DE4409212A1 - Double rotary piston IC engine for vehicle - Google Patents

Double rotary piston IC engine for vehicle

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DE4409212A1
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    • F01C1/3562—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
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    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B53/02—Methods of operating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Abstract

The IC engine has two rotary pistons each rotating on a shaft (9) and displaced relative to each other by 180 deg. One piston rotates in a charge cylinder (1) and the other in a working cylinder (2). Each cylinder has a vertically movable dividing wall (4) and channels are provided on the left and right of the walls to allow an exchange of gas. The channel to the right of the dividing wall of one cylinder is joined to the left channel of the other cylinder via a combustion chamber (5) with a sparkplug (8). The remaining channels are the inlet (6) and outlet (7).

Description

Stand der TechnikState of the art Hubkolbenmotor, Wankelmotor, weitere RotationsmotorenReciprocating engine, Wankel engine, other rotary engines Funktionsweise:Functionality:

In Bild 1 ist zu sehen, wie im Ladezylinder (1) links der Trennwand (4) durch den Einlaß (6) vom Drehkolben (3) Frischgas angesaugt wird und rechts der Trennwand das vorher angesaugte Gas in die Brennkammer (5) komprimiert wird, da der Arbeitszylinder (2) verschlossen ist. Im Arbeitszylinder wird das soeben verbrannte und expandierte Gas zum Auslaß (7) transportiert.In Figure 1 it can be seen how the left of the partition wall (4) of the rotary piston (3) fresh gas sucked through the inlet (6) in the loading cylinder (1) and to the right of the partition wall, the previously sucked gas is compressed in the combustion chamber (5), because the working cylinder ( 2 ) is closed. The just burned and expanded gas is transported to the outlet ( 7 ) in the working cylinder.

In Bild 2 wird das eben angesaugte Gas durch den linken Zylinder zum Brennkammereingang transportiert, während das soeben komprimierte und inzwischen durch die Zündkerze (8) gezündete Gas in den rechten Zylinder, links der Trennwand, einströmt und den rechten Drehkolben antreibt, da nun der linke Zylinder zur Brennkammer hin verschlossen ist. Gleichzeitig wird rechts der Trennwand das Gas der vorherigen Zündung durch den Auslaß ausgestoßen.In Figure 2, the gas that has just been sucked in is transported through the left cylinder to the combustion chamber entrance, while the gas that has just been compressed and has now been ignited by the spark plug ( 8 ) flows into the right cylinder, to the left of the partition, and drives the right rotary piston, since now the left one Cylinder to the combustion chamber is closed. At the same time, the gas from the previous ignition is expelled through the outlet to the right of the partition.

AnwendungsmöglichkeitenPossible uses Der Motor kann in allen Bereichen, in denen bisher Hubkolbenmotoren eingesetzt wurden, angewendet werden (z. B. Kraftfahrzeuge)The engine can be used in all areas where reciprocating engines have been used up to now (e.g. motor vehicles) Vorteilebenefits

  • - geringe Ausmaße- small dimensions
  • - geringes Gewicht- light weight
  • - wenige bewegliche Teile- few moving parts
  • - alternative Kraftstoffe möglich- alternative fuels possible
  • - höherer Wirkungsgrad durch Wegfallen von Hubbewegung und direkte Kraftübertragung- Higher efficiency by eliminating the lifting movement and direct power transmission
  • - Vermischung von Frischgas mit Abgas unmöglich- Mixing fresh gas with exhaust gas impossible
  • - lange Ansaug-, Kompressions-, Arbeits- und Ausstoßvorgänge.- Long suction, compression, work and discharge processes.

Eine Ausführungsmöglichkeit:One execution option:

Die beiden Zylinder werden hintereinander auf eine Welle gesetzt. Jeder Zylinder ist mit zwei gegenüberliegenden Trennwänden und Kanälen rechts und links davon ausgestattet. Die beiden Zylinder sind über zwei Brennkammern miteinander verbunden. Die Kolben sind so geformt, daß die Trennwände gleichmäßig beschleunigt werden und der Massenschwerpunkt im Mittelpunkt der Achse liegt. Weiterhin besteht zwischen Kolben und Zylinder ein geringer Abstand, um die Reibung zu vermindern. Aus dem gleichen Grund liegt zur Seite jeweils nur der Umriß der Kolben an der Zylinderseitenfläche auf, der Rest ist ein Stück zurückgesetzt. An den Trennwänden, die seitlich in den Zylindern geführt werden, sind an den Seiten nach unten verlängerte Nasen angebracht, die unter den Kolbenumriß greifen und die Trennwand so mitnehmen. Zur Kolbenoberfläche hin sind sie mit einem oder mehreren Feinabdichtungskeilen ausgestattet, die mit einer Kraft an den Kolben angedrückt werden. In den zurückgesetzten Kolbenseitenflächen zirkuliert durch einen Kanal in der Welle Schmier- bzw. Kühlmittel. Ein- und Auslässe liegen in den Seitenflächen, da sie sonst durch den minimal verkleinerten Kolben nicht abgedichtet werden würden. Die Brennkammern sind direkt im Mantel des Arbeitszylinders, wobei der Querschnitt des Einlasses in den Zylinder möglichst groß ist. Die Brennkammereingänge des Ladezylinders werden mit speziell geformten, während der dichten Phase an den Kolben mit Federn angelegten Ringen abgedichtet. Da dies im Arbeitszylinder wegen der großen Einlaßquerschnitte nicht möglich ist, wird durch zwei an der Mantelfläche des Kolbens angebrachte und nachspannende Nocken verhindert, daß sich das Gas in der Brennkammer mit dem schon verbrannten Gas vermischt und sich so frühzeitig entzündet. Die Zündung erfolgt durch einen Zündverteiler und Zündkerzen. The two cylinders are placed one after the other on a shaft. Every cylinder is with two opposite partition walls and channels to the right and left of it. The two cylinders are connected to each other via two combustion chambers. The pistons are shaped so that the partitions are accelerated evenly and the Center of gravity lies in the center of the axis. There is also between pistons and cylinder a small distance to reduce friction. For the same reason only the outline of the pistons lies on the side of the cylinder, the rest is reset a bit. On the partitions, which are guided laterally in the cylinders, are attached to the sides downward extended lugs that under the piston outline grab and take the partition with you. They are marked with a or towards the piston surface several fine sealing wedges that are pressed against the piston with a force become. Circulated through a channel in the recessed piston side surfaces Shaft lubricant or coolant. Inlets and outlets are in the side surfaces, otherwise they are would not be sealed by the minimally reduced piston. The Combustion chambers are directly in the jacket of the working cylinder, the cross section of the Inlet into the cylinder is as large as possible. The combustion chamber inputs of the loading cylinder are made with specially shaped, during the dense phase on the pistons with springs applied rings sealed. Since this is in the working cylinder because of the big one Inlet cross sections is not possible due to two on the outer surface of the piston attached and retightening cams prevents the gas in the combustion chamber mixed with the already burned gas and ignited early. The ignition done by an ignition distributor and spark plugs.  

Kennzeichnung:Labelling:

Verbrennungsmotor mit zwei halbrunden Dreh­ kolben (3), die auf einer Welle (9) zueinander um 180 Grad verdreht angeordnet sind und gleich­ gerichtet je in einem zylinderförmigen Ge­ häuse (1; 2) rotieren, an deren Stirnseiten jeweils eine vertikal bewegliche Trennwand (4) sitzt und den durch den halbrunden Kolben (3) zwischen Kolben und Zylinder entstehenden Raum in zwei Kammern teilt. Links und rechts der Trenn­ wände befinden sich in den Gehäusen Kanäle zum Gasaustausch. Der rechts der Trennwand eines Zylinders liegende Kanal ist mit dem linken Kanal des anderen Zylinders über eine Brennkammer (5) mit Zündanlage (8) verbunden. Die verbleibenden Kanäle stellen einen Einlaß (6) bzw. Auslaß (7) dar.Internal combustion engine with two semicircular rotary pistons ( 3 ), which are arranged on a shaft ( 9 ) rotated by 180 degrees to each other and each rotating in the same direction in a cylindrical housing ( 1 ; 2 ), on the end faces of which a vertically movable partition ( 4 ) sits and divides the space created by the semicircular piston ( 3 ) between the piston and cylinder into two chambers. Channels for gas exchange are located in the housings to the left and right of the partitions. The channel to the right of the partition of one cylinder is connected to the left channel of the other cylinder via a combustion chamber ( 5 ) with an ignition system ( 8 ). The remaining channels represent an inlet ( 6 ) or outlet ( 7 ).

Funktionsweise:Functionality:

In Bild 1 ist zu sehen, wie im linken Zylinder links der Trennwand Frischgas angesaugt wird und rechts der Trennwand das vorher angesaugte Gas in die Brennkammer komprimiert wird, da der rechte Zylinder verschlossen ist. Im rechten Zylinder wird das soeben verbrannte und expandierte Gas zum Auslaß transportiert. Figure 1 shows how fresh gas is sucked into the left cylinder of the partition wall and the gas that was previously drawn into the combustion chamber is compressed to the right of the partition wall, since the right cylinder is closed. The just burned and expanded gas is transported to the outlet in the right cylinder.

In Bild 2 wird das eben angesaugte Gas durch den linken Zylinder zum Brennkammereingang transportiert, während das soeben komprimierte und inzwischen gezündete Gas in den rechten Zylinder, links der Trennwand, einströmt und den rechten Drehkolben antreibt, da nun der linke Zylinder zur Brennkammer hin verschlossen ist. Gleichzeitig wird rechts der Trennwand das Gas der vorherigen Zündung durch den Auslaß ausgestoßen.In Figure 2, the gas that has just been sucked in is transported through the left cylinder to the combustion chamber entrance, while the just compressed and now ignited gas flows into the right cylinder, to the left of the partition, and drives the right rotary piston, since the left cylinder is now closed to the combustion chamber . At the same time, the gas from the previous ignition is expelled through the outlet to the right of the partition.

Erweiterungen:Extensions:

5F Doppelkammersystem:
Es wird an jedem Zylinder gegenüber der ersten Trennwand noch eine weitere in den Mantel eingesetzt und ebenfalls rechts und links davon ein Kanal angebracht. Die Kanäle, die jeweils den schon vorhandenen Brennkammerkanälen gegenüberliegen, werden durch eine weitere Brennkammer verbunden. Die verbleibenden Kanäle dienen als zweiter Einlaß bzw. Auslaß jeweils im selben Zylinder wie die ersten. Dadurch wird der Gasaustausch5F double chamber system:
Another cylinder is inserted into the jacket on each cylinder opposite the first partition and a channel is also attached to the right and left of it. The channels, which are each opposite the existing combustion chamber channels, are connected by another combustion chamber. The remaining channels serve as a second inlet and outlet, respectively, in the same cylinder as the first. This will make the gas exchange

  • - Um einen Ladereffekt zu erzielen, kann der Ladezylinder im Verhältnis zum Arbeitszylinder größer gefertigt werden.- In order to achieve a loading effect, the loading cylinder can be compared to the working cylinder be made larger.
  • - Der ganze Motor ist auch mit einer völlig anderen Geometrie möglich: Der Ausbruch aus einem scheibenförmigen Drehkolben sowie der Trennwandhub ist axial. So kann die Größe des Motors weiter vermindert werden.- The whole engine is also possible with a completely different geometry: The outbreak a disc-shaped rotary piston and the partition stroke is axial. So the size of the Motors can be further reduced.
Vorteile der DoppeldrehkolbenverbrennungskraftmaschineAdvantages of the double rotary piston internal combustion engine

  • - geringe Ausmaße- small dimensions
  • - geringes Gewicht- light weight
  • - wenige bewegliche Teile- few moving parts
  • - alternative Kraftstoffe möglich- alternative fuels possible
  • - höherer Wirkungsgrad durch Wegfallen von Hubbewegung und direkte Kraftübertragung- Higher efficiency by eliminating the lifting movement and direct power transmission
  • - Vermischung von Frischgas mit Abgas unmöglich- Mixing fresh gas with exhaust gas impossible
  • - lange Ansaug-, Kompressions-, Arbeits- und Ausstoßvorgänge.- Long suction, compression, work and discharge processes.

BezugszeichenlisteReference list

1 Ladezylinder
2. Arbeitszylinder
3. Drehkolben
4. Trennwand
5. Brennkammer
6. Einlaß
7. Auslaß
8. Zündkerze
9 Welle 1 loading cylinder
2. Working cylinder
3. Rotary lobe
4. Partition
5. Combustion chamber
6. Inlet
7. outlet
8. Spark plug
9 wave

Claims (22)

1. Verbrennungsmotor mit zwei halbrunden Drehkolben (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben auf einer Welle (9) zueinander um 180 Grad verdreht angeordnet sind und gleichgerichtet je in einem zylinderförmigen Gehäuse (Ladezylinder: 1; Arbeitszylinder: 2) rotieren, an deren Stirnseiten jeweils eine vertikal bewegliche Trennwand (4) sitzt und den durch den halbrunden Kolben (3) zwischen Kolben und Zylinder entstehenden Raum in zwei Kammern teilt. Links und rechts der Trennwände befinden sich in den Gehäusen Kanäle zum Gasaustausch. Der rechts der Trennwand eines Zylinders liegende Kanal ist mit dem linken Kanal des anderen Zylinders über eine Brennkammer (5) mit Zündanlage (8) verbunden. Die verbleibenden Kanäle stellen einen Einlaß (6) bzw. Auslaß (7) dar.1. Internal combustion engine with two semicircular rotary pistons ( 3 ), characterized in that the rotary pistons are arranged on a shaft ( 9 ) rotated by 180 degrees to each other and rotate in the same direction in a cylindrical housing (charging cylinder: 1 ; working cylinder: 2 ), on the other A vertically movable partition ( 4 ) sits on each end and divides the space created by the semicircular piston ( 3 ) between the piston and cylinder into two chambers. Channels for gas exchange are located in the housings to the left and right of the partitions. The channel to the right of the partition of one cylinder is connected to the left channel of the other cylinder via a combustion chamber ( 5 ) with an ignition system ( 8 ). The remaining channels represent an inlet ( 6 ) or outlet ( 7 ). 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Zylinder gegenüber der ersten Trennwand noch eine weitere in den Mantel eingesetzt und ebenfalls rechts und links davon ein Kanal angebracht wird. Die Kanäle, die jeweils den schon vorhandenen Brennkammerkanälen gegenüberliegen, werden durch eine weitere Brennkammer verbunden. Die verbleibenden Kanäle dienen als zweiter Einlaß bzw. Auslaß jeweils im selben Zylinder wie die ersten.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that on each cylinder compared to the first partition, another inserted in the jacket and also a channel is attached to the right and left of it. The channels, each one already existing combustion chamber channels are opposite, are replaced by another Combustion chamber connected. The remaining channels serve as a second inlet or outlet each in the same cylinder as the first. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Kolbenausbruchs so berechnet ist, daß die Trennwände ständig eine gleichmäßige Beschleunigung (negativ/positiv) erfahren.3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the shape of the Piston breakout is calculated so that the partitions are always uniform Experience acceleration (negative / positive). 4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der runden Hälfte der Drehkolben und dem Zylindermantel ein minimaler Abstand besteht, um die Reibung zu vermindern.4. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that between the round Half of the rotary lobe and the cylinder jacket there is a minimum distance to the Reduce friction. 5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslässe der Zylinder sowohl in den Seitenflächen als auch im Mantel liegen und durch um die Kanäle gelegte Spezialringe abgedichtet werden. 5. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the input and Outlets of the cylinders lie both in the side surfaces and in the jacket and through the channels placed special rings are sealed.   6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Seitenfläche des Zylinders hin nur der Umriß des Drehkolbens am Mantel aufliegt.6. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that to the side surface of the Cylinder only the outline of the rotary piston rests on the jacket. 7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenschwerpunkt der Drehkolben durch eine berechnete Aussparung in der runden Hälfte in den Mittelpunkt der Achse verlagert wird.7. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Center of gravity of the rotary lobes through a calculated recess in the round Half is shifted to the center of the axis. 8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in den Drehkolben zur Schmierung und Kühlung durch durch Kanäle in der Welle zirkulierendes Öl genutzt werden können.8. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the recesses in the rotary lobe for lubrication and cooling through channels in the shaft circulating oil can be used. 9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Hälfte des Drehkolbens nicht genau 180° beträgt.9. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the round half of Rotary piston is not exactly 180 °. 10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch Druckfedern an die Kolben angelegt werden.10. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions be applied to the pistons by compression springs. 11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände in den Seitenflächen der Zylinder vertikal geführt werden.11. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions in the side surfaces of the cylinders are guided vertically. 12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch spezielle Nasen, die an den Seiten der Trennwände angebracht sind und unter den Umriß in die zurückgesetzte Seitenfläche der Drehkolben greifen, an den Kolben angelegt werden.12. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions through special noses, which are attached to the sides of the partitions and under the Grip outline in the recessed side surface of the rotary lobes, applied to the piston become. 13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch außenliegende Nockenwellen an den Kolben angelegt werden.13. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions are applied to the piston by external camshafts. 14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Unterseite der Trennwände längs einer oder mehrere Feinabdichtungskeile befinden, die mit Hilfe einer permanenten Kraft, zum Beispiel durch Druckfedern, an den Drehkolben angelegt werden. 14. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Bottom of the partitions are located along one or more fine sealing wedges, which with With the help of a permanent force, for example by pressure springs, on the rotary lobes be created.   15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer auf die gesamte Tiefe des Zylinders ausgebreitet ist und dafür die Querschnittsfläche gering ist. Sie wird direkt an den Arbeitszylinder angelegt, so daß der Kanal in den Arbeitszylinder hinein wegfällt.15. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is spread over the entire depth of the cylinder and the cross-sectional area is small is. It is applied directly to the working cylinder, so that the channel in the working cylinder falls into it. 16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Ladezylinders zur Brennkammer in der Mantelfläche des Zylinders liegt und mittels eines speziell geformten und an den Ladekolben angelegten Ringes abgedichtet wird.16. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the output of the Loading cylinder to the combustion chamber is in the lateral surface of the cylinder and by means of a specially shaped ring attached to the loading piston. 17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Arbeitskolben in axialer Richtung am Anfang und Ende der runden Hälfte jeweils ein evtl. nachspannender Nocken angebracht ist.17. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that on the working piston in the axial direction at the beginning and end of the round half, a possibly retensioning Cam is attached. 18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl fremdgezündeter als auch selbstzündender Treibstoff verarbeitet werden kann. Im letzteren Fall muß die Zündanlage durch eine Einspritzanlage ersetzt werden.18. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that both spark-ignited as well as auto-igniting fuel can be processed. In the latter In this case, the ignition system must be replaced by an injection system. 19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiger, fremdgezündeter Kraftstoff sowohl mit einem Vergaser vor dem Eingang des Ladezylinders als auch durch eine Einspritzanlage direkt in die Brennkammer während des Kompressionsvorganges dem Motor zugeführt werden kann.19. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that liquid, spark ignition fuel both with a carburetor in front of the entrance of the loading cylinder as well as through an injection system directly into the combustion chamber during the Compression process can be fed to the engine. 20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten Arbeitszylinder und Ladezylinder aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt werden können.20. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the two Components working cylinder and loading cylinder made of different materials can be. 21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stark belastete Teile, wie zum Beispiel die Trennwandbestandteile, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden können.21. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that heavily loaded Parts, such as partitions, made of different materials can be manufactured. 22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezylinder im Verhältnis zum Arbeitszylinder größer gefertigt werden kann.22. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the charging cylinder can be made larger in relation to the working cylinder.
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