SE416343B

SE416343B - Combustion engine with rotating cylinder block and combustion outside the cylinders

Info

Publication number: SE416343B
Application number: SE7907009A
Authority: SE
Inventors: K W Porter
Original assignee: Combustion Res & Tech
Priority date: 1979-08-22
Filing date: 1979-08-22
Publication date: 1980-12-15

Abstract

The invention relates to a combustion engine with rotating cylinder block and adapted to continuous combustion at constant volume. The engine incorporates at least one radial piston compressor 34, 40, at least one radial expansion cylinder 140 with piston 132 together with a means 78 to supply fuel to the combustion chamber 80. The characterising feature of the invention is a novel arrangement of compressor and expander section manifolds with control means for admission and discharge to and from the compressor and expander sections. Power output is realized when opposed expander pistons 140 equipped with cam rollers in direct abutment on the internal cam lobes 120 of a stationary housing cause the cylinder block to rotate and drive the compressor pistons 40 inwardly or outwardly as their roller followers engage their cam tracks. Compressed air is delivered and mixed with hydrocarbon in the combustion chamber, and a corresponding amount of combustion products under almost equal pressure are received by the cylinder(s) of the expander section. At completed charging with compressed air or combustion gases under pressure, respectively, both compressor and expander sections are momentarily disconnected from the combustion chamber. The isolated combustion process continues, at constant volume, causing a pressure rise until the expander admission valves open again. Mechanical work is produced as the expander pistons are moved outwardly, which initially takes place under almost constant pressure in the combustion chamber, following which the pressure decreases as the expander pistons continue to expand the combustion product after the expander admission valves have closed. A discharge stroke is commenced by the expander piston after completing the expansion stroke, whereby the piston returns to the inner dead centre position. Simultaneously, a new charge of ambient air is induced into the compressor as the compressor piston moves outwardly to the outer dead centre position, and the working cycle is repeated by compression of the air and discharge of the compressed air to the combustion chamber. <IMAGE>

Description

'7907009-0 10 15 20, 25 30 35 2 att vi nalkas slutpunkten för tillgång till flytande kolvätebränslen, har allmänhetens uppmärksamhet riktats på nödvändigheten att på ett mera effektivt sätt ut- nyttja vâra bränsletillgångar, och intresset har allt- mera inriktats på nyare och bättre motorer. '7907009-0 10 15 20, 25 30 35 2 As we approach the end point of access to liquid hydrocarbon fuels, public attention has been drawn to the need to make more efficient use of our fuel resources, and interest has increasingly focused on newer and more better engines.

Följande synpunkter på val av motorer gäller ge- nerelltz låg bränslekostnad låga underhållskostnader låg vibration och ljudnivå bästa bränsleekonomi låga emissioner liten volym och vikt snabb reaktion lättstartad.The following views on the choice of engines apply to generalz low fuel cost low maintenance costs low vibration and noise level best fuel economy low emissions small volume and weight fast reaction easy to start.

De termodynamiska villkoren för att på effektivaste sätt utnyttja flytande bränsle kräver bl a följande: högsta möjliga förbränningstemperatur kortaste möjliga förbränningstid fullständigt genomförd förbränning före expansions- takten _ lägsta möjliga värmeförluster genom strålning och värmeledning/värmekonvektion lägsta avgastemperatur efter maximalt uttag av mekaniskt arbete under expansionstakterna.The thermodynamic conditions for the most efficient use of liquid fuel require, among other things, the following: highest possible combustion temperature shortest possible combustion time fully completed combustion before the expansion rate _ lowest possible heat loss by radiation and heat conduction / heat convection lowest expansion rates after maximum exhaust exhaust temperature.

De mekaniska villkoren för effektivaste utnyttjning av konstruktionsmaterialen omfattar: högsta förhållande mellan styrka och densitet för minsta materialkostnad U minsta möjlig användning av dyra eller sparsamt förekommande legeringsâmnen hög inre dämpningskoefficient för delar utsatta för vibration längsta möjliga brukstid före utmattning och ned- sllﬁning av aeler, sen utsattes för böjning eller nöt- ning.The mechanical conditions for the most efficient use of construction materials include: highest ratio of strength to density for minimum material cost U minimum possible use of expensive or sparse alloying elements high internal cushioning coefficient for parts subjected to vibration longest service life before fatigue and lowering of eels, subjected to bending or abrasion.

Konventionella motorer av tvåtaktsë eller fyrtakts-\ typ eller roterande motorer, vid vilka användes inter- 10 15 20; 25 30 35 7907009-0 3 mittenta eller cykliska förbränningsprocesser för er- nâende av extremt höga temperaturer och tryck över en liten del av arbetscykeln, ger över hela arbetscykeln en låg medeltemperatur, vilket är lämpligt för använd- ning av sådana billiga material som exempelvis alumi-, nium eller gjutjärn. Förbränningstemperaturen kan under korta ögonblick överskrida l600°C, men kolvarna kan hållas vid en medeltemperatur, som är lägre än ca 250°C genom att värme bortledes medelst kylmedel, smörjmedel och i motorn inströmmande luft.Conventional two-stroke or four-stroke or rotary engines, in which inter- 20 20 is used; 3 30 35 7907009-0 3 middle or cyclic combustion processes to achieve extremely high temperatures and pressures over a small part of the work cycle, gives a low average temperature over the entire work cycle, which is suitable for the use of such inexpensive materials as for example aluminum -, nium or cast iron. The combustion temperature may briefly exceed 1600 ° C, but the pistons can be kept at an average temperature lower than about 250 ° C by dissipating heat by means of coolant, lubricant and air flowing into the engine.

Vid gasturbinmotorer sker förbränningen konti- nuerligt och vid konstant volym i en förbrännings- kammare, som tillföres överskott av luft för kylning av kammarväggarna och för att skydda turbinmunstycket och bladen. Extremt höga hastigheter för kompressor- -och turbinrotorer, såsom upp till 70 000 varv/min för små maskiner, innebär potentiella risker och nödvändig- gör skyddskâpor i rotationsplanet. Fördelarna är mycket 'låg vikt, fullständig förbränning och vibrationsfri gång. Nackdelarna är bl a långsam start, hög bränsle- förbrukning, om icke dyra värmeåtervinningsapparater användes, benägenhet till erosion och skador av rotor- bladen med försämrad verkningsgrad och känslighet vad beträffar anpassningen av kompressorn till turbinkapa- citeten för att undvika uppbromsning av strömningen eller uppkomst av strömningsstötar i kompressorn.In gas turbine engines, combustion takes place continuously and at a constant volume in a combustion chamber, which is supplied with excess air to cool the chamber walls and to protect the turbine nozzle and the blades. Extremely high speeds for compressor and turbine rotors, such as up to 70,000 rpm for small machines, involve potential risks and necessitate protective caps in the plane of rotation. The advantages are very 'light weight, complete combustion and vibration-free operation. Disadvantages include slow start, high fuel consumption, if inexpensive heat recovery devices are used, prone to erosion and damage to the rotor blades with impaired efficiency and sensitivity in adapting the compressor to the turbine capacity to avoid slowing down the flow or generation of flow shocks in the compressor.

Andra konstruktörer har försökt att kombinera fler- cylindriga motorer med fram- och återgâende kolvar med turbiner, som arbetar vid höga varvtal, varvid sådana kombinationer kan omfatta från turboladdade motorer av den typ, som varit allmänt accepterade under 40 år, till s k frikolvsmotorer av det slag, som har använts som förbränningsapparat vid drivmaskiner med krafttur- biner på utgângssidan. Syftet med alla dessa försök är att utnyttja den högeffektiva men momentana och cykliska driften av kolvmotorns förbränningskammare.Other designers have tried to combine multi-cylinder engines with reciprocating pistons with turbines operating at high speeds, such combinations may range from turbocharged engines of the type generally accepted for 40 years to so-called free-piston engines of the type, which has been used as an incinerator in propulsion engines with power turbines on the output side. The purpose of all these experiments is to utilize the highly efficient but instantaneous and cyclic operation of the piston engine combustion chamber.

Fackmän anser att det är nödvändigt att för drift av fordon, propellerflygplan och stationära anlägg- 10 15 20' 25 30 35 7907009-0 4 ningar utveckla en ny generation förbränningsmotorer med mindre cylindervolym, större effekt/viktförhållande och dessutom bättre prestanda vid lägre bränsleförbrukning för minskning av bränsleförsörjningsproblemet för ett ständigt ökande antal motorer. Vid konstruktionen av dessa nya motorer måste både de aerodynamiska och meka- niska aspekterna ägnas stor uppmärksamhet med sikte på driftsekonomi, underhåll och tillförlitlighet för minsk- ning av tillverknings-, drifts- och underhållskostnader- na.Those skilled in the art consider it necessary for the operation of vehicles, propeller aircraft and stationary plants to develop a new generation of internal combustion engines with smaller cylinder volume, greater power / weight ratio and also better performance at lower fuel consumption for reducing the fuel supply problem for an ever-increasing number of engines. In the design of these new engines, great attention must be paid to both the aerodynamic and mechanical aspects with a view to operating economy, maintenance and reliability in order to reduce manufacturing, operating and maintenance costs.

För att möjliggöra väsentliga förbättringar i dessa avseenden är det nödvändigt att i grunden förbättra motorerna både aerodynamiskt och termdynamiskt. De väsentliga parametrar, som inverkar på funktionen av enligt Brayton-cykeln arbetande maskiner, är kompressions- tryckförhâllandet och expansions/inloppsgasens tempera- tur. En ökning av kompressionstryckförhållandet ger en signifikativ minskning av specifik bränsleförbrukning, medan ökande expansions/inloppsgastemperatur ger en signifikativ ökning av den specifika effekten. Analys av en s k regenerativ enkeltaktsmotor visar att hög expansions/inloppsgastemperatur ger en betydande ökning av den specifika effekten och att även en måttlig minsk- _ning av den specifika bränsleförbrukningen ernås med ökande expansions/inloppstemperatur. Vid en sådan tem- peratur inom området 1200-l425°C är den specifika bräns- leförbrukningen optimal för en rekuperativ motor vid ett kompressionstryckförhållande æ1caJD:l.vidare visar analyser att den specifika bränsleförbrukningen vid belastningar, som är lägre än full belastning, vid mo- torer av denna nya generation kan minskas med upp till 50% av enkeltakt-versionernas förbrukning. Dessa analy- ser indikerar att högre turbininloppsgastemperatur, 'högre kompressionsförhållande och lägre vikt kräver hög- effektiv rekuperationsteknologi för framtidens högeffek- tiva motorer.In order to enable significant improvements in these respects, it is necessary to fundamentally improve the engines both aerodynamically and thermodynamically. The essential parameters that affect the function of machines operating according to the Brayton cycle are the compression pressure ratio and the expansion / inlet gas temperature. An increase in the compression pressure ratio gives a significant decrease in specific fuel consumption, while increasing expansion / inlet gas temperature gives a significant increase in the specific effect. Analysis of a so-called regenerative single-stroke engine shows that high expansion / inlet gas temperature results in a significant increase in the specific power and that even a moderate reduction in the specific fuel consumption is achieved with increasing expansion / inlet temperature. At such a temperature in the range 1200-1245 ° C, the specific fuel consumption is optimal for a recuperative engine at a compression pressure ratio æ1caJD: l. Furthermore, analyzes show that the specific fuel consumption at loads lower than full load, at mo tors of this new generation can be reduced by up to 50% of the consumption of single-stroke versions. These analyzes indicate that higher turbine inlet gas temperature, higher compression ratio and lower weight require high-efficiency recovery technology for the high-efficiency engines of the future.

Tillverkningen av sådana motorer kräver betydande förbättringar av existerande teknologi. För gasexpan- 10 15 20k 25 30 35 7907009-0 5 sionen utsatt material med tillräcklig styrka vid de höga temperaturer, som kan förväntas vid effektiva gas- turbinmotorer, finns redan men användes sällan för for- donsmotorer,och höga kompressionsförhållanden, som i aerodynamiska kompressionsmotorer vanligen ernås endast genom införlivning av ett antal komplexa och dyra komp- ressionssteg, kan lätt ernås i ett enda steg genom an- vändning av en rotationskolvkompressor. Storleken och tyngden av vanliga gasturbinrekuperatorer är allvarligt begränsande för användningen av dessa för mobilt bruk.The manufacture of such engines requires significant improvements to existing technology. Exposed materials with sufficient strength at the high temperatures that can be expected in efficient gas turbine engines already exist but are rarely used for vehicle engines, and high compression ratios, as in aerodynamic Compression motors are usually achieved only by incorporating a number of complex and expensive compression stages, can be easily achieved in a single stage by using a rotary piston compressor. The size and weight of conventional gas turbine recuperators are severely limiting for their use for mobile use.

Viss rekuperation kan ernås till låg kostnad vid den i det följande beskrivna motorn enligt uppfinningen.Some recovery can be achieved at low cost with the engine according to the invention described below.

Varje studie av arbetssättet eller funktionen av en ny motor påvisar önskvärdheten av höga tryck och gastemperaturer och att en kompakt, lätt rekuperator är önskvärd. En minskning av antalet motorkompressor- steg minskar givetvis kostnaden. Möjligheten att på effektivt sätt uppnå höga kompressionsförhållanden vid ett enda steg och tillgången till material samt kon- struktions~ och tillverkningsteknik, som medger drift vid höga gastemperaturer, utgör de nödvändiga förutsätt- ningarna för byggandet av framtidens motorer vilken termodynamisk arbetscykel man än använder. Vid den i .det följande beskrivna motorn enligt uppfinningen uppnås lätt med ett enkelt steg ett kompressionsförhållande av l6:l vid ett enkeltaktsutförande och l0:l vid en version med rekuperation. ' otorn enligt uppfinningen är en motor med en i förhållande till Brayton-perioden modifierad arbets- period och har ett roterande cylinderblock med två serier radiella kolvar, av vilka kolvarna i den ena serien är förskjutbara radiellt utåt och inåt och arbetar som komp- ressorkolvar för ett gasformigt medium, såsom luft. Under efter varandra följande kompressions- och»arbetstakter ma- tas genom sekventionell fördelning den komprimerade luften till en förbränningskammare, som är anordnad inuti och i 7 huvudsak koaxiellt med fördelaren. I förbränningskammaren insprutas finfördelat ("atomiserat") vätske- eller gas- nveovoos-o 10 15 20 25 '30 35 6 formigt bränsle medelst ett insprutningsdon vid ett tryck, som är högre än trycket i förbränningskammaren under alla arbetsförhållanden. Genom rörelsen av luft eller annan gas i förbränningskammaren blandas bränslet homogent, varvid antändningen kan initieras medelst en yttre tändningskälla, varefter bränslet självantändes inom vissa gränser för de blandade beståndsdelarna av bränsle och oxiderande ämnen. Cylindrarna för den andra serien av kolvar är anordnade att i tur och ordning till- föras förbränningsprodukterna medelst en fördelningsanord- ning. Genom den av förbränningsprodukternas tryck alstrade expansionskraften drives dessa kolvar radiellt utåt och ut- övar tryck mot en stationär kamyta. Expansionskolvarna (ar- betstaktkclvarna) är utrustade med stödrullar, som verkar direkt på de inre kamytorna i det stationära huset och därigenom bringar cylinderblocket att rotera samt dri- ver kompressionskolvarna inåt eller utåt genom att de är försedda med kamföljarrullar i anliggning mot kam- ytorna. Drivkraft uttages från det roterande cylinder- blocket och överföres via en kugghjulstransmission till en utgångsaxel.Every study of the operation or function of a new engine demonstrates the desirability of high pressures and gas temperatures and that a compact, lightweight recuperator is desirable. A reduction in the number of motor compressor stages naturally reduces the cost. The ability to efficiently achieve high compression conditions in a single step and the availability of materials and design and manufacturing technology that allow operation at high gas temperatures are the necessary conditions for the construction of the engines of the future, whatever thermodynamic work cycle is used. In the engine according to the invention described below, a compression ratio of 16: 1 is easily achieved with a single step in a single-stroke version and 10: 1 in a version with recovery. The tower according to the invention is an engine with a working period modified in relation to the Brayton period and has a rotating cylinder block with two series of radial pistons, of which the pistons in one series are displaceable radially outwards and inwards and act as compressor pistons for a gaseous medium, such as air. During successive compression and working rates, the compressed air is fed by sequential distribution to a combustion chamber, which is arranged inside and substantially coaxially with the distributor. In the combustion chamber, atomized liquid ("atomized") liquid or gaseous neveovoos-o fuel is injected by means of an injector at a pressure which is higher than the pressure in the combustion chamber under all operating conditions. By the movement of air or other gas in the combustion chamber, the fuel is mixed homogeneously, whereby the ignition can be initiated by means of an external ignition source, after which the fuel ignites itself within certain limits for the mixed constituents of fuel and oxidizing substances. The cylinders for the second series of pistons are arranged to be supplied in turn with the combustion products by means of a distribution device. Due to the expansion force generated by the pressure of the combustion products, these pistons are driven radially outwards and exert pressure against a stationary cam surface. The expansion pistons (working rate pistons) are equipped with support rollers, which act directly on the inner cam surfaces of the stationary housing and thereby cause the cylinder block to rotate and drive the compression pistons inwards or outwards by being provided with cam follower rollers abutting the cam surfaces. Driving force is taken from the rotating cylinder block and transmitted via a gear transmission to an output shaft.

Motorn enligt uppfinning är avsedd att användas som drivmotor för motorfordon, båtar och propellerdrivna _flygplan och även som stationär och industriell driv- motor. Den roterande motorn enligt uppfinningen arbetar med en konstant volym och kontinuerlig förbränning. Kol- varna både i motorns kompressions- och expansionssek- tioner är radiellt anordnade kolvar, vilkas längdaxlar sträcker sig vinkelrätt mot den geometriska axeln hos en cylinderformig fördelnings- och förbränningskammar- enhet. Motorn enligt uppfinningen kan drivas medelst många olika bränslen av fotogentyp. Den kontinuerliga förbränningen medger användning av mycket magert bränsle med mycket god bränsleekonomi över ett vidsträckt varv- talsområde. De tvângsmässiga kompressions- och expan- sionstakterna eliminerar varje möjlighet till stötvåg- strömning. Motorn är fullständigt balanserad och vibra- tionsfri även vid låga varvtal och har tack vare ett 10 15 20 25 30 35 7967009-0 7 kompakt drivsystem med kamföljarrullar relativt låg vikt och snå dimensioner i jämförelse med en ekvivalent motor med fram- och återgående kolvar och vevaxeldrift.The engine according to the invention is intended to be used as a drive motor for motor vehicles, boats and propeller-driven aircraft and also as a stationary and industrial drive motor. The rotary engine according to the invention operates with a constant volume and continuous combustion. The pistons in both the compression and expansion sections of the engine are radially arranged pistons, the longitudinal axes of which extend perpendicular to the geometric axis of a cylindrical distribution and combustion chamber unit. The engine according to the invention can be driven by means of many different fuels of the photogen type. The continuous combustion allows the use of very lean fuel with very good fuel economy over a wide speed range. The forced compression and expansion rates eliminate any possibility of shock wave flow. The engine is completely balanced and vibration-free even at low speeds and, thanks to a compact drive system with cam follower rollers, has a relatively low weight and compact dimensions compared to an equivalent engine with reciprocating pistons and crankshaft drive.

Ett enkelt rotationsvarv av cylinderblocket motsvarar sex arbetsperioder vid en konventionell fyrtaktsmotor.A single rotational revolution of the cylinder block corresponds to six operating periods in a conventional four-stroke engine.

Motorns termodynamiska arbetsperiod är unik genom att den genom en kombination av delar av Dieselmotorns och Braytonmotorns arbetsperioder ger en pulserñbde ström- ningskaraktäristik.The engine's thermodynamic operating period is unique in that it provides a pulsed flow characteristic through a combination of parts of the diesel engine's and the Brayton engine's operating periods.

Kamdriften medger en ny frihet för val av optimal kolvrörelse med hänsyn till motorns rotationsvinkel.The cam operation allows a new freedom to choose optimal piston movement with regard to the engine's rotation angle.

Andra kolvrörelser än sinusformiga är exempelvis möjliga och drivkamkurvan kan utformas för att medge konstant eller kontinuerligt variabel accelerations/retardations- karaktäristik med viloperioder där så önskas. Motorns egenskaper med avseende på termodynamik och massflöde kan optimeras som ett resultat därav. Genom att anordna skilda kompressions- och expansionssektioner är det möjligt att använda optimala material och tätnings/smörj- system för de två kolvtyperna. Kompressionskolven kan I bestå av annat material än järn och en måttlig smörj- oljetillförsel är tillräcklig även vid höga kompressions- förhållanden. För förbränningsrum och inre fördelare kan användas små tryckskillnader, varigenom kan använ- das en lätt konstruktion, som kan innefatta keramiska material. Den från kompressorn utgående luften kan upp- värmas genom strålning och konvektion från inre avgas- kanaler med därav följande värmeâtervinning under ar- betsperioden och minskad bränsleförbrukning. Speciella material finns redan för värmeisolering och för avtät- ning av expansionskolvarna under torrsmörjningsförhållan- den och luftkylning av cylinderväggarna kan anordnas.Piston movements other than sinusoidal are possible, for example, and the drive cam curve can be designed to allow constant or continuously variable acceleration / deceleration characteristics with rest periods where desired. The properties of the engine with respect to thermodynamics and mass flow can be optimized as a result. By arranging different compression and expansion sections, it is possible to use optimal materials and sealing / lubrication systems for the two piston types. The compression piston can consist of a material other than iron and a moderate lubricating oil supply is sufficient even in high compression conditions. For combustion chambers and internal distributors, small pressure differences can be used, whereby a light construction can be used, which can include ceramic materials. The air leaving the compressor can be heated by radiation and convection from internal exhaust ducts, with consequent heat recovery during the working period and reduced fuel consumption. Special materials are already available for thermal insulation and for sealing the expansion pistons under dry lubrication conditions and air cooling of the cylinder walls can be arranged.

Motorn enligt uppfinningen kombinerar de bästa dragen av gasturbinens kontinuerliga förbränningsprocess med vissa fördelar hos kolvmotorer med tvångsmässig de- placering, såsom en enda förbränningskammare, som är belägen i motorns centrum, värmekonservering, god effekt och begränsad fortplantning av buller. Anordningarna för 10 15 20 25 30 35 7907OÛ9-G 8 bränsletillförsel är i hög grad förenklade och består huvudsakligen av en bränslepump av högtryckstyp, led- ningar, ett brânsleinsprutningsmunstycke och en propor- tionell flödesregulator. För tändningssystemet erford- ras endast en anordning för tillslagning eller för att förhindra släckning. Genom en energikälla för alstring av konstant tryck erhålles samma tryck i cylindrarna och elimineras ojämn gång, som orsakas av att cylind- rarna uppträder på olika sätt. Justerlngs- och under- hâllsåtgärder är enklare att utföra för en enda förbrän- ningskammare än för flera. Formsymmetri och konstruktiv enkelhet minskar arbetskostnaderna samt anskaffnings- och underhållskostnaderna. Stora strömningskanaler för bränsletillförsel till en enda förbränningskammare gör motorn mera okänslig för föroreningar i bränslet. An- vändning av gasturbinmotorns snabbroterande komponenter onödiggöres, vilket ökar säkerheten för dem som använder motorerna. Genom förbränning med överskott av syre och vid relativt låg temperatur minskas halten av skadliga avgaser i jämförelse med diesel- och ottomotorer och onödiggöres dyra eller obekväma avgasreglerande anord- ningar.The engine according to the invention combines the best features of the continuous combustion process of the gas turbine with certain advantages of piston engines with forced displacement, such as a single combustion chamber located in the center of the engine, heat conservation, good power and limited propagation of noise. The devices for fuel supply are greatly simplified and consist mainly of a high-pressure type fuel pump, lines, a fuel injection nozzle and a proportional flow regulator. For the ignition system, only a device for switching on or for preventing extinguishing is required. Through an energy source for generating constant pressure, the same pressure is obtained in the cylinders and uneven running, which is caused by the cylinders behaving in different ways, is eliminated. Adjustment and maintenance measures are easier to perform for a single combustion chamber than for several. Shape symmetry and constructive simplicity reduce labor costs as well as acquisition and maintenance costs. Large flow channels for fuel supply to a single combustion chamber make the engine more insensitive to contaminants in the fuel. The use of the gas turbine engine's quick-rotating components is unnecessary, which increases the safety of those who use the engines. Combustion with excess oxygen and at a relatively low temperature reduces the content of harmful exhaust gases in comparison with diesel and Otto engines and makes expensive or inconvenient exhaust control devices unnecessary.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig l i form av ett funktionellt blockschema åskådliggör regler- systemet vid en motor enligt uppfinningen, fig 2 visar i form-av ett tidsdiagram de olika takterna under en ar- betsperiod vid motorn enligt uppfinningen och visar schematiskt motorns kompressions- och expansionssektio- ner samt läget av de olika cylindrarna under olika stadier av arbetsperioden, fig 3, 4 och S visar schema- tiskt att motorn enligt uppfinningen kan konstrueras för användning av enkla, dubbla eller tredubbla kamspårut- föranden, fig 6 visar en motor enligt uppfinningen i längdsektion och åskådliggör vissa konstruktionsdrag samt motorns arbetsprincip vid ett utförande av motorn med en enda uppsättning av kompressions- och expansionstakt- kolvar, fig 7 visar i en förenklad tvärsektion motorns 10 15 20 25 30 35 '7907009-0 9 kompressionssektion, fig 8 visar motorns expansionscy- lindrar i en förenklad tvärsektion genom motorn, fig 9 visar i längdsektion ett alternativt utförande med en enda uppsättning av kolvar, som verkar både som komp- ressions- och expansionstaktkolvar, och fig 10 visar ett annat alternativt utförande med dubbla uppsättningar kolvar i kompressions- och expansionssektionerna.The invention is described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 in the form of a functional block diagram illustrates the control system of an engine according to the invention, Fig. 2 shows in the form of a time diagram the different rates during a working period at the engine according to the invention and schematically shows the compression and expansion sections of the engine and the position of the different cylinders during different stages of the working period, Figs. 3, 4 and S show schematically that the engine according to the invention can be designed for use of single, double or triple cam grooves. Fig. 6 shows a motor according to the invention in longitudinal section and illustrates certain construction features and the working principle of the motor in an embodiment of the motor with a single set of compression and expansion stroke pistons, Fig. 7 shows in a simplified cross-section the motor 10 15 20 25 30 35 ' 7907009-0 9 compression section, Fig. 8 shows the engine expansion cylinders in a simplified cross section g through the engine, Fig. 9 shows in longitudinal section an alternative embodiment with a single set of pistons, which act as both compression and expansion rate pistons, and Fig. 10 shows another alternative embodiment with double sets of pistons in the compression and expansion sections.

Den i fig 6 visade motorn, som är generellt beteck- nad med 10, innefattar ett stationärt motorhus 12 med en rotor 14 i form av ett roterande cylinderblock och med en förbränningskammare 16. På insidan av motorhuset 12 är utformade dubbla kamspâr 20, 120 för kamföljarrullar 22, 122, vilka bildar en anordning för}upptagande av kraf- ten från arbetskolvar 122 och för att genom reaktionskraft rotera cylinderblocket och överföra drivkraft till kompres- sionskolvar 32. En dubbel uppsättning av sekundära kamspår 24, 124 är anordnade som styrspår för styrkamföljarrullar 26, 126. Dessa rullar för varje kolv är lagrade på en lager- tapp eller axel 28, 128.The engine shown in Fig. 6, generally indicated by 10, comprises a stationary engine housing 12 with a rotor 14 in the form of a rotating cylinder block and with a combustion chamber 16. On the inside of the engine housing 12 are formed double cam grooves 20, 120 for cam follower rollers 22, 122, which form a device for absorbing the force from work pistons 122 and for rotationally rotating the cylinder block and transmitting driving force to compression pistons 32. A double set of secondary cam grooves 24, 124 are provided as guide grooves for guide cam follower rollers. 26, 126. These rollers for each piston are mounted on a bearing pin or shaft 28, 128.

I fig 7 visas motorns kompressordel ("kompressionssek- tion"), i vilken de dubbla kamytorna 20 är så utformade, att de kompressionskolvarna 32 drivande kamföljarrullarna 22 vid varje omloppsvinkel av l20° av cylinderblocket rör _sig från ett läge på maximalt avstånd från motorns längd- axel till ett läge på minsta avstånd från längdaxeln och därifrån tillbaka till det förstnämnda läget på maximalt av- stånd från motorns längdaxel. Genom den speciella formen av motorns drivkamspår och det visade kolvarrangemanget bringas kolvarna att röra sig från vad som kan anses vara ett yttre- dödpunktsläge till ett inre dödpunktsläge och tillbaka till det yttre dödpunktsläget under varje omloppsvinkel av 1200 för cylinder- och kolvblocket. Den exakta kurvaturen för kam- spåret mellan de inre och yttre dödpunktslägena beror på de belastningsfaktorer som kan uppstå genom tröghets-, kompres- sions- och centrifugalkrafter samt kombinerade belastningar.Fig. 7 shows the compressor part of the engine ("compression section"), in which the double cam surfaces 20 are designed so that the cam follower rollers 22 driving the cam follower 32 at each rotation angle of 120 ° of the cylinder block move from a position at maximum distance from the engine length shaft to a position at a minimum distance from the longitudinal axis and thence back to the first-mentioned position at a maximum distance from the longitudinal axis of the engine. Due to the special shape of the engine drive cam groove and the piston arrangement shown, the pistons are caused to move from what can be considered an outer dead center position to an inner dead center position and back to the outer dead center position during each rotation angle of 1200 for the cylinder and piston block. The exact curvature of the cam track between the inner and outer dead center positions depends on the load factors that can arise through inertial, compressive and centrifugal forces as well as combined loads.

Såsom framgår vid en jämförelse av fig 2, 3, 4 och 5 kan kamytans antal loger eller anordning omkring motorblocket variera beroende på erforderlig hastighet, belastning och 10 15 io 25 30 35 7907009-0 10 arbetsperiod för motorn. Det bör observeras att kamspåren kan uppvisa viloytor med konstant kurvradie vid de inre och yttre dödpunktslägena, så att öppning och stängning av cylinderkamrarna icke medför höga gas- eller lufthastig- heter genom ökningarna. I samband med det nyss sagda hänvisas till patentansökningen nr , vars innehåll genom denna referens anses införlivad i före- liggande patentansökan.As can be seen from a comparison of Figures 2, 3, 4 and 5, the number of camshafts or device around the engine block may vary depending on the required speed, load and operating period of the engine. It should be noted that the cam grooves can have resting surfaces with a constant curve radius at the inner and outer dead center positions, so that opening and closing of the cylinder chambers does not result in high gas or air velocities through the increases. In connection with what has just been said, reference is made to patent application no., The contents of which through this reference are considered to be incorporated in the present patent application.

Ett kolvkopplingsok 30 är monterat på respektive lagertapp 28 mellan drivkamföljarrullarna 28 och bildar del av respektive kolv 32, vilken lämpligen är försedd med kolvringspår och kolvringar och innefattar ett kolv- huvud med en ändyta 34. Cylinderblocket 14 innefattar ett bestämt antal cylindrar 40, 140 och motsvarande antal kolvar 32, 132, vilka är förskjutbara radiellt inåt och utåt under cylinderblockets rotation i det med kamspår försedda stationära huset. Lager 42, 44 är anordnade mellan det stationära yttre huset 12 och det roterande cylinderblocket 14, vilket framgår av fig 6. Såsom vi- sas i fig 6 och 7 har cylinderblocket 14 en inre vägg 46, som är försedd med i motorns längdriktning lång- sträçkta inlopps- och utlooosöppningar 40, 148, vilkas funktion skall beskrivas mera i detalj i det följande.A piston coupling yoke 30 is mounted on the respective bearing pin 28 between the drive cam follower rollers 28 and forms part of the respective piston 32, which is suitably provided with piston ring grooves and piston rings and comprises a piston head with an end surface 34. The cylinder block 14 comprises a certain number of cylinders 40, 140 and corresponding number of pistons 32, 132, which are displaceable radially inwards and outwards during the rotation of the cylinder block in the stationary housing provided with cam grooves. Bearings 42, 44 are arranged between the stationary outer housing 12 and the rotating cylinder block 14, as shown in Fig. 6. As shown in Figs. 6 and 7, the cylinder block 14 has an inner wall 46 which is provided in the longitudinal direction of the engine. stretched inlet and outlet openings 40, 148, the function of which will be described in more detail in the following.

Vid motorns avgasutloppsände har cylinderblocket '14 ett utsprång 50 med mindre diameter och med en driv- kuggkrans 52 för ett kraftuttag i form av ett kugghjul 54, som är förbunden med eller bildar del av en utgångs- axel 56, vilken är lagrad i lager 58 i ett lagerhus, som bildar del av det stationära huset 12.At the exhaust end of the engine, the cylinder block '14 has a projection 50 of smaller diameter and with a drive gear ring 52 for a power take-off in the form of a gear 54, which is connected to or forms part of an output shaft 56, which is mounted in bearing 58 in a bearing housing, which forms part of the stationary housing 12.

Koxiellt inuti cylinderblockets 14 cylinderformiga innervägg 46 är anbragt en stationär fördelnings- och förbränningskammarenhet, som är generellt betecknad med 16. Denna enhet 16, som är förbunden med det yttre sta- tionära huset medelst bultar 60, 62 är i huvudsak cylin- derformig och har en yttre vägg 64 samt en inre vägg 66, som är i huvudsak koncentrisk med och belägen på radiellt avstånd innanför den yttre väggen 66. Kompressordelen av fördelnings- och förbränningskammarenheten slutar i 10 15 20_ 25 30 35 7907009-0 ll huvudsak mellan motorns kompressions- och expansionssek- tioner vid en ringformig tätning eller väggsektion 68.Arranged coaxially inside the cylindrical inner wall 46 of the cylinder block 14 is a stationary distribution and combustion chamber unit, generally designated 16. This unit 16, which is connected to the outer stationary housing by means of bolts 60, 62, is substantially cylindrical and has an outer wall 64 and an inner wall 66 which is substantially concentric with and located radially spaced within the outer wall 66. The compressor portion of the distribution and combustion chamber unit terminates substantially between the engine compression portion. and expansion sections at an annular seal or wall section 68.

Kompressor- eller kompressionsdelens fördelare har, så- som bäst framgår av fig 7, tre åtskilda och sålunda se- parata luftinloppskanaler 70 mellan ytterväggen 64 och innerväggen 66, vilka avgränsar periferiella öppningar 72, som medger insugning av luft i cylinderkamrarna 73. öppningarna 72 har sådan bestämd storlek att luftin- lopps- och luftutloppsöppningen 48 för varje cylinder 40 ernår förbindelse med densamma över ett visst antal vin- kelgrader av rotationsrörelsen under en arbetsperiod.The distributor of the compressor or compression part has, as best seen in Fig. 7, three separate and thus separate air inlet ducts 70 between the outer wall 64 and the inner wall 66, which define peripheral openings 72, which allow air to be sucked into the cylinder chambers 73. The openings 72 have such a fixed size that the air inlet and air outlet opening 48 for each cylinder 40 connects to it over a certain number of angular degrees of rotational movement during a working period.

Väggen 66, som bildar fördelarens innervägg, är så ut- formad, att den avgränsar sinsemellan åtskilda tryck- luftkanaler 74, vilka uppvisar öppningar av bestämd bredd i rotorns rotationsriktning för förbindelse med cylinderkamrarnas 73 inlopps/utloppsöppningar 48. Så- lunda (och som visas i fig 7) insläppes luft i cylind- rarna genom kanalerna 70 och öppningarna 72, vilken luft komprimeras och utmatas till förbränningskammaren genom kanalerna 74.The wall 66, which forms the inner wall of the distributor, is designed to define spaced apart compressed air ducts 74, which have openings of a certain width in the direction of rotation of the rotor for connection with the inlet / outlet openings 48 of the cylinder chambers 73. in Fig. 7) air is introduced into the cylinders through the ducts 70 and the openings 72, which air is compressed and discharged to the combustion chamber through the ducts 74.

Fördelnings- och förbränningskammarenheten 16 inne- fattar en ändvägg i form av en kåpa 76 med ett insprut- ningsmunstycke 78 för "arbetsfluidum", dvs bränsle. En _i den ena änden sluten cylinder- eller tubformig insats 80, som bildar själva förbränningskammaren, är anbragt i enheten 16 innanför fördelarens innervägg 66. Insat- sens 80 slutna, invid kåpan 76 belägna ände (se fig 6) har en öppning, genom vilken munstycket 78 mynnar i för- bränningskammaren, och sträcker sig inåt mot motorns av- gasutloppsände. Insatsen 80 har i sin vägg ett antal pe- riferiella öppningar, så att komprimerad luft, som ut- stötes från kompressionscylindrarna till och genom kana- lerna 78 pressas genom dessa periferiella öppningar in i förbränningskammaren, där luften och bränslet intimt blandas för förbränningen. Ett tändstift 82 är anordnat för tändning vid start av motorn och till dess att själv- antändning av bränslet äger rum. Framför motorn är an- bragt.en kåpa 80, vilket har formen av en skål med plan 10 15 20 25 30 35 '79070Û9-Û 12 botten och ringa djup och avgränsar ett lutinlopp, i vilket kan vara anbragt ett ringformigt luftfilter 86.The distribution and combustion chamber unit 16 comprises an end wall in the form of a housing 76 with an injection nozzle 78 for "working fluid", i.e. fuel. A cylindrical or tubular insert 80 closed at one end, which forms the combustion chamber itself, is arranged in the unit 16 inside the inner wall 66 of the distributor. The closed end of the insert 80, located next to the housing 76 (see Fig. 6), has an opening through which the nozzle 78 opens into the combustion chamber, and extends inwards towards the exhaust outlet end of the engine. The insert 80 has in its wall a number of peripheral openings, so that compressed air expelled from the compression cylinders to and through the ducts 78 is forced through these peripheral openings into the combustion chamber, where the air and the fuel are intimately mixed for the combustion. A spark plug 82 is provided for ignition at the start of the engine and until self-ignition of the fuel takes place. A cover 80 is arranged in front of the engine, which has the shape of a bowl with a flat and shallow depth and delimits a lute inlet, in which an annular air filter 86 may be arranged.

Motorns expansionssektion, som ävenledes visas i fig 6 och 8, innefattar i det roterande motorblocket anordnade cylindrar 140 med kolvar 132. Kolvarna 132 är liksom kolvarna 32 försedda med ok 130, i vilka är lagrade lagertappar 128, vilka även är lagrade i kam- följarrullar l26, som är anordnade att följa styrkam- spâr 124, och i drivkamspârföljarrullar 122, vilka an- ligger mot ett drivkamspâr 120. Gaserna från förbrän- ningen ledes från förbränningskammaren 80 till en för- delare, som omfattar kanaler 152, vilka är anslutna till förbränningskammaren 80 och under en viss tid, dvs en viss rotationsvinkel av cylinderblocket, har förbindel- se med öppningar l48 i det sistnämnda. Dessa expanderan- de gaser från förbränningen ledes till bestämda cylind- rar, i vilka kolvarna av gaserna drives radiellt utåt under utförande av arbetstakter. Under cylinderblockets fortsatta rotation stänges öppningarna 148 och drives kolvarna utåt till sina yttre dödpunktslägen. Under en bestämd vinkel av rotationen erhåller öppningarna 148 i cylinderblocket förbindelse med avgasöppningar 154 i expansionsgasfördelaren, så att de expanderade gaser- _na under nyssnämnda kolvars returslag drives ut i och ut genom avgasröret 160. Motorn har en cylinderformig expansionsinloppsventil 162, vilken är roterbar ett visst antal grader och är reglerbar medelst en utanför motorn anbragt anordning. ventilen 162 har till ändamål att stänga öppningarna 148 under avgastakterna för att medge tryckuppbyggnad i kompressorsektionen, när motorn startas, och för att medge variabel expansionskaraktä- ristik, när motorn är i drift. När trycket i motorn har en för drift lämplig nivå, kringvrides ventilen 162 för att frilägga öppningarna 148, varefter motorn arbetar normalt. 2 Fig 2 visar schematiskt motorns arbetsperiod och tidscykeln för motorns kompressions- och expansions- sektioner. Kolvarna A, C och E är efter rotation av cy- 10 15 20 25 30 35 '7907009-0 13 linderblocket 60° i sådana lägen att motsvarande cylind- rar har erhållit full luftmängd, dvs kolvarna A, C och E är maximalt utskjutna och befinner sig sålunda i sina yttre dödpunktslägen. Under rotation ytterligare 600 återföres kolvarna A, C och E till sina radiellt inre dödpunktslägen under komprimering av luften i cylind- rarna. När dessa kolvar har nått sina inre dödpunkts- lägen, har genom motorblockets rotation de mot kolvarna A, C, E svarande cylindrarna sina öppningar 48 belägna mittemot kompressionsfördelarens öppningar 74 och ström- mar komprimerad luft in i förbränningskammaren. När efter ytterligare rotation av cylinderblocket kolvarna A, C och E åter har nått sina yttre dödpunktslägen, har motsvarande cylindrar på nytt fyllts med luft. De med B, D och F betecknade kolvarna arbetar på liknande sätt men i annan taktfas, så att de utför sina kompressions- takter, när kolvarna A, C och E utför insugningstakter- nä.The expansion section of the engine, also shown in Figs. 6 and 8, comprises cylinders 140 arranged in the rotating engine block with pistons 132. The pistons 132, like the pistons 32, are provided with yokes 130, in which bearing pins 128 are mounted, which are also mounted in cam follower rollers. 1226, which are arranged to follow guide cam tracks 124, and in drive cam follower rollers 122, which abut a drive cam track 120. The gases from the combustion are led from the combustion chamber 80 to a distributor comprising channels 152, which are connected to the combustion chamber 80 and for a certain time, i.e. a certain angle of rotation of the cylinder block, is connected to openings 148 in the latter. These expanding gases from the combustion are led to specific cylinders, in which the pistons of the gases are driven radially outwards during the execution of working rates. During the continued rotation of the cylinder block, the openings 148 are closed and the pistons are driven outwards to their external dead center positions. At a certain angle of rotation, the openings 148 in the cylinder block are connected to exhaust openings 154 in the expansion gas distributor, so that the expanded gases during the return stroke of the aforesaid pistons are driven out and out through the exhaust pipe 160. The engine has a cylindrical expansion inlet valve 162 which is rotatable. number of degrees and is adjustable by means of a device arranged outside the engine. the purpose of the valve 162 is to close the openings 148 below the exhaust rates to allow pressure build-up in the compressor section, when the engine is started, and to allow variable expansion characteristics, when the engine is in operation. When the pressure in the engine has a level suitable for operation, the valve 162 is rotated to expose the openings 148, after which the engine operates normally. Fig. 2 schematically shows the engine operating period and the time cycle of the engine compression and expansion sections. After rotation of the cylinder block, the pistons A, C and E are 60 ° in such positions that the corresponding cylinders have received full air volume, i.e. the pistons A, C and E are maximally extended and is thus in its external dead center positions. During rotation another 600, the pistons A, C and E are returned to their radially internal dead center positions while compressing the air in the cylinders. When these pistons have reached their internal dead center positions, by the rotation of the engine block, the cylinders corresponding to the pistons A, C, E have their openings 48 located opposite the openings 74 of the compression manifold and compressed air flows into the combustion chamber. When, after further rotation of the cylinder block, the pistons A, C and E have again reached their external dead center positions, the corresponding cylinders have been refilled with air. The pistons designated B, D and F operate in a similar manner but in a different rate phase, so that they perform their compression rates, when pistons A, C and E perform the intake rates.

I expansionssektionen (arbets- och avgastaktcylind- rarna, se den nedre delen av fig 2) visas cylinderblocket först med de med G, I och K betecknade kolvarna i sina yttre dödpunktslägen efter en expansionstakt (arbets- takt). Under rotation av cylinderblocket 60° förskjutes _dessa kolvar till sina inre dödpunktslägen, i vilka lägen avgaserna är utdrivna och motsvarande cylindrar G, I och K är redo att mottaga en ny gasladdning från förbränningskammaren för nästa expansionstakt. När så cylinderblocket har roterat l80° har kolvarna G, I och K fullbordat sina expansionstakter utåt och skall just förskjutas tillbaka till sina inre dödpunktslägen för utdrivning av den expanderade gasen. Det bör observeras att takterna i kompressionssektionen är ca 5° förskjut- na i förhållande till takterna i expansionssektionen, så att expansionsventilerna öppnas före kompressions- ventilerna för att icke förbränningstrycket skall bli större än kompressionstrycket, när kompressionsventiler- na öppnas.In the expansion section (working and exhaust rate cylinders, see the lower part of Fig. 2), the cylinder block is first shown with the pistons denoted by G, I and K in their outer dead center positions after an expansion rate (operating rate). During rotation of the cylinder block 60 °, these pistons are displaced to their internal dead center positions, in which positions the exhaust gases are expelled and the corresponding cylinders G, I and K are ready to receive a new gas charge from the combustion chamber for the next rate of expansion. When the cylinder block has rotated 180 °, the pistons G, I and K have completed their outward expansion rates and are just to be displaced back to their internal dead center positions to expel the expanded gas. It should be noted that the rates in the compression section are about 5 ° offset from the rates in the expansion section, so that the expansion valves open before the compression valves so that the combustion pressure does not exceed the compression pressure when the compression valves are opened.

I fig 1 visas schematiskt regleringen av motorn. 10 15 20 25 30 35 7907009-0 14 Denna reglering är baserad på tre parametrar, nämligen motorvarvtalet, förbränningskammartemperaturen och föra- rens krav. Reglersystemet är elektroniskt och avkänner motorvarvtalet medelst en elektromagnetisk kännare, som är monterad i nära anslutning till ett kugghjul på mo- torns utgângsaxel för avkänning av förbipassagen av kuggarna. Förbränningskamartemperaturen kan avkännas direkt. För enkelhet och tillförlitlighet bestämmas emellertid temperaturen genom extrapolering uppåt från avgastemperaturen, som avkännes medelst ett termoele- ment med förbindningspunkten nära utloppet från motorns enpansionssektion. Förarens krav avkännes medelst en omvandlare, som pâverkas genom förarens manövrering av en konventionell gaspedal.Fig. 1 schematically shows the control of the motor. 10 15 20 25 30 35 7907009-0 14 This control is based on three parameters, namely the engine speed, the combustion chamber temperature and the driver's requirements. The control system is electronic and senses the engine speed by means of an electromagnetic sensor, which is mounted in close proximity to a gear on the motor output shaft for sensing the bypass of the teeth. The combustion chamber temperature can be sensed directly. For simplicity and reliability, however, the temperature is determined by extrapolating upwards from the exhaust gas temperature, which is sensed by means of a thermocouple with the connection point near the outlet from the single-pan section of the engine. The driver's requirements are sensed by means of a transducer, which is actuated by the driver's operation of a conventional accelerator pedal.

I det elektroniska reglersystemet utnyttjas dessa avkänningspulser för att alstra och sända en elektrisk signal till en doseringsventil, som reglerar bränsle- tillströmningen till motorn. Bränsletillflödet övervakas medelst en flödeskännare, som är belägen nedströms do- seringsventilen och sänder en utsignal, som återsändes till reglersystemet för bränslereglering. net elektro- niska reglersystemet alstrar aktiverings- och drivsigna- ler till ett konventionellt, på kondensatorurladdning _baserat tändsystem med en tändspole och ett tändstift i motorns förbränningskammare. Tändsystemet inkopplas, när bränsletrycket ligger över ett inställt lägsta tröskelvärde, exempelvis när motorvarvtalet är större än 375 r/m och avgastemperaturen är lägre än 260°C.In the electronic control system, these sensing pulses are used to generate and send an electrical signal to a metering valve, which regulates the flow of fuel to the engine. The fuel supply is monitored by means of a flow sensor, which is located downstream of the metering valve and sends an output signal, which is returned to the control system for fuel control. The electronic control system generates activation and drive signals to a conventional ignition system based on capacitor discharge with an ignition coil and a spark plug in the engine's combustion chamber. The ignition system is switched on when the fuel pressure is above a set minimum threshold value, for example when the engine speed is greater than 375 r / m and the exhaust temperature is lower than 260 ° C.

Genom interna inställningar är det möjligt att medelst det elektroniska reglersystemet inställa tomgånasvarv- tal, maximalt tillåtet varvtal, lägsta bfänsletillför- sel, maximal bränsletillförsel samt accelerations- och retardationshastigheter. Det elektroniska reglersyste- met åstadkommer automatisk avstängning, när motorvarv- talet överskrider en säker gräns, såsom nominellt 200 r/m över ett bestämt maximalt varvtal, eller när avgastem- peraturen överskrider en säker gräns, som t ex är nomi- nellt 3l0°C över en bestämd maximitemperatur. Anord- 10 15 20 30 35 7907009-0 15 ningen åstadkommer automatisk igångsättning på nytt, när motorn återgår till att arbeta inom de säkra grän- serna. Det elektroniska systemet ombesörjer övervakning av bränsletillförseln för att upprätthålla driften av motorn inom de säkra varvtals- och temperaturgränserna.Through internal settings, it is possible to set the idle speed, maximum permitted speed, minimum fuel supply, maximum fuel supply and acceleration and deceleration speeds by means of the electronic control system. The electronic control system provides automatic shut-off when the engine speed exceeds a safe limit, such as a nominal 200 r / m above a certain maximum speed, or when the exhaust temperature exceeds a safe limit, which is, for example, a nominal 310 ° C above a certain maximum temperature. The device automatically restarts when the engine returns to operating within safe limits. The electronic system monitors the fuel supply to maintain the operation of the engine within the safe speed and temperature limits.

Vid det i fig 9 visade utförandet med en enda kolvserie är motorn generellt betecknad med 200 och är det med kamspâr av beskrivet slag försedda huset betecknat med 202. Det roterande cylinderblocket 204 har en serie radiella cylindrar med kolvar 206, som i cylindrarna avgränsar cylinderkamrar 208. Det roterande cylinderblocket har en cylinderformig inre vägg 210.In the embodiment shown in Fig. 9 with a single series of pistons, the engine is generally designated 200 and the housing provided with cam grooves of the type described is designated 202. The rotating cylinder block 204 has a series of radial cylinders with pistons 206 defining cylinder chambers 208 in the cylinders. The rotating cylinder block has a cylindrical inner wall 210.

Fördelaren för komprimerad luft och förbränningskamar- avgaser, vilken är generellt betecknad med 212, inne- fattar luftinloppskanaler 214 och utloppskanaler 216 för komprimerad luft. Förbränningskammaren 218 är an- ordnad centralt i och i huvudsak koncentriskt relativt fördelaren och ett bestämt antal öppningar är anordnade i förbränningskammarväggen för genomsläppning av kompri- merad luft från cylindrarna till förbränningskammaren och öppningar 220 för förbränningskammargaser samt av- gaskanaler 222 är anordnade på samma sätt som i det ovan beskrivna utförandet, men genom att motorn har en enda serie av cylindrar och kolvar 206, som verkar både som komprossions- och expansionskolvar, är luftinlopps- öppningar 230 för komprimerad luft anordnade i väggen 210, så att de kommer i läge mittemot fördelarens kana- ler vid bestämda vinkellägen av det roterande cylinder- blocket. Pâ sama sätt är expansions- och avgasöppningar 234 anordnade i den inre väggen 210 för motsvarande tak- ter av motorn under cylinderblockets rotation och an- ordnade att öppnas till avsedda kompressions- eller expansionskanaler i fördelarenheten. De beskrivna öpp- ningarna är periferiellt åtskilda och öppningarna 230 för kompressionstakterna är axiellt åtskilda från mo- torns öppningar 234 för expansionstakterna. Det framgår i.det ovanstående att varje kolv arbetar omväxlande som kompressionskolv och expansionskolv för approximativt 10 15 á0 25 7907009-0 16 varje sjättedels varv av cylinderblockets rotation vid ett utförande med tre lober hos kamkurvan.The compressed air distributor and combustion chamber exhaust gases, generally designated 212, include air inlet ducts 214 and compressed air outlet ducts 216. The combustion chamber 218 is arranged centrally in and substantially concentrically relative to the distributor and a certain number of openings are arranged in the combustion chamber wall for the passage of compressed air from the cylinders to the combustion chamber and openings 220 for combustion chamber gases and exhaust ducts 222 are arranged in the same manner. in the embodiment described above, but in that the engine has a single series of cylinders and pistons 206, which act as both compression and expansion pistons, air inlet openings 230 for compressed air are arranged in the wall 210, so that they come into position opposite the distributor ducts at certain angular positions of the rotating cylinder block. Similarly, expansion and exhaust openings 234 are provided in the inner wall 210 for corresponding strokes of the engine during the rotation of the cylinder block and are arranged to be opened to intended compression or expansion channels in the distributor unit. The described openings are circumferentially spaced apart and the openings 230 for the compression strokes are axially separated from the motor openings 234 for the expansion strokes. It can be seen from the above that each piston operates alternately as a compression piston and expansion piston for approximately every one-sixth revolution of the rotation of the cylinder block in a three-lobe design of the cam curve.

Såsom redan nämnts kan en motor enligt uppfin- ningen, såsom motorn 300 i fig 10, även ha en dubbel sats 302, 304 av radiella kompressionscylindrar med kolvar och en dubbel sats 306, 308 av expansionscylind- rar med kolvar. Om så önskas kan dessutom en sats av kompressionscylindrar med kolvar kombineras med två satser av expansionscylindrar med kolvar, men motorn skulle även kunna ha två satser av kompressionscylind- rar med kolvar och en enda sats av expansionscylindrar med kolvar. Det bör även observeras att medelst cylind- rar, som förbinder utmatningsportarna hos respektive kompressionscylinder i den första cylindersatsen med inloppsportarna hos nästföljande kompressionscylinder- sats med användande av en inre fördelningsanordning, kan kompression ernås successivt i steg, vilket ger termodynamiska fördelar och gynnsamt förhållande volym/ vikt, varigenom diametrarna hos den andra eller följan- de sats av cylinder kan minskas.As already mentioned, an engine according to the invention, such as the engine 300 in Fig. 10, may also have a double set 302, 304 of radial compression cylinders with pistons and a double set 306, 308 of expansion cylinders with pistons. In addition, if desired, a set of piston compression cylinders can be combined with two sets of piston expansion cylinders, but the engine could also have two sets of piston compression cylinders and a single set of piston expansion cylinders. It should also be noted that by means of cylinders connecting the discharge ports of the respective compression cylinder in the first cylinder set to the inlet ports of the next compression cylinder set using an internal distribution device, compression can be achieved successively in steps, giving thermodynamic advantages and favorable volume / weight, whereby the diameters of the second or subsequent set of cylinders can be reduced.

På liknande sätt kan expansionscylinderutloppspor- tarna anslutas till ingângsportarna hos nästföljande sats av expansionscylindrar för att medge successiv, stegvis expansion och för att ge en ytterligare termo- dynamisk fördel. Expansionscylindrarna i den första sat- sen kan ha proportionellt minskade diametrar till kompressionscylindrarnas sista steg.Similarly, the expansion cylinder outlet ports can be connected to the input ports of the next set of expansion cylinders to allow successive, stepwise expansion and to provide an additional thermodynamic advantage. The expansion cylinders in the first set may have proportionally reduced diameters to the last steps of the compression cylinders.

Claims

1. 0 15 20 25 30 35 7907009-0 17 CLAIMS 1. Internal combustion engine with rotating cylinder blocks and combustion outside the cylinders at constant volume and having the following characteristics: a) an outer housing with a stationary, continuous, inner drive cam device (20,120) with at least one lobe and shaped to effect alternating movement of a piston between an outer and an inner dead center position, b) in the housing (12) a rotating cylinder block (14), comprising at least a series of cylinders (40, 140) with radial longitudinal axes, of which at least two cylinders form a compressor section and an expansion section, the cylinder block comprising pistons (32, 132), which are arranged in the cylinders and arranged for radial reciprocating movement and are provided with piston rods or corresponding means with cam followers (22, 24, 122, 124) in abutment with the drive cam track device, and that the cylinder block comprises a substantially cylindrical inner wall (46), which forms an inner boundary wall for c the cylinders and comprises at least one opening (48, 148) of a certain size and shape for each cylinder, and a power take-off (52) connected to the rotatable cylinder block, c) a stationary distributor and combustion chamber unit inside the inner wall (46) of the cylinder block , which unit comprises a compressor part (66, 68, 80) with an inlet duct and opening device (72) for guiding air to at least a first cylinder (40) at certain angular degrees of rotation of the cylinder block and with passages and openings (74) for guiding of compressed air from the first cylinder (40) at predetermined angular degrees of rotation of the cylinder block, and a fuel combustion chamber (80) within said unit for receiving the compressed air and with a fuel ignition and fuel injection device (78, 82) for continuous mixing and combustion of air and fuel in the combustion chamber, an expander part with a duct and opening device (1 1590 7907009-0 18 device (1 48, 154) for directing hot gases from the combustion chamber to at least a second cylinder (140) at certain angular degrees of rotation of the cylinder block and with an opening and channel device for discharging expanded and spent gases from the second cylinder (140) and out out of the engine. _

Engine according to claim 1, characterized in that it has a sleeve-shaped inlet valve (162) in the engine expansion section for adjustable opening and closing of the opening (148) in the cylindrical inner wall (46) of the engine.

3. An engine according to claim 2, characterized in that the drive cam track device comprises two cam curves (20, 120 and 24,124, respectively) at unchanged distances from each other for controlling the pistons in the inner and outer dead center positions.

Engine according to claim 3, characterized in that the rotatable cylinder block comprises characteristics - at least one series of first radially placed cylinders (40), which form a compressor section, and at least one series of second radially placed cylinders (140), which are axially separated from the first-mentioned cylinders and form an expansion section. 7

Engine according to claim 4, characterized in that the fuel combustion chamber (80) is delimited by a substantially cylindrical wall, which forms a housing with several peripheral openings for the introduction of compressed air into the chamber, which is located substantially in the central area of the engine.

Engine according to claim 5, characterized in that the compressor and expansion sections of the engine have double drive cam grooves (20 and 120, respectively) for co-operation with double cam follower rollers (22 and 122, respectively), which are mounted on the piston rod portions (30 and 130, respectively).

7. An engine according to claim 6, characterized in that the compressor and expansion sections of the engine have cam grooves which also include guide cam grooves opposite the drive cam grooves for co-operation with rotatable cam follower rollers. (26 and 126, respectively), which are coaxial with the main cam followers (22, 222).

8. An engine according to claim 7, characterized in that the main and steering cam follower roller devices and piston rods or similar connecting means between these devices and the pistons are mounted on a common major shaft journal (28, 128) for each piston.

9. An engine according to claim 2, characterized in that the drive cam track device comprises three lobes substantially separated by the same distance for determining the outer and inner dead center positions of the pistons.

Engine according to claim 9, characterized in that the rotatable cylinder block comprises at least one series of first radially spaced cylinders (40), which form a compressor section, and at least one series of second radially spaced cylinders (140), which are axially separated from the first-mentioned cylinder series and form an expansion section.