DE3412560A1 - Rotary combustion engine - Google Patents

Rotary combustion engine

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DE3412560A1 DE19843412560 DE3412560A DE3412560A1 DE 3412560 A1 DE3412560 A1 DE 3412560A1 DE 19843412560 DE19843412560 DE 19843412560 DE 3412560 A DE3412560 A DE 3412560A DE 3412560 A1 DE3412560 A1 DE 3412560A1
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Rudolf 7900 Ulm Welz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/073—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having pawl-and-ratchet type drive

Abstract

The advantages obtained by means of the invention stem in particular from the fact that due to the variable compression, a spontaneous ignition engine is produced with quantitative control which requires neither injection pump nor cold starting aid. The adjustable valve timings, the ever-present torque arm of constant length, the absence of valve control parts, the low internal friction resistance, the completely balanced distribution of masses result in a high thermal efficiency. In addition it is possible at any time to use unleaded fuels, even ones with low knock ratings.

Description

Beschreibung des DrehkolbenmotorsDescription of the rotary piston engine

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit mindestens einem kreisförmigen Zylinder, in dem zwei Kolbenpaare den Arbeitsraum radial in vier Räume aufteilen.The invention relates to a rotary piston internal combustion engine with at least a circular cylinder in which two pairs of pistons radially enter the working space divide four rooms.

Jedes Kolbenpaar läßt eine Relativbewegung zum anderen Kolbenpaar zu. Beide Kolbenpaare sind über einen Freilauf nur in einer Drehrichtung drehbar und in der anderen Drehrichtung sperrend mit dem Motorgehäuse verbunden.Each pair of pistons allows a relative movement to the other pair of pistons to. Both pairs of pistons can only be rotated in one direction of rotation via a freewheel and connected to the motor housing in a blocking manner in the other direction of rotation.

Eine ähnliche mittelachsige Drehkolbenbrennkraftmaschine ist in der Patentschrift DE 3123121 A 1 beschrieben. Bei dieser Ausführung wird jedoch die Drehkraft über ein zweites Gesperre auf eine gemeinsame Abtriebswelle übertragen.A similar center-axis rotary piston internal combustion engine is in the Patent DE 3123121 A1 described. However, this version uses the The torque is transmitted to a common output shaft via a second locking mechanism.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß eine Maschine dieser Ausführung nicht über die Abtriebswellen gestartet werden kann. Außerdem arbeitet sie nur mit der ottomotorspezifischen niedrigen Verdichtung im Teillastbereich und gleichbleibenden Steuerzeiten.This solution has the disadvantage that a machine of this type cannot be started via the output shafts. Besides, she only works with the petrol engine-specific low compression in the partial load range and constant Tax times.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenverbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine vergrößerte Leistungsausbeute, bezogen auf den Hubraum und dem Motorgewicht, eine höhere Verdichtung um den thermodynamischen Wirkungsgrad zu erhöhen und drehzahlabhängige, veränderliche Steuerzeiten hat. Außerdem sollten die Abdichtungsprobleme weitgehendst verringert werden.The invention is now based on the object of a rotary piston internal combustion engine of the type mentioned at the outset to create an increased power output, based on the displacement and the engine weight, a higher compression around the thermodynamic To increase efficiency and has speed-dependent, variable control times. aside from that the sealing problems should be reduced as much as possible.

Der erfindungsgemäße Drehkolben-Verbrennungsmotor ergibt pro Umdrehung der Kolbenpaare zwei Krafthübe'auf einen immer vorhandenen, gleichlangen Hebelarm und somit ein großes Drehmoment ab. Durch die Ausführung der massengleichen Drehkolben, den Wegfall von hin- und hergehenden Teilen (keine Ventilsteuerung) lassen sich relativ hohe Drehzahlen bei rundem Motorlauf erzielen, daraus resultiert eine hohe Leistungsausbeüte bei geringem Motorgewicht und Hubraumvolumen.The rotary piston internal combustion engine according to the invention yields per revolution of the piston pairs two power strokes on a lever arm of the same length that is always present and thus a large torque. Due to the design of the rotary lobes of the same mass, the elimination of reciprocating parts (no valve control) can be Achieve relatively high speeds with smooth engine running, this results one high performance yield with low engine weight and displacement.

Durch das vorhandene Steuergetriebe ist es möglich, das angesaugte Kraftstoff luftgemisch sehr hoch zu verdichten, so daß es bereits im Teillastbereich zur Selbstzündung des Gemisches kommt. Durch den erfindungsgemäßen Vorteil kann der dabei entstehende Verbrennungsdruck nur den jeweils vorderen Kolben antreiben, der hintere Kolben wird durch einen Freilauf zum Motorgehäuse hin gesperrt.The existing control gear makes it possible to control the aspirated Compress fuel air mixture very high, so that it is already in the partial load range the mixture spontaneously ignites. The advantage of the invention can the resulting combustion pressure only drives the respective front piston, the rear piston is blocked by a freewheel towards the motor housing.

Um diesen dieselähnlichen Vorteil zu erzielen, benötigt die zugrunde liegende Konstruktion keine Hochdruckeinspritzpumpe. Eine einfache verteilerlose Zündeinrichtung ist nur für den sehr niedrigen Grundleerlauf und für den Start notwendig, ansonsten kann die beschriebene Motorkonstruktion als Selbstzünder betrieben werden.In order to achieve this diesel-like advantage, the underlying horizontal construction no high pressure injection pump. A simple distribution lot Ignition device is only necessary for the very low basic idle speed and for starting, otherwise the engine construction described can be operated as a compression-ignition engine.

Außerdem wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, daß sich die Steuerwinkel mit zunehmender Drehzahl so verändern, daß sich ein großer Nachladeeffekt und somit eine gute Zylinderfüllung ergibt, gleichzeitig wird dadurch auch der Arbeitshub länger, so daß die hochenergetischen Verbrennungsgase länger ausgenützt werden können.It is also achieved by the present invention that the Change the control angle with increasing speed so that there is a great reloading effect and thus a good cylinder filling results, at the same time this also increases the working stroke longer, so that the high-energy combustion gases can be used longer.

Um die zur Selbstzündung notwendige hohe Verdichtung zu erreichen, ist eine besonders abgestufte Form dei Doppelkolbeninnendurchmesser gewählt worden, bei der sich die Abdichtung besonders vorteilhaft zeigte.To achieve the high compression required for self-ignition, a specially graduated shape of the double piston inside diameter has been selected, in which the seal was found to be particularly advantageous.

Das Prinzip des Drehkolbenverbrennungsmotors nach der Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen nun näher erläutert werden.The principle of the rotary piston internal combustion engine according to the invention is intended will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen Figur 1 einen Längs- und Querschnitt des Verbrennungsmotors ohne Steuergetriebe Figur 2 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Start und Leerlauf Figur 3 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Teillast Figur 4 eine schematische Darstellung der Kolbenpaare zu Beginn des Arbeitsspiels bei Vollast Figur 5 u. 6 eine schematische Darstellung der Doppelkolben zur Erläuterung des Arbeitsablaufes (Viertaktprinzip) Figur 7 eine Vorder- und Seitenansicht der beiden Doppelkolben Figur 8 einen Längs- und Querschnitt des Steuergetriebes mit Schwungscheibe in Richtung der Pfeile Der Drehkolben-Verbrennungsmotor (Fig. 1) hat ein Gehäuse 1 mit Ansaugkanal A und einen Auslaßkanal B, indem sich in einem kreisrunden Arbeitsraum zwei Doppelkolben 2 a und 2 b befinden. Bei Start werden durch das Getriebe (Fig. 8) die beiden Sonnenräder S 1 und S 2 angetrieben. Sobald der in Drehrichtung hintere Kolben kurz nach der Zündkerze steht, wird dieser durch eine Elektromagnetkupplung FE 1 oder FE 2 festgehalten. Der vordere Kolben wird vom Steuergetriebe nach wie vor angetrieben, wodurch angesaugt und verdichtet wird. Sobald nun die richtige Kolbenstellung des jetzt wieder hinteren Kolbens erreicht wird, öffnet die Elektromagnetkupplung den gesperrten Kolben.FIG. 1 shows a longitudinal and cross section of the internal combustion engine without control gear Figure 2 is a schematic representation of the piston pairs at the beginning of the work cycle at start and idle Figure 3 is a schematic representation of the Pairs of pistons at the beginning of the work cycle at part load Figure 4 is a schematic representation of the piston pairs at the beginning of the working cycle at full load, Figures 5 and 6 are a schematic Representation of the double pistons to explain the work process (four-stroke principle) Figure 7 is a front and side view of the two double pistons Figure 8 is a longitudinal and cross section of the control gear with flywheel in the direction of the arrows Der Rotary piston internal combustion engine (Fig. 1) has a housing 1 with an intake port A and a Outlet channel B by having two double pistons 2 a and 2 b are located. At the start, the two sun gears are activated by the transmission (Fig. 8) S 1 and S 2 driven. As soon as the rear piston in the direction of rotation shortly after the If the spark plug is stopped, it is held in place by an electromagnetic clutch FE 1 or FE 2. The front piston is still driven by the timing gear, which causes suction and is condensed. As soon as the correct piston position of the now back again Piston is reached, the electromagnetic clutch opens the locked piston.

Dieser Vorgang wird wechselweise so lange wiederholt, bis ein zündfähiges verdichtetes Gemisch von der Zündkerze zur Verbrennung gebracht wird und dadurch den vorderen Kolben antreibt. Der hintere Kolben wird durch den Freilauf F 1 oder F 2 entgegen der Kolbendrehrichtung zum Motorgehäuse hin gesperrt. Danach laufen die 4 Takte ansaugen - verdichten - arbeiten - ausstoßen durch die Relativbewegung der beiden Kolben zueinander ab. Mit zunehmender Drehzahl wird durch relativ große Schwungmasse des Planetengetriebes die Verdichtung immer höher, so daß es bereits im Teillastbereich zur Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches kommen kann (Fi. 2, 3, 4).This process is repeated alternately until an ignitable compressed mixture is brought to combustion by the spark plug and thereby drives the front piston. The rear piston is driven by the freewheel F 1 or F 2 blocked against the direction of rotation of the piston towards the motor housing. Then run the 4 strokes suck in - compress - work - eject through the relative movement of the two pistons from each other. With increasing speed it is relatively large The flywheel of the planetary gear the compression always higher, so that it is already The fuel-air mixture can spontaneously ignite in the partial load range (Fi. 2, 3, 4).

Das durch die Verbrennung erzeugte Drehmoment wird nun wechselweise über die Sonnenräder S 1 oder S 2 auf die Planetenräder, die sich ihrerseits auf den jeweils anderen jetzt feststehenden Sonnenrad abstützen, übertragen.The torque generated by the combustion is now alternating Via the sun gears S 1 or S 2 on the planet gears, which in turn are on support the other now fixed sun gear, transfer.

-Die Planetenräder treiben nun den als Schwungscheibe ausgebildeten Planetenträger in Sonnraddrehrichtung an.-The planet gears now drive the one designed as a flywheel Planet carrier in the direction of rotation of the sun gear.

Durch die Funktion des 1 : 1 ubersetzten doppelten Planetentriebs wird auch erreicht, daß beim Antrieb des Planetenträgers beide Sonnenräder dann angetrieben werden, wenn an beiden Doppelkolben gleiche Momente herrschen.Through the function of the 1: 1 ratio double planetary drive it is also achieved that both sun gears then when driving the planet carrier driven when the same torques prevail on both double pistons.

Claims (6)

Drehkolben-Verbrennungsmotor Patentansprüche: Die Erfindung bezieht sich auf einen mittelachsigen Doppel-Drehkolbenmotor mit kreiszylindrischem Arbeitsraum, in welchem zwei den Arbeitsraum radial durchmessende Drehkolben angeordnet sind. Jedes Kolbenpaar läßt eine Relativbewegung zum anderen Kolbenpaar zu, wodurch sich eine Volumensänderung ergibt. Die beiden Kolbenpaare sind je mit einer Abtriebswelle versehen, die nur in einer Richtung angetrieben werden und in beiden Richtungen über Freiläufe und/oder Elektromagnetkupplungen gesperrt werden können. Die beiden Abtriebswellen wirken auf ein Getriebe, welches die beiden Drehzahlen vereinigt. Rotary piston internal combustion engine Claims: The invention relates to is based on a central-axis double rotary piston engine with a circular cylindrical working area, in which two rotary pistons, which radially diameter the working space, are arranged. Each pair of pistons allows a relative movement to the other pair of pistons, whereby results in a change in volume. The two pairs of pistons each have an output shaft which are only driven in one direction and in both directions can be locked via freewheels and / or electromagnetic clutches. The two Output shafts act on a gear unit that combines the two speeds. 2.- Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß mindestens ein kreiszylindrischer Arbeitsraum durch zwei drehbar gelagerte, klauenförmig ineinandergreifende, mehreckige Kolbenpaare in 4 Räume aufgeteilt wird, indem durch die Relativbewegung der Kolbenpaare angesaugt und verdichtet wird.2. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that at least one circular cylindrical working space by two rotatably mounted, claw-shaped interlocking, polygonal piston pairs is divided into 4 spaces, by sucking in and compressing through the relative movement of the piston pairs. 3. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kolbenpaare eine für die Verbrennung vorteilhafte Formgebung aufweisen.3. Rotary piston engine according to claim 1 and 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the piston pairs have an advantageous shape for combustion exhibit. 4. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Kolbenpaare unterschiedliche Innendurchmesser haben.4. Rotary piston engine according to claim 1 to 3, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the two pairs of pistons have different inner diameters. 5. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Kolbenpaare je eine Abtriebswelle haben, die je durch einen Freilauf in eine Richtung gesperrt und in die andere Richtung frei laufen kann und durch eine elektromagnetische Kupplung in beide Richtungen gesperrt werden kann.5. Rotary piston engine according to claim 1 to 4, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the two pairs of pistons each have an output shaft that goes through each locked a freewheel in one direction and run freely in the other direction can and be blocked in both directions by an electromagnetic clutch can. 6. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Getriebe durch seine Funktion bewirkt, daß der antreibende oder angetriebene Doppelkolben den zweiten Doppelkolben drehrichtungsändernd antreibt, so daß dieser durch die Freilauf-Sperr-Funktion festgehalten wird.6. Rotary piston engine according to claim 1 to 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that a gear causes the driving force through its function or driven double piston drives the second double piston to change the direction of rotation, so that this is held by the freewheel lock function.
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