WO2007028487A1 - Rotary internal combustion engine - Google Patents
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- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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- F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
- F01C1/073—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having pawl-and-ratchet type drive
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- F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
- F02B53/02—Methods of operating
Definitions
- the invention relates to a rotary internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- Rotary combustion engines are known from the prior art in various embodiments. They differ from reciprocating internal combustion engines by the advantage that no power must be transmitted from a translational movement of the reciprocating piston to an output shaft.
- the best known rotary internal combustion engine is the Wankel engine, in which a rotary piston is arranged on an eccentric shaft.
- the rotary piston has at its periphery three flattened circular arc, so that in the chamber in which moves the rotary piston, three combustion chambers are formed.
- rotary internal combustion engines with two intermeshing rotating pistons are known, which are arranged in a chamber, see for example German Offenlegungsschrift 2 057 475.
- a disadvantage of the previously known rotary internal combustion engines is that the sealing of the combustion chamber is problematic, whereby the production is more expensive. Furthermore, the Wankel engine, the elongated combustion chamber is disadvantageous because it can lead to incomplete or poor combustion and has a high heat output. The non-uniform shape of the combustion chambers also represents a disadvantage of rotary internal combustion engines with two rotary pistons.
- the object of the invention is to provide a rotary internal combustion engine, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular allows for a simple construction improved combustion.
- the invention improves the shape of the combustion chamber by a chamber in which there are two pistons, is formed rotationally symmetrical and annularly closed, wherein the pistons are arranged in a circle segment in the chamber in the rotational direction one behind the other.
- combustion chambers which are similar to the combustion chambers of a reciprocating internal combustion engine but are curved in the radius of the annularly closed chamber, are formed between the pistons.
- this arrangement has the advantage that the sealing of the combustion chambers is improved, since the combustion chambers are not sealed with a narrow material lip as in the Wankel engine, but, as in a reciprocating engine, by a section of the circular-segment-shaped pistons.
- the pistons are connected according to the invention to an output shaft, wherein the connection is rotationally fixed in the direction of rotation of the piston driven by a propagating gas. In this way it is achieved that the propagating gas acts on the output shaft via the piston.
- the rotary engine has two pistons, each forming a 120 ° comprehensive circle segment. Accordingly, the two combustion chambers formed in each case occupy a maximum of 120 ° of the full circle.
- the invention is not limited to the arrangement of two nikseg- mentförmigen piston, but more than two pistons can be arranged in the annular chamber, so that more than two combustion chambers are formed.
- the output shaft may be embodied as a shaft located within the annular chamber, but it is also conceivable that the output shaft is a hollow shaft which is arranged around the annular chamber.
- the output shaft as in a simple shaft coupling on one side of the annular chamber in the form of a ring or a disc axially adjacent to the chamber.
- the pistons which are arranged so as to be rotatable independently of one another in the chamber, can be guided through a centrally arranged bearing, in which case a connection has to be arranged between the pistons and the centrally arranged bearing. It is also possible to arrange the pistons in the annular chamber without further pivotal mounting, so that the pistons can slip in a circular manner in the chamber. Another possibility is to equip the pistons or chamber with surface mounted roller bearings.
- the pistons advantageously fill the chamber only to the circumferentially outer peripheral surfaces, which constitute the boundary surfaces to the combustion chambers, completely to seal the combustion chambers. Between the two boundary surfaces, a piston can be designed in any way, for example, to provide opportunities for power transmission, power transmission or for a hydraulic connection.
- the rotary internal combustion engine according to the invention is preferably operated in a 2- or in a 4-stroke cycle.
- air, fuel or mixture inlets and corresponding outlets are to be provided at a suitable point in the chamber.
- the processes in a combustion chamber correspond to the cycles of a 2-stroke-operated or 4-stroke-operated Reciprocating internal combustion engine.
- operation with different fuels is possible, for example petrol, diesel fuel, natural gas or hydrogen.
- the shape of the combustion chamber can be adapted to the ignition timing. Preference is given to a substantially lenticular combustion chamber, wherein the boundary surfaces are each curved inwardly with respect to the piston.
- a filament or a glow plug may be attached at a suitable location, mounting on the wall of the chamber or on one of the boundary surfaces.
- an output clutch For connecting the output shaft to the piston, an output clutch is preferably provided.
- the output coupling connects the piston with the output shaft in the direction of rotation of the piston torsionally rigid and detachable.
- the output clutch is preferably designed to be controllable, so that the torsionally rigid connection between the output shaft and the respective piston can be controllably locked and released.
- each piston is releasably connected via an output coupling with the output shaft.
- An advantageous embodiment of the invention has an abutment, wherein the pistons are independently releasably connectable to the abutment.
- a piston can be arrested on the abutment in this way. connect a further piston with the output shaft, so that a mixture ignited in the combustion chamber between the two pistons during propagation is supported against the piston connected to the abutment and drives the piston connected to the output shaft, so that a torque is transmitted to the output shaft.
- the blowing of the burned mixture, the intake of air or mixture and the compression can be organized by the pistons in timed sequence with each in a 4-stroke operation of the rotary internal combustion engine be connected to the abutment or the output shaft.
- an abutment clutch is arranged between the abutment and one of the pistons. It is preferred if an abutment clutch is arranged between each of the pistons and the abutment.
- the abutment itself is preferably rigidly connected to a housing block surrounding the rotary internal combustion engine and, similar to the output shaft, can be designed in different ways. For example, it is possible to arrange the abutment as a rigid inner shaft on the symmetry axis of the rotationally symmetric chamber. Furthermore is also a
- Arrangement on the outside of the chamber possible, for example in the form of a circumferential ring, or an arrangement laterally adjacent to the chamber, similar to a disc clutch.
- the abutment clutch and / or the output clutch are spatially separated from the interior of the chamber.
- This offers the advantage that the clutches are not exposed to the high temperatures of the combustion processes.
- An advantageous possibility is the couplings of to separate the piston, characterized in that the pistons are rigidly connected to circulating around the chamber rings, which can be accessed from the outside with coupling elements. Suitable coupling elements are, for example, controllable pins, clamping couplings, tooth engagements and other possibilities known to the person skilled in the art, this generally applying to internal or external output and abutment couplings.
- the rigidly connected to the piston ring can also be arranged inside. This offers the advantage that the size of the rotary internal combustion engine can be kept within limits with the radius of the annular chamber maximized.
- an abutment clutch or an output clutch which operate automatically, for example by being equipped with a detent which is pressed by a spring into a detent position.
- the rotary internal combustion engine according to the invention can be used in motor vehicles, aircraft or ships. Even a stationary operation is possible.
- An independent subject of the invention is a drive train, in particular a drive train for a vehicle, which has a rotary internal combustion engine in one of the advantageous embodiments.
- the drive train according to the invention additionally has an electric machine.
- the electric machine is a generator or an electric motor.
- Particularly preferred is an electric machine that can be operated as a generator and as a motor. This offers the advantage that a Hyb Rid drive with brake energy recirculation is possible.
- the rotary internal combustion engine and the electric machine preferably act on the same output shaft.
- a plurality of rotary internal combustion engines are arranged in one of the aforementioned embodiments on a drive train in order to compensate for the imbalance of the individual rotary internal combustion engines.
- Another way to compensate for the imbalance of the rotary internal combustion engine outside the chamber further segments to be arranged, which are each rigidly connected to a rotating piston in the chamber.
- FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of the rotary internal combustion engine according to the invention.
- FIGS. 2A-2C show the operation of the rotary internal combustion engine of FIG. 1.
- FIG. 3 schematically shows an exemplary drive train according to the invention.
- FIG. 1 shows a rotary internal combustion engine 1 according to the invention in a sectional view.
- a housing 2 surrounds from the outside an annular chamber in which a first piston 3 and a second piston 4 are arranged.
- the chamber in which the pistons 3 and 4 are arranged, is bounded inwardly by an output shaft 5, wherein the chamber has a rotationally symmetrical shape.
- the pistons 3 and 4 are basically independent of each other and freely movable in the chamber, wherein they follow the course of the chamber due to their circular segment-like shape in their movement, so that they perform a rotational movement about the centrally arranged output shaft 5.
- a first combustion chamber 6 and a second combustion chamber 7 are formed, which are delimited by boundary surfaces 10 of the pistons 3 and 4 in the radial direction.
- drive cams 15 and 16 are arranged on the pistons 3 and 4, respectively.
- the drive cams 15 and 16 have a latch-like shape and engage in latching positions 20 of the output shaft 5, wherein the drive cams 15 and 16 are each pressed by a spring 17 and 18 in the latching positions 20.
- the rotary internal combustion engine 1 shown in Figure 1 is shown in a position in which the pistons 3 and 4 in the sectional view above close to each other, wherein in the intermediate combustion chamber 6 at this time, an air-fuel mixture is ignited.
- the output shaft 5 is driven via the second piston 4 and the driving cam 16.
- the housing 2 thus serves as an abutment for the explosion in the first combustion chamber 6.
- the abutment cam 25 is pressed by an abutment spring 26 into a detent position 31 of the first piston 3.
- two further abutment cams 27 and 29 are arranged, which are pressed by abutment springs 28 and 30 inwards.
- the abutment cams 25, 27 and 29 are arranged offset in the housing 2 by 120 °, so that the pistons 3 and 4, which also each occupy an angle of 120 °, can serve at three positions as an abutment for an explosion in one of the combustion chambers 6 or 7.
- the second piston 4 is not held by the abutment cam 27, since the second piston 4 is pressed counterclockwise by the explosion in the first combustion chamber 6, with the abutment cam 27 pressed against its spring 28 and thus clears the way for the second piston 4.
- Mixture inlet openings 35 are arranged on the rear wall of the rotary internal combustion engine 1 lying below the plane of the drawing, wherein only the mixture inlet openings 35 located in the region of the second combustion chamber 7 can be seen, since the other mixture inlet openings are covered by the pistons 3 and 4.
- At the lying above the plane of the drawing not shown wall of the chamber of the rotary internal combustion engine 1 Gemischauslassö réelleen are arranged.
- mixture is injected through the mixture inlet openings 35 mixture under pressure in the second combustion chamber 7, wherein the burned mixture of the last power stroke of the rotary internal combustion engine 1 is pushed out by the overhead, not shown Gemischauslassö Maschinenen.
- the mixture is passed through a compressor connected to the output shaft before it enters one of the combustion chambers 6 and 7.
- the rotary internal combustion engine 1 is accordingly operated in 2-stroke operation and flushed with a DC purge.
- Other rinsing methods are known to the person skilled in the art and can also be used.
- a crossflow purge or a Schnürle reverse purge may be used, with the mixture inlet ports and the mixture outlet ports to be arranged accordingly.
- Figures 2A to 2C and 3 the same reference numerals are used for the same parts, wherein in Figures 2A to 2C, the rotary internal combustion engine 1 shown schematically in Figure 1 is shown in each case in a different working position.
- some reference numerals are omitted in these figures.
- FIG. 2A the internal combustion engine is again shown in the position shown in FIG. 1, this being the position at the beginning of the first cycle of the operation of the rotary internal combustion engine 1.
- the first combustion chamber 6 takes place at this time, the ignition of a mixture, whereas the second combustion chamber 7 is purged.
- mixture is injected under pressure through the mixture inlet openings 35, wherein burnt mixture of the last explosion in the second combustion chamber 7 is ejected through the mixture outlet openings (not shown).
- the piston 4 Due to the explosion in the first combustion chamber 6, the piston 4 is rotated counterclockwise, wherein it drives the output shaft 5.
- the first piston 3 serves as a support or abutment for the spreading mixture.
- FIG. 2B the rotary internal combustion engine 1 is shown in a state during the first power stroke, wherein the propagating mixture in the first combustion chamber 6 has already rotated the second piston 4 by approximately 70 ° in the counterclockwise direction. Due to the rotating second piston 4, the still unburned mixture in the other, second combustion chamber 7 is compressed due to the first piston 3 fixed at this time.
- the rotary internal combustion engine 1 is at the end of the first power stroke and at the beginning of the second power stroke.
- Beitstaktes shown wherein the beginning of the second power stroke is characterized by the explosion of the present in the second combustion chamber 7 mixture.
- the second piston 4 has rotated counterclockwise by 120 ° relative to the position shown in FIG. 2A, the mixture located in the second combustion chamber 7 having been completely compressed.
- the first combustion chamber 6 has now taken its largest possible volume and is flushed at this time. This means that fresh mixture is injected under pressure into the first combustion space 6 through the now lying in the region of the first combustion chamber 6 mixture inlet openings 35 and burned mixture is discharged through the mixture outlet not shown.
- the rotary internal combustion engine is operated with a two-stroke process, by slight changes in the rotary internal combustion engine 1, for example, by providing controllable output and abutment couplings for the pistons 3 and 4, a 4-stroke operation is also possible.
- a 4-stroke operation two or more of the illustrated rotary internal combustion engines 1 arranged on an output shaft, so that it comes to a very uniform drive of the output shaft.
- FIG. 3 shows a drive train which is particularly suitable for use in a vehicle and which has a total of three rotary internal combustion engines 1.
- the rotary internal combustion engines 1 are constructed according to the embodiment shown in the figure 1 and arranged together on an output shaft 5. Between the rotary internal combustion engines 1 electrical machines 40 are each arranged between two rotary internal combustion engines 1, which are connected to the transmission of torques to the output shaft 5. With the electric machines 40, a drive of the output shaft 5 is possible, even if the rotary internal combustion engines 1 are not operated, since the rotary internal combustion engines 1 due to their construction with the driving cams 15 and 16 have a freewheel. If the torque provided by the rotary internal combustion engine 1 on the output shaft 5 is above the required torque of the output shaft 5, the electric machines may be used as generators, for example, to charge a battery with which the electric machines 40 are driven at a different time can be.
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Abstract
The invention relates to a rotary internal combustion engine (1) having a chamber, two pistons (3, 4) which are arranged in the chamber and an output shaft (5), wherein it is proposed that the chamber is of rotationally symmetrical and annularly closed configuration and the pistons (3, 4) are arranged in a circular segment-shaped manner on a common circular path in the chamber, with the result that combustion chambers (6, 7) are formed between the pistons (3, 4). The pistons (3, 4) are connected releasably to the output shaft (5), with the result that a gas which expands in one of the combustion chambers (6, 7) drives the output shaft (5).
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
RotationsbrennkraftmaschineRotary engine
Die Erfindung betrifft eine Rotationsbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotary internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Rotationsbrennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausfuhrungsformen bekannt. Sie unterscheiden sich gegenüber Hubkolbenbrennkraftmaschinen durch den Vorteil, dass keine Kraftübertragung von einer translatorischen Bewegung der Hubkolben auf eine Abtriebswelle erfolgen muss. Die bekannteste Rotationsbrennkraftmaschine ist der Wankelmotor, bei dem ein Kreiskolben auf einer Exzenterwelle angeordnet ist. Der Kreiskolben weist an seinem Umfang drei abgeflachte Kreisbogen auf, so dass in der Kammer, in der sich der Kreiskolben bewegt, drei Brennraume gebildet werden. Wei- terhin sind auch Rotationsbrennkraftmaschinen mit zwei ineinandergreifenden rotierenden Kolben bekannt, die in einer Kammer angeordnet sind, siehe beispielsweise die deutsche Of- fenlegungsschrift 2 057 475.Rotary combustion engines are known from the prior art in various embodiments. They differ from reciprocating internal combustion engines by the advantage that no power must be transmitted from a translational movement of the reciprocating piston to an output shaft. The best known rotary internal combustion engine is the Wankel engine, in which a rotary piston is arranged on an eccentric shaft. The rotary piston has at its periphery three flattened circular arc, so that in the chamber in which moves the rotary piston, three combustion chambers are formed. Furthermore, rotary internal combustion engines with two intermeshing rotating pistons are known, which are arranged in a chamber, see for example German Offenlegungsschrift 2 057 475.
Nachteilig an den bisher bekannten Rotationsbrennkraftmaschinen ist, dass die Abdichtung der Brennraume problematisch ist, wodurch die Fertigung verteuert wird. Weiterhin ist beim Wankelmotor der langgestreckte Verbrennungsraum nachteilig, da er zu einer unvollständigen oder schlechten Verbrennung fuhren kann und eine hohe Wärmeabgabe aufweist. Die ungleich- maßige Form der Brennraume stellt ebenfalls einen Nachteil der Rotationsbrennkraftmaschinen mit zwei Kreiskolben dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotationsbrennkraftmaschine anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere bei einem einfachen Aufbau eine verbesserte Verbrennung ermöglicht.A disadvantage of the previously known rotary internal combustion engines is that the sealing of the combustion chamber is problematic, whereby the production is more expensive. Furthermore, the Wankel engine, the elongated combustion chamber is disadvantageous because it can lead to incomplete or poor combustion and has a high heat output. The non-uniform shape of the combustion chambers also represents a disadvantage of rotary internal combustion engines with two rotary pistons. The object of the invention is to provide a rotary internal combustion engine, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular allows for a simple construction improved combustion.
Die Aufgabe wird mit einer Rotationsbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with a rotary internal combustion engine according to claim 1.
Die Erfindung verbessert die Form des Brennraums, indem eine Kammer, in der sich zwei Kolben befinden, rotationssymmetrisch und ringförmig geschlossen ausgebildet wird, wobei die Kolben kreissegmentförmig in der Kammer in Drehrichtung hintereinander angeordnet sind. Dadurch entstehen zwischen den Kolben Brennräume, die den Brennräumen einer Hubkolbenbrenn- kraftmaschine ähneln, jedoch in dem Radius der ringförmig geschlossenen Kammer gekrümmt sind. Weiterhin bietet diese Anordnung den Vorteil, dass die Abdichtung der Brennräume verbessert ist, da die Brennräume nicht wie beim Wankelmotor mit einer schmalen Materiallippe abgedichtet werden, sondern wie bei einem Hubkolbenmotor durch einen Abschnitt der kreisseg- mentförmigen Kolben.The invention improves the shape of the combustion chamber by a chamber in which there are two pistons, is formed rotationally symmetrical and annularly closed, wherein the pistons are arranged in a circle segment in the chamber in the rotational direction one behind the other. As a result, combustion chambers, which are similar to the combustion chambers of a reciprocating internal combustion engine but are curved in the radius of the annularly closed chamber, are formed between the pistons. Furthermore, this arrangement has the advantage that the sealing of the combustion chambers is improved, since the combustion chambers are not sealed with a narrow material lip as in the Wankel engine, but, as in a reciprocating engine, by a section of the circular-segment-shaped pistons.
Zur Kraftübertragung werden die Kolben erfindungsgemäß mit einer Abtriebswelle verbunden, wobei die Verbindung in Dreh- richtung des durch ein sich ausbreitendes Gas angetriebenen Kolbens drehstarr ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass das sich ausbreitende Gas über den Kolben auf die Abtriebswelle wirkt.For power transmission, the pistons are connected according to the invention to an output shaft, wherein the connection is rotationally fixed in the direction of rotation of the piston driven by a propagating gas. In this way it is achieved that the propagating gas acts on the output shaft via the piston.
Vorzugsweise weist die Rotationsbrennkraftmaschine zwei Kolben auf, die jeweils ein 120° umfassendes Kreissegment bilden. Die zwei dabei gebildeten Brennräume nehmen dementsprechend jeweils maximal 120° des Vollkreises ein.
Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung von zwei kreisseg- mentförmigen Kolben beschränkt, vielmehr können auch mehr als zwei Kolben in der ringförmigen Kammer angeordnet werden, so dass mehr als zwei Brennräume gebildet werden. Die Abtriebs- welle kann als innerhalb der ringförmigen Kammer liegende Welle ausgeführt sein, es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Abtriebswelle eine Hohlwelle ist, die um die ringförmige Kammer herum angeordnet ist. weiterhin ist auch vorstellbar, dass die Abtriebwelle wie bei einer einfachen Wellenkupplung auf einer Seite der ringförmigen Kammer in Form eines Rings oder einer Scheibe axial an die Kammer angrenzt. Die unabhängig voneinander drehbar in der Kammer angeordneten Kolben können durch ein mittig angeordnetes Lager geführt sein, wobei in diesem Fall zwischen den Kolben und dem mittig ange- ordneten Lager eine Verbindung angeordnet werden muss. Es ist auch möglich, die Kolben in der ringförmigen Kammer ohne weitere Drehlagerung anzuordnen, so dass die Kolben in der Kammer kreisförmig rutschen können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kolben oder die Kammer mit an der Oberfläche angeordneten Rollenlagern auszurüsten. Die Kolben füllen vorteilhafterweise lediglich an den in Umfangsrichtung außen liegenden Begrenzungsflächen, welche die Begrenzungsflächen zu den Brennräumen darstellen, die Kammer vollständig aus, um die Brennräume abzudichten. Zwischen den beiden Begrenzungs- flächen kann ein Kolben jeweils beliebig gestaltet sein, beispielsweise um Möglichkeiten zur Kraftübertragung, Stromübertragung oder für eine Hydraulikverbindung bereitzustellen.Preferably, the rotary engine has two pistons, each forming a 120 ° comprehensive circle segment. Accordingly, the two combustion chambers formed in each case occupy a maximum of 120 ° of the full circle. The invention is not limited to the arrangement of two kreisseg- mentförmigen piston, but more than two pistons can be arranged in the annular chamber, so that more than two combustion chambers are formed. The output shaft may be embodied as a shaft located within the annular chamber, but it is also conceivable that the output shaft is a hollow shaft which is arranged around the annular chamber. Furthermore, it is also conceivable that the output shaft, as in a simple shaft coupling on one side of the annular chamber in the form of a ring or a disc axially adjacent to the chamber. The pistons, which are arranged so as to be rotatable independently of one another in the chamber, can be guided through a centrally arranged bearing, in which case a connection has to be arranged between the pistons and the centrally arranged bearing. It is also possible to arrange the pistons in the annular chamber without further pivotal mounting, so that the pistons can slip in a circular manner in the chamber. Another possibility is to equip the pistons or chamber with surface mounted roller bearings. The pistons advantageously fill the chamber only to the circumferentially outer peripheral surfaces, which constitute the boundary surfaces to the combustion chambers, completely to seal the combustion chambers. Between the two boundary surfaces, a piston can be designed in any way, for example, to provide opportunities for power transmission, power transmission or for a hydraulic connection.
Betrieben wird die erfindungsgemäße Rotationsbrennkraftma- schine vorzugsweise in einem 2- oder in einem 4-Taktverfah- ren. Hierzu sind an geeigneter Stelle der Kammer Luft-, Kraftstoff- oder Gemisch-Einlässe und entsprechende Auslässe vorzusehen. Die Vorgänge in einem Brennraum entsprechen dabei den Takten einer 2-Takt-betriebenen oder 4-Takt-betriebenen
Hubkolbenbrennkraftmaschine. Weiterhin ist bei geeigneter Anpassung der Rotationsbrennkraftmaschine ein Betrieb mit unterschiedlichen Kraftstoffen möglich, beispielsweise Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Erdgas oder Wasserstoff. Bei dem Betrieb mit Wasserstoff ist allerdings zu berücksichtigen, dass die gegenüber dem Wankelmotor vorteilhafte geringere Wärmeabgabe der gekrümmten, jedoch kompakten Brennräume bei einem Betrieb mit Wasserstoff zu berücksichtigen ist, um eine vorzeitigen Gemischzündung zu verhindern.The rotary internal combustion engine according to the invention is preferably operated in a 2- or in a 4-stroke cycle. To this end, air, fuel or mixture inlets and corresponding outlets are to be provided at a suitable point in the chamber. The processes in a combustion chamber correspond to the cycles of a 2-stroke-operated or 4-stroke-operated Reciprocating internal combustion engine. Furthermore, with a suitable adaptation of the rotary internal combustion engine, operation with different fuels is possible, for example petrol, diesel fuel, natural gas or hydrogen. When operating with hydrogen, however, it must be taken into account that the lower heat output of the curved, but compact combustion chambers, which is advantageous over the Wankel engine, must be taken into account when operating with hydrogen in order to prevent premature mixture ignition.
Durch eine Gestaltung der Begrenzungsflächen der Kolben kann die Form des Brennraums zum Zündzeitpunkt angepasst werden. Bevorzugt wird ein im wesentlichen linsenförmiger Brennraum, wobei die Begrenzungsflächen jeweils bezüglich der Kolben nach innen gekrümmt sind. An geeigneter Stelle kann ein Glühfaden oder eine Glühkerze angebracht werden, wobei eine Anbringung an der Wand der Kammer oder an einer der Begrenzungsflächen möglich ist.By designing the boundary surfaces of the pistons, the shape of the combustion chamber can be adapted to the ignition timing. Preference is given to a substantially lenticular combustion chamber, wherein the boundary surfaces are each curved inwardly with respect to the piston. A filament or a glow plug may be attached at a suitable location, mounting on the wall of the chamber or on one of the boundary surfaces.
Zur Verbindung der Abtriebswelle mit dem Kolben wird vorzugsweise eine Abtriebskupplung vorgesehen. Die Abtriebskupplung verbindet den Kolben mit der Abtriebwelle in Drehrichtung des Kolbens drehstarr und lösbar. Die Abtriebskupplung wird bevorzugt steuerbar ausgeführt, so dass die drehstarre Verbin- düng zwischen der Abtriebswelle und dem jeweiligen Kolben steuerbar arretiert und gelöst werden kann. Vorzugsweise ist jeder Kolben über eine Abtriebskupplung mit der Abtriebswelle lösbar verbunden.For connecting the output shaft to the piston, an output clutch is preferably provided. The output coupling connects the piston with the output shaft in the direction of rotation of the piston torsionally rigid and detachable. The output clutch is preferably designed to be controllable, so that the torsionally rigid connection between the output shaft and the respective piston can be controllably locked and released. Preferably, each piston is releasably connected via an output coupling with the output shaft.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung weist ein Widerlager auf, wobei die Kolben unabhängig voneinander mit dem Widerlager lösbar verbindbar sind. In Verbindung mit der lösbaren Verbindung der Kolben mit der Abtriebswelle lässt sich auf diese Weise jeweils ein Kolben an dem Widerlager arretie-
ren und ein weiterer Kolben mit der Abtriebswelle verbinden, so dass ein sich in dem Brennraum zwischen den beiden Kolben gezündetes Gemisch bei der Ausbreitung sich gegen den mit dem Widerlager verbundenen Kolben abstützt und den mit der Ab- triebswelle verbundenen Kolben antreibt, so dass ein Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen wird. Durch die lösbaren Verbindungen der Kolben mit dem Widerlager und der Abtriebswelle kann bei einem 4-Takt-Betrieb der Rotationsbrennkraftmaschine auch das Ausblasen des verbrannten Gemisches, das Ansaugen von Luft oder Gemisch und die Verdichtung organisiert werden, indem die Kolben in zeitlich bestimmter Abfolge jeweils mit dem Widerlager oder der Abtriebswelle verbunden werden.An advantageous embodiment of the invention has an abutment, wherein the pistons are independently releasably connectable to the abutment. In conjunction with the detachable connection of the pistons with the output shaft, a piston can be arrested on the abutment in this way. connect a further piston with the output shaft, so that a mixture ignited in the combustion chamber between the two pistons during propagation is supported against the piston connected to the abutment and drives the piston connected to the output shaft, so that a torque is transmitted to the output shaft. Due to the releasable connections of the pistons with the abutment and the output shaft, the blowing of the burned mixture, the intake of air or mixture and the compression can be organized by the pistons in timed sequence with each in a 4-stroke operation of the rotary internal combustion engine be connected to the abutment or the output shaft.
Vorteilhafterweise ist zwischen dem Widerlager und einem der Kolben eine Widerlagerkupplung angeordnet. Bevorzugt wird, wenn zwischen jedem der Kolben und dem Widerlager eine Widerlagerkupplung angeordnet ist.Advantageously, an abutment clutch is arranged between the abutment and one of the pistons. It is preferred if an abutment clutch is arranged between each of the pistons and the abutment.
Das Widerlager selbst ist bevorzugt starr mit einem die Rotationsbrennkraftmaschine umgebenden Gehäuseblock verbunden und kann ähnlich wie die Abtriebswelle auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Beispielsweise ist es möglich, das Widerlager als starre innere Welle an der Symmetrieachse der rotati- onssymmetrischen Kammer anzuordnen. Weiterhin ist auch eineThe abutment itself is preferably rigidly connected to a housing block surrounding the rotary internal combustion engine and, similar to the output shaft, can be designed in different ways. For example, it is possible to arrange the abutment as a rigid inner shaft on the symmetry axis of the rotationally symmetric chamber. Furthermore is also a
Anordnung an der Außenseite der Kammer möglich, beispielsweise in Form eines umlaufenden Rings, oder einer Anordnung seitlich neben der Kammer, ähnlich einer Scheibenkupplung.Arrangement on the outside of the chamber possible, for example in the form of a circumferential ring, or an arrangement laterally adjacent to the chamber, similar to a disc clutch.
Vorteilhafterweise sind die Widerlagerkupplung und/oder die Abtriebskupplung von dem Inneren der Kammer räumlich getrennt. Dies bietet den Vorteil, dass die Kupplungen nicht den hohen Temperaturen der Verbrennungsprozesse ausgesetzt sind. Eine vorteilhafte Möglichkeit ist, die Kupplungen von
den Kolben dadurch zu trennen, dass die Kolben starr mit um die Kammer umlaufenden Ringen verbunden sind, auf die von außen mit Kupplungselementen zugegriffen werden kann. Als Kupplungselemente kommen beispielsweise steuerbare Zapfen, Klemm- kupplungen, Zahneingriffe und andere dem Fachmann bekannte Möglichkeiten in Frage, wobei dies allgemein für innen oder außen angeordnete Abtriebs- und Widerlagerkupplungen gilt. Der starr mit dem Kolben verbundene Ring kann auch innen angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Baugröße der Rotationsbrennkraftmaschine bei maximiertem Radius der ringförmigen Kammer in Grenzen gehalten werden kann.Advantageously, the abutment clutch and / or the output clutch are spatially separated from the interior of the chamber. This offers the advantage that the clutches are not exposed to the high temperatures of the combustion processes. An advantageous possibility is the couplings of to separate the piston, characterized in that the pistons are rigidly connected to circulating around the chamber rings, which can be accessed from the outside with coupling elements. Suitable coupling elements are, for example, controllable pins, clamping couplings, tooth engagements and other possibilities known to the person skilled in the art, this generally applying to internal or external output and abutment couplings. The rigidly connected to the piston ring can also be arranged inside. This offers the advantage that the size of the rotary internal combustion engine can be kept within limits with the radius of the annular chamber maximized.
Bevorzugt wird eine Widerlagerkupplung oder eine Abtriebskupplung, die automatisch arbeiten, beispielsweise indem sie mit einer Raste ausgerüstet sind, die von einer Feder in eine Rastposition gedrückt wird. Durch Anordnen einer Abtriebsraste und einer Widerlageraste, die in entgegengesetzte Richtungen wirken, ist es möglich, die Arretierung und die Verbindung der Segmente mit der Abtriebswelle oder dem Widerlager vollständig automatisch durchzuführen.Preference is given to an abutment clutch or an output clutch, which operate automatically, for example by being equipped with a detent which is pressed by a spring into a detent position. By arranging a driven catch and an abutment button acting in opposite directions, it is possible to perform the locking and the connection of the segments with the output shaft or the abutment completely automatically.
Die erfindungsgemäße Rotationsbrennkraftmaschine kann in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen eingesetzt werden. Auch ein stationärer Betrieb ist möglich.The rotary internal combustion engine according to the invention can be used in motor vehicles, aircraft or ships. Even a stationary operation is possible.
Einen unabhängigen Gegenstand der Erfindung bildet ein Antriebsstrang, insbesondere ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug, der eine Rotationsbrennkraftmaschine in einer der vorteilhaften Ausführungsformen aufweist. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt zusätzlich über eine elektrische Maschine. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine ein Generator oder ein elektrischer Motor. Besonders bevorzugt wird eine elektrische Maschine, die als Generator und als Motor betrieben werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass ein Hyb-
rid-Antrieb mit Bremsenergierückführung möglich ist. Die Rotationsbrennkraftmaschine und die elektrische Maschine wirken vorzugsweise auf die selbe Abtriebswelle. Allgemein wird bevorzugt, dass auf einem Antriebsstrang mehrere Rotations- brennkraftmaschinen in einer der obengenannten Ausführungsformen angeordnet werden, um die Unwucht der einzelnen Rotationsbrennkraftmaschinen auszugleichen. Eine andere Möglichkeit, die Unwucht der Rotationsbrennkraftmaschine auszugleichen, ist außerhalb der Kammer weitere Segmente anzuordnen, die jeweils mit einem in der Kammer umlaufenden Kolben starr verbunden sind.An independent subject of the invention is a drive train, in particular a drive train for a vehicle, which has a rotary internal combustion engine in one of the advantageous embodiments. The drive train according to the invention additionally has an electric machine. Preferably, the electric machine is a generator or an electric motor. Particularly preferred is an electric machine that can be operated as a generator and as a motor. This offers the advantage that a Hyb Rid drive with brake energy recirculation is possible. The rotary internal combustion engine and the electric machine preferably act on the same output shaft. In general, it is preferred that a plurality of rotary internal combustion engines are arranged in one of the aforementioned embodiments on a drive train in order to compensate for the imbalance of the individual rotary internal combustion engines. Another way to compensate for the imbalance of the rotary internal combustion engine, outside the chamber further segments to be arranged, which are each rigidly connected to a rotating piston in the chamber.
Die Erfindung wird anschließend anhand der beigefügten Abbildungen, die eine exemplarische Ausführungsformen der Erfin- düng zeigen, näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, which show an exemplary embodiments of the invention düng.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Rotationsbrennkraftmaschine .FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of the rotary internal combustion engine according to the invention.
Figuren 2A - 2C zeigen die Arbeitsweise der Rotationsbrennkraftmaschine der Figur 1.FIGS. 2A-2C show the operation of the rotary internal combustion engine of FIG. 1.
Figur 3 zeigt schematisch einen exemplarischen An- triebsstrang gemäß der Erfindung.FIG. 3 schematically shows an exemplary drive train according to the invention.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Rotationsbrennkraftmaschine 1 in Schnittansicht. Ein Gehäuse 2 umgibt von außen eine ringförmige Kammer, in der ein erster Kolben 3 und ein zweiter Kolben 4 angeordnet sind. Die Kammer, in der die Kolben 3 und 4 angeordnet sind, wird nach innen durch eine Abtriebswelle 5 begrenzt, wobei die Kammer eine rotationssymmetrische Form aufweist. Die Kolben 3 und 4 sind in der Kammer grundsätzlich unabhängig voneinander und frei bewegbar,
wobei sie aufgrund ihrer kreissegmentartigen Form bei ihrer Bewegung dem Verlauf der Kammer folgen, so dass sie eine Drehbewegung um die mittig angeordnete Abtriebswelle 5 ausführen. Zwischen den beiden Kolben 3 und 4 werden eine erste Brennkammer 6 und eine zweite Brennkammer 7 gebildet, die durch Begrenzungsflächen 10 der Kolben 3 und 4 in radialer Richtung begrenzt werden.FIG. 1 shows a rotary internal combustion engine 1 according to the invention in a sectional view. A housing 2 surrounds from the outside an annular chamber in which a first piston 3 and a second piston 4 are arranged. The chamber in which the pistons 3 and 4 are arranged, is bounded inwardly by an output shaft 5, wherein the chamber has a rotationally symmetrical shape. The pistons 3 and 4 are basically independent of each other and freely movable in the chamber, wherein they follow the course of the chamber due to their circular segment-like shape in their movement, so that they perform a rotational movement about the centrally arranged output shaft 5. Between the two pistons 3 and 4, a first combustion chamber 6 and a second combustion chamber 7 are formed, which are delimited by boundary surfaces 10 of the pistons 3 and 4 in the radial direction.
Die allgemeine Drehrichtung der Abtriebswelle 5 ist in der Darstellung in Figur 1 gegen den Uhrzeigersinn gerichtet. Um ein Drehmoment von den Kolben 3 und 4 auf die Abtriebswelle 5 zu übertragen, sind an den Kolben 3 und 4 jeweils Mitnehmernocken 15 und 16 angeordnet. Die Mitnehmernocken 15 und 16 weisen eine rastenförmige Gestalt auf und greifen in Rastpo- sitionen 20 der Abtriebswelle 5 ein, wobei die Mitnehmernocken 15 und 16 jeweils von einer Feder 17 und 18 in die Rastpositionen 20 gedrückt werden.The general direction of rotation of the output shaft 5 is directed in the illustration in Figure 1 counterclockwise. In order to transmit torque from the pistons 3 and 4 to the output shaft 5, drive cams 15 and 16 are arranged on the pistons 3 and 4, respectively. The drive cams 15 and 16 have a latch-like shape and engage in latching positions 20 of the output shaft 5, wherein the drive cams 15 and 16 are each pressed by a spring 17 and 18 in the latching positions 20.
Die in der Figur 1 dargestellte Rotationsbrennkraftmaschine 1 ist in einer Stellung gezeigt, bei der die Kolben 3 und 4 in der Schnittansicht oben nahe beieinander sind, wobei in dem dazwischenliegenden Brennraum 6 zu diesem Zeitpunkt ein Luft- Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Über den zweiten Kolben 4 und die Mitnehmernocke 16 wird die Abtriebswelle 5 angetrie- ben. Als Abstützung für das sich ausbreitende explodierendeThe rotary internal combustion engine 1 shown in Figure 1 is shown in a position in which the pistons 3 and 4 in the sectional view above close to each other, wherein in the intermediate combustion chamber 6 at this time, an air-fuel mixture is ignited. The output shaft 5 is driven via the second piston 4 and the driving cam 16. As a support for the expanding exploding
Gemisch dient der erste Kolben 3, der über eine Widerlagerno- cke 25 gegen das Gehäuse 2 abgestützt wird. Das Gehäuse 2 dient somit als Widerlager für die Explosion in dem ersten Brennraum 6. Die Widerlagernocke 25 wird durch eine Widerla- gerfeder 26 in eine Rastposition 31 des ersten Kolbens 3 gedrückt. In dem Gehäuse 2 sind zwei weitere Widerlagernocken 27 und 29 angeordnet, die über Widerlagerfedern 28 und 30 nach innen gedrückt werden. Die Widerlagernocken 25, 27 und 29 sind in dem Gehäuse 2 um 120° versetzt angeordnet, so dass
die Kolben 3 und 4, die ebenfalls jeweils einen Winkel von jeweils 120° einnehmen, an drei Positionen als Widerlager für eine Explosion in einem der Brennräume 6 oder 7 dienen können. Bei der in der Figur 1 gezeigten Position wird der zwei- te Kolben 4 nicht von der Widerlagernocke 27 gehalten, da der zweite Kolben 4 durch die Explosion in dem ersten Brennraum 6 gegen den Uhrzeigersinn gedrückt wird, wobei die Widerlagernocke 27 gegen ihre Feder 28 gedrückt wird und so den Weg für den zweiten Kolben 4 freigibt.Mixture serves the first piston 3, which is supported against the housing 2 via an abutment pad 25. The housing 2 thus serves as an abutment for the explosion in the first combustion chamber 6. The abutment cam 25 is pressed by an abutment spring 26 into a detent position 31 of the first piston 3. In the housing 2, two further abutment cams 27 and 29 are arranged, which are pressed by abutment springs 28 and 30 inwards. The abutment cams 25, 27 and 29 are arranged offset in the housing 2 by 120 °, so that the pistons 3 and 4, which also each occupy an angle of 120 °, can serve at three positions as an abutment for an explosion in one of the combustion chambers 6 or 7. In the position shown in FIG. 1, the second piston 4 is not held by the abutment cam 27, since the second piston 4 is pressed counterclockwise by the explosion in the first combustion chamber 6, with the abutment cam 27 pressed against its spring 28 and thus clears the way for the second piston 4.
An der unterhalb der Zeichenebene liegenden Rückwand der Rotationsbrennkraftmaschine 1 sind Gemischeinlassöffnungen 35 angeordnet, wobei lediglich die im Bereich des zweiten Brennraums 7 liegenden Gemischeinlassöffnungen 35 zu sehen sind, da die anderen Gemischeinlassöffnungen von den Kolben 3 und 4 verdeckt sind. An der oberhalb der Zeichenebene liegenden, nicht dargestellten Wand der Kammer der Rotationsbrennkraftmaschine 1 sind Gemischauslassöffnungen angeordnet. Zum dargestellten Zeitpunkt des Betriebs wird durch die Gemischein- lassöffnungen 35 Gemisch unter Druck in den zweiten Brennraum 7 eingeblasen, wobei das verbrannte Gemisch des letzten Arbeitstaktes der Rotationsbrennkraftmaschine 1 durch die obenliegenden, nicht dargestellten Gemischauslassöffnungen herausgedrückt wird. Zur Druckerzeugung wird das Gemisch durch einen mit der Abtriebswelle verbundenen Kompressor geführt, bevor es in einen der Brennräume 6 und 7 gelangt. Die Rotationsbrennkraftmaschine 1 wird dementsprechend im 2-Takt- Betrieb betrieben und mit einer Gleichstromspülung gespült. Andere Spülverfahren sind dem Fachmann bekannt und können e- benso angewendet werden. Beispielsweise kann eine Querstromspülung oder eine Schnürle-Umkehrspülung verwendet werden, wobei die Gemischeinlassöffnungen und die Gemischauslassöffnungen entsprechend anzuordnen sind.
Bei der folgenden Beschreibung der Figuren 2A bis 2C und 3 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet, wobei in den Figuren 2A bis 2C die in der Figur 1 schematisch gezeigte Rotationsbrennkraftmaschine 1 jeweils in ei- ner anderen Arbeitsposition dargestellt ist. Zur besseren Ü- bersichtlichkeit der Figuren 2A bis 2C und 3 sind in diesen Figuren einige Bezugszeichen weggelassen.Mixture inlet openings 35 are arranged on the rear wall of the rotary internal combustion engine 1 lying below the plane of the drawing, wherein only the mixture inlet openings 35 located in the region of the second combustion chamber 7 can be seen, since the other mixture inlet openings are covered by the pistons 3 and 4. At the lying above the plane of the drawing, not shown wall of the chamber of the rotary internal combustion engine 1 Gemischauslassöffnungen are arranged. At the time of operation shown mixture is injected through the mixture inlet openings 35 mixture under pressure in the second combustion chamber 7, wherein the burned mixture of the last power stroke of the rotary internal combustion engine 1 is pushed out by the overhead, not shown Gemischauslassöffnungen. To generate pressure, the mixture is passed through a compressor connected to the output shaft before it enters one of the combustion chambers 6 and 7. The rotary internal combustion engine 1 is accordingly operated in 2-stroke operation and flushed with a DC purge. Other rinsing methods are known to the person skilled in the art and can also be used. For example, a crossflow purge or a Schnürle reverse purge may be used, with the mixture inlet ports and the mixture outlet ports to be arranged accordingly. In the following description of Figures 2A to 2C and 3, the same reference numerals are used for the same parts, wherein in Figures 2A to 2C, the rotary internal combustion engine 1 shown schematically in Figure 1 is shown in each case in a different working position. For better clarity of Figures 2A to 2C and 3, some reference numerals are omitted in these figures.
In der Figur 2A ist die Brennkraftmaschine nochmals in der in der Figur 1 gezeigten Position gezeigt, wobei dies die Position zu Beginn des ersten Taktes des Arbeitsablaufs der Rotationsbrennkraftmaschine 1 ist. In dem ersten Brennraum 6 erfolgt zu diesem Zeitpunkt die Zündung eines Gemisches, wohingegen der zweite Brennraum 7 gespült wird. Zur Spülung wird durch die Gemischeinlassöffnungen 35 Gemisch unter Druck eingeblasen, wobei durch die nicht dargestellte Gemischauslassöffnungen verbranntes Gemisch der letzten Explosion in dem zweiten Brennraum 7 ausgestoßen wird. Aufgrund der Explosion in dem ersten Brennraum 6 wird der Kolben 4 gegen den Uhrzei- gersinn gedreht, wobei er die Abtriebswelle 5 antreibt. Der erste Kolben 3 dient dabei als Abstützung oder Widerlager für das sich ausbreitende Gemisch.In FIG. 2A, the internal combustion engine is again shown in the position shown in FIG. 1, this being the position at the beginning of the first cycle of the operation of the rotary internal combustion engine 1. In the first combustion chamber 6 takes place at this time, the ignition of a mixture, whereas the second combustion chamber 7 is purged. For rinsing, mixture is injected under pressure through the mixture inlet openings 35, wherein burnt mixture of the last explosion in the second combustion chamber 7 is ejected through the mixture outlet openings (not shown). Due to the explosion in the first combustion chamber 6, the piston 4 is rotated counterclockwise, wherein it drives the output shaft 5. The first piston 3 serves as a support or abutment for the spreading mixture.
In der Figur 2B ist die Rotationsbrennkraftmaschine 1 in ei- nem Zustand während des ersten Arbeitstaktes gezeigt, wobei das sich ausbreitende Gemisch in dem ersten Brennraum 6 den zweiten Kolben 4 bereits um etwa 70° gegen den Uhrzeigersinn gedreht hat. Durch den sich drehenden zweiten Kolben 4 kommt es aufgrund des zu diesem Zeitpunkt feststehenden ersten KoI- bens 3 zu einer Verdichtung des noch unverbrannten Gemisches in dem anderen, zweiten Brennraum 7.In FIG. 2B, the rotary internal combustion engine 1 is shown in a state during the first power stroke, wherein the propagating mixture in the first combustion chamber 6 has already rotated the second piston 4 by approximately 70 ° in the counterclockwise direction. Due to the rotating second piston 4, the still unburned mixture in the other, second combustion chamber 7 is compressed due to the first piston 3 fixed at this time.
In der Figur 2C ist die Rotationsbrennkraftmaschine 1 zum Ende des ersten Arbeitstaktes und zu Beginn des zweiten Ar-
beitstaktes gezeigt, wobei der Beginn des zweiten Arbeitstaktes gekennzeichnet ist durch die Explosion des in dem zweiten Brennraum 7 befindlichen Gemisches. Der zweite Kolben 4 hat sich gegenüber der in der Figur 2A gezeigten Position um 120° gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wobei das sich in dem zweiten Brennraum 7 befindliche Gemisch vollständig komprimiert wurde. Der erste Brennraum 6 hat nun sein größtmögliches Volumen eingenommen und wird zu diesem Zeitpunkt gespült. Dies bedeutet, dass durch die nun im Bereich des ersten Brennraums 6 liegenden Gemischeinlassöffnungen 35 frisches Gemisch unter Druck in den ersten Brennraum 6 eingeblasen wird und verbranntes Gemisch über die nichtdargestellten Gemischauslassöffnungen abgeführt wird.In FIG. 2C, the rotary internal combustion engine 1 is at the end of the first power stroke and at the beginning of the second power stroke. Beitstaktes shown, wherein the beginning of the second power stroke is characterized by the explosion of the present in the second combustion chamber 7 mixture. The second piston 4 has rotated counterclockwise by 120 ° relative to the position shown in FIG. 2A, the mixture located in the second combustion chamber 7 having been completely compressed. The first combustion chamber 6 has now taken its largest possible volume and is flushed at this time. This means that fresh mixture is injected under pressure into the first combustion space 6 through the now lying in the region of the first combustion chamber 6 mixture inlet openings 35 and burned mixture is discharged through the mixture outlet not shown.
Durch die Explosion in dem zweiten Brennraum 7 zu Beginn des zweiten Arbeitstaktes wird in der Folge der erste Kolben 3 bewegt, wobei nun der zweite Kolben 4 als Widerlager dient. Über den ersten Kolben 3 wird die Abtriebswelle 5 weiter gedreht, so dass es zu einem fortwährenden Antrieb der Ab- triebswelle 5 kommt. Der übrige Ablauf des zweiten Arbeitstaktes der Rotationsbrennkraftmaschine 1 läuft analog zu dem dargestellten ersten Arbeitstakt ab, wobei in dem ersten Brennraum 6 das dort befindliche frische Gemisch komprimiert wird. Während des zweiten Arbeitstaktes bewegt sich der erste Kolben 3 gegen den Uhrzeigersinn, wohingegen der zweite Kolben 4 in seiner Position verharrt.As a result of the explosion in the second combustion chamber 7 at the beginning of the second power stroke, the first piston 3 is moved, with the second piston 4 now acting as an abutment. About the first piston 3, the output shaft 5 is rotated further, so that it comes to a continuous drive of the output shaft 5. The rest of the second cycle of the rotary internal combustion engine 1 proceeds analogously to the illustrated first cycle, wherein in the first combustion chamber 6, the fresh mixture located there is compressed. During the second power stroke, the first piston 3 moves counterclockwise, whereas the second piston 4 remains in its position.
Im dargestellten Beispiel wird die Rotationsbrennkraftmaschine mit einem 2-Takt-Verfahren betrieben, durch geringfügige Änderungen der Rotationsbrennkraftmaschine 1, beispielsweise durch Vorsehen von steuerbaren Abtriebs- und Widerlagerkupplungen für die Kolben 3 und 4, ist ebenso ein 4-Takt-Betrieb möglich. Vorteilhafterweise werden für einen 4-Takt-Betrieb zwei oder mehr der dargestellten Rotationsbrennkraftmaschinen
1 auf einer Abtriebswelle angeordnet, so dass es zu einem möglichst gleichmäßigen Antrieb der Abtriebswelle kommt.In the example shown, the rotary internal combustion engine is operated with a two-stroke process, by slight changes in the rotary internal combustion engine 1, for example, by providing controllable output and abutment couplings for the pistons 3 and 4, a 4-stroke operation is also possible. Advantageously, for a 4-stroke operation, two or more of the illustrated rotary internal combustion engines 1 arranged on an output shaft, so that it comes to a very uniform drive of the output shaft.
In der Figur 3 ist ein Antriebsstrang dargestellt, der sich besonders für die Verwendung in einem Fahrzeug eignet und der über insgesamt drei Rotationsbrennkraftmaschinen 1 verfügt. Die Rotationsbrennkraftmaschinen 1 sind entsprechend dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aufgebaut und gemeinsam auf einer Abtriebswelle 5 angeordnet. Zwischen den Rotationsbrennkraftmaschinen 1 sind jeweils zwischen zwei Rotationsbrennkraftmaschinen 1 elektrische Maschinen 40 angeordnet, die zur Übertragung von Drehmomenten mit der Abtriebswelle 5 verbunden sind. Mit den elektrischen Maschinen 40 ist ein Antrieb der Abtriebswelle 5 möglich, auch falls die Rotationsbrennkraftmaschinen 1 nicht betrieben werden, da die Rotationsbrennkraftmaschinen 1 aufgrund ihres Aufbaus mit den Mitnehmernocken 15 und 16 über einen Freilauf verfügen. Falls das durch die Rotationsbrennkraftmaschinen 1 zur Verfügung gestellte Drehmoment auf der Abtriebswelle 5 über dem geforderten Drehmoment der Abtriebswelle 5 liegt, können die elektrischen Maschinen als Generatoren eingesetzt werden, beispielsweise um eine Batterie zu laden, mit der die elektrischen Maschinen 40 zu einem anderen Zeitpunkt angetrieben werden können.FIG. 3 shows a drive train which is particularly suitable for use in a vehicle and which has a total of three rotary internal combustion engines 1. The rotary internal combustion engines 1 are constructed according to the embodiment shown in the figure 1 and arranged together on an output shaft 5. Between the rotary internal combustion engines 1 electrical machines 40 are each arranged between two rotary internal combustion engines 1, which are connected to the transmission of torques to the output shaft 5. With the electric machines 40, a drive of the output shaft 5 is possible, even if the rotary internal combustion engines 1 are not operated, since the rotary internal combustion engines 1 due to their construction with the driving cams 15 and 16 have a freewheel. If the torque provided by the rotary internal combustion engine 1 on the output shaft 5 is above the required torque of the output shaft 5, the electric machines may be used as generators, for example, to charge a battery with which the electric machines 40 are driven at a different time can be.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich.
The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications within the scope of the invention is possible.
Claims
1. Rotationsbrennkraftmaschine (1), die umfasst: a) eine Kammer, b) zwei in der Kammer angeordnete Kolben (3, 4) und c) eine Abtriebswelle (5), dadurch gekennzeichnet, dass d) die Kammer rotationssymmetrisch und ringförmig geschlossen ausgebildet ist, e) die Kolben (3, 4) kreissegmentförmig sind und auf einer gemeinsamen Kreisbahn in der Kammer unabhängig voneinander drehbar angeordnet sind, so dass zwischen den Kolben (3, 4) Brennräume (6,7) gebildet werden, und f) die Kolben (3, 4) unabhängig voneinander mit der Abtriebswelle (5) lösbar und in zumindest eine Drehrichtung drehstarr derart verbunden sind, dass ein sich in einem der Brennräume (6,7) ausbreitendes Gas die Ab- triebswelle (5) antreibt.A rotary internal combustion engine (1) which comprises: a) a chamber, b) two pistons (3, 4) arranged in the chamber, and c) an output shaft (5), characterized in that d) the chamber is rotationally symmetrical and annularly closed is, e) the pistons (3, 4) are circular segment-shaped and are rotatably arranged on a common circular path in the chamber independently of each other, so that between the piston (3, 4) combustion chambers (6,7) are formed, and f) the Pistons (3, 4) are independent of each other with the output shaft (5) releasably connected and rotationally fixed in at least one direction of rotation such that in one of the combustion chambers (6.7) propagating gas drives the Ab- drive shaft (5).
2. Rotationsbrennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abtriebswelle (5) und einem der Kolben (3, 4) eine Abtriebskupplung (15, 16) ange- ordnet ist.2. rotary internal combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that between the output shaft (5) and one of the piston (3, 4) an output coupling (15, 16) is arranged.
3. Rotationsbrennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Widerlager (2), wobei die Kolben (3, 4) unabhängig voneinander mit dem Wider- lager (2) lösbar und in zumindest einer Drehrichtung drehstarr verbunden sind, so dass der mit dem Widerlager (2) verbundene Kolben (3, 4) einen Widerstand für das sich ausbreitende Gas bildet. 3. rotary internal combustion engine (1) according to any one of the preceding claims, characterized by an abutment (2), wherein the pistons (3, 4) independently of each other with the abutment (2) releasably connected and rotationally rigidly connected in at least one direction of rotation, so that the piston (3, 4) connected to the abutment (2) forms a resistance to the propagating gas.
4. Rotationsbrennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Widerlager (2) und einem der Kolben (3, 4) eine Widerlagerkupplung (25, 27, 29) angeordnet ist.4. rotary internal combustion engine (1) according to claim 3, characterized in that between the abutment (2) and one of the piston (3, 4) an abutment clutch (25, 27, 29) is arranged.
5. Rotationsbrennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlagerkupplung (25, 27, 29) und/oder die Abtriebskupplung (15, 16) durch eine Raste (15, 16, 25, 27, 29) gebildet wird, die von einer Feder (17, 18, 26, 28, 30) in eine Rastposition (20) gedrückt wird.5. rotary internal combustion engine (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the abutment clutch (25, 27, 29) and / or the output coupling (15, 16) by a catch (15, 16, 25, 27, 29 ) is formed, which is pressed by a spring (17, 18, 26, 28, 30) in a latching position (20).
6. Antriebsstrang, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Rotationsbrennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einer elektrischen Maschine (40). 6. powertrain, in particular for a vehicle, with a rotary internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 5 and an electric machine (40).
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