DE3503645A1 - Rotary internal combustion engine - Google Patents

Rotary internal combustion engine

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DE3503645A1 DE19853503645 DE3503645A DE3503645A1 DE 3503645 A1 DE3503645 A1 DE 3503645A1 DE 19853503645 DE19853503645 DE 19853503645 DE 3503645 A DE3503645 A DE 3503645A DE 3503645 A1 DE3503645 A1 DE 3503645A1
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Rolf 8522 Herzogenaurach Hollmann
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Abstract

A rotary internal combustion engine according to the invention has at least one internal compression shaft, which is either driven by a position-controlled electric motor or hydraulic motor or by way of a crankshaft, connecting rod and gear mechanism by its own working shaft, which is designed as a rotating cylinder, and has an ignition device arranged on the compression shaft hub inside the engine, which is electrically connected to a slip ring for transmission of the ignition pulse. The pistons are inserted so that they are radially movable in a fitting slot on the respective shaft hub and are pressed against the other shaft hub in order to form a seal.

Description

Drehkolbenverbrennungsmotor (Anmeldenr.: 2442825)Rotary piston internal combustion engine (registration no .: 2442825)

Die Erfindung bezieht sich auf den unter dem Aktenzeichen P 3430 578.5 der Patentanmeldung vorgeschlagenen Drehkolbenverbrennungsmotor mit 2 koaxial angeordneten Arbeitswellen, wobei die äußere Arbeitswelle als umlaufender Zylinder mit einem oder mehreren innenliegenden Arbeitskolben ausgeführt ist und die innenliegende Welle, die Kompressionswelle, ebenfalls mit Kolben im Zylinderraum versehen und darüberhinaus über mindestens eine Rücklauf sperre verfügt, die in der Lage ist, das Gegenmoment zum Arbeitskolben auf das Gehäuse zu übertragen, als auch über einen von außen wirkenden Antrieb verfügt.The invention relates to the under the file number P 3430 578.5 the patent application proposed rotary piston internal combustion engine with 2 coaxially arranged Working shafts, the outer working shaft as a rotating cylinder with a or several internal working pistons and the internal one Shaft, the compression shaft, also provided with pistons in the cylinder space and in addition, has at least one backstop that is able to to transmit the counter-torque to the working piston on the housing, as well as via a from the outside acting drive has.

Die Steuerung der Kompressionswelle war bisher noch nicht befriedigend gelöst und ist neben einer verbesserten Kühlung, Anordnung der Zündvorrichtung als auch Kolben- und Umlaufzylindergestaltung Gegenstand der vorliegenden Zusatzanmeldung.The control of the compression wave has not yet been satisfactory solved and is in addition to improved cooling, arrangement of the ignition device as piston and rotating cylinder design are also the subject of the present additional application.

Drehko lbenverbrennungsmotor Im folgenden wird der Grundaufbau des Motors beschrieben als auch die verschiedenen Antriebsmöglichkeiten der Kompressionswelle.Rotary piston combustion engine The following is the basic structure of the Motors as well as the different drive possibilities of the compression shaft.

Die Beschreibung bezieht sich dabei auf die Fig. 1 - , die folgendes darstellen: Fig. 1 Anordnung der Hauptbestandteile des Motors im Gehäuse bei mechanischer Kopplung zwischen Arbeits-und Kompressionswelle Fig. 2 Mögliche Anordnung der mechanischen Kopplung zwischen Arbeits- und Kompressionswelle Fig. 3a) Querschnitt durch den Zylinderraum bei einem Kolbenpaar mit nicht starr gekoppeltem Zahnkranz auf der Arbeitswelle (ohne Darstellung des Feder-Systems mit Anschlag) b) Querschnitt durch den Zylinderraum bei 2 Kolbenpaaren und starr gekoppeltem Zahnkranz auf der Arbeitswelle c) Längsschnitt durch den Zylinderraum mit Arbeits-und Kompressionskolben (ohne Darstellung der Rücklaufsperren) Pig. 3d) Querschnitt durch den Zylinderraum bei 2 Kolbenpaaren und mit nicht starr gekoppeltem Zahnkranz auf der Arbeitswelle und mit 2 aus dem Zylinder herausgeschnittenen Sektoren (ohne Darstellung der Federanschlag-Systeme) Fig. 3e) Mögliche Ausführung des Federanschlag-Systems Fig. 4 Darstellung der Relativposition zwischen Arbeits-und Kompressionskolben während eines Arbeitstaktes bei einem Motor nach Fig. 3a) bzw. 3d) Fig. 5 Steuerschema bei Ausführung des Motors nach Anspruch 5 und 6 mit Hydraulikmotorantrieb für die Kompressionswelle Fig. 6 Steuerschema bei Ausführung des Motors nach Anspruch 4 und 5 mit Elektromotor (EM) als Antrieb für die Kompressionswelle Beschreibung des Motors 1) Die innenliegende Kompressionswelle hat im Bereich der Kolben einen vergrößerten Durchmesser (Nabe) mit eingefrästen Nuten, die es erlauben, den bzw. die Kompressionskolben mit einer Gleitpassung aufzunehmen und auch das Drehmoment zu übertragen. Die Länge der Kompressionsnabe entspricht exakt der Länge der Kolben. Ähnlich hat der Zylinder (Arbeitswelle) im Bereich der Kolben einen entsprechend kleineren Durchmesser (Arbeitswellennabe) mit eingefrästen Nuten, die es erlauben, den bzw. die Arbeitskolben mit einer Gleitpassung aufzunehmen und auch das Drehmoment zu übertragen. Die Länge der Arbeitswellennabe entspricht ebenfalls exakt der Länge der Kolben. Die Kolben können in den für sie vorgesehenen Nuten radial gleiten.The description refers to the Fig. 1-, the following show: Fig. 1 arrangement of the main components of the motor in the housing with mechanical Coupling between working and compression shaft Fig. 2 Possible arrangement of the mechanical Coupling between working and compression shaft Fig. 3a) Cross section through the Cylinder space in the case of a pair of pistons with not rigidly coupled ring gear on the Working shaft (not showing the spring system with stop) b) Cross section through the cylinder space with 2 pairs of pistons and a rigidly coupled ring gear on the output shaft c) Longitudinal section through the cylinder space with working and compression pistons (without Representation of the backstops) Pig. 3d) cross section through the Cylinder space with 2 pairs of pistons and with a non-rigidly coupled ring gear on the Working shaft and with 2 sectors cut out of the cylinder (not shown the spring stop systems) Fig. 3e) Possible design of the spring stop system 4 shows the relative position between the working piston and the compression piston during of a work cycle in an engine according to Fig. 3a) or 3d) Fig. 5 control scheme at Design of the motor according to Claims 5 and 6 with a hydraulic motor drive for the compression shaft Fig. 6 control scheme in the embodiment of the engine according to claims 4 and 5 with an electric motor (EM) as a drive for the compression shaft Description of the engine 1) The internal compression shaft has an enlarged one in the area of the pistons Diameter (hub) with milled grooves that allow the compression piston (s) take up with a sliding fit and also to transmit the torque. The length the compression hub corresponds exactly to the length of the piston. The cylinder has similar (Working shaft) a correspondingly smaller diameter in the area of the pistons (working shaft hub) with milled grooves that allow the working piston (s) with a sliding fit and also to transmit the torque. The length of the working shaft hub also corresponds exactly to the length of the piston. The pistons can go in for you provided grooves slide radially.

Die Flügelkolben der Kompressionswelle sind am Ende mit dem gleichen Radius ausgeführt wie der Innenradius des Zylinders bzw. der Arbeitswelle, und die Flügelkolben der Arbeitswelle sind an. ihrem Ende mit dem gleichen Radius ausgeführt wie der Außenradius der Arbeitswellennabe. The vane pistons of the compression shaft are at the end with the same one Radius executed like the inner radius of the cylinder or the working shaft, and the The vane pistons of the output shaft are on. their end made with the same radius like the outer radius of the working shaft hub.

Durch Federn oder Öldruck werden die Kolben jeweils gegen die andere Welleninnen- bzw. -außenwand zwecks Abdichtung gedrückt. Eine Drückölpumpe befördert das Kühl- und Schmieröl über eine Gleitmanschette 18 auf der Kompressionswelle durch eine Bohrung in dieser Welle. Weitere Bohrungen und Nuten in den Wellen und Kolben sorgen dafür, daß das Öl an alle wichtigen Stellen im Motor gelangen kann, um dann über einen entsprechend ausgelegten Ölkühler zurückgekühlt zu werden. The pistons are pressed against each other by springs or oil pressure Inner and outer wall of the shaft pressed for sealing. A pressure oil pump is conveyed the cooling and lubricating oil through a sliding sleeve 18 on the compression shaft a hole in this shaft. More bores and grooves in the shafts and pistons ensure that the oil can get to all important points in the engine in order to then to be cooled back via an appropriately designed oil cooler.

Die Zündvorrichtung Z ist in unmittelbarer Nähe der Kompressionskolben in der Mitte der Kompressionswellennabe versenkt angeordnet und mit einer durch eine weitere Bohrung in der Kompressionswelle isoliert verlegten Leitung mit einem Schleifring auf der Kompressionswelle verbunden. The ignition device Z is in the immediate vicinity of the compression piston sunk in the center of the compression shaft hub and with a through Another hole in the compression shaft, which is laid in an isolated manner with connected to a slip ring on the compression shaft.

Der Schleifring ist in 8o viele Segmente elektrisch unterteilt wie Zündvorrichtungen vorhanden sind. Der Schleifring mit Schleifkontakt befindet sich in der Schleifringkammer 17 Sowohl die Kompressionswelle als auch die Arbeitswelle sind zu beiden Seiten des Zylinderraumes am Gehäuse gelagert (siehe Fig. 3c). The slip ring is electrically divided into 8o many segments like Ignition devices are present. The slip ring with sliding contact is located in the slip ring chamber 17 both the compression shaft and the working shaft are mounted on both sides of the cylinder space on the housing (see Fig. 3c).

Die Abdichtung des Zylinderraumes in axialer Richtung wird auf der einen Seite, an der sich auch die Ein- und Auslaßöffnungen befinden, dadurch erreicht, daß die Kompressionswellennabe, die Kolben als auch die Arbeitswellennabe gegen den nicht unterteilten Lagerstützring 23 , der fest mit dem Gehäuse verschraubt ist und an dem auch die Wellenlager aufliegen, gedrückt werden. Die Abdichtung des Zylinderraumes auf der Getriebeseite erfolgt über einen zweiteiligen Lagerstützring 24 , von dem der eine Teil, an dem auch die Wellenlager aufliegen, fest mit dem Gehäuse verschraubt ist und der andere Teil über eine Axialdruckfeder oder Ö1-druck mit definierter Kraft gegen die andere Seite der Kolbenwellennabe, Kolben- und Arbeitswellennabe gedrückt wird und somit auch Ausdehnungen aufnehmen kann. Der Axialdruck darf einerseits nicht zu groß sein der Reibung wegen, andererseits muß er aber groß genug sein, damit der Dichtring nicht vom Verbrennungsdruck weggedrückt werden kann. Die Rücklaufsperren 6 , die dafür sorgen, daß die Kompressionswelle sich nur in einer Richtung drehen läßt, können zu beiden Seiten des Zylinderraumes angeordnet sein. The sealing of the cylinder space in the axial direction is based on the one side on which the inlet and outlet openings are also reached by that the compression shaft hub, the pistons and the working shaft hub against the non-subdivided bearing support ring 23, which is screwed tightly to the housing and on which the shaft bearings also rest, are pressed. The sealing of the The cylinder space on the gearbox side takes place via a two-part bearing support ring 24, of which one part, on which the shaft bearings also rest, is firmly attached to the Housing is screwed and the other part via an axial pressure spring or oil pressure with a defined force against the other side of the piston shaft hub, piston and working shaft hub is pressed and thus can also accommodate expansion. The axial pressure may on the one hand not be too big because of the friction, but on the other hand it has to be big enough, so that the sealing ring cannot be pushed away by the combustion pressure. The backstops 6, which ensure that the compression shaft only rotates in one direction can be arranged on both sides of the cylinder space.

2) Bei Antrieb der Kompressionswelle durch die eigene Antriebswelle über eine mechanische Kopplung könnte diese wie auf Fig. 1 und 2 dargestellt, ausgeführt sein.2) When the compression shaft is driven by its own drive shaft This could be implemented as shown in FIGS. 1 and 2 via a mechanical coupling be.

Die Kurbel 16 an der Schwungscheibe 13 treibt über die Pleuelstange 14 das Zahnrad 15 an und versetzt es in eine Vor- und Rückbewegung. Das Zahnrad 15 greift in das Zahnrad 7a mit Freilauf und nimmt bei jeder Vorbewegung die Kompressionswelle mit. Die Energie zum Verdichten muß vorher in der Schwungscheibe gespeichert werden. Bei einer Ausführung des Motors entsprechend Fig. 3a) bzw. 3d) (Patentanspruch 10 bzw. 11) ist der Zahnkranz 10 nicht starr an der Arbeitswelle befestigt, sondern über ein Wälzlager und Peder-System mit oder ohne Anschlag. Damit wird erreicht, daß die Kolben im Motor so angeordnet sein können, daß sie sich nach dem Auspuffen fast berühren, d. h.The crank 16 on the flywheel 13 drives via the connecting rod 14 the gear 15 and sets it in a back and forth movement. The gear 15 engages the gear 7a with freewheel and takes the compression shaft with each forward movement with. The energy for compression must first be stored in the flywheel. In an embodiment of the motor according to Fig. 3a) or 3d) (claim 10 or 11) the ring gear 10 is not rigidly attached to the output shaft, but via a roller bearing and peder system with or without a stop. This achieves that the pistons in the engine can be arranged so that they are after exhaust almost touch, d. H.

daß fast keine verbrauchten Restgase im Arbeitsraum verbleiben. Beim Verdichten wird nun entsprechend der gewählten Federstärke oder auch des zugelassenen Spielraumes (durch einen Anschlag bestimmt) der Arbeitskolben vom sich aufbauenden Druck im Arbeitsraum gegen die Federkraft schneller in Vorwärtsrichtung bewegt als es normalerweise (ohne Wälzlager) möglich wäre. Durch Auswahl der Feder oder/ und durch Verstellen des Anschlages kann das Verdichtungsverhältnis eingestellt bzw. bestimmt werden (siehe auch Fig. 4). Ist kein Anschlag vorgesehen, wird der entstehende Verbrennungsdruck nach dem Zünden den Arbeitskolben noch weiter voreilen lassen, und die Verbrennungsenergie wird nun z. T. in der Pederkraft gespeichert und später während des Arbeitstaktes wieder abgegeben. Wird dieses Voreilen durch einen Anschlag begrenzt, so kann man vom Zündzeitpunkt an bis zum O.T. Punkt der Kurbelwelle einen quasi Gleichraum erreichen. Dadurch, daß die Zündung von innen her erfolgt und auch länger anstehen kann, kann sich die Flammenfront radial nach außen fortpflanzen und das Treibstoffgemisch gut und gleichmäßig verbrennen. Dadurch, daß die Brennstrecke dem Abstand zwischen Kurbelwellennabe und Zylinderinnenwand entspricht und relativ kurz ist, ist die Verbrennung auch bei höheren Drehzahlen schon sehr fruh beendet, ehe der Arbeitstakt zu Ende ist.that almost no used residual gases remain in the work area. At the Compression is now based on the selected spring strength or the permitted one Clearance (determined by a stop) of the working piston from the building up Pressure in the working space against the spring force moves faster in the forward direction than it would normally be possible (without roller bearings). By selecting the spring and / or the compression ratio can be set or changed by adjusting the stop. can be determined (see also Fig. 4). If no stop is provided, the resulting Combustion pressure after ignition let the working piston advance even further, and the combustion energy is now z. T. stored in the Pederkraft and later released again during the work cycle. This leading through a stop limited, so you can from the ignition point to the O.T. Point of the crankshaft almost equal space. Because the ignition takes place from the inside and also can stand longer, the flame front can propagate radially outward and burn the fuel mixture well and evenly. By the fact that the burning distance the distance between the crankshaft hub and the inner wall of the cylinder and is relatively short, the combustion is very good even at higher speeds Finished early, before the work cycle is over.

Eine Ausführung des Motors nach Anspruch 11) bzw. Fig. 3d wird wohl nur möglich sein, wenn keramische Werkstoffe für Kolben und Zylinderwände eine Kühlung dieser Teile nicht mehr erforderlich machen. Durch das Herausschneiden von Segmenten aus dem Zylinder, um so eine Relativbewegung zwischen den Arbeitskolben zu ermöglichen, macht das ausgedachte Kühlungsprinzip wieder zunichte. An embodiment of the engine according to claim 11) or Fig. 3d will probably only be possible if ceramic materials for pistons and cylinder walls provide cooling make these parts no longer necessary. By cutting out segments out of the cylinder in order to enable a relative movement between the working pistons, destroys the imagined cooling principle again.

Bei einer Ausführung als Einspritzmotor ist nach Anspruch 3) eine Anordnung der Einspritzdüse an ähnlicher Stelle auf der Kompressionswellennabe denkbar, wobei der Treibstoff durch eine Bohrung in der Kompressionswelle zu dieser Düse geleitet werden müßte und auch ähnlich dem Schmier- und Kühlöl über eine Gleitmanschette auf diese Welle übertragen werden müßte. In an embodiment as an injection engine is according to claim 3) a Arrangement of the injection nozzle at a similar point on the compression shaft hub is conceivable, the fuel through a bore in the compression shaft to this nozzle would have to be conducted and also similar to the lubricating and cooling oil via a sliding sleeve would have to be transferred to this wave.

3) Die Verwendung von einem eigenen Antriebsmotor für die Kompressionswelle nach Anspruch 5), sei es ein Elektromotor oder Hydraulikmotor, eröffnet ganz neue Perspektiven für die Ausbeutung der in dem Treibstoff enthaltenen Energie als auch der Regeldynamik, da nunmehr auch die Steuerung der Hubraumgröße als auch der Verdichtung ermöglicht wird, die sonst bei einem gegebenen Motor nicht mehr verändert werden kann.3) The use of its own drive motor for the compression shaft according to claim 5), be it an electric motor or hydraulic motor, opens up completely new ones Prospects for the exploitation of the energy contained in the fuel as well the control dynamics, since now also the control of the displacement size as well as the compression is made possible, which are otherwise no longer changed for a given engine can.

Erforderlich sind Antriebsmotoren mit hohem Beschleunigungsvermögen und geringem Trägheitsmoment. Die Kompressionswelle sollte natürlich auch auf geringstmögliche Massenträgheit hin optimiert sein. Drive motors with a high acceleration capacity are required and low moment of inertia. The compression wave should of course be as low as possible Inertia be optimized.

Getrennte Winkellagegeber von Arbeits- und Kompressionswelle geben die genaue Lage der Arbeits- und Kompressionskolben an eine elektronische Reglerschaltung weiter. Je nach Drehmomentbedarf an der Arbeitswelle wird die Kompressionswelle mal etwas früher oder später in Bezug auf die Arbeitswelle gestartet (Hubraumsteuerung), d. h. um beim Elektromotor zu bleiben, der Elektromotor beschleunigt nun die Kompressionswelle derart, daß auch die gewünschte Kompression (Kompressionssteuerung) nach möglichst kürzester Zeit erreicht wird. Die Zündung wird entsprechend zeitig eingeleitet. Über dem sich aufbauenden Verbrennungsdruck kommt die Kompressionswelle zum Stillstand und überträgt über die Rücklaufsperren das Gegenmoment auf das Motorgehäuse. Bei Stillstand des Elektromotors kann auch der Steuerstrom weggenommen werden. Nach Freigabe der Auspufföffnung durch den Arbeitskolben wird der Elektromotor wieder beschleunigt, um die verbrannten Gase fast restlos auszustoßen und um dann wieder in der Ausgangsstellung stehenzubleiben. Provide separate angular position encoders for the working and compression shaft the exact position of the working and compression pistons to an electronic control circuit Further. Depending on the torque requirement on the output shaft, the compression shaft sometimes started a little earlier or later in relation to the working shaft (displacement control), d. H. to stay with the electric motor, the electric motor now accelerates the compression shaft such that the desired compression (compression control) according to as possible is achieved in the shortest possible time. The ignition is initiated accordingly in good time. The compression wave comes to a standstill as the combustion pressure builds up and transmits the counter-torque to the motor housing via the backstops. at If the electric motor is at a standstill, the control current can also be removed. To The electric motor is released again through the working piston accelerated in order to expel the burned gases almost completely and then again to stay in the starting position.

4) Die gleiche Steuerung läßt sich auch mit einem Hydraulikmotor als Antriebsmotor der Kompressionswelle und den entsprechenden Steuerventilen erreichen. Ein Hydrauliköldruckspeicher sollte sinnvollerweise vorhanden sein.4) The same control can also be used with a hydraulic motor as Reach the drive motor of the compression shaft and the corresponding control valves. It makes sense to have a hydraulic oil pressure accumulator.

Der Hydrauliköldruck muß dann von einer Hydraulikpumpe, die von der Arbeitswelle angetrieben wird, bereitgestellt werden. Wird die Hydraulikpumpe so groß gewählt, daß sie die ganze Leistung des Verbrennungsmotors übertragen kann und außerdem von der Art der Flügelzellenpumpen ist, kann der Verbrennungsmotor praktisch mit konstanter, nach bestmöglichem Wirkungsgrad hin optimierter Drehzahl gefahren werden. Die Geschwindigkeitsänderungen der/des Hauptantriebshydraulikmotors erfolgen dann nur über die Steuerung der Pumpe. Damit steht ein stufenloses hydraulisches Getriebe zur Verfügung, was es erlaubt, bei jeder Drehzahl des getriebenen Hydraulikmotors die volle Leistung des Verbrennungsmotors abzugeben. The hydraulic oil pressure must then be from a hydraulic pump that is operated by the Working shaft is driven, are provided. If the hydraulic pump is like this chosen large so that it can transmit the full power of the internal combustion engine and also of the type of vane pumps, the internal combustion engine can practically with a constant speed optimized for the best possible efficiency be driven. The speed changes of the main propulsion hydraulic motor take place then only via the control of the pump. So there is a stepless hydraulic Gearbox available, which allows it to work at any speed of the driven hydraulic motor to deliver the full power of the combustion engine.

Bei Anwendung von Hydraulikmotor(en) als Antriebsmotor für die Kompressionswelle kann möglicherweise auf die Rücklaufsperren verzichtet werden, da diese Funktion von den Steuerventilen der Motoren übernommen werden kann. Gesperrte Ventile verhindern das Drehen dieser Motoren.When using hydraulic motor (s) as drive motor for the compression shaft the backstops can possibly be dispensed with, since this function can be taken over by the control valves of the engines. Prevent blocked valves the turning of these engines.

Nach Anspruch 8) erfolgt die Steuerung der Ventile über eine Art Nockenwelle, die entweder direkt die Ventile betätigt oder indirekt über ein elektrisches Stellglied.According to claim 8), the valves are controlled via a type of camshaft, which either actuates the valves directly or indirectly via an electrical actuator.

Um die max. Energie dem Treibstoff zu entnehmen, ist daran gedacht, den Arbeitstakt wesentlich länger zu machen als der Ansaugtakt.(etwa doppelt so groß). Damit dürften dann auch die Geräusche und die Wärmeentwicklung im Motor selbst wesentlich zurückgehen.In order to extract the maximum energy from the fuel, it is thought that to make the work cycle much longer than the intake cycle (about twice as much great). This should then also reduce the noise and heat development in the engine itself decrease significantly.

Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Gehäuse 2 Zylinder 3 Einlaß öffnung 4 Auslaßöffnung 5 Kompressionswelle 5a Kompressionskolben 6 Rücklaufsperre 7 Zahnkranz fest 7a Zahnkranz mit Freilauf 8 Arbeitswelle 9 Arbeitskolben 10 Zahnrad/kranz auf der Arbeitswelle 8 11 Antriebswelle oder Kurbelwelle 12 Zahnrad auf der Antriebswelle 11 13 Schwungrad mit Kurbel 14 "Pleuelstange" 15 Zwischenzahnrad 16 Kurbel 17 Schleifringkammer 18 Kühl- und Schmieröl-Übertragungsmanschette 19 Wälzlager 20 Druckfeder 21 Kompressionswellennabe 22 Arbeitswellennabe 23 Lagerstützring ungeteilt 24 Lagerstützring geteilt Z Zündvorrichtung A Anschlag F Feder Ma Massenausgleich 25 Elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (Computer) a Signal für Vorwärtsbetrieb b Signal für Rückwärtsbetrieb c Istwert für Position und Drehzahl der Arbeitswelle 8 d Istwert für Position und Drehzahl der Kompres si onswelle e Steuersignal für Zündung f Steuersignale für Hydraulikpumpe (Drucksteuerung oder Volumensteuerung oder beides oder Leistungssteuerung möglich) g Steuersignal für Ventil zur Steuerung von Kompressionswellenmotor 30 h Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsollwert für Hauptantriebshydraulikmotor 35 26 Leistungsstufe für Steuersignal 27 Elektronischer Schalter 28 Zündenergiequelle 29 Positionsistwertgeber an der Kompressionswelle 30 Kompressionswellenantriebsmotor 31 Hydraulikölbehälter 32 Rückschlagventil 33 Drucktank 34 Steuerventile elektrisch betätigt 35 Hauptantriebshydraulikmotor 36 Positionsistwertgeber der Arbeitswelle 8, gekoppelt an Antriebswelle 11 37 Hydraulikpumpe der Art mit elektrisch steuerbaren Plügelzellen 38 Aus dem Arbeitszylinder (Arbeitswelle) herausgeschnittene Segmente 39 Elektroenergiequelle bzw. -Speicher (Batterie) 40 Leistungselektronik (Transistor, Umrichter o. ä.) k Steuersignal für Leistungselektronik i Drehzahlsollwert für VerbrennungsmotorList of reference symbols used 1 housing 2 cylinder 3 inlet opening 4 outlet opening 5 compression shaft 5a compression piston 6 backstop 7 Fixed gear ring 7a Gear ring with freewheel 8 Working shaft 9 Working piston 10 Gear wheel / ring on the output shaft 8 11 drive shaft or crankshaft 12 gear on the drive shaft 11 13 Flywheel with crank 14 "Connecting rod" 15 Intermediate gear 16 Crank 17 Slip ring chamber 18 Cooling and lubricating oil transfer sleeve 19 Rolling bearings 20 Compression spring 21 Compression shaft hub 22 Working shaft hub 23 Bearing support ring, unsplit 24 Bearing support ring, split Z Ignition device A stop F spring Ma mass balance 25 electronic control and control device (computer) a signal for forward operation b signal for reverse operation c Actual value for position and speed of the output shaft 8 d Actual value for position and Speed of the compression shaft e control signal for ignition f control signals for Hydraulic pump (pressure control or volume control or both or power control possible) g control signal for valve to control compression shaft motor 30 h Speed or speed setpoint for main drive hydraulic motor 35 26 Power stage for control signal 27 Electronic switch 28 Ignition energy source 29 Actual position encoder on the compression shaft 30 Compression shaft drive motor 31 Hydraulic oil tank 32 Check valve 33 Pressure tank 34 Electric control valves actuated 35 main drive hydraulic motor 36 actual position encoder of the working shaft 8, coupled to drive shaft 11 37 hydraulic pump of the type with electrically controllable Plügel cells 38 Segments cut out of the working cylinder (working shaft) 39 Electric energy source or storage (battery) 40 Power electronics (transistor, Converter or similar) k control signal for power electronics i speed setpoint for combustion engine

Claims (11)

Pat entans prüche 1) Drehkolbenverbrennungsmotor mit 2 koaxial angeordneten Arbeitswellen, bei dem die außere Welle, die eigentliche Arbeitswelle, als umlaufender Zylinder ausgebildet ist und an der an der Innenseite mindestens ein Arbeitskolben wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Arbeitswelle, die Kompressionswelle, an der auch mindestens ein Kompressionskolben wirksam ist, wahlweise von einem positionsgeregelten oder -gesteuerten Elektro- oder Hydraulikmotor angetrieben wird oder von der eigenen Antriebswelle über eine mechanische Kopplung, daß die Zündvorrichtung (Zündelektrode) in Kompressionskolbennähe an der Kompressionswellennabe oder an dem/den Kompressionskolben selbst versenkt angeordnet und mit einem Schleifringkörper an der Kompressionswelle verbunden ist und damit die Möglichkeit besteht, unabhängig von der Lage der Kolben die Zündung einzuleiten als auch den hochfrequenten Zündfunken über längere Zeit anstehen zu lassen und daß die Schmierung und Kühlung des Motors durch Öl, welches von einer Druckpumpe durch eine Bohrung in der Kompressionswelle und dann durch Bohrungen und Nuten in den Kolben und Zylinderwandungen gefördert wird, erfolgt.Pat entans claims 1) Rotary piston internal combustion engine with 2 coaxially arranged Working waves, in which the outer wave, the actual working wave, as revolving Cylinder is formed and at least one working piston on the inside is effective, characterized in that the inner working shaft, the compression shaft, on which at least one compression piston is also effective, optionally a position-controlled one or controlled electric or hydraulic motor or by its own Drive shaft via a mechanical coupling that the ignition device (ignition electrode) in the vicinity of the compression piston on the compression shaft hub or on the compression piston (s) arranged sunk and with a slip ring body on the compression shaft is connected and thus the possibility exists regardless of the position of the pistons initiate the ignition as well as the high-frequency ignition spark over a longer period of time to let stand and that the lubrication and cooling of the engine by oil, which from a pressure pump through a hole in the compression shaft and then through Bores and grooves in the piston and cylinder walls is promoted, takes place. 2) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben nicht starr an der Kompressionswelle bzw. der Arbeitswelle befestigt sein müssen, sondern jeweils in einer für sie in der von ihnen anzutreibenden Welle vorgesehenen Nut in radialer Richtung spielfrei gleiten können und mittels Federn oder Öldruck gegen die jeweils andere Welle zwecks Abdichtung gedrückt werden.2) Rotary piston internal combustion engine according to claim 1), characterized in that that the piston is not rigidly attached to the compression shaft or the working shaft must be, but in each case in one for them in the wave to be driven by them provided groove can slide free of play in the radial direction and by means of springs or oil pressure can be pressed against the other shaft for the purpose of sealing. 3) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausführung als Einspritzmotor die Einspritzdüse wahlweise an gleicher Stelle an der Kompressionswellennabe angebracht sein kann, wie die Zündvorrichtung nach Anspruch 1) und die Kraftstoffzufuhr über eine Bohrung in der Kompressionswelle zur Düse erfolgt.3) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) and 2), characterized in that that in an embodiment as an injection engine, the injection nozzle optionally at the same Place on the compression shaft hub can be attached, as the ignition device according to claim 1) and the fuel supply via a bore in the compression shaft to the nozzle. 4) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunktverstellung über eine einfache Winkelverstellung der Schleifkontakte (Bürste) am Schleifring in Abhängigkeit vom Ansaugdruck der Drehzahl oder einer anderen Größe von einer elektronischen Schaltung (Computer) ermittelt und über ein elektrisches Stellglied erfolgt oder daß ohne Winkelverstellung der Schleifkontakte die Zündspannungsquelle direkt von der elektronischen Schaltung (Computer) über ein elketrisches Schaltglied (Transistor, Triac usw.) ein- als auch ausgeschaltet wird.4) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) and 2), characterized in that that the ignition timing adjustment via a simple angle adjustment of the sliding contacts (Brush) on the slip ring depending on the suction pressure, the speed or a other variable determined by an electronic circuit (computer) and via a electrical actuator takes place or that without angular adjustment of the sliding contacts the ignition voltage source directly from the electronic circuit (computer) an electrical switching element (transistor, triac, etc.) switched on and off will. 5) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß bei Antrieb der Kompressionswelle über Hydraulik- oder Elektromotor die Lage der Arbeitswelle als auch der Kompressionswelle über entsprechend geeignete Winkellagegeber genau erfaßt und einer elektronischen Schaltung (Computer) zugeführt sind, die nun neben der Zündimpulsein- und -ausschaltung auch jeweils für das richtige bzw. erforderliche Ansaugvolumen (Hubraum), durch den Startzeitpunkt der Kompressionswelle bestimmt, die richtige Beschleunigung (Drehmoment), die richtige bzw. erforderliche Verdichtung (über Drehzahl der Kompressionswelle und damit kinetischer Energie als auch vom Motor aufgebrachtes Drehmoment) und für das restlose Ausblasen der verbrannten Gase durch beinahes Auffahren des Kompressionskolben auf den Arbeitskolben, um dann in der Ausgangslage wieder genau auf der richtigen Position stehenzubleiben, sorgt und damit für einen optimalen Wirkungsgrad bei jeder Drehzahl bzw. jedem Drehmoment sorgt.5) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) - 4), characterized in that that when the compression shaft is driven by a hydraulic or electric motor, the situation the working shaft as well as the compression shaft via suitable angular position sensors accurately recorded and fed to an electronic circuit (computer), which is now in addition to switching the ignition pulse on and off, also for the correct or required one Intake volume (displacement), determined by the start time of the compression wave, the correct acceleration (torque), the correct or required compression (via the speed of the compression shaft and thus kinetic energy as well as from Motor applied torque) and for the complete blowing out of the burned gases by almost pushing the compression piston onto the working piston to then move into Staying in exactly the right position from the starting point ensures and thus for optimum efficiency at any speed or torque cares. 6) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 5), dadurch gekennzeichnet, daß bei Antrieb der Kompressionswelle durch mindestens einen Hydraulikmotor' die Antriebsenergie für diesen Motor von einer Hydraulikpumpe geliefert wird, die von der Arbeitswelle des gleichen Motors angetrieben wird und die wahlweise auch gleichzeitig die Hauptantriebsenergie zur Verfügung stellen kann, um einen oder mehrere Hydraulik-Haupt- und Hilfsantriebsmotoren anzutreiben und von der Art sein kann, bei der das Pördervolumen bei gleichbleibender Drehzahl leicht veränderbar ist und damit mechanische Getriebe überflüssig macht.6) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) -5), characterized in that that when driving the compression shaft by at least one hydraulic motor 'the Driving power for this motor is supplied by a hydraulic pump that is operated by the output shaft of the same motor is driven and optionally also at the same time can provide the main drive energy to one or more main hydraulic and auxiliary drive motors to drive and can be of the type in which the delivery volume is easily changeable at constant speed and thus mechanical gears makes redundant. 7) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 6), dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von Hydraulikmotor(en) zum Antrieb der Kompressionswelle wahlweise keine gesonderte Rücklaufsperre oder Haltebremse erforderlich sein müssen, sondern daß diese Funktionen von dem/den Motoren selbst übernommen werden.7) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) - 6), characterized in, that when using hydraulic motor (s) to drive the compression shaft optionally no separate backstop or holding brake have to be required, but that these functions are taken over by the engine (s) themselves. 8) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 4), 6)und 7), dadurch gekennzeichnet, daß bei Antrieb der Kompressionswelle durch Hydraulikmotor diese(r) wahlweise zu Anspruch 5) direkt von mechanisch oder elektrisch betätigten Hydraulikventilen (Servoventilen) gesteuert werden, so daß der Arbeitstakt eine so große Winkelphase in Anspruch nimmt, daß ein Optimum an Verbrennungsenergie genutzt werden kann, und daß das Verdichtungsverhältnis vom vorhandenen Öldruck her bestimmt wird und der Öldruck in Abhängigkeit von der Drehzahl geregelt wird. Die Steuerung nach diesem Anspruch könnte beispielsweise folgenden Ablauf aufweisen: 0 0° ~ g00 A.W. (Arbeitswelle) - 1. Takt ansaugen 900 - 1350 A.W. - 2. Takt verdichten 1350 - 3150 A.W. - 3. Takt arbeiten 3150 - 3600 A.W. - 4. Takt auspuffen wobei der 3. Takt auf jeden Fall länger als der 1. Takt dauern sollte.8) Rotary piston internal combustion engine according to claim 1) -4), 6) and 7), thereby characterized that when the compression shaft is driven by a hydraulic motor, this (r) optionally to claim 5) directly from mechanically or electrically operated hydraulic valves (Servo valves) are controlled so that the work cycle has such a large angular phase claims that an optimum of combustion energy can be used, and that the compression ratio is determined by the existing oil pressure and the Oil pressure is regulated as a function of the speed. The control after this For example, the claim could have the following sequence: 0 0 ° ~ g00 A.W. (Working shaft) - 1st stroke sucking in 900 - 1350 A.W. - Compress 2nd cycle 1350 - 3150 A.W. - 3rd bar work 3150 - 3600 A.W. - Puff out the 4th bar, the 3rd bar being longer in any case than the 1st bar should last. 9) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß bei Antrieb der Kompressionswelle über eine mechanische Kopplung von der eigenen Antriebswelle diese so gestaltet sein kann, daß die Kurbel an der Antriebswelle 11 , welche in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis von der Arbeitswelle angetrieben wird, zunächst ein Zwischenzahnrad 15 über eine Pleuelstange 14 in eine Hin- und Herbewegung über bestimmte Winkelgrade (kleiner 1800) hinweg bewegt und welches dann wiederum die Kompressionswelle über ein weiteres tahnrad 7a mit Freilauf in nur einer Drehrichtung antreibt (siehe hierzu Fig. 2).9) rotary piston internal combustion engine according to claim 1) - 4), characterized in that that when driving the compression shaft via a mechanical coupling of its own Drive shaft this can be designed so that the crank at the Drive shaft 11, which is in a certain transmission ratio from the working shaft is driven, first an intermediate gear 15 via a connecting rod 14 in a Moved back and forth over certain angular degrees (less than 1800) and which then in turn the compression shaft via another gear 7a with freewheel drives in only one direction of rotation (see Fig. 2). 10) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1) - 4) und 9), dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur einem Kolbenpaar pro Zylinder der rotierende Arbeitszylinder nicht starr mit dem ihn umgebenden Abtriebskranz (Zahnkranz) gekoppelt sein muß, sondern über ein Gleit- oder Wälzlager und Feder-System (mit oder ohne Anschlag) mit diesem gekoppelt sein kann, um folgendes zu ermöglichen: 1. Die verbrannten Gase fast restlos auszustoßen, 2. Das Verdichtungsverhältnis zu verändern (durch Verstellen des Anschlages oder der Federkraft), 3. Bessere Gleichraumverbrennungsbedingungen nach dem Zünden zu schaffen (siehe hierzu auch Fig. 3a) und 4).10) Rotary piston internal combustion engine according to claim 1) -4) and 9), characterized characterized in that when using only one pair of pistons per cylinder, the rotating The working cylinder is not rigidly coupled to the output ring (gear ring) surrounding it must be, but via a plain or roller bearing and spring system (with or without Stop) can be coupled with this to enable the following: 1. The burned To expel gases almost completely, 2. to change the compression ratio (by Adjustment of the stop or the spring force), 3. Better uniform combustion conditions to create after ignition (see also Fig. 3a) and 4). 11) Drehkolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1)-4), 9) und 10), dadurch gekennzeichnet, daß unter bestimmten Voraussetzungen (z. B. geeignete Werkstoffe) und bei Einsatz von mehr als einem Kolben pro Welle der rotierende Arbeitszylinder für jeden Arbeitskolben einen Sektor von einer bestimmten Winkelgradzahl an geeigneter Stelle herausgeschnitten hat, um so auch eine Relativbewegung der Arbeitskolben zueinander während der Verdichtungs- und Arbeitsphase zu ermöglichen. Die verbleibenden Arbeitszylindersektoren sind jeweils ähnlich Anspruch 9 über ein Gleit- oder Wälzlager und Feder-System mit oder ohne Anschlag mit dem antreibenden Zahnkranz verbunden (siehe Fig. 3d).11) Rotary piston internal combustion engine according to claim 1) -4), 9) and 10), characterized marked that under certain conditions (e.g. suitable materials) and when using more than one piston per shaft, the rotating working cylinder a sector of a certain number of angular degrees more suitable for each working piston Has cut out, so does a relative movement of the working pistons to allow each other during the compression and work phase. The remaining Working cylinder sectors are each similar to claim 9 over a Plain or roller bearings and spring system with or without a stop with the driving force Gear ring connected (see Fig. 3d).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000079102A1 (en) * 1999-06-17 2000-12-28 Hugo Julio Kopelowicz A system of two or more rotors with at least one piston on each moving in the same direction at varying and alternatively opposite velocities to each other inside a cylindrical chamber, either independent or formed by the rotors themselves
EP3029266A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-08 Otto Diethelm Rotary cylinder engine
DE102004061223B4 (en) 2004-12-20 2022-07-07 Kastriot Merlaku combustion engine

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