DE3804411A1

DE3804411A1 - Centre axis rotary engine of the rotating piston type

Info

Publication number: DE3804411A1
Application number: DE19883804411
Authority: DE
Inventors: Hermann Meckes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-24

Abstract

The invention relates to a centre axis rotary engine of the rotating piston type with two rotors supported on the central axis, on which annularly curved pistons are provided, which immerse into annularly curved cylinders of circular cross-section. The rotors are connected to an oval toothed gearing in order to obtain a periodically changing ratio of their angular velocities. The rotors are formed symmetrically in relation to the centre axis and balanced. The engine can be used as supercharger, as compressor, as two-stroke and as four-stroke diesel or spark ignition engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a machine according to the preamble of claim 1.

Solche Maschinen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Bei einer Lösung nach der DE-OS 35 21 593 bewegen sich die Läufer innerhalb eines zylindrischen Ringkanals. Da die Abdichtung zwischen diesem Ringkanal des Gehäuses und den Läufern erfolgen muß, ergeben sich relativ große linear bzw. bogenförmig verlaufende, schwer abzudichtende Flächen. Durch geteilte Ausführungen des Gehäuses ergeben sich zu sätzliche Dichtungsprobleme.Such machines are known in numerous designs. In a solution according to DE-OS 35 21 593 move Runner within a cylindrical ring channel. Because the waterproofing between this ring channel of the housing and the Runners must be done, there are relatively large linear or curved, difficult to seal surfaces. Split designs of the housing result in additional sealing problems.

Eine andere Lösung ist in der DE-OS 30 20 215 beschrieben. Hierbei ist das Dichtungsproblem dadurch vereinfacht, daß eine Abdichtung nur zwischen Zylindern und Kolben erfolgt. Aufbau und Anordnung der Läufer sowie deren gegenseitige Verriegelung, die notwendig ist, um die bei der Expansion der Verbrennungsgase freiwerdende Energie in der Drehrichtung der Maschine zu nutzen, sind jedoch so ungünstig, daß sich ein ungleichmäßiger Lauf ergibt, so daß die Maschine für höhere Drehzahlen nicht geeignet ist.Another solution is described in DE-OS 30 20 215. Here, the sealing problem is simplified in that sealing only between cylinders and pistons. Structure and arrangement of the runners and their mutual Locking that is necessary to the expansion the energy released in the direction of rotation to use the machine are so unfavorable that there is an uneven run, so that the machine is not suitable for higher speeds.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Maschine so zu verbessern, daß sich ein völlig gleichmäßiger Lauf ergibt und gleichzeitig entweder gar keine oder nur einfache, bekannte Dichtelemente wie Kolben- oder Zylinderringe erforderlich sind.The object of the invention is the generic To improve the machine so that it is completely even Run results and at the same time either none or only simple, well-known sealing elements such as piston or cylinder rings required are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.This object is achieved by the characterizing Part of claim 1 mentioned features solved. The Subclaims relate to advantageous exemplary embodiments the invention.

Die erfindungsgemäße Maschine besteht im wesentlichen aus zwei mittelachsig gelagerten, starren und mittelachsig symmetrischen Läufern in Verbindung mit einem Ovalzahnradgetriebe zur Erzielung eines periodisch wechselnden Verhältnisses ihrer Winkelgeschwindigkeiten.The machine according to the invention consists essentially of two axially supported, rigid and axially symmetrical Runners in connection with an oval gear transmission to achieve a periodically changing relationship their angular velocities.

Die Verdichtungs- und Expansionsräume entstehen durch unterschiedliche, durch das Ovalzahnradgetriebe erzeugte, Relativgeschwindigkeiten zwischen Kolben des einen und Zylindern des anderen Läufers. Die Maschine enthält vier, sechs oder mehr Zylinder und die gleiche Anzahl Kolben. Dabei kann entweder ein Läufer alle Zylinder und der andere alle Kolben tragen, oder jeder Läufer trägt die gleiche Anzahl von Zylindern und Kolben, also zwei, drei oder mehr Zylinder und Kolben. In einem Läufer mit zwei n(n = 1, 2 . . . ) Zylindern und Kolben sind sowohl die Zylinder als auch die Kolben um 180° : n versetzt. Die Zylinder bzw. Kolben haben kreisförmigen Querschnitt. Da die Verdichtungs- und Expansionsräume paarweise zwischen Zylindern des einen Läufers und Kolben des anderen Läufers gebildet werden, müssen die Kolben nicht mit dem Gehäuse abdichten sondern nur jeweils mit dem benachbarten Zylinder des anderen Läufers. Dafür sind entweder gar keine Dichtelemente notwendig oder es können einfache, kreisrunde Kolben- oder Zylinderringe verwendet werden. Eine Ausführung völlig ohne Dichtelemente ist bei einem Kolbenlänge-Kolbendurchmesser-Verhältnis von 1 : 1 schon mit einem Spalt von 5 µm realisierbar. Da ein Verhältnis von 2 : 1 einer üblichen Bauform entspricht, wären demnach auch noch größere Spalte zulässig. Bei dieser Ausführung ist zudem keine Schmierung erforderlich, da sich Zylinder und Kolben nie berühren.The compression and expansion spaces are created by different relative speeds between the pistons of one rotor and the cylinders of the other rotor, which are generated by the oval gear mechanism. The machine contains four, six or more cylinders and the same number of pistons. Either one rotor can carry all cylinders and the other all pistons, or each rotor has the same number of cylinders and pistons, i.e. two, three or more cylinders and pistons. In a rotor with two n (n = 1, 2...) Cylinders and pistons, both the cylinders and the pistons are offset by 180 °: n . The cylinders or pistons have a circular cross section. Since the compression and expansion spaces are formed in pairs between cylinders of one rotor and pistons of the other rotor, the pistons do not have to seal with the housing but only with the adjacent cylinder of the other rotor. Either no sealing elements are required for this, or simple, circular piston or cylinder rings can be used. A design without sealing elements is possible with a piston length-piston diameter ratio of 1: 1 with a gap of 5 µm. Since a ratio of 2: 1 corresponds to a common design, even larger gaps would be permissible. No lubrication is required with this version, since the cylinder and piston never touch.

Auch bei der Ausführung mit Dichtelementen sind Reibung und damit auch Schmierung geringer als bei herkömmlichen Hubkolben maschinen, da die Kolben- oder Zylinderringe die einzigen Teile sind, die mit der Zylinder- bzw. Kolbenfläche in Berührung kommen und außerdem die bei herkömmlichen Kolben maschinen durch die Bewegung von Pleuelstangen verursachte Kippmomente nicht entstehen.Also in the execution with sealing elements are friction and therefore less lubrication than with conventional reciprocating pistons machines because the piston or cylinder rings are the only ones Parts are made with the cylinder or piston surface come into contact and also with conventional pistons machines caused by the movement of connecting rods Tipping moments do not arise.

Die erfindungsgemäße Maschine benötigt weder Kurbeltrieb noch Pleuelstangen, sondern lediglich ein Ovalzahnradgetriebe, das aus vier elliptischen Ovalzahnrädern besteht. Zwei Ovalzahnräder sind in den Brennpunkten ihrer Ellipsen fest mit einer gemeinsamen Achse verbunden. Sie sind um einen Winkel δ gegeneinander verdreht. Die beiden anderen Ovalzahnräder sind fest mit je einem Läufer verbunden, sie kämmen mit den beiden ersten Ovalzahnrädern. Auch sie sind exzentrisch in den Brennpunkten ihrer Ellipsen befestigt. Wird die Achse mit den beiden fest verbundenen Ovalzahnrädern gedreht, so bewegen sich die beiden Läufer ständig in derselben Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten, so daß sie mit einem sich ständig abwechselnden Beschleunigungs-Verzögerungs-Rhythmus rotieren, sich also gegenseitig einholen, wodurch der Hub entsteht.The machine according to the invention does not require a crank mechanism or connecting rods, but only an oval gear transmission, which consists of four elliptical oval gear wheels. Two oval gears are firmly connected to a common axis at the focal points of their ellipses. They are rotated against each other by an angle δ . The other two oval gears are permanently connected to one rotor, they mesh with the first two oval gears. They too are attached eccentrically in the focal points of their ellipses. If the axis is rotated with the two firmly connected oval gears, the two runners constantly move in the same direction, but at different angular velocities, so that they rotate with a constantly alternating acceleration-deceleration rhythm, i.e. catch up with each other, whereby the stroke arises.

Bei der Dimensionierung des Ovalzahnradgetriebes ist von den geometrischen Besonderheiten der Ellipsen auszugehen. Da die Ellipse der geometrische Ort aller Punkte ist, für die die Summe der Abstände von den beiden Brennpunkten konstant ist und diese Summe der Länge der großen Achse der Ellipse entspricht, muß der Abstand der gemeinsamen Achse der fest verbundenen Ovalzahnräder von der Mittelachse der Läufer der Länge der großen Achse der Ellipse entsprechen, die mit d₀ bezeichnet wird.When dimensioning the oval gear drive, the geometric peculiarities of the ellipses must be assumed. Since the ellipse is the geometric location of all points for which the sum of the distances from the two focal points is constant and this sum corresponds to the length of the major axis of the ellipse, the distance of the common axis of the fixedly connected oval gears from the central axis of the rotor must be The length of the major axis corresponds to the ellipse, which is denoted by d ₀.

Für die Ovalzahnräder ergibt sich:For the oval gears there is:

Z. B. bei z = 99, m = 1 ergibt sich d₀ = 99 mm.
Für α = 45° wird somit e = 4,875 mm und b = 98,519 mm.For example, at z = 99, m = 1, d ₀ = 99 mm.
For α = 45 °, e = 4.875 mm and b = 98.519 mm.

Der Hubwinkel α ist der Mittelpunktswinkel, der sich zwischen völlig in den Zylinder eingeschwenktem Kolben und maximal aus dem Zylinder ausgeschwenktem Kolben ergibt. Der Hubwinkel ist von der Exzentrität der Ovalzahnräder abhängig und somit beliebig.The stroke angle α is the center point angle that results between the piston fully swung into the cylinder and the maximum swung piston out of the cylinder. The stroke angle depends on the eccentricity of the oval gears and is therefore arbitrary.

Das maximale Winkelgeschwindigkeitsverhältnis der beiden Segmente zueinander berechnet sich aus:The maximum angular velocity ratio of the two Segments to each other are calculated from:

und beträgt nach obigem Beispiel v₁ = 1,81 v₂and according to the above example is v ₁ = 1.81 v ₂

Da die erfindungsgemäße Maschine mittelachsig symmetrische Läufer aufweist, haben diese einen gleichmäßigen Rundlauf. Dies gilt auch für das Ovalzahnradgetriebe, da die durch die exzentrische Lagerung verursachte Unwucht leicht auszuwuchten ist. Da weder Kolben noch Pleuelstangen von Null aus beschleunigt oder auf Null abgebremst werden müssen, läuft die Maschine weitgehend schwingungsfrei. Außerdem entfällt ein Kurbeltrieb mit nie exakt auswuchtbaren Mas sen.Since the machine according to the invention is symmetrical about the center axis Runners have a smooth runout. This also applies to the oval gear transmission, because of the the eccentric bearing easily caused unbalance is. Since neither pistons nor connecting rods from zero accelerated or decelerated to zero, the machine runs largely free of vibrations. Furthermore there is no need for a crank mechanism with masses that can never be precisely balanced sen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below of the drawings. Show it:

Fig. 1 schematische Darstellung einer Vierzylindermaschine mit - bis auf die Lagerstellen - identischen Läufern in den Bewegungsphasen I bis IV, Fig. 1 shows a schematic representation of a four-cylinder engine with - apart from the bearings - identical runners in the movement phases I to IV,

Fig. 1a das Ovalzahnradgetriebe in den den Bewegungsphasen gemäß Fig. 1 entsprechenden Stellun gen, Fig gen. 1a, the oval gear mechanism in the motion phases of Fig. 1 corresponding Stellun,

Fig. 2 eine Vierzylindermaschine im Querschnitt (schematisch), bei der die Kolben an einem ersten Läufer und die Zylinder an einem zweiten Läufer vorgesehen sind, Fig. 2, in which the piston on a first runner and the cylinders are provided on a second rotor is a four-cylinder engine in cross section (schematically)

Fig. 3 einen Vierzylinder-Lader oder -kompressor ohne Ventile im Querschnitt, Fig. 3 shows a four-cylinder loader or -Compressor without valves in cross-section,

Fig. 3a einen Vierzylinder-Lader oder -kompressor mit Rückschlagventilen im Querschnitt, Fig. 3a shows a four-cylinder loader or Compressor with check valves in cross-section,

Fig. 4 einen Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotor ohne Ventile im Querschnitt, Fig. 4 is a four-cylinder two-stroke diesel engine with no valves in cross-section,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotors mit Einlaßventilen vom Laderaum zum Verbrenner raum, Is a partially sectioned side view of space. 5 of a four-cylinder two-stroke diesel engine with intake valves of the loading space to the combustor,

Fig. 5a einen Schnitt des Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotors längs der Linie Va-Va in Fig. 5, FIG. 5a is a sectional view of the four-cylinder two-stroke diesel engine taken along the line Va-Va in Fig. 5,

Fig. 6 einen Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotor mit Einlaß- und Auslaßventilen im Querschnitt und Fig. 6 shows a four-cylinder two-stroke diesel engine with intake and exhaust valves in cross section and

Fig. 6a den Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotor gemäß Fig. 6 in den Bewegungsphasen I bis IV. FIG. 6a shows the four-cylinder two-stroke diesel engine according to Fig. 6 in the movement phases I to IV.

Im einfachsten Fall ist die Maschine als Vierzylindermaschine ausgeführt mit zwei - bis auf die Lagerstellen - identischen Läufern 20, 21 wie in Fig. 1 dargestellt. Die beiden Läufer sind mittelachsig gelagert. In Fig. 1 ist nur das Läuferlager 22 für den Läufer 20 sichtbar. Die Verdichtungs- und Expansionsräume a, b, c, d werden durch die - je nach Stellung des Ovalzahnradgetriebes - gegeneinander verzögerten oder beschleunigten Kolben und Zylinder gebildet. Sie können auf verschiedenartige Weise genutzt werden. So kann die Maschine als Lader, Kompressor, Zweitakt- oder Viertakt-Diesel- oder Ottomotor verwendet werden. In der gezeigten Stellung hat der Läufer 20 in der Phase I seine maximale Geschwindigkeit erreicht und wird danach verzögert. Der Läufer 21 hat seine minimale Geschwindigkeit erreicht und wird nun beschleunigt. Die Räume a und c sind daher Kompressions-, die Räume b und d Expansionsräume. In the simplest case, the machine is designed as a four-cylinder machine with two - apart from the bearing points - identical rotors 20, 21 as shown in FIG. 1. The two runners are centered. In Fig. 1 only the rotor bearing 22 is visible to the rotor 20 . The compression and expansion spaces a, b, c, d are formed by the pistons and cylinders, which are decelerated or accelerated against each other, depending on the position of the oval gear mechanism. They can be used in various ways. The machine can be used as a loader, compressor, two-stroke or four-stroke diesel or petrol engine. In the position shown, the runner 20 has reached its maximum speed in phase I and is then decelerated. The rotor 21 has reached its minimum speed and is now being accelerated. Rooms a and c are therefore compression rooms, rooms b and d expansion rooms.

In Fig. 1a ist das Ovalzahnradgetriebe in den Fig. 1 entsprechenden Phasen I bis IV schematisch dargestellt. Die kleinen Achsen der Ellipsen der Ovalzahnräder 25 und 26 sind mit w und x angedeutet, die der Ovalzahnräder 27 und 28 mit y und z. Die beiden Ovalzahnräder 27 und 28 sind mit den Achsen y und z exzentrisch im Brennpunkt ihrer Ellipsen auf einer gemeinsamen Welle befestigt. Sie sind gegeneinander um 180° verdreht. Die anderen beiden Ovalzahnräder 25 und 26 sind exzentrisch im Brennpunkt ihrer Ellipsen gelagert und mit der Mittelachse je eines Läufers starr verbunden. Auch sie sind um 180° gegeneinander verdreht. Dabei kämmen die Ovalzahnräder 25 und 27 sowie 26 und 28. In der Phase I sind die Achsen x und x der Ovalzahnräder 25 und 26 parallel.In Fig. 1a, the oval gear transmission is shown schematically in phases I to IV corresponding to Fig. 1. The small axes of the ellipses of oval gears 25 and 26 are indicated by w and x , those of oval gears 27 and 28 by y and z . The two oval gears 27 and 28 are mounted with the axes y and z eccentrically in the focal point of their ellipses on a common shaft. They are rotated against each other by 180 °. The other two oval gears 25 and 26 are mounted eccentrically in the focus of their ellipses and rigidly connected to the central axis of each rotor. They are also rotated 180 ° against each other. The oval gears 25 and 27 as well as 26 and 28 mesh. In phase I, the axes x and x of the oval gears 25 and 26 are parallel.

In der Phase II haben beide Läufer 20, 21 dieselbe Momentan geschwindigkeit. Danach wird der Läufer 20 verzögert, der Läufer 21 beschleunigt. Die Räume a und c sind maximal verdichtet, während die Räume b und d völlig entspannt sind. Die Achsen w und x der Ovalzahnräder 25 und 26 sind um die Hälfte des Hubwinkels gegeneinander verdreht.In phase II, both runners 20, 21 have the same instantaneous speed. Then the rotor 20 is decelerated, the rotor 21 accelerates. Rooms a and c are maximally compressed, while rooms b and d are completely relaxed. The axes w and x of the oval gears 25 and 26 are rotated against each other by half the stroke angle.

In der Phase III hat der Läufer 20 seine minimale Geschwindigkeit erreicht und wird danach beschleunigt, der Läufer 21 hat dagegen seine maximale Geschwindigkeit und wird nun verzögert. Die Räume a und c sind jetzt Expansions-, die Räume b und d Kompressionsräume. Die Achsen w und x der Ovalzahnräder 25 und 26 sind parallel. In phase III, the runner 20 has reached its minimum speed and is then accelerated, whereas the runner 21 has its maximum speed and is now decelerated. Rooms a and c are now expansion rooms, rooms b and d are compression rooms. The axes w and x of the oval gears 25 and 26 are parallel.

In der Phase IV haben beide Läufer 20, 21 dieselbe Geschwindigkeit. Während danach Läufer 20 beschleunigt wird, erfährt Läufer 21 nun eine Verzögerung. Die Räume a und c sind völlig entspannt, dagegen sind die Räume b und d maximal verdichtet. Die Achsen w und x der Ovalzahnräder 25 und 26 sind um den halben Hubwinkel gegeneinander verdreht.In phase IV, both runners 20, 21 have the same speed. After that, runner 20 is accelerated, runner 21 now experiences a deceleration. Rooms a and c are completely relaxed, whereas rooms b and d are maximally compressed. The axes w and x of the oval gears 25 and 26 are rotated against each other by half the stroke angle.

In der Anordnung gemäß Fig. 1a sind die starr mit einer Achse verbundenen Ovalzahnräder 27 und 28 um 180° gegeneinander verdreht. Es können jedoch auch beliebige andere Winkelstellungen δ zwischen 0° und 180° verwendet werden, wodurch sich ein geringerer Hubwinkel α ergibt. Für δ = 180° ergibt sich der maximale, durch die Exzentrizität der Ovalzahnräder vorgegebene Hubwinkel α. Wird also eines der Ovalzahnräder 27, 28 so ausgebildet, daß dieser Winkel δ stufenlos einstellbar ist, so kann damit der Hub der Maschine stufenlos eingestellt werden.In the arrangement according to FIG. 1a, the oval gears 27 and 28 , which are rigidly connected to an axis, are rotated by 180 ° relative to one another. However, any other angular positions δ between 0 ° and 180 ° can also be used, which results in a smaller stroke angle α . For δ = 180 °, the maximum stroke angle α is determined by the eccentricity of the oval gears. If one of the oval gears 27, 28 is designed so that this angle δ can be adjusted continuously, then the stroke of the machine can be adjusted continuously.

In ähnlicher Weise kann die Winkellage eines der Ovalzahnräder 25, 26 oder beider Ovalzahnräder gegenüber den Läufern verstellt werden und damit die Totpunkte der Kolben in den Zylindern festgelegt werden. Bei Kombination beider Einstellmöglichkeiten ist also eine stufenlose Verstellung von Hub und Totpunkt der Maschine möglich. Durch drehzahlabhängige, temperaturabhängige oder andersabhängige Regelung der Ovalzahnräder kann somit z. B. bei Dieselmotoren die Kompression temperaturabhängig automatisch geregelt werden, so daß immer die jeweils günstigste Verdichtung eintritt. Die Verdrehung des Ovalzahnrades eines Läufers könnte hierbei beispielsweise über einen Spiralkeilnutentrieb bewirkt werden. In a similar manner, the angular position of one of the oval gearwheels 25, 26 or both oval gearwheels can be adjusted with respect to the rotors and the dead centers of the pistons in the cylinders can thus be determined. With a combination of both setting options, a stepless adjustment of the stroke and dead center of the machine is possible. By speed-dependent, temperature-dependent or otherwise dependent control of the oval gears, z. B. in diesel engines, the compression is automatically controlled depending on the temperature, so that the cheapest compression always occurs. The rotation of the oval gear of a rotor could be brought about, for example, via a spiral spline drive.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer Vierzylindermaschine, bei der alle Kolben auf dem einen Läufer 23 und alle Zylinder auf dem anderen Läufer 24 vorgesehen sind. Auch diese beiden Läufer sind einstückig symmetrisch zur Mittelachse ausgebildet und daher völlig ausgewuchtet. Von den sich ergänzenden Lagerstellen für die mittelachsige Lagerung der Läufer ist nur die mit dem Läufer 24 fest verbundene Lagerung 22 in der Zeichnung sichtbar. Das Funktionsprinzip und der Bewegungsablauf dieser Maschine sind identisch mit dem der oben beschriebenen Maschine gemäß den Fig. 1 und 1a. Auch diese Maschine kann mit vier, sechs, acht usw. Zylindern und Kolben ausgeführt werden. Fig. 2 shows the schematic structure of a four-cylinder engine, on which a rotor and all of the cylinders are provided on the other rotor 24 in which all the piston 23. These two runners are also formed in one piece symmetrically to the central axis and are therefore completely balanced. Of the complementary bearings for the central axis bearing of the runners, only the bearing 22 , which is firmly connected to the rotor 24 , is visible in the drawing. The principle of operation and the sequence of movements of this machine are identical to that of the machine described above according to FIGS. 1 and 1a. This machine can also be designed with four, six, eight, etc. cylinders and pistons.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine als Vierzylinder- Lader oder -Kompressor ohne Ventile ist in Fig. 3 dargestellt. Die Läufer sind - bis auf die sich ergänzenden Lagerstellen - gleich aufgebaut. Hierbei werden abwechselnd zwei Räume als Verdrängerräume und zwei als Ansaugräume genutzt. Die ringförmig gebogenen Kolben mit kreisförmigem Querschnitt schwenken nie ganz aus den Zylindern aus. Alle Kolben und Zylinder beider Läufer sind gleich aufgebaut. Der Kolben 30 a weist einen Einlaßkanal 33 a auf, der von der Stirnfläche des Kolbens schräg nach außen verläuft. Ferner führt ein Verbindungskanal 34 a von der Kolbenaußenwand nahe der Stirnfläche des Kolbens über die ganze Kolbenlänge in Richtung des nachfolgenden Zylinders 31 a desselben Läufers und mündet in eine radial verlaufende Bohrung, den Abströmkanal 35 a, der zum an der Mittelachse angeschlossenen Verbraucher führt. An der Zylindermantelfläche des Zylinders 31 b sitzt in Bodennähe ein als Freistich ausgebildeter Aus laßkanal 32 b, der bei völlig eingeschwenktem Kolben 30 a den Verdichtungsraum mit dem Verbindungskanal 34 a des eingeschwenkten Kolbens 30 a verbindet. Sobald die Kolben 30 a, c völlig in die Zylinder 31 b, d eingeschwenkt sind, also die maximale Verdichtung ereicht ist, wird die Verbindung von den Auslaßkanälen 32 b, d zu den Verbindungskanälen 34 a, c freigegeben, und das verdichtete Gas strömt über die Abströmkanäle 35 a, c zum mittelachsig angeschlossenen Verbraucher. In dieser Stellung strömt gleichzeitig über die Einlaßkanäle 33 b, d erneut Gas in die aus den Zylindern 31 a, c und den Kolben 30 d, b gebildeten Ansaugräume. Die Verbindungskanäle 34 b, d sind wegen der nicht völlig ausgeschwenkten Kolben geschlossen, so daß das verdichtete Gas nicht über die Abströmkanäle 35 d, b entweichen kann. Bei weiterer Drehung werden die Einlaßkanäle 33 d, b und die Verbindungskanäle 34 a, c wieder geschlossen. Die vorherigen Verdichtungsräume und Ansaugräume wechseln ihre Funktion.An embodiment of the machine according to the invention as a four-cylinder charger or compressor without valves is shown in Fig. 3. The runners - with the exception of the complementary bearings - have the same structure. Here, two rooms are alternately used as displacement rooms and two as intake rooms. The ring-shaped pistons with a circular cross-section never swing completely out of the cylinders. All pistons and cylinders of both rotors have the same structure. The piston 30 a has an inlet channel 33 a , which extends obliquely outwards from the end face of the piston. Furthermore, a connecting channel 34 a leads from the piston outer wall near the end face of the piston over the entire length of the piston in the direction of the subsequent cylinder 31 a of the same rotor and opens into a radially extending bore, the outflow channel 35 a , which leads to the consumer connected to the central axis. At the cylindrical peripheral surface of the cylinder 31 b designed as a relief groove from sitting close to the ground laßkanal 32 b which connects with completely eingeschwenktem a piston 30 the compression chamber to the connecting channel 34 a of the pivoted piston 30 a. As soon as the pistons 30 a, c are pivoted completely into the cylinders 31 b, d, that is to say the maximum compression is reached, the connection from the outlet channels 32 b, d to the connecting channels 34 a, c is released, and the compressed gas overflows the outflow channels 35 a, c to the consumer connected in the center axis. In this position, gas flows simultaneously via the inlet channels 33 b, d again into the suction spaces formed from the cylinders 31 a, c and the pistons 30 d, b . The connecting channels 34 b, d are closed because the pistons are not fully pivoted out, so that the compressed gas cannot escape via the outflow channels 35 d, b . With further rotation, the inlet channels 33 d, b and the connecting channels 34 a, c are closed again. The previous compression rooms and intake rooms change their function.

Wird die Maschine als Lader genutzt, erfolgt die Abdichtung über den Spalt zwischen Kolben und Zylinder ohne zusätzliche Dichtelemente. Bei der Nutzung als Kompressor werden zur Abdichtung Kolben- oder Zylinderringe verwendet.If the machine is used as a loader, sealing takes place across the gap between the piston and cylinder without additional Sealing elements. When using it as a compressor used for sealing piston or cylinder rings.

In beiden Fällen ist die Maschine sehr einfach aufgebaut, da sie aus wenigen Teilen besteht und keinerlei Ventile benötigt, besitzt einen besseren Wirkungsgrad und läuft nahezu schwingungsfrei. In both cases the machine is very simple, since it consists of a few parts and does not require any valves, has a better efficiency and runs almost vibration-free.

Noch höhere Drücke und eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades des beschriebenen Laders oder Kompressors lassen sich erzielen, wenn die Ansaugräume über Schnüffelventile gefüllt werden und die verdichteten Gase über Rückschlagventile abgeführt werden, wie in Fig. 3a gezeigt. Diese Ausführung entspricht dem oben beschriebenen Lader oder Kompressor gemäß Fig. 3 mit dem Unterschied, daß die Füllung der Ansaugräume nicht über Einlaßkanäle geschieht, die erst bei voll ausgeschwenktem Kolben öffnen, sondern über Schnüffelventile 38, die an der Außenseite jedes Zylinderbodens angebracht sind und die öffnen, sobald ein Unterdruck entsteht. Zur Abfuhr des verdichteten Gases zum mittelachsig angeschlossenen Verbraucher sind zwei Rück schlagventile 40 vorgesehen, die an einem der beiden Läufer mittelachsig symmetrisch zwischen Zylinder 37 b, d und Kolben 36 b, d angeordnet sind. Sie stehen über eine Einlaßöffnung 39 mit dem Zylinderraum in Verbindung, über einen Verbindungskanal 42 mit der Stirnfläche des Kolbens sowie über einen Abströmkanal 43 mit dem mittelachsig angeschlossenen Verbraucher. In der in Fig. 3a gezeigten Stellung sind die Räume zwischen den Kolben 36 a, c und den Zylindern 37 b, d momentan Verdichtungsräume. Die Rückschlagventile öffnen, sobald der Kompressiondruck den Druck des Verbrauchers übersteigt und das komprimierte Gas strömt aus den Kompressionsräumen über die Einlaßöffnungen 39 durch die Rückschlagventile 40 über die Abströmkanäle 43 zum Verbraucher. Die Verbindungskanäle 42 sind geschlossen, so daß aus diesen kein Gas austreten kann. Sind dagegen die Räume zwischen den Kolben 36 b, d und den Zylindern 37 c, a Verdichtungsräume, so strömt das komprimierte Gas über die Verbindungskanäle 42 in die Rückschlagventile und von dort über die Abströmkanäle 43 zur Mittelachse.Even higher pressures and a further improvement in the efficiency of the supercharger or compressor described can be achieved if the suction spaces are filled via sniffer valves and the compressed gases are discharged via check valves, as shown in FIG. 3a. This embodiment corresponds to the charger or compressor described above, according to Fig. 3 with the difference that the filling of the suction chambers is not done via inlet channels which open only when fully swiveled out piston but on sniffing valves 38, which are attached to the outside of each cylinder bottom and open as soon as a vacuum is created. To discharge the compressed gas to the consumer connected to the central axis, two non-return valves 40 are provided, which are arranged on one of the two runners symmetrically between the cylinders 37 b, d and piston 36 b, d . They are connected to the cylinder chamber via an inlet opening 39 , to the end face of the piston via a connecting channel 42 and to the consumer connected to the central axis via an outflow channel 43 . In the position shown in Fig. 3a, the spaces between the pistons 36 a, c and the cylinders 37 b, d are currently compression spaces. The check valves open as soon as the compression pressure exceeds the pressure of the consumer and the compressed gas flows from the compression spaces via the inlet openings 39 through the check valves 40 via the outflow channels 43 to the consumer. The connecting channels 42 are closed so that no gas can escape from them. If, on the other hand, the spaces between the pistons 36 b, d and the cylinders 37 c, a are compression spaces, the compressed gas flows via the connecting channels 42 into the check valves and from there via the outflow channels 43 to the central axis.

Bei dieser Ausführung des Laders bzw. Kompressors können die Kolben entweder ganz - wie in Fig. 3a gezeigt - oder nur teilweise - wie in Fig. 3 gezeigt - aus den Zylindern ausfahren. Bei der Nutzung als Lader erfolgt die Abdichtung über den Spalt zwischen Kolben und Zylinder ohne zusätzliche Dichtelemente. Bei der Nutzung als Kompressor werden zur Abdichtung Kolben- und Zylinderringe verwendet.In this embodiment of the supercharger or compressor, the pistons can either extend completely - as shown in FIG. 3a - or only partially - as shown in FIG. 3 - from the cylinders. When used as a loader, sealing takes place via the gap between the piston and cylinder without additional sealing elements. When used as a compressor, piston and cylinder rings are used for sealing.

Die Vorteile dieses Laders bzw. Kompressors liegen in seinem hohen Wirkungsgrad in Verbindung mit hohem Enddruck und in dem gleichmäßigen Lauf der Maschine. Der Aufbau ist sehr einfach, da lediglich zwei Rückschlag- und vier Schnüffelventile, jedoch keine bewegten Tellerventile wie bei herkömmlichen Kolbenkompressoren, erforderlich sind.The advantages of this charger or compressor are its high efficiency in connection with high final pressure and in the smooth running of the machine. The structure is very easy because there are only two check valves and four sniffer valves, however, no moving poppet valves like conventional ones Piston compressors are required.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine als einfacher Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotor ohne Ventile ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei werden die Räume zwischen den Kolben 50 a, c und den Zylindern 51 b, d ständig als Laderäume benutzt und die Räume zwischen den Kolben 50 b, d und den Zylindern 51 c, a ständig als Verbrennungsräume. In der Mitte zwischen Zylinder 51 a, c und Kolben 50 a, c eines Läufers sind mittelachsig symmetrisch zwei Einspritzventile 55 vorgesehen, an die die Einspritzkanäle 54 angeschlossen sind, die in den mittelachsigen Anschluß der Einspritzpumpe münden. Die Einspritzventile 55 enthalten eine Vorkammer 57, über die der eingespritzte Kraftstoff in die Verbrennungsräume zwischen den Zylindern 51 a, c und den Kolben 50 d, b gelangt. Die Einspritzventile 55 enthalten ferner eine Überströmbohrung 56, die auf der einen Seite in die Verbrennungs räume mündet, auf der anderen Seite in einen Verbindungskanal 53 der zur Kolbenaußenwand nahe der Stirnfläche des Kolbens führt. An der Zylinderwand der zur Aufladung genutzten Zylinder 51 b, d sitzt am Zylindermantel in der Nähe des Zylinderbodens ein als Freistich ausgebildeter Auslaßkanal 52.An embodiment of the machine according to the invention as a simple four-cylinder two-stroke diesel engine without valves is shown in FIG. 4. The spaces between the pistons 50 a, c and the cylinders 51 b, d are constantly used as loading spaces and the spaces between the pistons 50 b, d and the cylinders 51 c, a are constantly used as combustion spaces. In the middle between cylinder 51 a, c and piston 50 a, c of a rotor, two injection valves 55 are provided symmetrically on the central axis, to which the injection channels 54 are connected, which open into the central axis connection of the injection pump. The injection valves 55 contain a prechamber 57 , via which the injected fuel enters the combustion chambers between the cylinders 51 a, c and the pistons 50 d, b . The injection valves 55 also contain an overflow bore 56 which on one side opens into the combustion chambers, on the other side in a connecting channel 53 which leads to the piston outer wall near the end face of the piston. On the cylinder wall of the cylinders 51 b, d used for charging, an outlet channel 52 designed as an undercut sits on the cylinder jacket near the cylinder base.

In der gezeichneten Stellung strömt die verdichtete Luft über diese Auslaßkanäle 52 in die Verbindungskanäle 53 und von dort durch die Überströmbohrungen der Einspritzventile 56 in die Verbrennungsräume, wodurch diese mit Frischluft gespült und gefüllt werden. Im nächsten Takt wird die Luft in den Verbrennungsräumen verdichtet, während in den Laderäumen durch Ausschwenken der Kolben 50 a, c die Verbindungskanäle geschlossen werden und somit ein Unterdruck entsteht. Gegen Ende dieses Taktes wird der Kraftstoff durch die Einspritzkanäle 54 in die Vorkammern 57 der Einspritz ventile 55 eingespritzt, wo er sich mit der Luft vermischt und entzündet. Bei der maximalen Kompression sind die Kolben 50 a, c völlig aus den Laderäumen ausgefahren, so daß diese mit Frischluft gefüllt werden. Die expandierenden Verbrennungsgase treiben den Motor an und verdichten gleichzeitig wieder die Frischluft in den Laderäumen. In the position shown, the compressed air flows through these outlet channels 52 into the connecting channels 53 and from there through the overflow bores of the injection valves 56 into the combustion chambers, as a result of which these are flushed and filled with fresh air. In the next cycle, the air in the combustion chambers is compressed, while in the cargo holds the connecting channels are closed by swiveling out the pistons 50 a, c , and a negative pressure is thus created. Towards the end of this cycle, the fuel is injected through the injection channels 54 into the antechambers 57 of the injection valves 55 , where it mixes with the air and ignites it. At the maximum compression, the pistons 50 a, c are completely extended from the holds so that they are filled with fresh air. The expanding combustion gases drive the engine and at the same time compress the fresh air in the holds.

Dieser Motor kann gleichermaßen als Ottomotor verwendet werden. Dazu wird der Kraftstoff entweder über einen Vergaser oder eine Einspritzpumpe zugeführt und anschließend ge zündet.This engine can also be used as a gasoline engine will. To do this, the fuel is either supplied via a carburetor or an injection pump and then ge ignites.

In den Fig. 5 und 5a ist eine Ausführung der Erfindung als Vierzylinder-Zweitakt-Dieselmotor mit Einlaßventil vom Laderaum zum Verbrennerraum einschließlich des Gehäuses und des Ovalzahnradgetriebes dargestellt. Der Aufbau des Motors gleicht weitgehend dem Aufbau des zuvor beschriebenen Motors gemäß Fig. 4. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die beim Motor gemäß Fig. 4 notwendigen Auslaßkanäle 52 sowie die Überströmbohrungen 56 entfallen und durch ein Einlaßventil 77 vom Laderaum zum Verbrennungsraum ersetzt sind, wodurch tote Räume weitgehend reduziert werden und so der Wirkungsgrad verbessert werden kann. Weiterhin ist in Abwandlung von der zuvor anhand Fig. 4 beschriebenen Art der Motor gemäß Fig. 5 so aufgebaut, daß ein völliges Ausschwenken der Kolben aus den Zylindern vermieden ist. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, sofern zur Abdichtung Kolben- oder Zylinderringe verwendet werden. Die notwendige Belüftung der Lade- und Verbrennungsräume erfolgt über Überströmöffnungen 79, von denen je eine am äußeren kopfseitigen Ende eines Zylinders angebracht ist. In der ausgeschwenkten Position der Kolben wird so das Ausströmen der Verbrennungsgase aus den Verbrennungsräumen und das Einströmen von Frischluft in die Laderäume ermöglicht. Die zwei Einspritzventile 76 sind in der zuvor anhand Fig. 4 beschriebenen Weise mittelachsig symmetrisch zwischen Zylinder und Kolben auf jeder Seite eines Läufers angebracht. Die Überströmbohrung 56 eines jeden Einspritzventiles wurde durch ein Einlaßventil 77 ersetzt. Von jedem Einspritzventil 76 führt ein Verbindungskanal 74 zur Mitte der Kolbenstirnfläche des Laderaumes. Der eingespritzte Kraftstoff gelangt über ein Einspritzkanal 67 von der Mittelachse des Motors über das Einspritzventil 76 in die Vorkammer. Jeder der beiden Verbrennungsräume ist über das Einlaßventil 77 mit dem Verbindungskanal 74 verbunden, der zur Mitte der Kolbenstirnfläche des Laderaumes führt.In Figs. 5 and 5a is an embodiment of the invention is shown as a four-cylinder two-stroke diesel engine with intake valve of the loading space for Verbrennerraum including the housing and the oval gear transmission. The construction of the engine is largely the same as the construction of the previously described engine according to FIG. 4. The main difference is that the outlet channels 52 and the overflow bores 56 which are necessary in the engine according to FIG. 4 are omitted and are replaced by an inlet valve 77 from the cargo space to the combustion space , which largely reduces dead spaces and can thus improve efficiency. Furthermore, in a modification of the type previously described with reference to FIG. 4, the engine according to FIG. 5 is constructed in such a way that a complete swinging out of the pistons from the cylinders is avoided. This can prove to be advantageous if piston or cylinder rings are used for sealing. The necessary ventilation of the loading and combustion chambers takes place via overflow openings 79 , one of which is attached to the outer head end of a cylinder. In the swiveled-out position of the pistons, the combustion gases can flow out of the combustion chambers and fresh air can flow into the holds. The two injection valves 76 are arranged in the manner described above with reference to FIG. 4, with a central axis symmetrically between the cylinder and the piston on each side of a rotor. The overflow bore 56 of each injector was replaced with an inlet valve 77 . A connecting channel 74 leads from each injection valve 76 to the center of the piston end face of the loading space. The injected fuel passes through an injection channel 67 from the central axis of the engine via the injection valve 76 into the prechamber. Each of the two combustion chambers is connected via the inlet valve 77 to the connecting channel 74 , which leads to the center of the piston end face of the loading space.

Ist die Expansionsphase im Verbrennungsraum beendet, so wird die Überströmöffnung 79 vom Kolben freigegeben. Dadurch fällt der Druck im Verbrennungsraum unter den im Laderaum herrschenden Druck ab, wodurch das Einlaßventil 77 öffnet und die komprimierte Luft vom Laderaum durch den Verbindungskanal über das Einlaßventil 77 in die Vorkammer 75 und von dort in den Verbrennungsraum gelangt, diesen spült und mit Frischluft füllt.When the expansion phase in the combustion chamber has ended, the overflow opening 79 is opened by the piston. As a result, the pressure in the combustion chamber drops below the pressure prevailing in the loading space, as a result of which the inlet valve 77 opens and the compressed air from the loading space passes through the connecting channel via the inlet valve 77 into the prechamber 75 and from there into the combustion chamber, rinsing it and filling it with fresh air .

Aus Fig. 5 und 5a sind weiterhin eine Reihe von Konstruktionsdetails des Motors zu ersehen. In das Gehäuse integriert sind der Ansaugkanal 73 für die Luftzufuhr sowie der Auspuff 80 für die Abfuhr der Verbrennungsgase. Eine Kühlung des Motors wird über Kühlrippen 78 erreicht, die an den Außenwänden der Zylinder angebracht sind. Der Läufer 60 ist mit der Läuferlagerwelle 68 zentrisch und starr verbunden. Die Läuferlagerwelle 68 ist auf der einen Seite im Gehäuse 66, auf der anderen Seite im Gehäusedeckel 71 gelagert. Das Antriebsovalzahnrad 64 ist exzentrisch im Brennpunkt seiner Ellipse mit der Läuferlagerwelle 68 starr verbunden, damit also auch mit dem Läufer 60. Der Läufer 61 ist auf der Läuferlagerwelle 68 zentrisch gelagert und über den Lagerflansch 69 starr mit dem Antriebsovalzahnrad 62 verbunden. Das Antriebsovalzahnrad 62 ist exzentrisch im Brennpunkt seiner Ellipse befestigt und gegenüber dem Antriebsovalzahnrad 64 um 180° verdreht. Die Abtriebswelle 72 ist zwischen Gehäuse 66 und Gehäusedeckel 71 zentrisch gelagert. Die Abtriebsovalzahnräder 63 und 65 sind auf der Abtriebswelle 72 exzentrisch im Brennpunkt ihrer Ellipse starr befestigt. Sie sind gegeneinander um 180° verdreht und kämmen mit den Antriebsovalzahnrädern 62 und 64. Die Einspritzpumpe ist am Einspritzflansch 81 angeschlossen, der mit dem Gehäuse 66 am läuferseitigen Ende der Läuferlagerwelle 68 verschraubt ist. Der Einspritzflansch 81 ist mit einem Dorn 70 einstückig und starr verbunden, der in die Läuferlagerwelle 68 hineinragt. Der Dorn 70 ist am Ende von einer radialen Bohrung 83 durchsetzt, deren Enden in die Einspritzkanäle des Läufers 60 münden. Da der Kraftstoff nur in die Einspritzkanäle 67 gelangt, wenn die Bohrung 83 mit den Einspritzkanälen 67 fluchtet, ergibt sich eine einfache Einstellmöglichkeit des Einspritzzeitpunktes durch Verdrehen des Einspritzflansches 81. . 5 and 5a are to be seen of the motor further comprises a number of construction details of FIG. The intake duct 73 for the air supply and the exhaust 80 for the removal of the combustion gases are integrated into the housing. Cooling of the engine is achieved via cooling fins 78 which are attached to the outer walls of the cylinders. The rotor 60 is centrally and rigidly connected to the rotor bearing shaft 68 . The rotor bearing shaft 68 is mounted on one side in the housing 66 and on the other side in the housing cover 71 . The drive oval gear 64 is rigidly connected eccentrically at the focal point of its ellipse to the rotor bearing shaft 68 , and thus also to the rotor 60 . The rotor 61 is mounted centrally on the rotor bearing shaft 68 and rigidly connected to the drive oval gear 62 via the bearing flange 69 . The drive oval gear 62 is mounted eccentrically at the focal point of its ellipse and rotated by 180 ° with respect to the drive oval gear 64 . The output shaft 72 is mounted centrally between the housing 66 and the housing cover 71 . The driven oval gearwheels 63 and 65 are rigidly attached to the driven shaft 72 eccentrically at the focal point of their ellipse. They are rotated 180 ° against each other and mesh with the drive oval gears 62 and 64 . The injection pump is connected to the injection flange 81 , which is screwed to the housing 66 at the rotor-side end of the rotor bearing shaft 68 . The injection flange 81 is connected in one piece and rigidly to a mandrel 70 which projects into the rotor bearing shaft 68 . At the end, the mandrel 70 is penetrated by a radial bore 83 , the ends of which open into the injection channels of the rotor 60 . Since the fuel only gets into the injection channels 67 when the bore 83 is aligned with the injection channels 67 , the injection timing can be easily adjusted by rotating the injection flange 81 .

Die Maschine hat folgende Arbeitsweise:The machine works as follows:

Während des ersten Taktes wird in den beiden Laderäumen über die Überströmöffnungen 79 Luft angesaugt, während in den beiden Verbrennungsräumen die Luft verdichtet wird. Gegen Ende dieses Taktes wird der Kraftstoff eingespritzt. During the first cycle, air is drawn in via the overflow openings 79 in the two cargo holds, while the air is compressed in the two combustion spaces. The fuel is injected towards the end of this cycle.

Während des zweiten Taktes wird die zuvor angesaugte Luft in den Laderäumen komprimiert. In den Verbrennungsräumen expandiert das Gemisch nach der Einspritzung und Selbstzündung und treibt die Maschine an. Am Ende dieses Taktes entweicht das verbrannte Gemisch über die Überströmöffnung 79, wenn diese durch Ausfahren des Kolbens freigegeben wird. Der Verbrennungsraum wird mit Hilfe der im Laderaum verdichteten Frischluft durch das Einlaßventil 77 gespült und gefüllt, das öffnet, sobald der Druck im Verbrennungsraum unter den Druck vom Laderaum abfällt. Wenn ein Druckausgleich vom Laderaum zum Verbrennungsraum erreicht ist, schließt das Einlaßventil wieder.During the second cycle, the air previously drawn in is compressed in the holds. In the combustion chambers, the mixture expands after injection and auto-ignition and drives the machine. At the end of this cycle, the burned mixture escapes via the overflow opening 79 when it is opened by extending the piston. The combustion chamber is flushed and filled with the help of the fresh air compressed in the loading space through the inlet valve 77 , which opens as soon as the pressure in the combustion space drops below the pressure from the loading space. When pressure equalization from the cargo space to the combustion space is reached, the inlet valve closes again.

Der Motor kann gleichfalls als Ottomotor betrieben werden. Dann wird der Kraftstoff entweder über einen Vergaser oder ebenfalls über eine Einspritzpumpe zugeführt und nach der Verdichtung gezündet.The engine can also be operated as a gasoline engine. Then the fuel is either through a carburetor or also supplied via an injection pump and after the Compression ignited.

Der beschriebene Motor zeichnet sich nicht nur durch einen gleichmäßigen, ausgewuchteten Lauf aus, sondern er ist auch denkbar einfach aufgebaut.The engine described is not only characterized by one smooth, balanced run out, but it is too very simple structure.

In Fig. 6 ist eine Ausführung der Erfindung als Vierzylinder- Viertakt-Dieselmotor mit vier Einlaß- und vier Auslaßventilen dargestellt. Die Läufer sind bis auf die sich ergänzenden Lagerstellen symmetrisch ausgebildet. An jedem Zylinderboden sind ein Einlaßventil 91 und ein Auslaßventil 90 angebrochen, die als Tellerventile ausgebildet sind. Das am äußeren Ende des Zylinderbodens angebrachte Auslaßventil 90 steht mit einem Auslaßkanal 94 in Verbindung, der an der äußeren Oberfläche des Läufers mündet. Neben dem Auslaßventil 90 ist das Einlaßventil 91 in der Mitte jedes Zylinderbodens angeordnet, das mit dem Ansaugkanal 95 in Verbindung steht, der zur Mittelachse führt. Die Ein- und Auslaßventile sind über Ventilschäfte geführt, stehen unter Federdruck und sind an dem dem Ventilteller abgewandten Ende durch Ventildichtringe 92, 93 gegenüber den Ventilschaftbohrungen 97, 98 abgedichtet. Die Ventilführungen von Ein- und Auslaßventilen verlaufen von den Ventiltellern am Zylinderboden in Richtung zur Kolbenstirnfläche. Während sich die Ventilschaftbohrung 98 des Auslaßventiles 90 bis zur Kolben stirnfläche erstreckt, handelt es sich bei der Ventilschaftbohrung des Einlaßventiles 91 um ein Sackloch. Jede Kolbenstirnfläche einer Läuferseite steht über einen Steuerkanal 96 mit der durch die Ventildichtringe 92 abgedichteten Ventilschaftbohrung 97 des Einlaßventiles 91 auf der anderen Läuferseite in Verbindung.In Fig. 6, an embodiment of the invention is shown as a four-cylinder four-stroke diesel engine with four intake and four exhaust valves. The runners are symmetrical except for the complementary bearings. An inlet valve 91 and an outlet valve 90 are formed on each cylinder bottom and are designed as poppet valves. The exhaust valve 90 attached to the outer end of the cylinder bottom communicates with an exhaust passage 94 which opens onto the outer surface of the rotor. In addition to the exhaust valve 90 , the intake valve 91 is arranged in the middle of each cylinder bottom, which communicates with the intake duct 95 , which leads to the central axis. The inlet and outlet valves are guided over valve stems, are under spring pressure and are sealed at the end facing away from the valve plate by valve sealing rings 92, 93 with respect to the valve stem bores 97, 98 . The valve guides of intake and exhaust valves run from the valve disks on the cylinder bottom towards the piston face. While the valve stem bore 98 of the exhaust valve 90 extends up to the piston end face, the valve stem bore of the intake valve 91 is a blind hole. Each piston end face of one rotor side is connected via a control channel 96 to the valve stem bore 97 of the inlet valve 91 , which is sealed by the valve sealing rings 92, on the other rotor side.

Das Funktionsprinzip des Motors ist aus Fig. 6a zu erkennen, in der die vier Takte I bis IV dargestellt und nachstehend erläutert sind.The principle of operation of the engine can be seen from Fig. 6a, in which the four cycles I to IV are shown and explained below.

Zu Beginn des Taktes I ist die Luft in Kammer a maximal komprimiert. Über ein in Fig. 6 und 6a nicht dargestelltes Einspritzventil wird der Kraftstoff von der mittelachsig angeschlossenen Einspritzpumpe eingespritzt. Der Kraftstoff entzündet sich und die expandierenden Verbrennungsgase treiben den Motor an. Durch den Überdruck in Kammer a wird das Auslaßventil 90 von Kammer d geöffnet und die Verbrennungsgase werden ausgestoßen. Die Ventildichtringe 93 des Auslaßventiles 90 verhindern einen Druckabbau in Kammer a über das Auslaßventil 90. Der Überdruck in Kammer a öffnet gleichzeitig über den Steuerkanal 96 das Einlaßventil 91 von Kammer c, so daß Luft über den Ansaugkanal 95 angesaugt wird. Auch hier verhindern die Ventildichtringe 92 des Einlaß ventiles 91 einen Druckabfall in Kammer a. Beim Ende des Taktes I haben sich die Läufer um 180° gedreht.At the beginning of cycle I, the air in chamber a is compressed to the maximum. The fuel is injected from the injection pump connected in the center axis via an injection valve (not shown in FIGS. 6 and 6a). The fuel ignites and the expanding combustion gases drive the engine. Due to the excess pressure in chamber a , the outlet valve 90 of chamber d is opened and the combustion gases are expelled. The valve sealing rings 93 of the exhaust valve 90 prevent pressure reduction in chamber a via the exhaust valve 90 . The excess pressure in chamber a simultaneously opens the inlet valve 91 of chamber c via the control channel 96 , so that air is sucked in via the intake duct 95 . Again, the valve seals 92 of the inlet valve 91 prevent a pressure drop in chamber a . At the end of measure I, the runners turned 180 °.

Zu Beginn des Taktes II wird der Kraftstoff in Kammer b eingespritzt. Er erzündet sich und treibt den Motor durch die expandierenden Verbrennungsgase an. Im Takt II entsprechen die Funktionen der Kammern denen des Taktes I mit Verschiebung um eine Kammer, d. h.:At the beginning of cycle II, the fuel is injected into chamber b . It ignites and drives the engine through the expanding combustion gases. In bar II, the functions of the chambers correspond to those of bar I with a shift by one chamber, ie:

Kammer b des Taktes II entspricht Kammer a des Taktes I.
Kammer c des Taktes II entspricht Kammer b des Taktes I.
Kammer d des Taktes II entspricht Kammer c des Taktes I.
Kammer a des Taktes II entspricht Kammer d des Taktes I.Chamber b of measure II corresponds to chamber a of measure I.
Chamber c of bar II corresponds to chamber b of bar I.
Chamber d of measure II corresponds to chamber c of measure I.
Chamber a of measure II corresponds to chamber d of measure I.

Die Läufer des Motors haben sich nach Ende des zweiten Taktes um 360° gedreht. Die Takte III bis IV ergeben sich analog. In den Kammern a bis d laufen während der vier Takte die folgenden Vorgänge ab: The rotor of the motor has turned 360 ° after the end of the second cycle. Bars III to IV result analogously. The following processes take place in the chambers a to d during the four cycles:

Die federbelasteten Ventile öffnen nur, sofern der Expansionsdruck den Kompressionsdruck überschreitet; bei Kompressionsdruck bleiben sie geschlossen.The spring-loaded valves only open if the expansion pressure exceeds the compression pressure; at compression pressure stay closed.

Der Motor kann gleichfalls als Ottomotor ausgeführt werden. Dann wird der Kraftstoff entweder über einen Vergaser angesaugt oder ebenfalls eingespritzt und nach der Verdichtung gezündet.The engine can also be designed as a gasoline engine. Then the fuel is either drawn in via a carburetor or also injected and after compression ignited.

Bei dieser Ausführung als Viertaktmotor werden die Vorteile der Erfindung, wie besonders gleichmäßiger, schwingungsarmer Lauf durch die besondere Ventilsteuerung ergänzt, wodurch eine Nockenwelle überflüssig wird.With this version as a four-stroke engine, the advantages the invention, such as particularly uniform, low vibration Run supplemented by the special valve control, whereby a camshaft becomes superfluous.

FigurenlegendeFigure legend

20 Läufer
21 Läufer
22 Läuferlager
23 Läufer
24 Läufer
25 Ovalzahnrad
26 Ovalzahnrad
27 Ovalzahnrad
28 Ovalzahnrad
30 a, b, c, d Kolben
31 a, b, c, d Zylinder
32 a, b, c, d Auslaßkanal
33 a, b, c, d Einlaßkanal
34 a, b, c, d Verbindungskanal
35 a, b, c, d Abströmkanal
36 a, b, c, d Kolben
37 a, b, c, d Zylinder
38 Schnüffelventil
39 Einlaßöffnung
40 Rückschlagventil
42 Verbindungskanal
43 Abströmkanal
50 a, b, c, d Kolben
51 a, b, c, d Zylinder
52 Auslaßkanal
53 Verbindungskanal
54 Einspritzkanal
55 Einspritzventil
56 Überströmbohrung
57 Vorkammer
60 Läufer
61 Läufer
62 Antriebsovalzahnrad
63 Abtriebsovalzahnrad
64 Antriebsovalzahnrad
65 Abtriebsovalzahnrad
66 Gehäuse
67 Einspritzkanal
68 Läuferlagerwelle
69 Lagerflansch
70 Dorn
71 Gehäusedeckel
72 Abtriebswelle
73 Ansaugkanal
74 Verbindungskanal
75 Vorkammer
76 Einspritzventil
77 Einlaßventil
78 Kühlrippe
79 Überströmöffnung
80 Auspuff
81 Einspritzflansch
82 Einspritzbohrung
83 Bohrung
90 Auslaßventil
91 Einlaßventil
92 Ventildichtringe
93 Ventildichtringe
94 Auslaßkanal
95 Ansaugkanal
96 Steuerkanal
97 Ventilschaftbohrung
98 Ventilschaftbohrung
99 Kolben
100 Zylinder
101 Zylinderboden 20 runners
21 runners
22 rotor bearings
23 runners
24 runners
25 oval gear
26 oval gear
27 oval gear
28 oval gear
30 a, b, c, d pistons
31 a, b, c, d cylinders
32 a, b, c, d outlet duct
33 a, b, c, d inlet duct
34 a, b, c, d connecting channel
35 a, b, c, d outflow channel
36 a, b, c, d pistons
37 a, b, c, d cylinders
38 sniffer valve
39 inlet opening
40 check valve
42 connecting channel
43 outflow channel
50 a, b, c, d pistons
51 a, b, c, d cylinders
52 outlet duct
53 connecting channel
54 injection channel
55 injector
56 Overflow hole
57 antechamber
60 runners
61 runners
62 drive oval gear
63 output oval gear
64 drive oval gear
65 output oval gear
66 housing
67 injection channel
68 rotor bearing shaft
69 bearing flange
70 thorn
71 housing cover
72 output shaft
73 intake duct
74 connecting channel
75 prechamber
76 Injector
77 inlet valve
78 cooling fin
79 overflow opening
80 exhaust
81 injection flange
82 injection hole
83 hole
90 exhaust valve
91 inlet valve
92 valve seals
93 valve seals
94 exhaust duct
95 intake duct
96 control channel
97 valve stem bore
98 valve stem bore
99 pistons
100 cylinders
101 cylinder bottom

Claims

1. Center-axis rotary piston-type rotary piston machine with two center-axis rotors, on which annular pistons are provided, which are immersed in annular cylinders with a circular cross section, the rotors being connected to a gearbox to achieve a periodically changing ratio of their angular velocities, characterized in that each rotor either n +1 (n = 1, 2,...) cylinders and n +1 pistons or on the first rotor 2 n +2 cylinders and on the second rotor 2 n +2 pistons are provided that the rotor Are symmetrical to the central axis and balanced, and that the transmission is designed as an oval gear transmission in such a way that two oval gear wheels are rigidly connected eccentrically at the focal point of their ellipses with a common axis and are rotated against each other by an angle δ between 0 ° and 180 ° , each of these oval gears meshing with a different oval gear, which is eccentric in focus its ellipse is rigidly connected to one of the two runners on its central axis.

2. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine after Claim 1, characterized in that circular piston or cylindrical rings are provided.

3. Center-axis rotary piston-like rotary piston machine after Claim 1, characterized in that the cylinder spaces sealed over the air gap between piston and cylinder are and that the air gap between the cylinder and Piston is between 2 microns and 10 microns.

4. Center-axis rotary piston-like rotary piston machine after one of claims 1-4, characterized in that the Oval gears balanced on their eccentric seat are.

5. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine after one of claims 1-4, characterized in that at rotating runners one of those not connected to the runners Oval gears via an angle adjustment device against the other not connected to the runners Oval gear is rotatable.

6. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine after one of claims 1-5, characterized in that at rotating runners one of those connected to the runners Oval gears across an angle adjustment device the runner is rotatable.

7. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to one of claims 1-6, characterized in that n + 1 (n = 1, 2,...) Cylinders and n + 1 pistons are provided on each rotor.

8. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to claim 7, characterized in that the pistons cannot be swung out completely from the cylinders, that in the maximally swiveled-out state the cylinder spaces each have an inlet channel ( 33 a, b, c.) Which runs obliquely outward from the end face of the piston , d) can be vented so that each cylinder chamber in the pivoted-in state via an outlet channel ( 32 a, b, c, d) formed on the cylinder surface of each cylinder as an undercut with one of the piston outer wall near the end face of the piston over the entire piston length in the direction of connecting cylinder ( 34 a, b, c, d) of the piston pivoted into the cylinder is connected to the following cylinder of the same rotor, the connecting channel ( 34 a, b, c, d) being connected to a radially extending outflow channel ( 35 a, b, c, d) opens, which leads to the central axis of the machine ( Fig. 3).

9. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 7, characterized in that the cylinder spaces via snifting valves ( 38 ) which are attached to the outside of each cylinder bottom, can be vented, that on a rotor n + 1 check valves ( 40 ) symmetrically between each cylinder and adjacent pistons are provided so that they are each connected to the cylinder space via an inlet opening ( 39 ), that they are connected to the central axis of the machine via an outflow channel ( 43 ), and that they are connected to the cylinder via a connecting channel ( 42 ) End face of the piston are connected, the connection either from the cylinder chamber via the inlet opening ( 39 ) via the check valve ( 40 ) to the outflow channel ( 43 ) or from the adjacent cylinder chamber via the connecting channel ( 42 ) via the check valve ( 40 ) to the outflow channel ( 43 ) of the check valve ( 40 ) is only open when the cylinder-side pressure Pressure in the outflow channel ( 43 ) exceeds ( Fig. 3a).

10. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to claim 7, characterized in that the pistons can be pivoted completely out of the cylinders, that on a rotor n + 1 injection valves ( 55 ) are provided axially symmetrically between each cylinder and adjacent piston so that they each have one are connected to the central axis of the machine, the injection channel ( 54 ), that the opening of each injection valve ( 55 ) communicates with the adjacent cylinder space, and that each cylinder space in the swung-in state via an outlet channel ( 52 ) designed as an undercut on the cylinder jacket surface of each cylinder communicates with a connecting channel ( 53 ) of the piston pivoted into the cylinder and formed by the outer wall of the piston near the end face of the piston over the entire length of the piston in the direction of the subsequent cylinder of the same rotor, the connecting channel ( 53 ) being connected via a through the injection valve ( 55 ) leader The end of the overflow channel ( 56 ) is connected to the adjacent cylinder space ( FIG. 4).

11. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 10, characterized in that the opening of each injection valve ( 55 ) opens into a prechamber ( 57 ) which is connected to the adjacent cylinder space.

12. Center-axis rotary piston-like rotary piston machine according to claim 10, characterized in that on the piston crowns in addition to the injection valves ( 55 ) are provided spark plugs hen.

13. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 7, characterized in that the pistons cannot be pivoted completely out of the cylinders, that each cylinder chamber in the maximum pivoted-out state of the piston can be vented via an overflow opening ( 79 ) provided on the outer end of the cylinder at the head end, that at a rotor n + 1 injection valves ( 76 ) are provided axially symmetrically between each cylinder and adjacent piston in such a way that they are connected to an injection channel ( 67 ) leading to the center axis of the machine in such a way that the opening of each injection valve ( 76 ) connects to the adjacent cylinder chamber is connected that the cylinder chamber is further connected via an inlet valve ( 77 ) to a connecting channel ( 74 ) which opens into the center of the piston end face, the inlet valve being opened only when the pressure in the connecting channel ( 74 ) is the pressure in the Cylinder space exceeds ( Fig. 5).

14. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 13, characterized in that the opening of each injection valve ( 76 ) opens into a prechamber ( 75 ) which is in communication with the adjacent cylinder space.

15. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to claim 13, characterized in that spark plugs are provided on the piston crowns in addition to the injection valves ( 75 ).

16. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to claim 13, 14 or 15, characterized in that the two rotors ( 60, 61 ) are rotatably mounted to each other on a rotor bearing shaft ( 68 ), which in turn is mounted in the housing ( 66 ) and the housing cover ( 71 ) is ( Fig. 5a).

17. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine according to one of claims 13-16, characterized in that at the rotor-side end of the housing ( 66 ) an injection flange ( 81 ) for connecting an injection pump is attached to the rotor bearing shaft ( 68 ) with a central axis, which is provided with a mandrel ( 70 ) is integrally and rigidly connected, which protrudes into the rotor bearing shaft ( 68 ), an axial injection bore ( 82 ) extending from the injection flange ( 81 ) into the mandrel ( 70 ) and opening into a radial bore ( 83 ), which is at an appropriate angular position the rotor bearing shaft ( 68 ) is aligned with the injection channels ( 67 ) of the rotor ( FIG. 5a).

18. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 7, characterized in that 4 cylinders ( 100 ) and 4 pistons ( 99 ) are provided on each rotor, that on each cylinder base ( 101 ) each have a plate-shaped outlet valve ( 90 ) which with an outlet channel ( 94 ) is connected, which opens on the outer surface of the rotor, and a plate-shaped inlet valve ( 91 ) is attached, which is connected to an intake duct ( 95 ) leading to the central axis of the machine ( FIG. 6).

19. Central-axis rotary piston-type rotary piston machine according to claim 18, characterized in that all pistons and cylinders are constructed identically, that the exhaust and intake valves ( 90, 91 ) are guided over valve stems, are under spring pressure and are at their end facing away from the valve plate by valve sealing rings ( 92, 93 ) are sealed off from the valve stem bores ( 97, 98 ) such that the valve guides of exhaust and intake valves extend from the valve disks on the cylinder base ( 101 ) towards the piston face, so that the valve stem bores ( 98 ) of the exhaust valves ( 90 ) extend to the piston face, while the valve stem bores ( 97 ) of the inlet valves end in blind holes, each of which is connected via a control channel ( 96 ) to the piston face on the other side of the rotor ( Fig. 6).

20. Central-axis rotary piston-like rotary piston machine after Claim 18 or 19, characterized in that each piston crown injectors for fuel injection are provided.

21. Center-axis rotary piston-like rotary piston machine after Claim 18, 19 or 20, characterized in that spark plugs are provided for each piston crown.