DE3517552A1

DE3517552A1 - Internal shaft rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE3517552A1
Application number: DE19853517552
Authority: DE
Inventors: Dragan Dipl.-Ing. 8070 Ingolstadt Mili&ccaron;i&cacute;
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-11-20

Abstract

The invention relates to an internal shaft rotary piston internal combustion engine (1) with a cylindrical housing (2), with an internal raceway with two curvatures about an eccentrically supported, cylindrical rotor (3), with an odd number of piston discs (5, 6, 7), working chambers (8, 9, 10) being formed between the piston discs (5, 6, 7). The control and the charge cycle are performed by means of a central control shaft designed as hollow shaft (4). According to the invention on the rotor (3) in each working chamber (8, 9, 10) spherical combustion spaces (11, 12, 13) are let in, which towards the inner raceway each have slots (20, 21, 22) lying in a radial plane and towards the hollow shaft (4) have axially offset ports (19). Due to the spherical design of the combustion spaces (11, 12, 13) an improvement of the combustion is achieved. <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine innenachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal-axis rotary piston internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Eine bekannte innenachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine (DE-OS 33 35 742 des Anmelders) besteht aus einem Gehäuse, einem Rotor und einer Doppelhohlwelle. Am Rotor ist eine ungerade Anzahl von Kolbenlamellen angebracht. Der Rotor triigl im Bereich zwischen nebeneinander liegenden Kolbenlamellen halbkugelförmige Verbrennungsmulden, die über Kanäle Verbindung mit der Doppelhohlwelle haben. Die Kanäle sind axial versetzt und treffen somit auf axial versetzte Bereiche des Umfanges der Doppelhohlwelle. Die Doppelhohlwelle wird mit halber Drehzahl des Rotors in gleicher Drehrichtung angetrieben. Der Gaswechsel erfolgt durch am Umfang der Doppelhohlwelle ίο nebeneinander liegende Schlitze (Ventile), durch die den Arbeitsräumen Gas-Luft-Gemisch zugeführt oder Abgas abgeführt wird. Die Sehlitzpaare für jeden Arbeitsraum sind am Umfang der Doppelhohlwelle versetzt so angeordnet, daß in Verbindung mit der halben Drehzahl der Doppelhohlwelle im Vergleich zum Rotor ein Viertaktbetrieb durchgeführt wird. Die Innenlaufbahn ist stationär und symmetrisch zu der einzigen Zündkerze, wobei im Bereich der Zündkerze die Krümmung gleich der Rotorkrümmung ist und diese Krümmung solange ist, wie die Bogenlänge zwischen zwei benachbarten Lamellen.There is a known internal-axis rotary piston internal combustion engine (DE-OS 33 35 742 by the applicant) from a housing, a rotor and a double hollow shaft. There is an odd number of on the rotor Piston lamellas attached. The rotor triigl in the area between adjacent piston lamellas hemispherical combustion bowls that are connected to the double hollow shaft via channels. The channels are axially offset and thus meet axially offset areas of the circumference of the double hollow shaft. The double hollow shaft is driven in the same direction of rotation at half the speed of the rotor. The gas exchange takes place through the circumference of the double hollow shaft ίο adjacent slots (valves) through which the Gas-air mixture is supplied to work spaces or exhaust gas is discharged. The seat pairs for every work area are offset on the circumference of the double hollow shaft so that in connection with half the speed the double hollow shaft is operated in four-stroke mode compared to the rotor. The inner career is stationary and symmetrical to the single spark plug, the curvature being the same in the area of the spark plug the curvature of the rotor and this curvature is as long as the arc length between two neighboring ones Slats.

Diese bekannte Brennkraftmaschine ist einfach und preisgünstig aufgebaut und hat auch bei relativ günstigem Verbrauch relativ gute Abgaswerte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der bekannten Brennkraftmaschine eine weitere Verbesserung der Verbrennungsqualität möglich ist. This known internal combustion engine is simple and inexpensive and also has a relatively inexpensive Consumption relatively good exhaust gas values. However, it has been shown that in the known internal combustion engine a further improvement of the combustion quality is possible.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine die Verbrennung zu verbessern und dadurch den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen und den Verbrauch und die Abgase zu senken.The object of the invention is therefore to initiate combustion in a generic internal combustion engine improve and thereby increase the efficiency of the internal combustion engine and the consumption and the Reduce emissions.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.In the case of an internal combustion engine of the generic type, this task is accomplished with the characterizing features of claim 1 solved.

Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, anstelle der bekannten halbkugelförmigen und zur Laufbahn hin offenen Verbrennungsmulden einen kugelförmigen Brennraum anzubringen. Die Verbindung vom kugclförmigen Brennraum zur Steuerwellc ist dabei als Kanal ausgebildet. Die Verbindung zur Laufbahn hin, bzw. zur Arbeitskammer hin wird als Schlitz ausgeführt, der in einer Radialebene liegt.According to claim 1 it is proposed, instead of the known hemispherical and open towards the raceway Combustion bowls to attach a spherical combustion chamber. The connection of the spherical The combustion chamber to the control shaft is designed as a channel. The connection to the career or to the The working chamber is designed as a slot that lies in a radial plane.

Ein kugeliger Brennraum ist wesentlich kompakter als der bekannte halbkugelige Brennraum. Das gleiche Kompressionsvolumen hat in einer Halbkugel im Vergleich zu einem kugeligen Brennraum einen größeren Durchmesser, was längere Flammenwcgc bedeutet. Beim kugeligen Brennraum kann sich daher die Fl a mmfront räumlich und zeitlich günstiger ausbreiten. Die Flammenfronl ist kurz und schreitet nach den kälteren Stellen hin, d. h. zum Kanal in Richtung auf die Steuerwelle hin fort. Bei einem kugeligen Brennraum ist der Kanal aus den geometrischen Gegebenheiten nur kurz und fast ein Teil der Kugel. Bei der bekannten halbkugeligen Ausbildung ist dagegen der Kanal liefer und langer und damit nicht so günstig für die Flammenausbreitung. Das Verhältnis von Oberfläche des Kompressionsraumes zu Volumen des Kompressionsraumes ist bei der kugeligen Ausbildung des Brennraumes günstiger. Dies führt dazu, daß auch die Wärmeverlusle, die in der ersten Verbrennungsphase ca. 20% betragen, reduziert werden.A spherical combustion chamber is much more compact than the well-known hemispherical combustion chamber. The same Compression volume in a hemisphere is greater than in a spherical combustion chamber Diameter, which means longer flame length. In the case of a spherical combustion chamber, the flame front can therefore move expand spatially and temporally more favorably. The front of the flame is short and steps towards the colder one Place, d. H. towards the canal towards the control shaft. In the case of a spherical combustion chamber, that is Channel from the geometric conditions only briefly and almost part of the sphere. With the well-known hemispherical Training, however, is the channel delivery and longer and therefore not so favorable for the flame spread. The ratio of the surface area of the compression space to the volume of the compression space is at the spherical design of the combustion chamber cheaper. This leads to the fact that the heat losses in the first combustion phase amount to approx. 20%.

Der Brennraum ist mit dem Arbeitsraum über einen Schlitz verbunden, der mit seiner Länge in einer Radialebene liegt. Das bedeutet, daß das komprimierte Gas-Luft-Gemisch durch diesen Schlitz in den kugeligen Brennraum gepreßt wird. Dabei entsteht eine hohe Gas-The combustion chamber is connected to the working chamber via a slot, the length of which lies in a radial plane. This means that the compressed gas-air mixture is pressed through this slot into the spherical combustion chamber. This creates a high gas

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geschwindigkeit und gute Verwirbelung, was eine gute Mischung /wischen Luft und Brennstoff bewirkt. Da im kugeligen Brennraum die Wände rund und glatt sind, entsteht zusätzlich noch ein Drall und eine Rotation des Gemisches, was ebenfalls zu einer guten Mischung beiträgt. Wegen der guten Mischung ist die Verbrennung sehr klopffest, wodurch das Kompressionsverhältnis hoch gewählt werden kann, was wiederum direkt den Wirkungsgrad günstig beeinflußt.speed and good turbulence, what a good one Mixing / wiping air and fuel effects. Since the walls in the spherical combustion chamber are round and smooth, In addition, there is a twist and a rotation of the mixture, which also contributes to a good mixture. Because of the good mixture, the combustion is very knock-proof, which improves the compression ratio can be selected to be high, which in turn has a direct positive effect on the efficiency.

Wegen der guten Mischung und Wirbelung und der Abwesenheit von Ventilen kann bei Ottomotoren auch bleifreier Kraftstoff mit niedriger Octanzahl verwendet werden. Aus den gleichen Gründen kann auch mageres Gemisch gefahren werden. Wegen der verbesserten Verbrennung ist der Arbeitsdruck höher und auch die Abgastemperatur höher. Dies ist erwünscht, weil dadurch der Wirkungsgrad eines ggf. angeschlossenen Katalysators ebenfalls angehoben wird. Durch die vorstehenden Eigenschaften und den geringen Verbrauch ist die Brennkraftmaschine von den Abgasen her gesehen umweltfreundlich. Wegen des kugeligen und mehr geschlossenen Brennraumes dringen jedoch auch weniger Geräusche nach außen, so daß auch akustisch die Brennkraftmaschine umweltfreundlicher gestaltet ist. Wegen des geringeren Verbrauchs und des geringeren Geräuschpegels ist auch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umweltfreundlicher, wenn sie nach dem Dieselverfahren betrieben wird.Because of the good mixing and turbulence and the absence of valves, gasoline engines can also unleaded, low octane fuel can be used. Lean can also be used for the same reasons Mixture can be driven. Because of the improved combustion, the working pressure is higher and so is the Exhaust temperature higher. This is desirable because it increases the efficiency of a possibly connected catalytic converter is also raised. Due to the above properties and the low consumption is the internal combustion engine is environmentally friendly from the point of view of the exhaust gases. Because of the spherical and more closed However, less noises penetrate the combustion chamber to the outside, so that the internal combustion engine is also acoustically is designed to be more environmentally friendly. Because of the lower consumption and the lower noise level is also an internal combustion engine according to the invention more environmentally friendly when after Diesel process is operated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.An embodiment of the invention is based on a drawing with further details, features and advantages explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Radiaischnitt durch eine innenachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine Fig. 1 is a Radiaischnitt by an internal-axis rotating piston internal combustion engine

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Brennraum entlang der Linie Λ-/4, Fig. 2 is an axial section through a combustion chamber along the line Λ- / 4,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen weiteren Brennraum entlang der Linie B-B. Fig. 3 is an axial section through a further combustion chamber taken along line BB.

In Fig. 1 ist eine innenachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die aus einem zylindrischen Gehäuse 2 und einem exzentrisch gelagerten, zylindrischen Rotor und einer als Hohlwelle 4 ausgebildeten Steuerwelle besteht. Im Ausführungsbeispiel sind im Rotor drei Kolbenlamellen 5,6,7 angebracht, die auf die Innenwand und Innenlaufbahn des Gehäuses gerichtet sind, so daß dazwischen drei Arbeitskammern 8, 9, 10 gebildet sind. In jeder Arbeitskammer sind in den Rotor eingelasse kugelförmige Brennräume 11,12,13, die weiter unten näher beschrieben werden.In Fig. 1, an internal-axis rotating piston internal combustion engine is shown 1, which consists of a cylindrical housing 2 and an eccentrically mounted cylindrical rotor and a shaft designed as a hollow control shaft 4. In the exemplary embodiment, three piston lamellae 5,6,7 are attached in the rotor, which are directed towards the inner wall and inner raceway of the housing, so that three working chambers 8, 9, 10 are formed between them. In each working chamber there are spherical combustion chambers 11, 12, 13 embedded in the rotor, which are described in more detail below.

Die Innenlaufbahn ist stationär und zu der Zündkerze 14 mit zwei unterschiedlichen Krümmungen symmetrisch. Im oberen Bereich, d. h. im Bereich der Zündkerze entspricht die Krümmung der Innenlaufbahn der Rotorkrümmung auf eine Länge, die der Bogenlänge zwischen zwei benachbarten Lamellen entspricht (in Fig. 1 dem Abstand zwischen den Lamellen 5 und 6). Die weitere Krümmung der Innenlaufbahn (in Fig. 1 der untere Teil) ist größer mit einem größeren Radius, wobei die beiden Krümmungen durch Tangentenstücke ineinander übergehen.The inner raceway is stationary and symmetrical about the spark plug 14 with two different curvatures. In the upper area, ie in the area of the spark plug, the curvature of the inner raceway corresponds to the rotor curvature to a length which corresponds to the arc length between two adjacent lamellae (in FIG. 1 the distance between the lamellae 5 and 6). The further curvature of the inner raceway ( the lower part in FIG. 1) is greater with a greater radius, the two curvatures merging into one another through tangent pieces.

Die als Hohlwelle 4 ausgebildete Steuerwelle wird mit einem Untersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) mit gegenüber dem Rotor halber Drehzahl angetrieben. Die Hohlwelle 4 hat drei axial nebeneinander liegende Einlaßschlitze, von denen in Fig. 1 ein Einlaßschlitz 15 zu sehen ist. Radial anschließend an die Einlaßschlitze sind drei ebenfalls axial versetzte Auslaßschlitze in Drehrichtung nach den Einlaßschlitzen angeordnet, von denen in Fig. 1 ein Auslaßschlitz 16 zu sehen ist. Jeweils ein Einlaßschlitz 15 und Auslaßschlitz 16 in einer Radialebene bilden ein Ventilpaar. Der Einlaßschlitz 15 ist mit der Einlaßkammer 17, dem äußeren Teil der Hohlwelle, verbunden und diese wiederum mit der Kraftstoff-Luftgemisch-Aufbereitung verbunden. Der Auslaßschlitz 16 ist mit der Auslaßkammer der Hohlwelle, dem inneren Teil, verbunden, wobei die Auslaßkammer mit der Auspuffanlage Verbindung hat. Der Einlaßschlitz 15 und derThe control shaft, designed as a hollow shaft 4, is driven by a reduction gear (not shown) at half the speed of the rotor. The hollow shaft 4 has three inlet slots located axially next to one another, of which one inlet slot 15 can be seen in FIG. Radially adjoining the inlet slots are three also axially offset outlet slots in the direction of rotation after the inlet slots, of which one outlet slot 16 can be seen in FIG. In each case an inlet slot 15 and outlet slot 16 in a radial plane form a pair of valves. The inlet slot 15 is connected to the inlet chamber 17, the outer part of the hollow shaft, and this in turn is connected to the fuel-air mixture preparation. The outlet slot 16 is connected to the outlet chamber of the hollow shaft, the inner part, the outlet chamber being in communication with the exhaust system. The inlet slot 15 and the

ίο Auslaßschlitz 16 laufen an einem Kanal 19 des Brennraums 11 vorbei und stellen somit abwechselnd die Verbindung zur Ladung der Arbeitskammer 8 und für den Auslaß der Verbrennungsgase her. Im Schnitt der Fig. 1 ist lediglich der Kanal 19 des Brennraums 11 zu sehen; wie bereits ausgeführt, sind die anderen beiden Einlaß- und Auslaßschlitze axial versetzt, so daß auch die Verbindungskanäle der zugeordneten Brennräume 12 und 13 axial versetzt sein müssen, wie später anhand der Fig. 3 erläutert wird.ίο Outlet slots 16 run past a channel 19 of the combustion chamber 11 and thus alternately establish the connection to the charge of the working chamber 8 and to the outlet of the combustion gases. In the section of FIG. 1, only the channel 19 of the combustion chamber 11 can be seen; As already stated, the other two inlet and outlet slots are axially offset, so that the connecting channels of the associated combustion chambers 12 and 13 must also be axially offset, as will be explained later with reference to FIG .

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Axialschnitt durch den Brennraum 11. In Verbindung mit dem Schnitt aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß der Brennraum 11 eine kugelige Gestalt aufweist, wobei die Kugelform in Axialrichtung etwas zusammengedrängt ist, so daß in dieser Richtung der Brennraum länglich ist. Am unteren Teil des Brennraums 11 ist der Kanal 19 kurz und zylindrisch ausgeführt. Der obere Teil dagegen wird durch einen in der Radialebene liegenden Schlitz 20 gebildet. Entsprechende Schlitze 21, 22, die alle in einer Radialebene liegen, sind auch bei den anderen Brennräumen 12 und 13 vorgesehen. Fig. 2 shows an enlarged axial section through the combustion chamber 11. In connection with the section of Fig. 1 it can be seen that the combustion chamber 11 has a spherical shape, the spherical shape is compressed into a bit in the axial direction, so that in this direction the combustion chamber is elongated. At the lower part of the combustion chamber 11, the channel 19 is short and cylindrical. The upper part, on the other hand, is formed by a slot 20 lying in the radial plane. Corresponding slots 21, 22, which all lie in a radial plane, are also provided in the other combustion chambers 12 and 13.

In Fig. 3 ist ein Axialschnitt durch den Brennraum 12 dargestellt. In Verbindung mit dem Schnitt aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß auch hier der Brennraum 12 kugelige Gestalt hat, wobei aber ein Kanal 23 seitlich versetzt entsprechend der axialen Versetzung des zugehörigen Einlaßund Auslaßschlitzes an der Hohlwelle 4 angebracht ist. Die im Schnitt nach Fig. 3 gezeigte Form ergibt sich dadurch, daß der Schlitz 2t in einer Radialebene mit den Schlitzen 20 und 22 liegen muß, in der auch die Zündkerze 14 liegt, der Kanal 23 dagegen aber versetzt angebracht werden muß. Insgesamt gesehen ist jedoch eine kugelige Brennraumform eingehalten. Ein Schnitt durch den Brennraum 13 ist nicht eigens dargestellt, da dieser der Fig. 3 entspricht, wobei der Kanal dann zur anderen Seiten, d. h. nach rechts versetzt, angeordnet ist.In Fig. 3 an axial section through the combustion chamber 12 is shown. In connection with the section from FIG. 1 it can be seen that the combustion chamber 12 has a spherical shape here too, but a channel 23 is attached to the hollow shaft 4 laterally offset according to the axial offset of the associated inlet and outlet slot. The shape shown in section according to FIG. 3 results from the fact that the slot 2t must lie in a radial plane with the slots 20 and 22, in which the spark plug 14 also lies, but the channel 23, however, must be attached offset. Overall, however, a spherical shape of the combustion chamber is maintained. A section through the combustion chamber 13 is not specifically shown, since this corresponds to FIG. 3, the channel then being arranged on the other side, ie offset to the right.

Die vorbeschriebene Ausführung hat folgende Funktion: Der Rotor 3 und die Steuerwelle 4 drehen sich im Uhrzeigersinn, wobei die Steuerwelle 4 nur mit halber Drehzahl läuft. Die Arbeitsräume 8, 9,10 zwischen den Lamellen 5,6,7 werden dadurch in bekannter Weise für die Kompression und den Auspuff in bekannter Weise be- und entladen. Beim Kompressionstakt wird das Gas-Luft-Gemisch durch die jeweiligen Schlitze 20,21,22 in die zugehörigen Brennräume 11, 12, 13 gedrängt und damit komprimiert und stark vermischt und verwirbelt. Durch den kompakten Brennraum 11,12,13, die kurzen Kanäle 19,23 und die intensive Mischung und Verwirbelung wird eine gute Verbrennung erzielt.The above-described embodiment has the following function: The rotor 3 and the control shaft 4 rotate in the Clockwise, the control shaft 4 only running at half speed. The work spaces 8, 9,10 between the Slats 5,6,7 are thereby in a known manner for loading and unloading the compression and exhaust in a known manner. During the compression stroke, the gas-air mixture becomes pushed through the respective slots 20, 21, 22 into the associated combustion chambers 11, 12, 13 and thus compressed and strongly mixed and swirled. Thanks to the compact combustion chamber 11, 12, 13, the short ones Channels 19, 23 and the intensive mixing and swirling result in good combustion.

Claims

1. In-axis rotary piston internal combustion engine with a cylindrical housing, with an eccentrically mounted, cylindrical rotor,

with piston lamellas in the rotor, which are on the inner wall and

Inner raceway of the housing are directed, with an inner raceway that is stationary and symmetrical has a curvature to the single spark plug which is equal to the curvature of the rotor (i.e. radius of curvature of the inner raceway equals rotor radius) and which is as long as the arc length between two adjacent lamellas, and which merges into another larger curvature.

with an odd number of piston lamellas at equal angular intervals, so that one odd Number of working chambers is formed, with combustion bowls on the rotor in each working chamber,

with a control shaft arranged concentrically in the rotor, designed as a multi-chamber hollow shaft, the working chambers being connected to the associated inlet and outlet chambers of the hollow shaft via an inlet and an outlet slot on the hollow shaft and the inlet slot lying in front of the outlet slot as viewed in the direction of rotation of the hollow shaft and the inlet chamber of the hollow shaft is connected to the fuel-air mixture preparation and the outlet chamber of the hollow shaft is connected to the exhaust system, the hollow shaft having axially adjacent, circumferentially offset, circumferentially extending pairs of valves formed from inlet and outlet slots, and in each Radial plane of the hollow shaft only a single pair of valves assigned to the associated working chamber is arranged, with a reduction gear between rotor and control shaft for a speed ratio of 2: 1, characterized in that

that the combustion bowl is a spherical combustion chamber (11, 12, 13),

that the connection from the spherical combustion chamber (11.12,13) to the Steuerwel '"(4) a channel (19, 23) is and

that the connection to the track is designed as a slot (20,21,22) in a radial plane lies.

2. Inner-axis rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the channel (19,23) is short and cylindrical.

3. Inner-axis rotary piston internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that that the combustion chamber (11,12,13) in its shape is spherical (circular) in a radial section and the shape is narrower in an axial section.