NL9401729A

NL9401729A - Combustion engine.

Info

Publication number: NL9401729A
Application number: NL9401729A
Authority: NL
Inventors: Lambertus Hendrik De Gooijer
Original assignee: Lambertus Hendrik De Gooijer
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1996-06-03
Also published as: WO1996012870A1; JPH10509493A; AU3816995A; EP0781370A1

Description

VerbrandingsmotorCombustion engine

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een volgens het viertakt-principe werkende verbrandingsmotor.The present invention relates to a combustion engine operating on the four-stroke principle.

Voor het aandrijven van niet-railgebonden wegvoertuigen is de meest gebruikte verbrandingsmotor ondanks alle technische vooruitgangen de sinds jaar en dag bekende viertakt krukaszuigermotor, in het bijzonder de Otto- en Diesel-motor. Uiteraard zijn in de loop der tijd deze motoren aanzienlijk verbeterd, doch aan het principe kleven verschillende nadelen die niet of nauwelijks zijn op te heffen. Van de Otto-motor zijn als nadelen te noemen: een relatief laag theoretisch rendement door de gelijke compressie- en expansieverhouding; een relatief laag kwaliteitsrendement door de ontsteking van het mengsel vóór het bereiken van het bovenste dode punt door de zuiger; een relatief laag kwaliteitsrendement doordat compressie en expansie aan dezelfde kant van de zuiger plaatsvinden en derhalve veel warmte en energie verloren gaat door sterke warmte-uitwisselingen; een laag mechanisch rendement bij lage belastingen van de motor doordat de wrijvingsverliezen bij afname van de belasting ongeveer gelijk blijven; en het afkoppelen van cilinders is moeilijk te realiseren terwijl de Otto-motor ook moeilijk met een elektromotor is te combineren.Despite all technical advances, the most commonly used internal combustion engine for driving non-rail-bound road vehicles is the four-stroke crankshaft piston engine, which has been known for many years, in particular the Otto and Diesel engines. Obviously, these engines have improved considerably over time, but the principle has various drawbacks that can hardly be overcome. The disadvantages of the Otto engine are: a relatively low theoretical efficiency due to the equal compression and expansion ratio; a relatively low quality efficiency due to the ignition of the mixture before reaching the top dead center by the piston; a relatively low quality efficiency because compression and expansion take place on the same side of the piston and therefore a lot of heat and energy is lost due to strong heat exchanges; low mechanical efficiency at low engine loads because the frictional losses remain about the same as the load decreases; and the uncoupling of cylinders is difficult to realize, while the Otto engine is also difficult to combine with an electric motor.

De Wankelmotor is een poging geweest om verschillende nadelen van de Otto-motor te vermijden, in het bijzonder die met betrekking tot de heen- en weergaande beweging van de zuiger en met betrekking tot het kleppenmechanisme, doch ook deze motor heeft de Otto-motor niet kunnen verdringen.The Wankel engine has been an attempt to avoid several drawbacks of the Otto engine, particularly those related to the reciprocating movement of the piston and the valve mechanism, but this engine does not have the Otto engine either. can crowd.

De onderhavige uitvinding beoogt nu een nieuwe verbrandingsmotor te verschaffen, waarbij de bovengenoemde bezwaren worden opgeheven resp. aanzienlijk worden verminderd.The present invention now aims to provide a new internal combustion engine, wherein the above-mentioned drawbacks are eliminated, respectively. be significantly reduced.

Hiertoe verschaft de uitvinding een volgens het viertakt-principe werkende verbrandingsmotor die is voorzien van een huis met een rotorruimte daarin, ten minste een paar regelmatig over de omtrek van de rotorruimte gevormde verbran-dingskamers, een in de rotorruimte om een rotoras draaiende rotor met onronde vorm en ten minste een paar over de omtrek verdeelde nokken, afdichtorganen aan de omtrek van de rotor voor het vormen van een afdichting tussen de rotor en de ro- torruimte, op de verbrandingskamers aansluitbare in- en uit-laatkanalen, kleporganen voor het in samenwerking met de nokken van de rotor scheiden van - per paar verbrandingskamers - vier variërende ruimten tussen de rotor en het huis waarin de vier takten van het viertaktproces plaatsvinden.To this end, the invention provides a combustion engine operating on the basis of the four-stroke principle, which housing comprises a housing with a rotor space therein, at least a pair of combustion chambers regularly formed over the circumference of the rotor space, and a rotor with non-round rotating around a rotor shaft shape and at least a pair of circumferentially spaced cams, sealing members on the circumference of the rotor to form a seal between the rotor and the rotor space, inlet and outlet channels connectable to the combustion chambers, valve members for cooperating with the cams of the rotor separate from - per pair of combustion chambers - four varying spaces between the rotor and the housing in which the four branches of the four-stroke process take place.

De voordelen van een dergelijke verbrandingsmotor zijn o.a. de volgende: - Doordat gebruik wordt gemaakt van een rotor die een zuivere draaibeweging maakt en niet steunt tegen de wand zullen de wrijvingsverliezen minimaal zijn. De enige wrijvings-verliezen ontstaan naast die in de lagers door de benodigde afdichtingen en de bewegings- en wrijvingsverliezen door de beweging van de kleporganen.The advantages of such a combustion engine include the following: - Because a rotor is used that makes a pure turning movement and does not rest against the wall, the friction losses will be minimal. The only friction losses are caused in addition to those in the bearings due to the required seals and the movement and friction losses due to the movement of the valve members.

- Door de omtreksbreedte van de nokken van de rotor te kiezen tijdens de ontwerpfase kan worden bepaald gedurende hoeveel graden verdraaiing van de rotor als het ware een stilstaande BDP-situatie wordt gecreëerd gedurende welke een ontsteking en een drukopbouw in de verbrandingskamer kan plaatsvinden zonder dat een negatieve arbeid ontstaat door het terugdrukken van een zuiger of rotor.- By choosing the circumferential width of the cams of the rotor during the design phase, it is possible to determine how many degrees of rotation of the rotor, as it were, create a stationary TDC situation during which an ignition and pressure build-up can take place in the combustion chamber without negative labor is created by pushing back a piston or rotor.

- Door het blokkeren van de kleporganen in de bovenste stand kan de verbrandingscyclus van een rotor worden uitgeschakeld, waardoor de rotor alleen nog maar als een vliegwiel roteert. Als mechanische verliezen blijven dan alleen de wrijvingsweerstanden van de afdichtingen over, doch die zijn minimaal indien geen gaskrachten optreden.- By blocking the valve members in the upper position, the combustion cycle of a rotor can be switched off, so that the rotor only rotates like a flywheel. As mechanical losses, only the frictional resistances of the seals remain, but these are minimal if no gas forces occur.

- De spoeling van de gassen is optimaal omdat de timing door de bediening van de kleporganen altijd optimaal is voor elk toerental. Ook behoeft het in- en uitstromen van de gassen niet in de verbrandingskamers plaats te vinden, waardoor de in- en uitlaatgassen dus niet met elkaar in contact kunnen komen (geen klepoverlap, geen kans op back-fire).- The purge of the gases is optimal because the timing by the actuation of the valve organs is always optimal for every speed. Also, the inflow and outflow of the gases need not take place in the combustion chambers, so that the intake and exhaust gases cannot come into contact with each other (no valve overlap, no risk of back-fire).

Voorts kunnen de in- en uitlaatkanalen zich over de gehele breedte van de rotor uitstrekken, waardoor een goede vulling van de verbrandingskamers is te bereiken.Furthermore, the inlet and outlet channels can extend over the entire width of the rotor, whereby a good filling of the combustion chambers can be achieved.

- Het verloop van de verbrandingen is in vergelijking met een Otto-motor veel regelmatiger. Bij het meest eenvoudige type met een enkele rotor en twee tegenovergelegen verbrandingskamers vindt immers elke 180° een verbranding plaats, hetqeen overeenkomt met een viercilinder viertakt Otto-motor.- The course of the burns is much more regular compared to an Otto engine. After all, in the simplest type with a single rotor and two opposing combustion chambers, combustion takes place every 180 °, which corresponds to a four-cylinder four-stroke Otto engine.

- Doordat de rotor een gescheiden koude en warmte kant bezit, zijn de compressieverhouding en expansieverhouding vrij van elkaar te bepalen door de rotor asymmetrisch te vormen en/of de nokken niet regelmatig verdeeld aan te brengen. Dit biedt de mogelijkheid tot het verhogen van het theoretische rendement.- Because the rotor has a separate cold and heat side, the compression ratio and expansion ratio can be determined independently of each other by shaping the rotor asymmetrically and / or not arranging the cams regularly. This offers the opportunity to increase the theoretical return.

- De verbrandingsmotor volgens de onderhavige uitvinding is uitermate geschikt voor combinatie met een elektromotor, zodat een hybride-aandrijving ontstaat. Daarbij kan de rotor als een vliegwiel met de elektromotor meedraaien indien de kleporganen buiten werking staan. Op het moment dat de verbrandingsmotor de aandrijving van de elektromotor moet overnemen, worden de kleporganen in werking gesteld en wordt gezorgd voor de juiste ontsteking en injectie zodat het overnemen van de aandrijving gladjes verloopt. Voorts is de vorm van de verbrandingsmotor net als bij de elektromotor in hoofdzaak rond, terwijl ook de diameter zodanig kan worden gekozen dat deze goed bij de betreffende elektromotor past.- The internal combustion engine according to the present invention is extremely suitable for combination with an electric motor, so that a hybrid drive is created. In addition, the rotor can rotate like a flywheel with the electric motor if the valve members are inoperative. When the internal combustion engine has to take over the drive from the electric motor, the valve members are activated and the correct ignition and injection are ensured so that the transmission takes over smoothly. Furthermore, the shape of the internal combustion engine, as with the electric motor, is substantially round, while the diameter can also be chosen such that it fits well with the electric motor concerned.

De uitvinding zal hierna verder worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, die uitvoeringsvoorbeelden van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding weergeven.The invention will be further elucidated hereinafter with reference to the drawings, which show exemplary embodiments of the internal combustion engine according to the invention.

Fig. la-h illustreren in een zeer schematische doorsnede acht verschillende standen van de motor tijdens zijn werking.Fig. 1a-h illustrate in a very schematic section eight different positions of the motor during its operation.

Fig. 2a-h illustreren op dezelfde wijze acht standen van een alternatieve uitvoeringsvorm van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding.Fig. 2a-h similarly illustrate eight positions of an alternative embodiment of the internal combustion engine according to the invention.

Fig. 3 is een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2a.Fig. 3 is a sectional view taken on the line III-III in FIG. 2a.

Fig. 4, 5, 6 zijn doorsneden volgens de lijnen IV-IV, V-V resp. VI-VI in fig. 3.Fig. 4, 5, 6 are sections along the lines IV-IV, V-V and VI-VI in fig. 3.

Fig. 7 is een op grotere schaal weergegeven doorsnede van nog een alternatieve uitvoeringsvorm van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding.Fig. 7 is an enlarged sectional view of yet another alternative embodiment of the internal combustion engine according to the invention.

Fig. 1 toont de meest eenvoudige opzet van een verbrandingsmotor volgens de onderhavige uitvinding. De verbrandingsmotor is voorzien van een slechts zeer summier aangeduid huis 1, waarin een rotorruimte 2 is gevormd. De rotorruimte 2 is, op twee tegenovergelegen verbrandingskamers 3, 4 na, cir-i kelcilindrisch van vorm met de hartlijn loodrecht op het vlak van de tekening. In dit uitvoenngsvoorbeeld is, zoals gezegd, één paar regelmatig over de omtrek van de rotorruimte 2 verdeelde verbrandingskamers 3, 4 aangebracht, doch het is evengoed mogelijk meerdere paren van verbrandingskamers aan te brengen. Binnen in de rotorruimte 2 is een rotor 5 verdraaibaar om een rotoras 6 gemonteerd, zodanig dat de rotoras 6 samenvalt met de hartlijn van de rotorruimte 2. De rotor 5 bezit een onronde vorm met in dit geval twee tot aan de omtrek van de rotorruimte 2 reikende nokken 7, 8: een compressie- en expansienok 7 en een in- en uitlaatnok 8. De nokken 7, 8 zijn met dezelfde verdeling aangebracht als de verbrandingskamers 3, 4, zodat zij in dit geval diametraal tegenovergelegen zijn. De rotor 5 bezit op deze manier een lange geometrische as 9 en een korte geometrische as 10. De vorm van de rotor hoeft niet symmetrisch te zijn ten opzichte van deze assen 9, 10, doch is meestal wel symmetrisch bij een rotatie over 180°. Het is echter mogelijk de nokken 7, 8 niet over 180° versprongen aan te brengen, teneinde de expansie- en compressieverhouding te optimaliseren, waartoe ook het verloop van de rotor aan weerszijden van de nokken kan worden gevarieerd. Aan weerszijden van elke lange geometrische as 9 is op elke nok 7, 8 een afdicht ingsorgaan 11 aangebracht, dat zorgt voor een gasdichte afdichting tussen de rotor 5 en het huis l.Fig. 1 shows the simplest arrangement of a combustion engine according to the present invention. The internal combustion engine is provided with a housing 1, which is only indicated very briefly, in which a rotor space 2 is formed. The rotor space 2, with the exception of two opposing combustion chambers 3, 4, has a circular cylindrical shape with the center line perpendicular to the plane of the drawing. In this exemplary embodiment, as mentioned, one pair of combustion chambers 3, 4, which are regularly distributed over the circumference of the rotor space 2, is arranged, but it is equally possible to provide several pairs of combustion chambers. Inside the rotor space 2, a rotor 5 is rotatably mounted about a rotor shaft 6, such that the rotor shaft 6 coincides with the center line of the rotor space 2. The rotor 5 has an unround shape, in this case two up to the circumference of the rotor space 2 projecting cams 7, 8: a compression and expansion cam 7 and an inlet and outlet cam 8. The cams 7, 8 are arranged with the same distribution as the combustion chambers 3, 4, so that in this case they are diametrically opposite. The rotor 5 in this way has a long geometric axis 9 and a short geometric axis 10. The shape of the rotor does not have to be symmetrical with respect to these axes 9, 10, but is usually symmetrical with a rotation through 180 °. However, it is possible not to arrange the cams 7, 8 offset by 180 °, in order to optimize the expansion and compression ratio, for which purpose also the variation of the rotor on both sides of the cams can be varied. A sealing member 11 is provided on either side of each long geometric axis 9 on each cam 7, 8, which ensures a gas-tight seal between the rotor 5 and the housing 1.

In de rotatierichting (zie pijl) van de rotor 5 gezien, sluit telkens vlak voor de betreffende verbrandingskamer 3, 4 een uitlaatkanaal 12, 13 aan dat kan worden afgesloten en vrijgegeven door een bijbehorende uitlaatklep 14, 15. Na de verbrandingskamer 3, 4 mondt een inlaatkanaal 16, 17 uit dat afsluitbaar en vrijgeefbaar is door een bijbehorende inlaat-klep 18 resp. 19. De kleppen 14, 15 en 18, .19 zijn uitwendig bedienbaar, bijvoorbeeld met behulp van niet weergegeven nok-kenassen of nokkenbanen of dergelijke. De kleppen 14, 15 en 18, 19 zijn niet alleen in staat tot het afsluiten en vrijgeven van de bijbehorende kanalen 12, 13 en 16, 17, doch dienen tevens voor het verdelen van de ruimte tussen de rotor 5 en het huis 1 in vier gasdicht gescheiden ruimten waarin de vier takten van het viertaktproces plaatsvinden. Deze afscheiding van de vier ruimten gebeurt uiteraard in samenwerking met de afdichtingen 11 op de nokken 7, 8 van de rotor 5. In elk van deze ruimten vindt derhalve afwisselend een inlaatslag, een compressieslag, een expansieslag en een uitlaatslag plaats. In de tekening is de ruimte met de inlaatslag met A, de ruimte met de compressieslag met B, de ruimte met de expansieslag met C en de ruimte met de uitlaatslag met D aangeduid. De omtrek van de rotor 5 en het binnenwaartse-uiteinde van elke klep 14, 15 en 18, 19 dienen uiteraard aan elkaar te zijn aangepast zodat deze zonder veel slijtage tegen elkaar kunnen lopen en tevens een goede afdichting kunnen bewerkstelligen. Hiervoor zijn technieken beschikbaar.Seen in the direction of rotation (see arrow) of the rotor 5, an exhaust duct 12, 13, which can be closed and released by a corresponding exhaust valve 14, 15, immediately in front of the relevant combustion chamber 3, 4 connects after the combustion chamber 3, 4 an inlet channel 16, 17 which can be closed and released by an associated inlet valve 18, respectively. 19. The valves 14, 15 and 18, 19 are operable externally, for example with the aid of camshafts or cam tracks or the like, not shown. The valves 14, 15 and 18, 19 are not only capable of closing and releasing the associated channels 12, 13 and 16, 17, but also serve to divide the space between the rotor 5 and the housing 1 into four gastight separated rooms in which the four branches of the four-stroke process take place. Naturally, this separation of the four spaces takes place in conjunction with the seals 11 on the cams 7, 8 of the rotor 5. In each of these spaces, therefore, an inlet stroke, a compression stroke, an expansion stroke and an exhaust stroke take place alternately. In the drawing, the space with the intake stroke is marked with A, the space with the compression stroke with B, the space with the expansion stroke with C and the space with the exhaust stroke with D. The circumference of the rotor 5 and the inward end of each valve 14, 15 and 18, 19 should of course be adapted to each other so that they can run together without much wear and also achieve a good seal. Techniques are available for this.

De fig. la-h tonen acht verschillende standen gedurende een halve omwenteling van de rotor 5 waarin de vier takten volledig plaatsvinden.Fig. 1a-h show eight different positions during half a revolution of the rotor 5 in which the four strokes take place completely.

In fig. la zijn de vier ruimten A-D aangeduid, waarbij is te zien dat de inlaatklep 18 geopend is voor het toelaten van een vers gasmengsel vanuit het inlaatkanaal 16. De inlaatklep 18 begrenst tevens de ruimte A aan één zijde, terwijl de andere zijde van de inlaatslagruimte A is afgedicht door de afdichting 11 aan de nok 8 van de rotor 5. Doordat de nok 8 van de rotor 5 zich van de inlaatklep 18 verwijderd, neemt het volume van de ruimte A toe en wordt derhalve het verse gasmengsel naar binnen gezogen vanuit het inlaatkanaal 16. Aan de andere zijde van de tegen de rotor 5 afdichtende inlaatklep 18 vindt in de daar gevormde ruimte B een compressieslag plaats, waarbij de uitlaatklep 14 gesloten is en de nok 7 van de rotor 5 in de richting van de verbrandingskamer 3 beweegt, zodat het volume van de ruimte B afneemt en derhalve het daar aanwezige verse gasmengsel wordt gecomprimeerd. In de ruimte C vindt de expansieslag plaats, waarbij de ontsteking en verbranding van het mengsel in de verbrandingskamer 4 heeft gezorgd voor een drukverhoging van het aanwezige gasmengsel en waarbij deze druk in de ruimte C een draaimoment op de rotor 5 uitoefent in de richting waarin een vergroting van het volume van de ruimte C plaatsvindt, dat wil zeggen in de richting volgens de weergegeven pijl. Tenslotte is te zien dat in de ruimte D de uitlaatslag bijna is beëindigd en de uitlaatklep 15, die te zamen met de aangrenzende afdichting 11 van de nok 8 van de rotor 5 de ruimte D begrenst, bijna is gesloten.In Fig. 1a, the four spaces AD are shown, showing that the inlet valve 18 is open to allow fresh gas mixture from the inlet channel 16. The inlet valve 18 also defines the space A on one side, while the other side of the inlet stroke space A is sealed by the seal 11 on the cam 8 of the rotor 5. As the cam 8 of the rotor 5 moves away from the inlet valve 18, the volume of the space A increases and therefore the fresh gas mixture is drawn in from the inlet channel 16. On the other side of the inlet valve 18 sealing against the rotor 5, a compression stroke takes place in the space B formed there, with the outlet valve 14 closed and the cam 7 of the rotor 5 in the direction of the combustion chamber 3 so that the volume of the space B decreases and therefore the fresh gas mixture present there is compressed. Expansion stroke takes place in space C, whereby the ignition and combustion of the mixture in combustion chamber 4 has caused an increase in pressure of the gas mixture present and this pressure in space C exerts a torque on the rotor 5 in the direction in which a the volume of the space C is increased, i.e. in the direction according to the arrow shown. Finally, it can be seen that in the space D the exhaust stroke has almost ended and the outlet valve 15, which, together with the adjacent seal 11 of the cam 8 of the rotor 5, defines the space D, is almost closed.

In fig. lb is de rotor 5 enigszins verder gedraaid, waarbij het volume van de uitlaatruimte D tot nul is gereduceerd en de uitlaatklep 15 inmiddels ook geheel is gesloten.In Fig. 1b, the rotor 5 has been rotated slightly further, the volume of the outlet space D being reduced to zero and the outlet valve 15 now also being completely closed.

In fig. lc en d zijn nog twee verdere draaistanden getoond, waarbij in fig. ld de inlaatklep 18 bijna is gesloten.In Figs. 1c and d, two further rotary positions are shown, in which in Fig. 1d the inlet valve 18 is almost closed.

Fig. Ie toont de stand van de rotor 5, waarin de ruimten A en C het maximale volume hebben bereikt en de ruimten B en D het minimale volume. De ruimte A heeft zich daarbij met een hoeveelheid vers gasmengsel gevuld dat bij een verdere rotatie van de rotor 5 zal worden gecomprimeerd. In de ruimte B is de compressieslag juist beëindigd en kan ontsteking van het gecomprimeerde gasmengsel in de verbrandingskamer 3 plaatsvinden, waartoe een niet weergegeven bougie de ontsteking initieert. De afdichting 11 aan de voorlopende zijde van de nok 7 van de rotor 5 te zamen met de uitlaatklep 19 zorgen voor een afdichting van de verbrandingskamer 3, zodanig dat deze de hoge gasdruk kunnen weerstaan. De omtreksbreedte van de nok 7 bepaalt de draaihoek van de rotor 5 waarover als het ware een stilstaand BDP wordt gecreëerd en derhalve bij een verdraaiing van de rotor geen volumeverandering van de ruimte B plaatsvindt. Gedurende deze hoekverdraaiing kan de ontsteking en verbranding van het gasmengsel plaatsvinden zonder dat de daardoor ontstane druk een negatieve arbeid op de rotor 5 veroorzaakt. Tijdens de ontwerpfase kan voor een bepaalde motor de breedte van de nok 7 worden gekozen voor het optimaliseren van het gewenste stilstaande BDP. In de ruimte C is de expansieslag ten einde gekomen en is alle drukenergie in deze ruimte benut. Tenslotte is de ruimte D gereed om over te gaan in de ruimte B waarin een vers gasmengsel wordt gecomprimeerd, zoals uit de volgende figuur blijkt.Fig. Ie shows the position of the rotor 5, in which spaces A and C have reached the maximum volume and spaces B and D have reached the minimum volume. Space A has thereby filled with an amount of fresh gas mixture which will be compressed upon further rotation of rotor 5. In the space B, the compression stroke has just ended and ignition of the compressed gas mixture in the combustion chamber 3 can take place, for which purpose a spark plug (not shown) initiates the ignition. The seal 11 on the leading side of the cam 7 of the rotor 5 together with the exhaust valve 19 provide a seal for the combustion chamber 3, so that they can withstand the high gas pressure. The circumferential width of the cam 7 determines the angle of rotation of the rotor 5 over which a stationary TDC is, as it were, created and therefore no volume change of the space B takes place when the rotor is rotated. During this angular rotation the ignition and combustion of the gas mixture can take place without the resulting pressure causing a negative work on the rotor 5. During the design phase, the width of the cam 7 can be selected for a particular motor in order to optimize the desired stationary TDC. In space C, the expansion stroke has come to an end and all pressure energy has been used in this space. Finally, the space D is ready to transition into the space B in which a fresh gas mixture is compressed, as the following figure shows.

In fig. lf is te zien dat de ruimten A-D als het ware een stapje doorschuiven en derhalve de ruimte A waarin eerst de inlaatslag plaatsvond, nu een compressieruimte B is geworden, waarin het ingelaten gasmengsel gaat worden gecomprimeerd. In de stand volgens fig. 1F zijn de inlaat en de compressie echter in feite nog niet begonnen. De eerdere compressieruimte B van fig. Ie is wel reeds de expansieslag begonnen in de nu ontstane ruimte C, waarvan het volume door het aandrijven van de rotor 5 wordt vergroot en derhalve het ontstoken gasmengsel daarin kan expanderen. In de nu ontstane ruimte D, die wordt begrensd door de aangrenzende afdichting 11 van de rotornok 8 en de uitlaatklep 14 vindt reeds de uitlaatslag plaats.Fig. 1f shows that the spaces A-D move, as it were, a step forward and therefore the space A in which the inlet stroke first took place has now become a compression space B, in which the let-in gas mixture will be compressed. In the position of Fig. 1F, however, the inlet and compression have in fact not yet started. The earlier compression space B of Fig. Ie has already started the expansion stroke in the space now created C, the volume of which is increased by driving the rotor 5 and can therefore expand the ignited gas mixture therein. In the now created space D, which is bounded by the adjacent seal 11 of the rotor cam 8 and the exhaust valve 14, the exhaust stroke already takes place.

In de fig. lg en h zijn de vier takten in de ruimten A-D verder tot ontwikkeling gekomen en in fig. lh is de stand bereikt, waarin de rotor 5 over een hoek 180° is verdraaid ten opzichte van de stand volgens fig. la. Vanaf deze stand vinden derhalve de verdere afwikkelingen plaats zoals in de fig. lb-lg, doch dan over een hoek van 180° doorgedraaid.In Figs. 1g and h the four branches in spaces A-D have further developed and in Fig. 1h the position has been reached in which the rotor 5 is rotated through an angle 180 ° relative to the position in Fig. 1a. From this position, therefore, the further unwinding takes place as in Fig. 1b-1g, but then turned through an angle of 180 °.

Uit het voorgaande wordt duidelijk, dat telkens aan één zijde van de rotor 5 een inlaatslag en een compressieslag plaatsvindt, terwijl aan de andere zijde van de rotor 5 juist alleen de expansieslag en de uitlaatslag zich voltrekken. Deze zijde van de rotor 5 kan men de warme kant van de rotor noemen, terwijl de tegenoverliggende zijde de koude kant van de rotor vormt. Deze scheiding is gunstig ten aanzien van het warmteverlies en het energieverlies in het gasmengsel. Dit heeft een gunstige invloed op het kwaliteitsrendement van de motor.From the foregoing it becomes clear that in each case an inlet stroke and a compression stroke take place on one side of the rotor 5, while on the other side of the rotor 5 only the expansion stroke and the exhaust stroke take place. This side of the rotor 5 can be called the warm side of the rotor, while the opposite side forms the cold side of the rotor. This separation is favorable with regard to the heat loss and the energy loss in the gas mixture. This has a favorable influence on the quality efficiency of the engine.

De fig. 2a-h tonen een alternatieve uitvoeringsvorm van de verbrandingsmotor volgens fig. l, waarbij slechts één uitlaatkanaal 12 en één inlaatkanaal 16 aanwezig is en niet in het huis 1, doch in de rotor 5 zijn gevormd en altijd openstaan, terwijl de kleppen 14, 15 en 18, 19 slechts zorgen voor het scheiden van de vier ruimten A-D, doch daarmede wel bewerkstelligen dat het uitlaatkanaal 12 en het inlaatkanaal 16 steeds met de juiste ruimte D resp. A in verbinding staan. In deze constructie dienen het uitlaatkanaal 12 en het inlaatkanaal 16 door de rotoras 6 te verlopen, die derhalve hol dient te worden uitgevoerd. In principe is het uiteraard mogelijk niet de rotor 5 te laten draaien, doch het huis 1 en daarbij de rotor 5 stationair te laten.Figures 2a-h show an alternative embodiment of the internal combustion engine according to Figure 1, in which only one exhaust channel 12 and one inlet channel 16 are present and are not formed in the housing 1, but in the rotor 5 and are always open, while the valves are 14, 15 and 18, 19 only separate the four spaces AD, but thereby ensure that the outlet channel 12 and the inlet channel 16 always have the correct space D, respectively. A in connection. In this construction, the outlet channel 12 and the inlet channel 16 must pass through the rotor shaft 6, which must therefore be hollow. In principle, it is of course possible not to rotate the rotor 5, but to leave the housing 1 and thereby the rotor 5 stationary.

De fig. 3-6 tonen schematisch meer van de constructie van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding in de uitvoeringsvorm volgens fig. 2. Te herkennen zijn het huis 1, de rotor 5, de rotoras 6, het uitlaatkanaal 12 en het inlaatkanaal 16 en de uitlaatklep 14 en de inlaatklep 19. Te zien is dat in dit geval de kleppen 14, 15 en 18, 19 verdraaibaar op een klepas 20 zijn gemonteerd en met behulp van deze as de beweging van de kleppen mogelijk is. Via de klepas 20 wordt in dit uitvoeringsvoorbeeld tevens de bediening van de kleppen 14, 15 en 18, 19 bewerkstelligd, doordat de klepassen 20 ver- draaivast met de bijbehorende kleppen 14, 15, 18 resp. 19 zijn verbonden en deze assen elk aan beide uiteinden zijn voorzien van een bijbehorende, verdraaivast met de klepas 20 verbonden nok 21 die telkens aangrijpt op een bijbehorende nokplaat 22 resp. 23. De beide nokplaten 23 bedienen daarbij aan de bovenzijde de nokken 21 van de bovenste inlaatklep 18 en aan de onderzijde de nokken 21 van de in fig. 3 weergegeven onderste inlaatklep 19. Door de symmetrie van de constructie is deze gemeenschappelijke bediening van de kleppen 18, 19 door de dubbel uitgevoerde nokplaat 23 mogelijk. Een dergelijke gemeenschappelijke bediening door de nokplaat 22 is ook bij de uitlaatkleppen 14 en 15 mogelijk. Fig. 5 en 6 tonen de vorm van de nokplaten 22 en 23. Torsieveren, zoals de spiraalveren 24, belasten de klepassen 20 in een richting voor het binnenwaarts verdraaien van de betreffende kleppen 14, 15 en 18, 19.Figures 3-6 schematically show more of the construction of the combustion engine according to the invention in the embodiment according to Figure 2. The housing 1, the rotor 5, the rotor shaft 6, the exhaust channel 12 and the inlet channel 16 and the inlet channel can be recognized. outlet valve 14 and inlet valve 19. It can be seen that in this case the valves 14, 15 and 18, 19 are rotatably mounted on a valve shaft 20 and the movement of the valves is possible with the aid of this shaft. In this exemplary embodiment, operation of the valves 14, 15 and 18, 19 is also effected via the valve shaft 20, in that the valve shafts 20 are rotatable with the associated valves 14, 15, 18 and 18 respectively. 19 and these shafts are each provided at both ends with an associated cam 21, which is connected to the valve shaft 20 so as to rotate, which engages in each case on an associated cam plate 22, respectively. 23. The two cam plates 23 thereby operate the cams 21 of the upper inlet valve 18 on the top and the cams 21 of the lower inlet valve 19 shown in fig. 3 on the underside. Due to the symmetry of the construction, this common operation of the valves 18, 19 through the double-edged cam plate 23. Such a common operation by the cam plate 22 is also possible at the outlet valves 14 and 15. Fig. 5 and 6 show the shape of the cam plates 22 and 23. Torsion springs, such as the coil springs 24, load the valve shafts 20 in a direction for turning the respective valves 14, 15 and 18, 19 inwards.

In fig. 3 en 4 is tevens te zien dat aan weerszijden van de rotor 5 meedraaiende platen 25 met een cirkelvormige buitenomtrek zijn bevestigd. Deze platen zorgen te zamen met afdichtorganen 26 voor de zijdelingse afdichting tussen de rotor 5 en het huis 1. De afdichtorganen 26 kunnen zowel aan het huis 1 als aan de platen 25 zijn bevestigd.Figures 3 and 4 also show that rotating plates 25 with a circular outer circumference are attached to either side of the rotor 5. These plates together with sealing members 26 provide the lateral sealing between the rotor 5 and the housing 1. The sealing members 26 can be attached to the housing 1 as well as to the plates 25.

In fig. 3 is voorts te zien dat de rotoras 6 hol is en met behulp van lagers 27 in het huis 1 is gelagerd. Aan de ene zijde dient de in het midden gesloten rotoras 6 als uit-laatkanaal 12, terwijl aan de andere zijde de holle rotoras 6 als inlaatkanaal 16 dient.It can further be seen in Fig. 3 that the rotor shaft 6 is hollow and is mounted in housing 1 by means of bearings 27. On one side, the center-closed rotor shaft 6 serves as exhaust channel 12, while on the other side, the hollow rotor shaft 6 serves as inlet channel 16.

Fig. 7 toont nog een verdere uitvoeringsvariant van de verbrandingsmotor volgens de uitvinding, waarbij een bijzondere klepopstelling is toegepast. In dit geval zijn de com-pressieklep 14 en de expansieklep 18 met hun klepassen 20 op een binnen de verbrandingskamer 3 geplaatst lagergedeelte 28 gelagerd. Door dit lagergedeelte 28 ontstaat er een kanaal 29 dat naar de verbrandingskamer 3 leidt. De in- en uitlaatkana-len kunnen in deze uitvoering weer in de rotor 5 zijn gevormd. Voordelen van deze uitvoering zijn dat de stroming van de gecomprimeerde gassen naar de verbrandingskamer 3 zeer gunstig is, terwijl bovendien de gecomprimeerde gassen op deze manier niet meer langs de hete expansieklep 18 stromen. Voorts stromen de zeer hete expansiegassen niet langs de compressieklep 14, waardoor de thermische belasting van deze klep laag is.Fig. 7 shows a further embodiment variant of the combustion engine according to the invention, in which a special valve arrangement is used. In this case, the compression valve 14 and the expansion valve 18 with their valve shafts 20 are mounted on a bearing portion 28 located inside the combustion chamber 3. Through this bearing section 28, a channel 29 is created which leads to the combustion chamber 3. In this embodiment, the inlet and outlet channels can again be formed in the rotor 5. Advantages of this embodiment are that the flow of the compressed gases to the combustion chamber 3 is very favorable, while moreover the compressed gases no longer flow along the hot expansion valve 18 in this way. Furthermore, the very hot expansion gases do not flow past the compression valve 14, so that the thermal load of this valve is low.

Ook maakt deze uitvoering het mogelijk om de brandstof op een goede plaats in te spuiten. De verstuiver spuit direct in de verbrandingskamer 3 op het moment dat de compressieklep 14 open staat. Uiteraard dienen de afdichtingen van de kleppen wel aan zeer hoge eisen te voldoen.This version also makes it possible to inject the fuel in a good place. The atomizer injects directly into the combustion chamber 3 when the compression valve 14 is open. Of course, the seals of the valves must meet very high requirements.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot de in de tekeningen weergegeven en in het voorgaande beschreven uitvoe-ringsvoorbeelden. Zo is bijvoorbeeld een verdere en zelfs volledige scheiding van koude en warme gedeelten mogelijk door een axiale verdeling van rotor en rotorruimte in een inlaatge-deelte, een compressie- en expansiegedeelte en een uitlaatge-deelte. Door de verdeling van de rotorruimte in een inlaat- en compressieruimte en een expansie- en uitlaatruimte kunnen de in- en uitlaatkanalen in het rotorhuis continu open blijven. Overigens wordt opgemerkt dat het in principe volgens de uitvinding ook mogelijk is met slechts één verbrandingskamer en één rotornok te werken. In dit geval is er sprake van een 6-takt-principe waarbij twee loze takten aanwezig zijn. Er is dan per drie omwentelingen één verbrandingstakt. Ook zijn ro-torruimten met vier, zes, acht, etc. verbrandingskamers denkbaar.The invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown in the drawings and described above. For example, a further and even complete separation of cold and warm parts is possible by an axial distribution of rotor and rotor space in an inlet section, a compression and expansion section and an outlet section. Due to the division of the rotor space into an inlet and compression space and an expansion and outlet space, the inlet and outlet channels in the rotor housing can remain continuously open. Incidentally, it is noted that in principle according to the invention it is also possible to work with only one combustion chamber and one rotor cam. In this case there is a 6-stroke principle in which two empty branches are present. There is then one combustion stroke per three revolutions. Rotor spaces with four, six, eight, etc. combustion chambers are also conceivable.

Claims

1. Internal combustion engine operating according to the four-stroke principle, comprising - a housing with a rotor space therein, - preferably at least a few combustion chambers regularly formed around the circumference of the rotor space, - a rotor with a non-circular shape that purely rotates around a rotor shaft and preferably at least two circumferentially spaced cams, - sealing members on the circumference of the rotor to form a seal between the rotor and the rotor space, - inlet and outlet ducts connectable to the combustion chambers, - valve members for cooperation with the cams of the rotor separate from - per pair of combustion chambers - four varying spaces between the rotor and the housing in which the four branches of the four-stroke process take place.

Combustion engine according to claim 1, wherein the rotor space has a substantially circular cross section, the center of which coincides with the axis of the rotor shaft.

Combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the inlet and outlet channels are formed in the housing and can be opened and closed by the valve members.

Combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the inlet and outlet channels are formed in the rotor and the valve members can provide a barrier between the rotor and the housing for optionally separating combustion chambers and inlet and outlet channels.

Combustion engine according to any one of the preceding claims, wherein the valve members are rotatable about a valve axis running parallel to the rotor axis.

Combustion engine according to claim 5, wherein the valve members are operable by a cam track mounted on the rotor shaft or a cam shaft driven by the rotor shaft.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, in which a seal is provided on both sides of the cams of the rotor.

Combustion engine according to claim 7, in which a plate with a circular circumference is arranged on both sides of the rotor, and which establishes the lateral sealing between the rotor and the housing by means of sealing members.