DE4112058C2

DE4112058C2 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE4112058C2
Application number: DE19914112058
Authority: DE
Inventors: Maximilian Wohllaib
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: DE4112058A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolben verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Rotationskolbenmotor soll als Verbrennungsmotor ausgestaltet sein, wobei ein 4-Takt-Verfahren zwei Mal pro Kolbenumlauf im ringförmigen Arbeitsraum abläuft.The invention relates to a rotary piston Internal combustion engine according to the preamble of claim 1. The rotary piston engine is said to be an internal combustion engine be designed, a 4-stroke process twice per Piston circulation runs in the ring-shaped work space.

Ein Verbrennungsmotor der vorgenannten Art ist bereits aus der US-PS 15 62 299 vorbekannt. Der Aufbau besteht aus einem Zylinder mit drei innenlaufenden Kolben, wobei das Ansaugen, das Verdichten und das Austreiben der Gase im Zylinder geschieht, während die Verbrennung im Kolben abläuft. Dieser Vorgang wiederholt sich zwei Mal pro Kolben und Umdrehung. Demnach ist dieser Zylinder in vier Zonen eingeteilt, zwei kleine Verdichtungsräume und zwei große Arbeitsräume.An internal combustion engine of the aforementioned type is already out the US-PS 15 62 299 previously known. The structure consists of a cylinder with three internal pistons, the Sucking in, compressing and expelling the gases in the Cylinder happens during the combustion in the piston expires. This process is repeated twice per piston and turn. Accordingly, this cylinder is in four zones divided, two small compression rooms and two large ones Workspaces.

Das Austreiben des eingeschlossenen Gases aus dem Kolben geschieht dort durch am Rückteil der Kolben angebrachte Schieber. Das heißt, es gibt eine Einlaßöffnung mit Ventil und eine Austrittsöffnung mit Schieber für das eingeschlossene verdichtete Gas. Die Schieber, durch mechanische Führungsschienen gesteuert, bewegen sich zwei Mal pro Umdrehung auf und ab zum Öffnen und Schließen des Kolbens. Expulsion of the enclosed gas from the piston happens there by attached to the back of the pistons Slider. That means there is an inlet opening with Valve and an outlet with slide for that trapped compressed gas. The slide, through mechanical guide rails controlled, two move Times per revolution up and down to open and close the Piston.

Drehzahlbegrenzend ist dabei, daß der Schieber am Rückteil des Kolbens sich zwei Mal pro Kolbenumlauf ruckartig auf- und abbewegen muß. Ebenso ist zu erwarten, daß die Führungsschiene, die den Schieber steuert, sich an den Übergängen von den Arbeitsräumen zu den Verdichtungsräumen bzw. von den Verdichtungsräumen zu den Arbeitsräumen abnützt.The speed limit is that the slider on the back of the piston jerky two times per piston revolution and have to move. It is also expected that the Guide rail, which controls the slide, on the Transitions from the work rooms to the compression rooms or from the compression rooms to the work rooms wears out.

Weiterhin ist durch die US-PS 19 97 119 ein Verbrennungs motor vorbekannt, bei dem zwei parallele Zylinder mit je zwei Kolben angeordnet sind. Die Unterteilung des Zylinders erfolgt durch zwei Trennscheiben, die wiederum in zwei Teilstücke getrennt sind. Dabei werden diese Teilstücke axial bewegt. Der Ansaug- und Verdichtungsvorgang erfolgt im Zylinder, anschließend verläßt die verdichtete Luft (nur Luft möglich) den Zylinder und strömt in einen externen Tank. Dort wird die Luft mit Benzin gemischt und in eine ebenfalls außenstehende Verbrennungskammer geführt. Nach der Zündung in dieser außenstehenden Verbrennungs kammer geschieht das Austreiben der Gase wiederum in den Zylinder.Furthermore, a combustion is by the US-PS 19 97 119 Motor previously known, in which two parallel cylinders, each with two pistons are arranged. Subdivision of the cylinder is done by two cutting discs, which in turn are in two Parts are separated. In doing so, these sections moved axially. The suction and compression process takes place in the cylinder, then the compressed air leaves (only air possible) the cylinder and flows into one external tank. There the air is mixed with gasoline and led into a combustion chamber that is also external. After ignition in this external combustion The gases are expelled again into the chamber Cylinder.

Die Trennscheiben werden über Hebel und Noppen ruckartig bewegt und sind daher störungsanfällig und drehzahlbegrenzend. The cutting discs are jerky over levers and knobs moves and are therefore prone to failure and speed limiting.

Zusätzlich gehen aus der US-PS 29 44 533 Verbrennungs motoren als bekannt hervor. Eine erste Bauform weist einen Zylinder mit zwei Kolben auf, wobei der Zylinder in zwei Zonen unterteilt ist. In beiden Zonen finden gleiche, synchrone Abläufe statt. Im Zylinder selbst erfolgt kein Ansaugen, kein Verdichten und nur teilweise eine Verbrennung, lediglich ein Austreiben der Gase. Anstelle des Ansaugens und Verdichtens wird Druckluft in einem äußeren System erzeugt und über Einlaßventile in den Zylinder gepreßt. Der anschließende Verbrennungsvorgang erfolgt teils in einer Vorkammer, teils im Zylinder. Drehzahlbegrenzend ist dabei das Einlaßventil mit seiner Auf- und Abbewegung ebenso wie die Zylindertrennscheibe wegen ihrer ruckartigen Bewegung.In addition, from US-PS 29 44 533 combustion motors as known. A first design has one Cylinder with two pistons, the cylinder in two Zones is divided. In both zones there are the same, synchronous processes take place. There is nothing in the cylinder itself Suction, no compression and only partially one Combustion, just an expulsion of the gases. Instead of of suction and compression becomes compressed air in one external system generated and via intake valves in the Cylinder pressed. The subsequent combustion process partly in a prechamber, partly in the cylinder. The inlet valve with its limiting speed Up and down movement as well as the cylinder cutting disc because of their jerky movement.

Bei einer zweiten Bauform geschieht das Ansaugen und Verdichten im Zylinder, danach jedoch ein Speichern und Verbrennen des Gases außerhalb des Zylinders, anschließend das Austreiben der Gase wieder im Zylinder. Durch die Ein- und Auslaßöffnungen ist die Verdichtungsstrecke auf nur 1/4 des Zylinders begrenzt. Die Trennscheibe hat nur eine Öffnung für den Kolben und einen Schlitz für eine Tragscheibe der Kolben. Sie muß demnach eine exakte Stellung einnehmen bei Kolbeneintritt, sich anschließend blitzartig um 180 Grad drehen, um den Kolben und die Tragscheibe wieder auszulassen. Dies begrenzt die Umlaufgeschwindigkeit des Kolbens enorm und unterliegt gleichzeitig einem hohen Verschleiß. In a second design, the suction and Compress in the cylinder, but then save and Burn the gas outside the cylinder, then expelling the gases in the cylinder again. Through the Inlet and outlet openings is the compression section limited to only 1/4 of the cylinder. The cutting disc only has an opening for the piston and a slot for one Piston washer. It must therefore be exact Take position when piston enters, then move on lightning-fast turn around the piston and the Let out the washer again. This limits the Orbital speed of the piston is enormous and is subject to high wear.

Die DE-PS 1 38 394 zeigt eine Antriebsmaschine, die einen von außen erzeugten Dampf ausnützt, um thermische Energie in mechanische Drehenergie umzusetzen. In dem mit einem Kolben und einer Trennscheibe versehenen Zylinder findet kein Ansaugen, kein Verdichten, kein Verbrennen und nur ein Austreiben statt. Der Dampfzutritt wird dort über die Zylindertrennscheibe gesteuert, während Auslässe in der Gehäusewand des ringförmigen Arbeitsraumes angeordnet sind.The DE-PS 1 38 394 shows a prime mover, the one steam generated from the outside takes advantage of thermal energy to convert into mechanical turning energy. In the one Piston and a cutting wheel provided cylinder no suction, no compression, no burning and just an expulsion instead. The steam access is there via the Cylinder cutting disc controlled, while outlets in the Housing wall of the annular work space are arranged.

Ein anderer Antriebsmotor ist durch die US-PS 13 32 468 bekannt. Dort wird ebenfalls eine von außen erzeugte Energie, wie z. B. Dampf oder Gas, in mechanische Dreh energie umgesetzt. Dies geschieht in zwei Zylindern, die mit je zwei Kolben und zwei Trennscheiben ausgestattet sind. Ein Kompressor ist dabei zugeschaltet. In dem Zylinder findet kein Verdichten statt.Another drive motor is through US-PS 13 32 468 known. There is also an externally generated one Energy such as B. steam or gas, in mechanical rotation energy implemented. This happens in two cylinders equipped with two pistons and two cutting discs are. A compressor is activated. By doing No compression takes place in the cylinder.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ver brennungsmotor nach dem Rotationskolbenprinzip zu schaffen, der zum einen alle Arbeitsabläufe eines 4-Takt- Verfahrens innerhalb des ringförmigen Arbeitsraumes ablaufen läßt, und zum anderen nur rund und synchron laufende Teile beinhaltet und deshalb höhere Drehzahlen ermöglicht. The invention is therefore based on the object, a Ver internal combustion engine according to the rotary piston principle create, on the one hand, all work processes of a 4-stroke Procedure within the annular work space can run, and on the other hand only round and synchronous includes running parts and therefore higher speeds enables.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Dabei wird der ringförmige Arbeitsraum durch zwei Kolben mit deren innenliegenden kugelförmigen Hohlkörpern und zwei Trennscheibenanordnungen in vier Arbeitskammern aufgeteilt, wobei in den Arbeitskammern bei jeder Umdrehung der Antriebswelle zweifach die Arbeitstakte eines 4-Takt-Verfahrens ablaufen. Die Trennscheiben anordnungen werden jeweils durch zwei Trennscheiben mit Durchlaßöffnungen unterschiedlicher Größe gebildet, wobei sich die Trennscheiben mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen. Eine derartige Anordnung der beschriebenen Elemente beinhaltet ein rund- und gleichlaufendes, in sich geschlossenes, reibungs- und verschleißarmes System. Diese Konstruktion erlaubt bei hohem Wirkungsgrad höchste Drehzahlen, selbst bei Anwendung verschiedener Kraftstoffarten.The solution to the problem is characterized in claim 1. The ring-shaped working space is made up of two pistons with their internal spherical hollow bodies and two cutting disc arrangements in four working chambers divided, with each in the working chambers Rotation of the drive shaft twice the work cycles a 4-stroke process. The cutting discs Arrangements are made with two cutting discs Through openings of different sizes are formed, wherein the cutting discs with different speeds rotate. Such an arrangement of the described Elements includes a concentric and synchronous, in closed, low-friction and low-wear system. This construction allows the highest efficiency Speeds, even when using different ones Types of fuel.

Es folgen die Erläuterungen der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und Wirkungsweise.The explanations of the invention based on the following Drawings according to structure and mode of operation.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellten charakteristischen Merkmale des Rotationskolbenverbrennungsmotors umfassen einen ringförmigen Arbeitsraum 1, zwei umlaufende Kolben 2/2a mit ihren Öffnungen 8c/8d/8a/8b, wobei die Kolben 2/2a kugelförmige Hohlkörper 9/9a enthalten, sowie zwei Trennscheibenanordnungen 3/3a mit deren dazugehörigen Trennscheiben 3b/3c/3e/3d.The characteristic features of the rotary piston internal combustion engine shown schematically in FIG. 1 comprise an annular working chamber 1 , two revolving pistons 2/2 a with their openings 8 c / 8 d / 8 a / 8 b, the pistons 2/2 a spherical hollow bodies 9 / 9 a included, as well as two cutting disc arrangements 3/3 a with their associated cutting discs 3 b / 3 c / 3 e / 3 d.

Der ringförmige Arbeitsraum 1 teilt sich durch die Kolben 2/2a und die Trennscheibenanordnungen 3/3a in vier Arbeitskammern A1/A2/A3/A4 auf, die zusammen die Arbeitstakte eines 4-Takt-Verfahrens darstellen. Dabei verdeutlicht A1 den Verbrennungsraum, A2 den Abgasraum, A3 den Ansaugraum und A4 den Verdichtungsraum.The annular work space 1 is divided by the pistons 2/2 a and the cutting disc arrangements 3/3 a into four working chambers A1 / A2 / A3 / A4, which together represent the work cycles of a 4-stroke process. A1 shows the combustion chamber, A2 the exhaust chamber, A3 the intake chamber and A4 the compression chamber.

Beim Ablauf der Arbeitstakte des 4-Takt-Verfahrens übernehmen die Kolben 2/2a die Aufgabe, die freigesetzte Energie über die ringförmige Betriebsplatte 2b und das Kraftübertragungselement 6 auf die Antriebswelle 7 zu übertragen.When the work cycles of the 4-stroke process run, the pistons 2/2 a take on the task of transferring the released energy via the annular operating plate 2 b and the force transmission element 6 to the drive shaft 7 .

Bei einem vollständigen Umlauf eines Kolbens erfolgt das 4- Takt-Verfahren einmal. Dabei geschieht das Ansaugen der Gase über die Einlaßöffnung 5 in den Arbeitsraum A3 durch die Sogwirkung des Kolbens 2 oder 2a. Der Arbeitsraum A3 ist bis auf die Einlaßöffnung 5 geschlossen durch die Absperrung über die Trennscheibenanordnung 3a und den Kolben 2 oder 2a. Gleichzeitig erfolgt das Verdichten des Gases im Arbeitsraum A4 durch den Vorlauf des Kolbens 2 oder 2a in Richtung der geschlossenen Trennscheibenanordnung 3. Während dieses Vorgangs dreht sich der im Kolben 2 oder 2a befindliche Hohlkörper 9 oder 9a mit seiner nach vorne gerichteten Öffnung 9b oder 9c um eine radiale Achse. When a piston rotates completely, the 4-stroke process is carried out once. The gases are drawn in via the inlet opening 5 into the working space A3 by the suction effect of the piston 2 or 2 a. The working space A3 is closed except for the inlet opening 5 by the shut-off via the cutting disc arrangement 3 a and the piston 2 or 2 a. At the same time, the gas is compressed in the working space A4 by the advance of the piston 2 or 2 a in the direction of the closed cutting disc arrangement 3 . During this process, the hollow body 9 or 9 a located in the piston 2 or 2 a rotates with its forward-facing opening 9 b or 9 c about a radial axis.

Direkt vor der Trennscheibenanordnung 3 hat sich der kugelförmige Hohlkörper 9 oder 9a im Kolben 2 oder 2a soweit radial gedreht, daß die verdichteten Gase im Kolben 2 oder 2a eingeschlossen sind. Während des Ansaug- und Verdichtungsvorgangs haben sich die Trennscheiben 3b und 3c in der Trennscheibenanordnung 3 soweit axial gedreht, daß der Kolben 2 oder 2a durch die Durchlaßöffnung der Trennscheiben 3b und 3c treten kann. Nach Passieren des Kolbens 2 oder 2a durch die Trennscheibenanordnung 3 schließen die Trennscheiben 3b und 3c durch ihre kontinuierlich axiale Drehung die Arbeitsräume A1 und A4 wieder ab. In der Zwischenzeit hat sich der kugelförmige Hohlkörper 9 oder 9a wieder soweit radial weitergedreht, daß die zuvor verdichteten und eingeschlossenen Gase jetzt über die Öffnung 9b oder 9c in den Arbeitsraum A1 austreten können. Dabei erfolgt auch die Entzündung der Gase. Durch die dabei ausgelöste Explosion wird der Kolben 2 oder 2a in Richtung der Trennscheibenanordnung 3a beschleunigt. Mit dieser Rotationsbewegung des Kolbens 2 oder 2a werden die in dem Arbeitsraum A2 befindlichen Abgase über die Auslaßöffnung 4 ausgetrieben. Bei dem Bewegungsvorgang des Kolbens 2 oder 2a in Richtung Trennscheibenanordnung 3a dreht sich der kugelförmige Hohlkörper 9 oder 9a kontinuierlich in radialer Richtung soweit, daß er seine Öffnung 9b oder 9c beim Durchlaufen der Trennscheiben anordnung 3a nach vorne freigibt zum erneuten Aufnehmen der Gase. Während des Verbrennungs- bzw. des Austreibungs vorganges in dem Arbeitsraum A1 bzw. A2 haben sich die Trennscheiben 3e und 3d in der Trennscheibenanordnung 3a soweit axial gedreht, daß der Kolben 2 oder 2a durch die Durchlaßöffnung der Trennscheiben 3e/3d treten kann. Directly in front of the cutting disc arrangement 3 , the spherical hollow body 9 or 9 a in the piston 2 or 2 a has rotated radially to such an extent that the compressed gases are enclosed in the piston 2 or 2 a. During the suction and compression process, the cutting discs 3 b and 3 c have rotated axially in the cutting disc arrangement 3 to such an extent that the piston 2 or 2 a can pass through the passage opening of the cutting discs 3 b and 3 c. After passing the piston 2 or 2 a through the cutting disc arrangement 3 , the cutting discs 3 b and 3 c close off the working spaces A1 and A4 again due to their continuous axial rotation. In the meantime, the spherical hollow body 9 or 9 a has again rotated radially so far that the previously compressed and enclosed gases can now escape into the working space A1 via the opening 9 b or 9 c. This also ignites the gases. The explosion triggered thereby accelerates the piston 2 or 2 a in the direction of the cutting disc arrangement 3 a. With this rotational movement of the piston 2 or 2 a, the exhaust gases located in the working space A2 are expelled via the outlet opening 4 . In the process of movement of the piston 2 or 2 a in the direction of cutting blade assembly 3 a, the spherical hollow body 9 or 9 rotates a continuously in the radial direction to such an extent that he 9 b or 9 c of the separation discs arrangement 3 a when passing through releases its opening forwardly to re- Absorbing the gases. During the combustion or expulsion process in the working space A1 or A2, the cutting discs 3 e and 3 d in the cutting disc arrangement 3 a have rotated axially so far that the piston 2 or 2 a through the passage opening of the cutting discs 3 e / 3 d can kick.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Kolbens 2/2a mit seinen Öffnungen 8a/8b bzw. 8d/8c, die ringförmige Betriebsplatte 2b, das Kraftübertragungselement 6, sowie die Antriebsachse 9d für den kugelförmigen Hohlkörper. Fig. 2 shows the structure of the piston 2/2 a with its openings 8 a / 8 b and 8 d / 8 c, the annular operating plate 2 b, the force transmission element 6 , and the drive axis 9 d for the spherical hollow body.

In Fig. 3 sind die kugelförmigen Hohlkörper 9/9a schematisch dargestellt. Sie sind bestimmt durch die Öffnung 9b/9c und die Antriebsachse 9d.In Fig. 3 the spherical hollow body 9/9 a are shown schematically. They are determined by the opening 9 b / 9 c and the drive axis 9 d.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den unterschiedlichen Aufbau der Trennscheiben 3c/3e und 3b/3d. Beide sind in der Trennscheibenanordnung 3/3a untergebracht und bewirken in ihrem Zusammenspiel den Abschluß der Arbeitsräume A1/A4 bzw. A2/A3 und den Durchlaß des Kolbens 2/2a im ringförmigen Arbeitsraum 1. Dabei drehen sich die Trennscheiben 3b und 3d schneller und haben gleichzeitig größere Durchlaßöffnungen 3f/3h als die Trennscheiben 3c/3e mit deren Durchlaßöffnung 3g/3i. Dadurch wird erreicht, daß die Trennscheiben blendenartig öffnen und schließen. Um diesen blendenartigen Aufbau zu erreichen, können beliebig viele Trennscheiben herangezogen werden. Die Bezeichnung 3h/3l/3n/3m kennzeichnen die Antriebsachsen der Trennscheiben 3c/3e/3b/3d, die Bezeichnung 3o/3p stehen für den Durchlaß von Achsen zum Antrieb weiterer Trennscheiben. FIGS. 4 and 5 show the different structure of the separation discs 3 c / 3 e and 3 b / 3 d. Both are accommodated in the cutting disc arrangement 3/3 a and, in their interaction, bring about the closure of the working spaces A1 / A4 or A2 / A3 and the passage of the piston 2/2 a in the annular working space 1 . The cutting discs 3 b and 3 d rotate faster and at the same time have larger through openings 3 f / 3 h than the cutting discs 3 c / 3 e with their through opening 3 g / 3 i. It is thereby achieved that the cutting discs open and close like an aperture. Any number of cutting discs can be used to achieve this aperture-like structure. The designation 3 h / 3 l / 3 n / 3 m identify the drive axles of the cutting discs 3 c / 3 e / 3 b / 3 d, the designation 3 o / 3 p stand for the passage of axles for driving additional cutting discs.

Fig. 6 veranschaulicht den Aufbau des ringförmigen Arbeitsraumes 1 mit der ringförmigen Betriebsplatte 2b und dem Kraftübertragungselement 6. Der ringförmige Arbeitsraum 1 und die ringförmige Betriebsplatte 2b sind an der Stelle 2c überlappt, so daß sich die ringförmige Betriebsplatte 2b im ringförmigen Arbeitsraum 1 in Pfeilrichtung drehen kann. Fig. 6 illustrates the structure of the annular working space 1 with the annular operating plate 2 b and the power transmission element 6 . The annular working space 1 and the annular operating plate 2 b are overlapped at the point 2 c, so that the annular operating plate 2 b can rotate in the annular working space 1 in the direction of the arrow.

Claims

1.Rotary piston internal combustion engine with an annular working space with inlet and outlet openings, with pistons rotating in the annular working space, which have a cavity and bare openings which are closed on opposite end faces and which are fixedly connected to a drive shaft, and with cutting discs rotatably driven by the drive shaft, which protrude radially into the ring-shaped working space and have outlet openings for the pistons, the separating disks closing off the working space or opening for the piston passage, characterized in that spherical hollow bodies ( 9 , 9 a) with the piston ( 2 , 2 a) each have an opening ( 9 b, 9 c) rotatable about a radial axis ( 9 d) and that the spherical hollow bodies ( 9 , 9 a) rotate at the speed of the drive shaft ( 7 ), their opening ( 9 b, 9 c) the openings ( 8 a, 8 b; 8 c, 8 d) of the pistons ( 2 , 2 a) each in the area of the cutting discs ( 3 b, 3 c ; 3 d, 3 e) releases or closes.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the annular working space ( 1 ) by two pistons ( 2 , 2 a) and two cutting disc arrangements ( 3 b, 3 c; 3 d, 3 e) in four working chambers (A1, A2, A3, A4) is divided, with the work cycles of a 4-stroke process running twice in the working chambers (A1, A2, A3, A4) with each revolution of the drive shaft ( 7 ).

3. Motor according to claim 2, characterized in that each of the cutting disc assemblies is formed by two cutting discs ( 3 b, 3 c and 3 d, 3 e) with passage openings ( 3 g, 3 i; 3 f, 3 h) of different sizes , with the cutting discs rotating at different speeds.