken 24, die aus speziellen elastischen und geräuschdämpfenden Kunststoffen gefertigt sind, bestehen und daß beide Teile durch federnde Bolzen 25 zusammengehalten werden.4. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the resilient Stops (Fig. 10, 11) from wear-resistant rolling pieces 25 and the resilient intermediate pieces 24, which are made of special elastic and noise-absorbing plastics exist and that both parts are held together by resilient bolts 25.
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