DE3046725A1

DE3046725A1 - Rotary-piston IC engine with two separate piston systems - has variable-vol. inter-piston chambers circulating in set pattern in ring-cylinder

Info

Publication number: DE3046725A1
Application number: DE19803046725
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Santiago Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1982-07-15

Abstract

The rotary-piston IC engine basically is a circular cylinder housing pistons from two separate systems, rotatable about a common axis. Each system has two or more diametrically-opposed pistons fastened to a carrier, operating in combination so that the chambers between them vary in volume as they circulate. The systems are geared to an output-shaft. The cylinder is annular, with peripheral inlets and outlets, and the systems have separate gearing. Piston movement is so co-ordinated that at any instant combustion- and induction-, and compression and exhaust-, chambers are diametrically opposed and travel around the periphery.

Description

Patentanwälte .D ip I.-1/3 g.*"C IV*. W.^a 11 ac h 3046725 .piÄl.'-löja.^ttnJißer KochPatentanwälte .D ip I.-1/3 g. * "C IV *. W. ^a 11 ac h 3046725 .piÄl .'- löja. ^ TtnJißer Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer FeldkampDipl.-Phys. Dr Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

^v ' Datum: 11. Dezember I98O ^v 'Date: December 11, 1989

Unser Zeichen: ig 5^3 _ FOur reference: ig 5 ^ 3 _ F

Dipl.-Ing. RUDOLF KELLER
Roberto del Rio 1423,
Santiago,
CHILEDipl.-Ing. RUDOLF KELLER
Roberto del Rio 1423,
Santiago,
CHILE

Drehkolben-Verbrennun".sniotorRotary piston combustion engine

Die Erfindung bezieht sich auf giJign Drehkorben-Verbrennungsmotor mit einem kreisförmigen/in dem die Kolben von zwei um eine gemeinsame Achse drehbaren Kolbensystemen angeordnet sind, die jeweils mindestens zwei diametral gegenüberliegend an einer Halterungseinrichtung befestigte Kolben einschließen, wobei jeder Kolben des einen Kolbensystems jeweils zwischen Kolben des anderen Kolbensystems angeordnet ist und der Kolbendrehbewegung eine Relativbewegung zwischen den Kolbensystemen überlagert ist, so daß sich bei der Drehung der Kolbensysteme in ihrem Volumen ändernde Kammern zwischen den Kolben der Kolbensysteme gebildet werden, und mit einer Getriebeeinrichtung zur Verbindung der Kolbensysteme mit einer Abtriebswelle. The invention relates to giJign rotary basket internal combustion engines with a circular / in which the pistons of two piston systems rotatable around a common axis are arranged, each of which is attached at least two diametrically opposite to a mounting device Include pistons, each piston of one piston system between pistons of the other piston system is arranged and the piston rotary movement is superimposed on a relative movement between the piston systems, so that when the piston systems rotate, chambers between the pistons of the piston systems change in volume are formed, and with a transmission device for connecting the piston systems to an output shaft.

Es ist ein Drehkolben-Verbrennungsmotor mit Kolben in Form von Flügelkolben bekannt (DE-OS Λ 4-26 022), bei dem die Kolbensysteme durch ein Steuergetriebe miteinander und mit der Abtriebswelle verbunden sind. Die Kolben sind als Sektoren einer ebenen Kreisscheibe ausgebildet und der kreisförmige Zylinder ist so eingeteilt, daß nur ein bestimmtes Segment als Brennkammer vorgesehen ist, während andere Segmente als Einlaß-, Kompressions- und Ausstoßsegmente dienen. Bei diesem Motor treten pro vollständiger Umdrehung vier Kraftimpulse auf. Die Einlasse und Auslässe werden durch die Flügelkolben selbst verschlossen, so daß keine Ventile erforderlich sind. Bei derartigen, in Form von Sektoren einer ebenen Kreisplatte ausgebildeten Kolben ist die Abdichtung gegenüber den Zylinderwandungen schwierig zu erzielen und weiterhin istA rotary piston internal combustion engine with pistons in the form of vane pistons is known (DE-OS Λ 4-26 022), in which the piston systems are connected to one another and to the output shaft by a control gear. The pistons are designed as sectors of a flat circular disk and the circular cylinder is divided so that only a certain segment is provided as the combustion chamber, while other segments serve as inlet, compression and discharge segments. With this motor, four force impulses occur per complete revolution. The inlets and outlets are closed by the wing pistons themselves so that no valves are required. In the case of pistons of this type, designed in the form of sectors of a flat circular plate, the seal with respect to the cylinder walls is difficult to achieve and continues to be

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es wünschenswert, die Leistungsausbeute bei einem vorgegebenen Motorvolumen und damit Motorgewicht noch weiter zu vergrößern.it is desirable to have the power output at a given To increase engine volume and thus engine weight even further.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolben-Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine vergrößerte Leistungsausbeute, bezogen auf das Motorvolumen und Motorgewicht, ermöglicht und bei dem die Abdichtprobleme weitgehend verringert sind.The invention is based on the object of a rotary piston internal combustion engine of the type mentioned to create, based on an increased power output on the engine volume and engine weight, and in which the sealing problems are largely reduced.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Uiteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the claims.

Der erfindungsgemäße Drehkolben-Verbrennungsmotor ergibt pro vollständiger Umdrehung der Kolbensysteme acht Krafthübe, so daß die Leistungsausbeute bei einem vorgegebenen Motorvolumen und Motorgewicht wesentlich vergrößert ist, und weiterhin wird aufgrund der Verwendung von Ringzylindern und im Querschnitt kreisringförmigen Kolben die Abdichtung wesentlich erleichtert, da herkömmliche Kolbenringe für diesen Zweck verwendet werden können.The rotary piston internal combustion engine according to the invention results eight power strokes per complete revolution of the piston systems, so that the power output at a given Engine volume and engine weight is significantly increased, and continues to be due to the use of ring cylinders and pistons with a circular ring in cross section make sealing much easier, as conventional piston rings can be used for this purpose.

Der erfindungsgemäße Motor kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit Ventilen ausgestattet sein oder die Kolben selbst können am Ringzylinderumfang ausgebildete Einlaß- und Auslaßöffnungen in vorgegebenen Stellungen verschließen, so daß keine getrennten Ventile und Ventilbetätigungen erforderlich sind. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Motor sowohl als Benzin- oder Gasmotor mitThe engine according to the invention can according to one embodiment of the invention be equipped with valves or the pistons themselves can inlet formed on the circumference of the ring cylinder and close outlet openings in predetermined positions so that there are no separate valves and valve actuations required are. Furthermore, the engine according to the invention can be used both as a gasoline or gas engine

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Zündkerzen oder als Dieselmotor mit Einspritzdüsen ausgebildet sein.Spark plugs or designed as a diesel engine with injection nozzles be.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

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-jar--jar-

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer ersten Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors ,1 shows a partially sectioned end view of a first embodiment of the rotary piston internal combustion engine ,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II nach Fig. 1 in Richtung der gezeigten Pfeile,Fig. 2 is a sectional view along the line II-II according to Fig. 1 in the direction of the arrows shown,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III nach Fig. 1 in Richtung der Pfeile,Fig. 3 is a sectional view along the line III-III according to Fig. 1 in the direction of the arrows,

Fig. Ί eine schematische Darstellung der aufeinanderfolgenden Bewegungen der Kolbensysteme zur Erläuterung der Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors nach den Fig. 1 bis 3,Fig. Ί a schematic representation of the successive Movements of the piston systems to explain the embodiment of the rotary piston internal combustion engine according to FIGS. 1 to 3,

Fig. 5 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors j5 shows a simplified schematic sectional view of a second embodiment of the rotary piston internal combustion engine j

Fig. 5 a weiter vereinfachte schematische Darstellungen bis 5 c zur Erläuterung des Arbeitsablaufes bei der Ausführungsform nach Fig. 5,5 a further simplified schematic representations to 5 c for explaining the workflow in the embodiment according to Fig. 5,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform des Verbrennungsmotors nach dem Arbeitsprinzip gemäß den Fig. 5 und 5a-5c.6 shows a cross-sectional view through an embodiment of the internal combustion engine according to the working principle according to FIGS. 5 and 5a-5c.

In Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten ventilgesteuerten Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors gezeigt. Dieser Motor weist einen ttingzylinder 1 auf, der in der insbesondere aus Fig. 2In Fig. 1 is a partially sectioned view of a first valve-controlled embodiment of the rotary piston internal combustion engine shown. This motor has a tting cylinder 1, which in the particular from FIG

erkennbaren Weise durch zwei Halbschalen 1a und 1b gebildet ist, die miteinander verschraubt sind, so daß sich eine einfache Herstellung ergibt. In dem Ringzylinder laufen in der insbesondere aus Fig. 4 erkennbaren Weise zwei KoIbensysteme um, die jeweils zwei diametral gegenüberliegende Kolben 4- und 5 bzw. 6 und 7 aufweisen. In der vereinfachten Darstellung nach Fig. 4- sind die Kolbenpaare eines Kolbensystems durch Stege verbunden, die jedoch in der Praxis in der aus den Fig. 1 bis 3 erkennbaren Weise durch Halterungseinrichtungen in Form von scheibenförmigen Elementen 8, 9 gebildet sind. Der Ringzylinder 1 weist an seinem Innenumfang einen offenen Schlitz 10 auf, durch den hindurch sich der Außenumfang der scheibenförmigen Elemente 8, 9 erstreckt, die gegeneinander und gegen die Ränder des offenen Schlitzes 10 abgedichtet sind. Diese Abdichtung kann in der in Fig. dargestellten Weise durch Labyrinthdichtungen erzielt werden oder es können Expansions-Dichtungsringe verwendet werden, wie sie bei Hochdruck-Dampfturbinen Verwendung finden. Selbstverständlich sind an dieser Stelle auch andere bekannte Dichtungselemente verwendbar.recognizable way formed by two half-shells 1a and 1b which are screwed together, so that there is easy manufacture. In the ring cylinder In the manner that can be seen in particular from FIG. 4, two piston systems run around, each of which is two diametrically opposite one another Pistons 4 and 5 or 6 and 7 have. In the simplified representation of Fig. 4- are the piston pairs of a piston system connected by webs, which, however, can be seen in practice in FIGS. 1 to 3 Way by holding devices in the form of disc-shaped elements 8, 9 are formed. The ring cylinder 1 has an open slot 10 on its inner circumference, through which the outer circumference extends of the disc-shaped elements 8, 9 extending against each other and against the edges of the open slot 10 are sealed. This seal can be achieved in the manner shown in Fig. By labyrinth seals or expansion sealing rings such as those used in high pressure steam turbines can be used Find. Of course, other known sealing elements can also be used at this point.

Die beiden scheibenförmigen Elemente 8, 9 sind über Lager 12, 12' bzw. 13, 13' auf der Abtriebswelle drehbar gelagert, die ihrerseits über nicht dargestellte Lager im Motorgehäuse gelagert ist. Zwischen den scheibenförmigen Elementen 8, 9 und der Abtriebswelle 11 sind Freilaufkupplungen 14, 15 angeordnet, die die Kraftübertragung von den scheibenförmigen Elementen auf die Abtriebswelle 11 nur in einer Drehrichtung ermöglichen. The two disc-shaped elements 8, 9 are rotatably supported by bearings 12, 12 'and 13, 13' on the output shaft, which in turn is supported by bearings (not shown) in the motor housing. Overrunning clutches 14, 15 are arranged between the disk-shaped elements 8, 9 and the output shaft 11 , which enable the power transmission from the disk-shaped elements to the output shaft 11 in only one direction of rotation.

Diese Freilaufanordnungen können durch Klinken-Sperrad-These freewheel arrangements can be made by ratchet ratchet

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Anordnungen oder Klemmkörper-Freilaufkupplungen gebildet sein, oder es können andere, eine Kraftübertragung nur in einer Drehrichtung ermöglichende Einrichtungen vorgesehen sein.Formed arrangements or sprag overrunning clutches be, or other devices that allow power transmission only in one direction of rotation can be provided be.

Mit den scheibenförmigen Elementen 8, 9 sind weiterhin Klinkenradanordnungen 16, 17 verbunden, die mit insbesondere aus Fig. 1 erkennbaren Sperrklinken 18, 19 zusammenwirken, wobei die Sperrklinken für ein Klinkenrad um gegeneinander versetzt sind und in die Aussparungen des Klinkenrades einfallen können. Der Zeitpunkt des Einfaliens der Sperrklinken in das Klinkenrad wird im folgenden anhand der Fig. 4 noch näher erläutert.With the disk-shaped elements 8, 9 ratchet wheel assemblies 16, 17 are also connected, in particular with from Fig. 1 recognizable pawls 18, 19 cooperate, the pawls for a ratchet wheel are offset from one another and can fall into the recesses of the ratchet wheel. The time of the fall the pawls in the ratchet wheel will be explained in more detail below with reference to FIG.

Bei" der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 sind mit den scheibenförmigen Elementen 8, 9 weiterhin Nockenscheiben 20, 21 verbunden, die zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile, z. B. der Ventile 22, 23 dienen. Schließlich trägt Jedes scheibenförmige Element 8, 9 noch Zahnkränze 24, 25» die für den Eingriff mit Ritzeln von nicht dargestellten Anlaßmotoren bestimmt sind, die beim Anlassen^ des Motors abwechselnd eingeschaltet werden.In "the embodiment of FIGS. 1 to 4 are with the disk-shaped elements 8, 9 further connected to cam disks 20, 21, which are used to actuate the inlet and Exhaust valves, e.g. B. the valves 22, 23 are used. Finally, each disk-shaped element 8, 9 also carries gear rings 24, 25 »those for engagement with pinions from not Starter motors shown are determined, which are switched on alternately when starting ^ the engine.

Auf die Ausgestaltung der Ventilanordnungen sowie ihre Betätigung soll hier nicht näher eingegangen werden, da für diese Ausgestaltung eine Vielzahl von dem Fachmann gut bekannten Möglichkeiten zur Verfugung steht, und es ist in Fig. 1 lediglich als Beispiel eine Anordnung von Nockenscheibenfolgern und Stoßstangen sowie Kipphebeln dargestellt.On the design of the valve assemblies and their Actuation is not to be discussed in more detail here, since a large number of those skilled in the art are responsible for this configuration well-known possibilities are available, and there is shown in FIG. 1, by way of example only, an arrangement of Cam followers and bumpers and rocker arms shown.

Auch die Ausgestaltung der Klinkenradanordnungen zumThe design of the ratchet wheel assemblies for

* 9 Ik w * ** 9 Ik w * *

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Arretieren der Kolbensysteme in vorgegebenen, anhand der Fig. 4 noch näher zu erläuternden Drehstellungen kann auf vielfältige, dem Fachmann gut bekannte Weise erfolgen.The piston systems can be locked in predetermined rotational positions, which will be explained in greater detail with reference to FIG. 4 in a variety of ways well known to those skilled in the art.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für die Befestigung der einzelnen Kolben an den scheibenförmigen Elementen dargestellt. Die einzelnen Kolben sind an laschenförmigen, sich an radial nach außen erstreckenden Fortsätzen der scheibenförmigen Elemente 8, 9 mit Hilfe eines Kolbenbolzens 27 befestigt, so daß ein gewisser Ausgleich von Toleranzen möglich ist. Die Kolben 26 weisen in allgemein üblicher Weise Kolbenringe 28 (Fig. 1) auf, die eine Dichtung des Kolbenumfangs gegenüber dem Ringzylinder 1 ermöglichen, der in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise durch Zusammenschrauben von zwei Halbschalen 1a, 1b gebildet ist.In Fig. 3 an example of the attachment of the individual pistons to the disk-shaped elements is shown. The individual pistons are on tab-shaped, radially outwardly extending extensions of the disk-shaped elements 8, 9 fixed by means of a piston pin 27, so that a certain compensation of Tolerances is possible. The pistons 26 have in a generally customary manner piston rings 28 (FIG. 1), the one Allow sealing of the piston circumference with respect to the ring cylinder 1 in the manner shown in FIG is formed by screwing together two half-shells 1a, 1b.

Im folgenden wird anhand der Fig. 4 die Wirkungsweise der Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors nach den Fig. 1 bis 3 erläutert. In Fig. 4 sind die Kolben des ersten Kolbensystems mit 4 und 5 bezeichnet, während die Kolben des zweiten Kolbensystems mit 6 und 7 bezeichnet sind.The mode of operation of the embodiment of the rotary piston internal combustion engine is illustrated below with reference to FIG Figs. 1 to 3 explained. In Fig. 4, the pistons of the first piston system are denoted by 4 and 5, while the Pistons of the second piston system are denoted by 6 and 7.

Ausgehend von der in Fig. 4 mit a bezeichneten Ausgangsstellung verläuft der Betriebsvorgang des Drehkolben-Verbrennungsmotors wie folgt: In Fig. "4a ist das erste Kolbensystem mit Hilfe der nur schematisch angedeuteten Klinkenradanordnung 17' arretiert und das vorher angesaugte Gemisch wurde zwischen den Kolben 5 und 7Proceeding from the starting position denoted by a in FIG. 4 The operating process of the rotary piston internal combustion engine proceeds as follows: In FIG. 4a is the first piston system locked with the aid of the ratchet wheel arrangement 17 ', which is only indicated schematically, and the previously sucked in Mixture was between flasks 5 and 7

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komprimiert und wird nunmehr gezündet. Bei der hierbei einsetzenden Verbrennung wird ein Arbeitshub auf das zweite Kolbensystem mit den Kolben 6, 7 ausgeübt, da der Kolben 5 arretiert ist und sich lediglich der Kolben 7 bewegen kann. Hierbei wird zwischen den Kolben 7 und 4 befindliches frisches Gemisch komprimiert, während zwischen den Kolben 4 und 6 frisches Gemisch angesaugt wird. Bei dem in Fig. 4b dargestellten Betriebszustand wird das bei dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsvorgang entstehende Abgas durch öffnen des entsprechenden Auslaßventils aus dem Raum zwischen den Kolben 5» 7 abgegeben und gleichzeitig wurde bei Erreichen der maximalen Kompression das zweite Kolbensystem mit den Kolben 6, 7 durch die schematisch dargestellte Klinkenradanordnung arretiert. Es wird nun das zwischen den Kolben 7 und 4 befindliche komprimierte Verbrennungsgemisch gezündet, wodurch der Kolben 4 und damit der Kolben 5 einen Arbeitshub ausführt und in die in Fig. 4c dargestellte Stellung gelangt. Das zwischen den Kolben 7 und 4 befindliche verbrannte Treibstoffgemisch wird ausgestoßen und bei der Bewegung des Kolbens 4 wird das bei der Bewegung des Kolbens 6¹ aus der Stellung nach Fig. 4a in die Stellung nach Fig. 4b angesaugte frische Treibstoffgemisch komprimiert, worauf schließlich das erste Kolbensystem mit den Kolben 4 und 5 in der in Fig. 4c gezeigten Stellung arretiert wird. Gleichzeitig wurde beim Übergang von der Stellung nach Fig. 4b in die Stellung nach Fig. 4c zwischen den Kolben 6 und 5 frisches Treibstoffgemisch angesaugt.compressed and is now ignited. During the combustion that starts here, a working stroke is exerted on the second piston system with the pistons 6, 7, since the piston 5 is locked and only the piston 7 can move. Here, fresh mixture located between pistons 7 and 4 is compressed, while fresh mixture is sucked in between pistons 4 and 6. In the operating state shown in Fig. 4b, the exhaust gas resulting from the combustion process described above is released from the space between the pistons 5 »7 by opening the corresponding exhaust valve and at the same time the second piston system with the pistons 6, 7 was through when the maximum compression was reached locked the ratchet assembly shown schematically. The compressed combustion mixture located between the pistons 7 and 4 is now ignited, as a result of which the piston 4 and thus the piston 5 performs a working stroke and reaches the position shown in FIG. 4c. The burnt fuel mixture located between the pistons 7 and 4 is expelled and when the piston 4 moves, the ^{fresh fuel mixture sucked in when the piston 6 1} moves from the position according to FIG. 4a to the position according to FIG. 4b is compressed first piston system with the pistons 4 and 5 is locked in the position shown in Fig. 4c. At the same time, during the transition from the position according to FIG. 4b to the position according to FIG. 4c, fresh fuel mixture was sucked in between the pistons 6 and 5.

Die Stellung nach Fig. 4d wird nach Zünden und Verbrennen des Gemisches zwischen den Kolben 4 und 6 nach Fig. 4c unter Weiterbewegung des zweiten Kolbensystems mit denThe position according to FIG. 4d is after ignition and combustion of the mixture between the pistons 4 and 6 according to FIG. 4c while moving the second piston system with the

Kolben 6 und 7 bei arretiertem erstem Kolbensystem erreicht. Hierbei wird frisches Treibstoffgemisch zwischen den Kolben 6 und 5 komprimiert und zwischen den Kolben 5 und 7 frisches Treibstoffgemisch angesaugt, während das verbrannte Gemisch zwischen den Kolben 7 und 4 ausgestoßen wird, worauf dann in der Stellung nach Jig. 4-d die Zündung des komprimierten Gemisches zwischen den Kolben 5 und 6 durchgeführt wird.Pistons 6 and 7 reached with the first piston system locked. Here is fresh fuel mixture between the piston 6 and 5 is compressed and fresh fuel mixture is sucked in between the pistons 5 and 7, while the burnt mixture is expelled between pistons 7 and 4, whereupon in the position according to Jig. 4-d the Ignition of the compressed mixture between pistons 5 and 6 is carried out.

Bei der Verbrennung des Gemisches zwischen den Kolben 5 und 6 nach Fig. 4-d führt das erste Kolbensystem wiederum einen Arbeitshub aus, bei dem zwischen den Kolben 4- und 7 frisches Treibstoffgemisch angesaugt wird, während das verbrannte Treibstoffgemisch zwischen den Kolben 4- und 6 ausgestoßen wird und das vorher angesaugte Treibstoffgemisch zwischen den Kolben 5 imcl 7 komprimiert wird, so daß die Stellung nach Fig. 4-e erreicht wird. In dieser Stellung wird das erste Kolbensystem mit den Kolben 4 und 5 wiederum arretiert und das Gemisch zwischen den Kolben 5 und 7 wird gezündet, worauf die beschriebenen Vorgänge in ähnlicher Weise ablaufen, bis die Stellung nach Fig. 4-f erreicht wird. In dieser Stellung wird das zweite Kolbensystem arretiert, das zwischen den Kolben 7 und 4- befindliche Gemisch wird gezündet, so daß schließlich die Stellung nach Fig. 4-g erreicht wird, in der das komprimierte Gemisch zwischen den Kolben 4- und 6 gezündet wird, worauf das zweite Kolbensystem einen Arbeitshub ausführt und die Stellung nach Fig. 4-h erreicht wird. In dieser Stellung wird das Gemisch zwischen den Kolben 5 und 6 gezündet und das erste Kolbensystem führt einen Arbeitshub aus, worauf die Ausgangsstellung nach Fig. 4a erreicht wird. 'During the combustion of the mixture between the pistons 5 and 6 according to Fig. 4-d leads the first piston system again a working stroke, in which fresh fuel mixture is sucked in between pistons 4 and 7, while the Burned fuel mixture between pistons 4 and 6 is ejected and the previously sucked in fuel mixture is compressed between the pistons 5 imcl 7, so that the position of Fig. 4-e is reached. In this Position the first piston system with pistons 4 and 5 is locked again and the mixture between the pistons 5 and 7 are ignited, whereupon the processes described run in a similar manner until the position according to Fig. 4-f is reached. The second piston system is in this position locked, the mixture located between the pistons 7 and 4- is ignited, so that finally the Position according to Fig. 4-g is reached in which the compressed Mixture between pistons 4 and 6 is ignited, whereupon the second piston system performs a working stroke and the position of Fig. 4-h is reached. In this position the mixture between pistons 5 and 6 is ignited and the first piston system performs a working stroke, whereupon it reaches the starting position according to FIG. 4a will. '

INSPECTEDINSPECTED

Bei dieser Betriebsweise wird der jeweils nachlaufende Kolben unter Abgabe der Kompressionsleistung an das zwischen dem vorlaufenden und dem nachlaufenden Kolben befindliche frische Treibstoffgemisch abgebremst, so daß die Arretierung dieses nachlaufenden Kolbens durch die Klinkenradanordnung problemlos erfolgen kann.In this mode of operation, the respective trailing piston is transferred to the between the leading and trailing piston located fresh fuel mixture braked so that this trailing piston can be locked in place by the ratchet arrangement without any problems.

Wie aus der Arbeitsfolge gemäß Fig. 4- zu erkennen ist, laufen die Verbrennungskammern, die Ausstoßkammern, die Ansaugkammern und die Kompressionskammern im Inneren des Ringzylinders um,' so daß bei einer einzigen vollständigen Umdrehung der beiden Kolbensysteme acht Zündvorgänge und damit Arbeitshübe erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich höhere Leistungsausbeute bei einer vorgegebenen Motorgröße und einem vorgegebenen Motorgewicht.As can be seen from the work sequence according to Fig. 4-, the combustion chambers, the discharge chambers, the suction chambers and the compression chambers inside the ring cylinder, 'so that at a single complete revolution of the two piston systems, eight ignition processes and thus working strokes take place. Through this the result is a significantly higher power output for a given engine size and weight.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wurde der Ansaug- und Ausstoßvorgang durch Ventile gesteuert. Der beschriebene Drehkolben-Verbrennungsmotor kann jedoch auch ventillos ausgebildet werden, wobei diametral angeordnete Einlaß- und Auslaßschlitze am Außenumfang des Ringzylinders vorgesehen sein müssen, die durch die Kolben selbst verschlossen werden. Eine derartige Ausgestaltung ist sowohl mit Kolbensystemen mit jeweils zwei Kolben ausführbar, vorzugsweise bei Verwendung von zwei miteinander gekoppelten Drehkolben-Verbrennungsmotorsystemen, es ist jedoch gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, Kolbensysteme mit jeweils vierIn the embodiment of FIGS. 1 and 2, the Suction and discharge process controlled by valves. The rotary piston internal combustion engine described can, however can also be designed without valves, with diametrically arranged inlet and outlet slots on the outer circumference of the Ring cylinder must be provided, which are closed by the piston itself. Such a design can be implemented with piston systems with two pistons each, preferably when using two together coupled rotary piston internal combustion engine systems, but according to a further embodiment of the Invention also possible piston systems with four each

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Kolben zu verwenden, wie dies in den Fig. 5 bis 6 dargestellt ist.To use piston, as shown in Figs.

Diese Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors benötigt lediglich zwei Zündkerzen und zwei Paare von jeweils diametral gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen ₃ wobei auf getrennte Ventile und die zugehörigen Betätigungseinrichtungen verzichtet werden kann, so daß sich eine vereinfachte Konstruktion ergibt.This embodiment of the rotary piston internal combustion engine only requires two spark plugs and two pairs of diametrically opposed inlet and outlet openings _3, whereby separate valves and the associated actuating devices can be dispensed with, so that a simplified construction results.

Diese Ausführungsform kann auch als Dieselmotor ausgebildet sein, wobei die Zündkerzen entfallen und zwei Einspritz— systeme und zwei Paare von jeweils diametral gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßö.ffnungen vorgesehen werden. Die Einspritzung des Dieseltreibstoffs kann vorzugsweise über •Vorkammern erfolgen und die Einspritzpumpen können mechanische , durch Nockenscheiben betätigte Einspritzpumpen sein. Gegebenenfalls können in üblicher Weise Glühkerzen vorgesehen werden. ·.This embodiment can also be designed as a diesel engine be, with the spark plugs omitted and two injection systems and two pairs of each diametrically opposed Inlet and outlet openings are provided. the Injection of the diesel fuel can preferably take place via • pre-chambers and the injection pumps can be mechanical , be cam operated injection pumps. If necessary, glow plugs can be provided in the usual way will. ·.

In Fig. 5 ist eine vereinfachte schematische Ansicht zur Verdeutlichung des Aufbaus dieser Ausführungsform des Drehkolben-Verbrennungsmotors gezeigt. Aus Fig. 5 sind zwei Kolbensysteme mit jeweils vier Kolben A^bis A₁^ bzw. B₁ bis Bj. zu erkennen, wobei die beiden Kolbensysterne auf getrennten Halterungeinrichtungen befestigt sind.FIG. 5 shows a simplified schematic view to illustrate the structure of this embodiment of the rotary piston internal combustion engine. From Fig. 5, two piston systems, each with four pistons A ^ to A ₁ ^ and B ₁ to Bj. Can be seen, the two piston systems being attached to separate mounting devices.

Die beiden Halterungseinrichtungen der beiden Kolbensysteme sind über Freilaufkupplungen mit der Welle 11^f gemäß Fig. 5 und 6 verbunden und sie sind weiterhin direkt mit Klinkenrädern 111 bzw. 113 verbunden, die mit Sperrklinken 110 bzw. 112 zusammenwirken. Jedes Klinkenrad weist vier einen gegenseitigen Winkelabstand von 90 .aufweisende Ausparungen auf, in die die Sperrklinken einfallen können. In. Fig. 6 ist lediglich die linke Hälfte mit dem Kolbensystem A,The two holding devices of the two piston systems are connected via overrunning clutches to the shaft ^11f according to FIGS. 5 and 6 and they are also connected directly to ratchet wheels 111 and 113, which interact with pawls 110 and 112, respectively. Each ratchet wheel has four recesses at a mutual angular distance of 90, into which the pawls can fall. In. Fig. 6 is only the left half with the piston system A,

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d.h. mit äen Kolben A. bis A₂, ^und den zugehörigen Klinken rad- und Freilaufkupplungsanordnungen ausführlicher dargestellt. Die rechte Hälfte für das Kolbensystem B mit dem Kolben B^ bis B^ ist spiegelbildlich, jedoch mit entsprechender Versetzung der Kolben angeordnet. Als Beispiel für die Freilaufkupplungen sind in den Fig. 5 und 6 redervorgespannte Kupplungsrollen 114 dargestellt, die in einem Außenring 114b angeordnet sind und mit einem innenliegenden Nockenkörper Il4a zusammenwirken. Zwischen den Halterungseinrichtungen für die beiden Kolbensysteme sind vorzugsweise Gummipuffer 130 angeordnet, die bei fehlender Kompression ein aufeinanderprallen der Kolben der einzelnen Kolbensysteme verhindern. V/eiterhin ist in Fig. 6 eine Preßluftleitung dargestellt, die in Bereich der Kompressionskammern in den Ringzylinder mündet und das. Einleiten von Preßluft zum Anlaßvorgang ermöglicht. Die in Fig. β dargestellte Ausführungsform zeigt einen Benzinmotor, der jedoch bei Ersatz der Zündkerzen durch Einspritzdüsen, die über eine Vorkammer Dieseltreibstoff in den Ringzylinder einspritzen,als Dieselmotor in gleicher Weise verwendbar ist, wie dies bereits erwähnt wurde.ie AEEN piston to A. A _2, ^u nd wheel- the associated pawls and one-way clutch assemblies shown in greater detail. The right half for the piston system B with the piston B ^ to B ^ is a mirror image, but arranged with a corresponding offset of the pistons. As an example of the overrunning clutches, re-preloaded clutch rollers 114 are shown in FIGS. 5 and 6, which are arranged in an outer ring 114b and cooperate with an inner cam body 114a. Between the holding devices for the two piston systems, rubber buffers 130 are preferably arranged, which prevent the pistons of the individual piston systems from colliding with one another in the absence of compression. In addition, FIG. 6 shows a compressed air line which opens into the annular cylinder in the area of the compression chambers and enables compressed air to be introduced for the starting process. The embodiment shown in Fig. Β shows a gasoline engine, but when the spark plugs are replaced by injection nozzles that inject diesel fuel into the ring cylinder via a prechamber, it can be used as a diesel engine in the same way, as already mentioned.

Im folgenden wird anhand der Fig. 5 a bis 5 c die Betriebsfolge eines derartigen Drehkolben-Verbrennungsmotors näher erläutert, wobei die Figuren 5a bis 5c noch weiter schematisiert sind.In the following, the operating sequence of such a rotary piston internal combustion engine is explained in more detail with reference to FIGS. 5 a to 5 c explained, with Figures 5a to 5c even further schematized are.

In Fig. 5a ist eine Ausgangsstellung für einen Krafthub gezeigt, in der das erste Kolbensystem mit den Kolben A,, bis A^ durch, das Klinkenrad 111 und die zugehörige Sperrklinke 110 gegen eine Rückwärtsdrehung arretiert ist. Das zweite Kolbensystem mit den Kolben B^ bis B^ wurde durch das Zusammenwirken des zweiten Klinkenrades 113 und der zugehörigen Sperrklinke 112 in gewissem Ausmaß zur Erzielung einer Kompression zwischen den Kolben A^ und B^ sowie A, und B-z gebremst, worauf das frische Treibstoffgemisch zwischen den Kolben A^, B^ bzw. A,, B, gezündet wird. Das zweite Kolbensystem führt dann einen Arbeitshub aus, bei dem das bereits verbrannte Gemisch zwischen den Kolben B^ und Ap bzw. B^ und A^ ausgestoßen wird und gleichzeitig frisches Gemisch zwischen den Kolben A^, B^ bzw. Ag, B2 angesaugt wird. Die Zündung überwindet hierbei die Federdruckblockierung zwischen der Klinkenscheibe 113 und der Sperrklinke 112. Beim Arbeitshub wird zwischen den Kolben B,, A,- und Bo» A, befindliches, vorherIn Fig. 5a an initial position for a power stroke is shown in which the first piston system with the pistons A 1 to A ^ through, the ratchet wheel 111 and the associated pawl 110 is locked against reverse rotation. The second piston system with the pistons B ^ to B ^ was braked to a certain extent by the interaction of the second ratchet wheel 113 and the associated pawl 112 to achieve compression between the pistons A ^ and B ^ as well as A, and Bz , whereupon the fresh fuel mixture between the pistons A ^, B ^ or A ,, B, is ignited. The second piston system then performs a working stroke in which the already burned mixture is expelled between pistons B ^ and Ap or B ^ and A ^ and at the same time fresh mixture is sucked in between pistons A ^, B ^ or Ag, B2 . The ignition overcomes the spring pressure blocking between the pawl disc 113 and the pawl 112. During the working stroke, something is located between the pistons B ,, A, - and Bo »A, before

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angesaugtes frisches Treibstoffgemisch komprimiert, wobei der Kompressionsdruck zwischen den Kolben Bp, A, und B^,, A^ so weit ansteigt, daß das erste Kolbensystem in Bewegung gesetzt wird, bis es in die in Fig. 5c dargestellte Ausgangsstellung für den nächsten Krafthub gelangt, und in dieser Stellung nach Fig. 5° wird das zweite Kolbensystem durch die zugehörige Klinkenradanordnung gegen eine Rückwärtsdrehung arretiert, und das erste Kolbensystem wird in gewissem Ausmaß gebremst und arretiert, damit eine Kompression zwischen den Kolben B^, A,. bzw. Bp, A* erfolgen kann. Damit ist dann wieder die Ausgangsstellung gemäß Fig. 5a erreicht, wobei jedoch das zweite Kolbensystem die nachlaufenden Kolben aufweist, während das erste Kolbensystem die vorlaufenden Kolben aufweist, die den nachfolgenden Arbeitshub ausführen.sucked in fresh fuel mixture compressed, whereby the compression pressure between pistons Bp, A, and B ^ ,, A ^ increases so far that the first piston system is in motion is set until it reaches the starting position shown in Fig. 5c for the next power stroke, and in this position according to FIG. 5 °, the second piston system locked against reverse rotation by the associated ratchet assembly, and the first piston system is braked and locked to a certain extent, so that a compression between the pistons B ^, A ,. or Bp, A * can be done. This is the starting position again achieved according to FIG. 5a, but with the second piston system the trailing pistons, while the first piston system has the leading pistons that the execute the following working stroke.

Bei dieser Betriebsweise gemäß den Fig. 5a bis 5c wird jedes Kolbensystem abwechselnd um jeweils eine Viertelumdrehung weiterbewegt, wobei zwei gleichzeitige Krafthübe auftreten. Auf jede volle Umdrehung der Motorwelle entfallen damit vier doppelte Krafthübe, so daß sich eine sehr höhe Leistungsausbeute ergibt.In this mode of operation according to FIGS. 5a to 5c each piston system is moved alternately by a quarter turn, with two simultaneous power strokes appear. For each full revolution of the motor shaft, there are four double power strokes, so that one very high power output results.

Das durch einen Krafthub angetriebene Kolbensystem wird vor seiner Arretierung durch den Korafpessio&i$ψW&k zwischen anderen Kolben der beiden Kolbensystems abgebremst, und zwar mit progressiv ansteigender Kraft, so daß die Arretierung problemlos erfolgen kann.The piston system driven by a power stroke is braked before it is locked by the Korafpessio & i $ ψW & k between other pistons of the two piston systems, with progressively increasing force so that locking can take place without any problems.

?in besonderer Vorteil der AusfükfungffojSfi^i^ii4&n Fig. 5a bis 5c besteht in dem Fortfall jeglicher Ventile, da die Einlaß- und Auslaßöffnungen in den entsprechenden? in particular advantage of the AusfükfungffojSfi ^ i ^ ii4 & n Fig. 5a to 5c consists in the elimination of any valves, since the inlet and outlet openings in the corresponding

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3 U 4 b /1 b3 U 4 b / 1 b

- -84 -- -84 -

. 22 '. 22 '

Stellungen der KoIbensysterne durch die Kolben selbst verschlossen werden. Die übrigen Einzelheiten der nur schematisch in den Fig. 5a bis 5c dargestellten Ausführungsform entsprechen denen der Ausführungsform nach den Fig. Λ bis 4-, so daß weitere Erläuterungen hierzu nicht erforderlich sind.Positions of the piston systems are closed by the piston itself. The remaining details of the embodiment shown only schematically in FIGS. 5a to 5c correspond to those of the embodiment according to FIGS. Λ to 4-, so that further explanations are not required.

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Claims

Patent Attorneys .D i ^ Ι.- | Λ gr'C urt Wjal lach

3 O 4 6 7 2 5Dijfj.- UAifrv & k ** ^Koch Dlpl.-Phys, Dr, Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D -8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

Date: n December 1330

Our reference: l6 6l8 P / nu

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(1 J rotary piston internal combustion engine with a circular cylinder in which the pistons of two piston systems are arranged which can be rotated about a common axis, each of which includes at least two pistons fastened diametrically opposite to a mounting device, with each piston of the one piston system between ■ pistons of the Another piston system is arranged and the piston rotary movement is superimposed on a relative movement between the piston systems, so that when the piston systems rotate, chambers of changing volume are formed between the pistons of the piston systems, and with a gear unit for connecting the piston systems to a drive shaft, characterized that the circular cylinder is designed as a ring cylinder, that separate transmission devices are provided between the individual piston systems and the drive shaft, that a number of outlets and inlets are arranged on the circumference of the ring cylinder, there ß the movement of the pistons of the piston systems takes place in such a way that at each point in time diametrically opposed combustion and suction chambers and diametrically opposed compression and discharge chambers are formed, the respective positions of which vary during the movement of the

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Moves piston pairs along the circumference of the ring cylinder, and that the respective trailing piston before the ignition process in the respective combustion chamber braked by the compression pressure in the compression chambers and at the end of the compression process is mechanically locked against a backward movement.

2. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the annular cylinder has on its inner circumference an open slot that the holding devices of each piston system by a substantially disk-shaped element

. are formed, which carries the piston on its circumference, that the disc-shaped elements of the individual piston systems bearing against each other rotatably on the output shaft and against each other and opposite the edges of the open slot of the ring cylinder are sealed, and that the gear mechanisms are arranged between each disc-shaped element and the output shaft.

3. Rotary piston internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the seals between the disk-shaped elements and / or between the disk-shaped elements and the edge of the The slot of the ring cylinder is formed by labyrinth seals.

4-. Rotary piston internal combustion engine according to claim 2, characterized in that

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characterized in that the seals between the disc-shaped elements and / or between the disc-shaped elements and the edge of the slot of the ring cylinder by expansion sealing rings are formed.

5. Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that that the transmission devices are formed by overrunning clutches.

6. Rotary piston internal combustion engine according to claim 5 »thereby characterized that the freewheel clutch

• lungs are formed by a ratchet-ratchet arrangement.

7. Rotary piston internal combustion engine according to claim 5 »characterized in that the overrunning clutches formed by sprag overrunning clutches are.

8. Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that that the pistons have a cylindrical cross section.

9. Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that each piston system has a separate starter motor is assigned and that the starter motors

be switched on alternately.

10. Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized marked eichn e t that for each piston system an independent ratchet arrangement for locking the respective trailing piston-bearing piston system is provided against a backward movement.

11. Rotary piston internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that each piston system has two diametrically opposite, rigid over the mounting device

■ has connected pistons.

12. Rotary piston internal combustion engine according to claim 11, characterized in that on the circumference of the ring cylinder eight valve units each including an outlet valve and an inlet valve are provided are that the inlet and outlet valves of a valve unit one behind the other in the axial direction of the output shaft are arranged and that all inlet valves on one and all exhaust valves on the other Side of a transverse to the output shaft extending center plane of the engine are arranged.

13 rotary piston internal combustion engine according to claim 11 or 12, characterized in that the inlet and outlet valves of the valve units by with the disc-shaped elements of the piston pairs

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connected cams are operable.

14, rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 11 to 13i characterized in that each ratchet assembly consists of a ratchet with consists of two diagonally opposite recesses and two pawls that are at 90 ° against each other are offset and can fall into the recesses of the ratchet wheel.

15 · Rotary piston internal combustion engine according to one of the claims 1 to 10, characterized in that each piston system consists of two pairs of pistons each • Has diametrically opposed pistons and that the two pairs of pistons are at an angle of 90 ° to each other are attached offset to the mounting device.

16. Rotary piston internal combustion engine according to claim 15 »thereby characterized in that on the circumference of the ring cylinder two diametrically opposed Outlet openings and two diametrically opposite inlet openings are arranged, which in the piston movement are periodically covered or released by the piston itself.

17. Rotary piston internal combustion engine according to claim 15 or 16, characterized in that the Ring cylinder through the total of eight pistons of the two piston systems in two diametrically opposite one another

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Combustion chambers, two diametrically opposed AucstcOkamrnerri, two diametrically opposite intake chambers and two diametrically opposite compression chambers divided Int and that the combustion, the emission of the previously burned gases, that Fresh fuel mixture is always sucked in and compressed simultaneously in the two relevant options diametrically opposite chambers of the ring cylinder takes place.

l8. Rotary piston internal combustion engine as claimed in any one of claims 15 to 17, that each-ratchet assembly consists of a ratchet wheel ^ 111,113) mi + · four, each at 90 "staggered Ausparunge.n and a pawl (110, 112) extending in Direction of rotation of the ratchet wheel extends and is spring-loaded.

¹ ^ * rotary piston internal combustion engine according to one of claims 15 to 18, characterized in that inlet connections (131) for blowing in compressed air during the inlet process are provided in the area of the compression chambers for starting the internal combustion engine.

20, rotary piston internal combustion engine according to any one of claims 15 to 19, characterized in that the internal combustion engine ₃ is a diesel engine.

21. Rotary piston internal combustion engine according to claim 20, characterized in that that the fuel is injected into the ring cylinder via antechambers.

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