DE4140316A1 - Rotary piston engine - has rotating piston with single lobe profile and valves with sliders at pre and post ignition stages - Google Patents

Rotary piston engine - has rotating piston with single lobe profile and valves with sliders at pre and post ignition stages

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Abstract

A rotary piston engine has a piston (3) rotating in a housing (1), and mounted on a shaft (4) which is located in the housing and sealed through a hole (6) in the housing wall. The piston has a raised segment (7) at its profile edge (8), which is rotatably sealed in the hole. The housing has an ignition chamber (9), and inlet (10) and outlet (11) valves with two sliders (12, 13) which seal against the piston in the closed position. The valves are arranged at the chamber circumference, with one (12) located before the ignition chamber and the other (13) after the chamber, according to the direction of rotation (5). ADVANTAGE - No eccentric operation, simpler chamber contour, and so cost-effective manufacture and optimal ignition characteristic.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreiskolbenmotor.The invention relates to a rotary piston engine.

Bei bekannten Kreiskolbenmotoren handelt es sich um Epitrochoidenmaschinen. Durch das Abrollen eines Hohlrades mit einem daran im Abstand befindlichen kurvenerzeugenden Punkt auf einem feststehenden Ritzel entsteht die äußere Arbeitsraumkontur. Beim Wankelmotor erhält man eine zweibogige Trochoide mit kurvenerzeugenden Punkten, die die gleiche Kontur beschreiben und die Eckpunkte des Innenläufers darstellen. Entsprechend dieser Kinematik trägt ein auf einem Exzenter einer Welle gelagerter Kolben ein als Zahnrad ausgebildetes Hohlrad, das mit einem an einer Seitenscheibe befestigten Zahnritzel kämmt.Known rotary piston engines are Epitrochoid machines. By rolling off a ring gear with a curve generator at a distance from it The point on a fixed pinion creates the outer one Work area contour. With the Wankel engine you get one double-arched trochoids with curve-generating points that the Describe the same contour and the corner points of the inner rotor represent. According to this kinematics one carries on one Eccentric of a shaft mounted piston as a gear trained ring gear with a on a side window attached pinion combs.

Der Motor arbeitet mit zwei Ladungswechseltakten, wobei pro Exzenterwellendrehung als Viertaktmotor ein Arbeitsspiel erfolgt. Dabei erstreckt sich der Arbeitstakt in einer Kammer über 270° Exzenterwinkel, also das gesamte Arbeitsspiel über 4·270° = 1080, was pro Kammer 3·360° = 3 Umdrehungen ausmacht.The engine works with two gas exchange cycles, whereby one work cycle per eccentric shaft rotation as a four-stroke engine he follows. The work cycle extends in one Chamber over 270 ° eccentric angle, i.e. the entire work cycle over 4 · 270 ° = 1080, which is 3 · 360 ° = 3 revolutions per chamber matters.

Der langgestreckte Verbrennungsraum, einschließlich der Kolbenmulde, besitzt ein großes Oberflächen-Volumenverhältnis und läßt nur den Betrieb als Ottomotor mit relativ schleppender Verbrennung mit ungünstigem Verbrauch und erhöhter Abgas-Emission zu. Dazu ist die Fertigung der sehr komplizierten Kontur des Arbeitsraumes sehr aufwendig.The elongated combustion chamber, including the Piston bowl, has a large surface-to-volume ratio and leaves only the operation as a gasoline engine with relative slow combustion with unfavorable consumption and increased exhaust emissions. To do this is the very manufacturing complicated contour of the work area very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiskolbenmotor zu schaffen, der ohne eine Exzenterbewegung auskommt, eine weniger aufwendige Arbeitsraum-Kontur aufweist und somit eine kostengünstigere Fertigung zuläßt, wobei auch eine optimalere Verbrennung zu erwarten ist. The invention has for its object a To create a rotary piston engine without an eccentric movement gets along, has a less complex work space contour and thus allows a more cost-effective production, and also more optimal combustion is expected.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the Characteristic features of claim 1 solved.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Appropriate developments of the invention are the See subclaims.

Der erfindungsgemäße Kreiskolbenmotor zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:The rotary piston engine according to the invention is characterized by the following advantages:

Durch die fehlende Exzenterbewegung weist der Kolben einen absoluten Rundlauf auf. Hierbei treten keinerlei schwingende Massen und auch nur relativ geringe Massenverzögerungen oder Massenbeschleunigungen auf. Der Motor kann sehr klein und auch sehr leicht ausgeführt werden und ist dadurch und durch die einfache Kontur des Kolbens und des Gehäuses sehr kostensparend. Durch die Zuführung von unterschiedlichen Luftmengen wird eine optimale Verbrennung gewährleistet.Due to the missing eccentric movement, the piston has one absolute concentricity. There are no vibrations here Masses and also only relatively small mass delays or Mass accelerations on. The motor can be very small and can also be carried out very easily and is through and through the simple contour of the piston and the housing very cost-saving. By feeding different ones Air volumes ensure optimal combustion.

In der Zeichnung ist das Schema des erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotors in den Fig. 1 bis 6 dargestellt, die die verschiedenen Phasen eines Arbeitsspiels zeigen.In the drawing, the schematic of the rotary piston engine according to the invention is shown in FIGS. 1 to 6, which show the different phases of a working cycle.

Fig. 1 zeigt die Ausgangsstellung, in der sich in einem Gehäuse 1 eines Kreiskolbenmotors 2 ein Kolben 3, der auf einer Welle 4 sitzt, die im Gehäuse 1 gelagert ist, in Richtung des Pfeils 5 dreht. Dabei ist der Kolben 3 in einer Bohrung 6 des Gehäuses 1 dicht geführt, wobei der Kolben 3 einen als Segment 7 ausgebildeten Profilansatz 8 aufweist, der ebenfalls in der Bohrung 6 des Gehäuses 1 dicht geführt ist. Fig. 1 shows the starting position, a piston 3 mounted on a shaft 4 which is mounted in the housing 1, rotates in the in a housing 1 of a rotary engine 2 in the direction of the arrow 5. The piston 3 is tightly guided in a bore 6 of the housing 1 , the piston 3 having a profile shoulder 8 designed as a segment 7 , which is also tightly guided in the bore 6 of the housing 1 .

Das Gehäuse 1 weist eine Brennkammer 9, ein Einlaßventil 10, ein Auslaßventil 11 und zwei Schieber 12, 13 auf, die im Gehäuse 1 und an dem Kolben 3 in geschlossener Stellung dicht geführt am Umfang der Bohrung 6 radial beweglich angeordnet sind. The housing 1 has a combustion chamber 9 , an inlet valve 10 , an outlet valve 11 and two slides 12 , 13 which are arranged in the housing 1 and on the piston 3 in the closed position in a sealed manner on the circumference of the bore 6 so as to be radially movable.

Der Kolben 3 rotiert hierbei zentrisch um seine eigene Achse (Welle 4), wobei über das Einlaßventil 10 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch 14 in eine Kammer 15 zugeführt wird, die durch das Segment 7 und den geschlossenen Schieber 12 gebildet wird. Der Schieber 13 ist ebenfalls geschlossen, und somit können die in einer weiteren Kammer 16 befindlichen Abgase 17 über das geöffnete Auslaßventil 11 entweichen.The piston 3 rotates centrally about its own axis (shaft 4 ), a fuel-air mixture 14 being fed via the inlet valve 10 into a chamber 15 which is formed by the segment 7 and the closed slide 12 . The slide 13 is also closed, and thus the exhaust gases 17 located in a further chamber 16 can escape via the opened exhaust valve 11 .

Bei Erreichen des Segments 7 und gleichzeitiger völliger Entleerung der Kammer 16, wie Fig. 2 zeigt, öffnet der Schieber 13, und das Auslaßventil 11 wird geschlossen. Gleichzeitig wird weiter Kraftstoff-Luft-Gemisch 14 der sich vergrößernden Kammer 15 zugeführt, wobei der Schieber 12 geschlossen bleibt.When the segment 7 is reached and the chamber 16 is completely emptied, as shown in FIG. 2, the slide 13 opens and the outlet valve 11 is closed. At the same time, fuel-air mixture 14 is fed to the enlarging chamber 15 , the slide 12 remaining closed.

Nach Fig. 3 öffnet der Schieber 12, wenn das Segment 7 des Kolbens 3 die Brennkammer 9 passiert. Gleichzeitig schließt das Einlaßventil 10. Der Schieber 13 bleibt weiter geöffnet und das Auslaßventil 11 geschlossen, und somit gelangt das Kraftstoff-Luft-Gemisch 14 verdichtet in die Brennkammer 9.According to FIG. 3, the slider 12 opens, if the segment 7 of the piston 3 passes through the combustion chamber 9. At the same time, the inlet valve 10 closes. The slide 13 remains open and the exhaust valve 11 is closed, and thus the fuel-air mixture 14 is compressed and enters the combustion chamber 9 .

In Fig. 4 wird der Verdichtungsprozeß eingeleitet, nachdem der Schieber 12 nach dem Vorbeibewegen des Segments 7 geschlossen ist. Nach der Freigabe des Einlaßventils 10 durch das Segment 7 strömt aus diesem Spülluft 18 in die nachfolgende Kammer. Auch hierbei bleibt der Schieber 13 weiter geöffnet und das Auslaßventil 11 geschlossen.In FIG. 4, the compression process is introduced after the slider 12 is closed after the passage movement of the segment 7. After the inlet valve 10 has been released by the segment 7 , this purge air 18 flows into the subsequent chamber. Here too, the slide 13 remains open and the outlet valve 11 is closed.

Fig. 5 zeigt das Kraftstoff-Luft-Gemisch 14 vollkommen verdichtet in der Brennkammer 9, worin nun die Zündung erfolgt, nachdem das Segment 7 die Brennkammer 9 abgeschlossen hat und der Schieber 13 geschlossen ist. Die Spülluft 18 kann nun über das nun wieder geöffnete Auslaßventil 11 entweichen. Der Schieber 12 wird hierbei ebenfalls wieder geöffnet. Die Verbrennung dauert so lange, wie das Segment 7 des Kolbens 3 die Brennkammer 9 abschließt. Fig. 5, the fuel-air mixture 14 is completely compressed in the combustion chamber 9, wherein the ignition will now be made after the segment 7 has completed the combustion chamber 9 and the slider 13 is closed. The purge air 18 can now escape through the exhaust valve 11, which is now open again. The slide 12 is also opened again here. The combustion lasts as long as the segment 7 of the piston 3 closes the combustion chamber 9 .

Nachdem das Segment 7 des Kolbens 3 die Öffnung 19 der Brennkammer 9, wie in Fig. 6 dargestellt, passiert hat, tritt der Überdruck der Verbrennung aus und bringt den Kolben 3 in Rotation. Dabei wird die Zufuhr von Spülluft 18 unterbrochen, d. h. das Einlaßventil 10 schließt, der Schieber 12 bleibt geöffnet, der Schieber 13 bleibt geschlossen und über das weiter geöffnete Auslaßventil 11 , kann die restliche Spülluft entweichen.After the segment 7 of the piston 3 has passed the opening 19 of the combustion chamber 9 , as shown in FIG. 6, the overpressure of the combustion emerges and brings the piston 3 into rotation. The supply of purging air 18 is interrupted, ie the inlet valve 10 closes, the slide 12 remains open, the slide 13 remains closed and the remaining purge air can escape via the further opened exhaust valve 11 .

Die Steuerung der Schieber 12, 13 kann sowohl hydraulisch, elektromechanisch oder mechanisch (nicht dargestellt) erfolgen. Eine Erweiterung des Kreiskolbenmotors 2 ist durch Anordnung mehrerer derselben hintereinander oder nebeneinander möglich. Ebenfalls kann der Kreiskolbenmotor 2 als Rechts- oder Linksläufer ausgebildet sein.The control of the slide 12 , 13 can be done hydraulically, electromechanically or mechanically (not shown). An expansion of the rotary piston engine 2 is possible by arranging several of them in succession or side by side. The rotary piston engine 2 can also be designed as a right-handed or left-handed rotor.

Die Zündung in der Brennkammer 9 erfolgt bei einer Dieselversion mittels einer Glühkerze und bei einer Benzinversion mittels Zündkerze (nicht dargestellt).The ignition in the combustion chamber 9 takes place in a diesel version by means of a glow plug and in a gasoline version by means of a spark plug (not shown).

Claims (9)

1. Kreiskolbenmotor, gekennzeichnet durch einen in einem Gehäuse (1) rotierenden Kolben (3), der auf einer Welle (4) sitzt, die in dem Gehäuse (1) gelagert ist und in einer Bohrung (6) desselben dicht geführt ist, wobei der Kolben (3) einen als Segment (7) ausgebildeten Profilansatz (8) aufweist, der ebenfalls in der Bohrung (6) des Gehäuses (1) dicht geführt ist und sich zentrisch in der Bohrung (6) dreht, wobei das Gehäuse (1) eine Brennkammer (9), ein Einlaßventil (10), ein Auslaßventil (11) und zwei Schieber (12, 13) aufweist, die im Gehäuse (1) und an dem Kolben (3) in geschlossener Stellung dicht geführt sind und am Umfang der Bohrung (6) radial beweglich angeordnet sind, und zwar der eine Schieber (z. B. 12) je nach Drehrichtung (5) des Kolbens (3) vor und der andere Schieber (z. B. 13) hinter der Brennkammer (9).1. Rotary piston engine, characterized by a rotating in a housing ( 1 ) piston ( 3 ) which sits on a shaft ( 4 ) which is mounted in the housing ( 1 ) and the same is tightly guided in a bore ( 6 ), wherein the piston ( 3 ) has a profile shoulder ( 8 ) designed as a segment ( 7 ), which is also tightly guided in the bore ( 6 ) of the housing ( 1 ) and rotates centrally in the bore ( 6 ), the housing ( 1 ) has a combustion chamber ( 9 ), an inlet valve ( 10 ), an outlet valve ( 11 ) and two slides ( 12 , 13 ) which are guided in the housing ( 1 ) and on the piston ( 3 ) in a closed position and on the circumference the bore ( 6 ) are arranged to be radially movable, namely one slide (e.g. 12 ) depending on the direction of rotation ( 5 ) of the piston ( 3 ) in front and the other slide (e.g. 13 ) behind the combustion chamber ( 9 ). 2. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 13) hydraulisch steuerbar sind.2. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the slide ( 12 , 13 ) are hydraulically controllable. 3. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 13) elektro-mechanisch steuerbar sind.3. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the slide ( 12 , 13 ) can be controlled electro-mechanically. 4. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12, 13) mechanisch steuerbar sind.4. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the slide ( 12 , 13 ) are mechanically controllable. 5. Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als Rechtsläufer ausgebildet ist.5. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that he trained as a right-handed person is. 6. Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als Linksläufer ausgebildet ist. 6. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that he is trained as left-handed is.   7. Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kraftstoff-Luft-Gemisch (14) Diesel-Kraftstoff verwendet wird.7. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that diesel fuel is used for the fuel-air mixture ( 14 ). 8. Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kraftstoff-Luft-Gemisch (14) Benzin-Kraftstoff verwendet wird.8. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that gasoline fuel is used for the fuel-air mixture ( 14 ). 9. Kreiskolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kraftstoff-Luft-Gemisch (14) ein Treibgas verwendet wird.9. Rotary piston engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that a propellant gas is used for the fuel-air mixture ( 14 ).
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