WO2012089621A1 - Combustion engine with rotating cylinders - Google Patents

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WO2012089621A1
WO2012089621A1 PCT/EP2011/073820 EP2011073820W WO2012089621A1 WO 2012089621 A1 WO2012089621 A1 WO 2012089621A1 EP 2011073820 W EP2011073820 W EP 2011073820W WO 2012089621 A1 WO2012089621 A1 WO 2012089621A1
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WO
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combustion engine
gear
piston
opening
engine according
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Application number
PCT/EP2011/073820
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German (de)
French (fr)
Inventor
Otto Hermann BECKER
Original Assignee
Becker Otto Hermann
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Becker Otto Hermann filed Critical Becker Otto Hermann
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08—Engines with star-shaped cylinder arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/061—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the outer ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/068—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with an actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders

Definitions

  • the present invention relates to a rotary internal combustion engine having a fixed conrod bearing axis and a rotor, on which are arranged about a rotation axis rotatable Koiben-Cylinder-units, and a control unit for opening and closing the piston-cylinder units depending on the cycle to be performed has, wherein connected to the piston of the piston-cylinder units connecting rods are rotatably mounted on the connecting rod bearing axis.
  • the present invention relates to a method for adjusting the timing of the rotary internal combustion engine according to the invention.
  • the operating principle is reversed, so that the cylinders rotate about a connecting rod bearing axis.
  • the cam rotates at half speed only 360 °. It closes the valves for the cycles of compressing and burning, and opens the valves for the strokes of exhaust and suction.
  • Rotary combustion engines in which piston-cylinder units rotate about a fixed rod bearing axis are, for. B. from DE 38 20 033 A1.
  • a Koiben cylinder unit is arranged in a rotor, wherein a connecting rod coupled to the piston is mounted eccentrically with respect to the axis of rotation of the rotor on a connecting rod bearing axis.
  • the rotor is rotated by the stroke movements of the piston in rotation.
  • a rotating device is provided between the rotor and a housing. This rotating device comprises a plurality of inlet and outlet openings. These inlet and outlet openings must be in relation to an opening of the cylinder of the piston-cylinder unit per cycle to be performed, that is, at the right time, have such a Winkeiposition that the combustion chamber of the cylinder is either open or closed.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a rotary internal combustion engine and a method for adjusting the timing of the rotary internal combustion engine available, which in a cost effective, simple and reliable manner, the fuel supply and exhaust removal is made possible in an efficient operation of the engine.
  • a rotary internal combustion engine with a fixed Pieuella- gerachse and a rotor on which rotatable about the axis of rotation piston-cylinder units are arranged provided, wherein the rotary combustion engine further comprises a control unit for opening and closing the piston-cylinder units depending Having to perform the clock and connected to the piston of the piston-cylinder units connecting rods are rotatably mounted on the connecting rod bearing axis.
  • the control unit comprises a shifter for opening or closing a cylinder opening, the shifter being rotatable about the rotor and having only an opening area for the admission of fuel and exhaust of exhaust gases and a check area for closing the cylinders to compress and allow the explosion Expansion has.
  • the pusher essentially comprises two segments, namely a first segment for realizing an opening for the purpose of admitting fuel and exhausting exhaust gases, and a second segment for realizing the closure of the cylinder for compressing and facilitating explosion-induced expansion.
  • the two mentioned segments essentially each comprise approximately 180 °.
  • the piston-cylinder units are radially around on the rotor the Pleuellagerachse arranged distributed, wherein the Pleueliagerachse is arranged eccentrically with respect to a circular path formed by the piston-cylinder units.
  • valves of the piston-cylinder units are also arranged along a substantially circular orbit of the piston-cylinder units.
  • the rotary internal combustion engine according to the invention has the advantage of a simple and thus cost-effective to be realized embodiment with respect to the opening and closing of the cylinder, since only one opening area and a closing area are provided.
  • the connecting rod bearing axis is initially to be regarded as a virtual axis, which has a fixed position and orientation in space.
  • the Schwarzebe wrench is designed as a cam slider in the form of a substantially annular rotary cam body.
  • the cam body may also be referred to as a cam template, and thus estates a substantially annular element in which cam areas are arranged for controlling the valves.
  • the sliding device is an equatorial slide in the form of a substantially annular rotatable element, in which the opening region is arranged.
  • the opening region is a region of an opening in the annular rotatable element, preferably in the form of a slot.
  • the shooting area is the area of the annular rotatable element that does not have the opening.
  • the sliding device according to the invention designed as a cam slider or configured as an equator, is driven by means of at least one spur gear.
  • This spur gear can z. B. allow a translation of 2: 1, to cause that upon rotation of the rotor by 360 °, the slider rotates by only 180 ° with the same direction of rotation.
  • the piston-cylinder units can target and accurately control the opening for the admission of fuel and exhaust gases and the closure for the purpose of compression and expansion.
  • three gear ratios are arranged per spur gear, wherein a central gear is fixedly connected to the rotor and this central gear is engaged with at least one second gear, whereby the first gear ratio is realized, and the second gear meshes with a third gear, whereby the second gear ratio is realized, wherein the third gear meshes with an internal toothing on the sliding device, whereby the third gear ratio is realized.
  • the spur gear can be configured such that it implemented by its translation stages a reduction of 2: 1, in order to achieve that stand the sliding device rotates at half the rotational speed with the same direction of rotation of the rotor about the rotor axis.
  • the first gear ratio have a ratio of 1: 1 and the two subsequent gear ratios together have a ratio of 2: 1, or the two first gear ratios each realize a reduction, so that a total translation of 2: 1 is realized.
  • the equatorial slide has a substantially circular shape in cross-section, its inner circumferential surface having a concave curvature.
  • the inner peripheral surface of the equatorial slide is in the shape of a spherical segment which is cut in a disc shape from the maximum diameter range of the sphere.
  • the concave curvature thus corresponds to that of a disk-shaped spherical segment whose center lies on the axis of rotation and whose thickness corresponds to the width of the concave curvature.
  • Such a sliding device can also be used on transversely flowed in-line engines for introducing the fuel gases and for degassing of the combustion chambers when the equator is guided around the engine block. It can be used for each Brenn raum opening an equator, or only a Equator be used, which opens and closes all combustion chamber openings.
  • the connecting rod bearing axis is supported by a rotatably mounted disc extending substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis longitudinal axis.
  • This storage can be realized by means of sliding, spherical or hybrid bearings.
  • the all-round support of the connecting-rod bearing axis allows the introduction of a large number of forces acting radially on the connecting-rod bearing axis, which forces are applied by the piston-cylinder units arranged radially around the connecting-rod bearing axis.
  • the sliding device is driven by at least three spur gear, wherein the engagement of the gear driving the sliding means takes place at the inner circumference of the sliding means at substantially regular intervals.
  • This centering also referred to as three-point support, is preferably carried out in a 120 ° arrangement of the pairs of wheels of the spur gear.
  • the axes of the gears of the spur gear are mounted such that they are displaceable on respective circular paths around the central wheel and can be fixed in different positions to allow a below explained in more detail setting the timing.
  • valves for opening and closing cylinders of the piston-cylinder units are guided in two translational degrees of freedom by the slider designed as a cam slider.
  • the first translational degree of freedom corresponds to the valve actuating direction and the second translational degree of freedom is a direction perpendicular to the valve actuating direction.
  • the forced operation is ensured by suitable form elements on the valve and / or the cam slide.
  • the piston-cylinder units are arranged in different planes, so that the movements of the pistons in the cylinders take place in different planes.
  • the different levels is meant that in such a list of rotary combustion engine, in which the connecting rod bearing axis is perpendicular, the respective piston-cylinder units have different heights.
  • the piston-cylinder units are arranged in a plane, so that the movements of the pistons in the cylinders take place in the same plane.
  • the engine may be configured such that tilting joints are arranged on the piston and / or on the connecting rod bearing axis.
  • a connecting rod bearing axis designed as a machine element likewise rotates. That is, in this embodiment, the connecting-rod bearing axis is to be understood not only as an imaginary axis but as a physically existing component.
  • Such a co-rotating connecting rod bearing axis has the advantage that it can simultaneously take over the function of the output.
  • the spur gears of the gear ratios are also partially relieved, so that they are executable with spur toothing. This in turn makes it possible to set the timing more accurately.
  • At least one of the cylinders of the cofoil-cylinder units comprises a device for changing the combustion chamber size.
  • This in turn preferably comprises a metallic element, which can also be called reduction element, and which can be arranged in the combustion chamber in a sealable manner such that the space provided for combustion in the cylinder is reduced by the inserted volume of the reduction element, so that upon retraction of the Pistons in the cylinder, the compression of the gas in the cylinder is increased accordingly.
  • the reduction element is displaceably arranged so that the extent of the combustion chamber size change is flexibly adjustable and thus the compression can also be set flexibly.
  • the reduction element is sealingly arranged relative to the cylinder and preferably positioned in the region of the cylinder in which no piston movement takes place.
  • a further aspect of the present invention is a method for adjusting the control times of the rotary internal combustion engine according to the invention for the purpose of adjusting the times of opening and closing of the cylinder openings, the second and third gears of the spur gear driving the slider on a circular path around the central wheel be moved around, whereby it is achieved that the angular position of the slider changes with respect to the central gear.
  • By shifting the axes of rotation of the drive wheels of the cam slider or the equator on the stator is achieved that the position of the sliding device with respect to the central wheel changed.
  • the axes of the gears are mounted such that they are displaceable on circular paths around the central wheel and fixed in different positions.
  • each spur gear three translation stages are arranged, wherein a central gear is fixedly connected to the rotor, and this central gear is engaged with the second gear, it comes with a displacement of the second gear in a circular orbit about the central wheel around to a rolling movement of the second gear on the central wheel, with a certain path.
  • the distance that a peripheral point of the third gear performs in its displacement and rotation is the same length as the first distance. However, this first distance, applied to the circumference of the internal toothing of the sliding device, is substantially shorter than the distance that would have to cover a peripheral point of the third gear on the circumference of the internal gear, if the third gear would roll so far only on the circumference of the internal teeth in that it is shifted by the specific angle amount.
  • the described displacement is preferably carried out at standstill of the engine, but also a shift during operation of the engine should not be excluded.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the rotary combustion engine according to the sectional profile indicated in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of the valve actuation
  • FIG. 4 shows a spur gear for driving the sliding device
  • FIG. 5 shows a detailed view of the valve control by cam slider
  • FIG. 7 shows a sectional view of the rotary combustion engine according to the sectional profile indicated in FIG. 6, FIG.
  • FIG. 8 shows a section of the equatorial slide
  • FIG. 9 shows a development of the equatorial valve
  • FIG. 10 is a detail of the development of the equatorial slide according to FIG. 9 in FIG.
  • FIG. 11 shows an enlargement of the equatorial slide segment shown in FIG. 10
  • FIG. 12 shows a detailed view of a piston-cylinder unit in a side view
  • Figure 13 is a detail view of the Koiben cylinder unit in view from the side with a means for changing the combustion chamber size
  • Figure 14 a tilting joint with connecting rods arranged therein.
  • the rotary internal combustion engine according to the invention can be configured with a sliding device 200 designed as a cam slider, as shown in FIGS. 1 to 5, or with a sliding device 200 designed as an equator slider, as shown in FIGS. 6 to 13.
  • this rotary combustion engine includes a rotor 1 rotatably disposed on a stator 2.
  • Firmly connected to the rotor 1 are piston-cylinder devices 100, each having a piston 110 and a cylinder 120.
  • connecting rods 123 are connected, which are rotatable on a connecting rod bearing axis
  • valves 124 Close to the cylinder 120 are valves 124, with which the combustion chambers 122 of the cylinder 120 can be charged with fuel and exhaust gases can be discharged.
  • the rotor 1 is rotatably mounted such that it is about the central axis of rotation
  • a sliding device 200 is provided, which is realized in Figures 1 to 5 by a cam body 230, which, as can be seen in particular from Figure 1, has a shoulder which defines the boundary between an opening portion 210 and a closing portion 220th represents, the opening portion 210 with a valve 124 is engaged, as z. B. in the case of the Koiben-cylinder unit III, this leads to an opening of the cylinder opening 21 of the cylinder 120.
  • the closing area 220 is in engagement with the valve 124, as is the case with the Koiben-cylinder unit I. is, the valve closes 124, the cylinder opening 121. In this way can be realized by the shifter 200 of the intake stroke, compression stroke, expansion stroke and exhaust stroke.
  • the rotary combustion engine further comprises an exhaust gas intake passage 810, with which the exhaust gas can be let out and fuel can be sucked.
  • the output 820 of the rotary internal combustion engine is provided. This leads through a cavity 830, which offers more space for the arrangement of ancillaries.
  • Supply lines for transporting fuel or lubricants can be arranged at least in regions parallel to the axis of rotation 1 1.
  • FIG. 3 shows how the cam bodies 230 of the sliding device 200 designed as a cam slider can actuate the valves 124, wherein the valves 124 are of course not arranged side by side as shown in FIG. 3 but essentially offset by 90 ° around the axis of rotation ,
  • the slider device 300 includes three spur gears, namely, the first spur gear 310, the second spur gear 320, and the third spur gear 330, which are disposed substantially at angles of 120 ° about the center gear 301.
  • Each spur gear comprises a second gear 302, which meshes with the central gear 301 and a third gear 303, which meshes with the second gear 302 and an internal gear 304 of the sliding device 200.
  • the rotational movement of the central gear 301 is transmitted to the second gear 302 and from there to the third gear 303, wherein the second and the third gear 302, 303 are rotatably mounted on the stator 2.
  • the rotational movement from the central gear 301 to the sliding device 200 which, as shown in Figure 4, may be a cam slider, or alternatively may be formed as equator, transmitted.
  • the direction of rotation of the sliding device 200 is the same as the direction of rotation of the central one
  • the sliding device 200 rotates at a rotational speed which is half the speed of the central wheel 301. This makes it possible in a simple manner to open the respective opening or closing reach a cylinder depending on the clock to be realized.
  • valves 24 are forcibly guided, namely by a corresponding positive connection between the valves 124 and the cam bodies 230, wherein a valve pressure spring 125 is preferably provided between these two elements.
  • a valve pressure spring 125 is preferably provided between these two elements.
  • the sliding device 200 has only one opening area 210 and one shooting area 220.
  • the second gears 302 and third gears 303 can be moved to circular paths 390, as it represents the displacement 391 indicated in Figure 4.
  • the displacement 391 of the axles 380 preferably takes place in oblong holes in the stator 2.
  • FIG. 6 shows the rotary internal combustion engine according to the invention with a sliding device 200 designed as an equator slider.
  • This sliding device is a substantially annular element 240, which runs at half the speed of the rotor 1 about the axis of rotation 1 1.
  • the sliding device 200 is surrounded by an exhaust gas suction register 8.
  • the sliding device 200 designed as an equator valve has opening regions 210 as well as closure regions 220, as can be seen in particular from FIG. Through the opening area 20, a respective cylinder 120 is opened and closed by the closing area 220.
  • the piston-cylinder units 100 are arranged in different planes, namely in the first plane 510 to the fourth plane 540.
  • FIGS. 8 to 11 illustrate the mode of operation of the sliding device 200 designed as an equatorial disk. It can be seen in FIG. 8 that the sliding device 200 extends over the combustion chamber 122 of a cylinder 120. In this case, depending on the angular position of the sliding device 200, the opening region 210 or the Schi manungs Scheme 220 is positioned above the cylinder opening 121, thus opening or closing the combustion chamber 121.
  • the development of the sliding device 200 shown in FIG. 9 clearly shows that the opening regions 210 are offset by 90 ° from each other in the annular element of the sliding device 200, relative to the different planes 510, 520, 530 and 540.
  • the opening area in the sliding device 200 comprises a maximum of an angular range of 80 °.
  • the opening regions 210 should be arranged such that two adjacent cylinders 120 or their cylinder openings 121 are covered by opening regions 210 for a minimum period of time.
  • FIG. 12 shows a section of the rotary internal combustion engine which has an equator slide as the sliding device 200.
  • Between cylinder 120 and sliding device 200 at least one sealing ring 860 and a pressure spring 870 are provided to ensure the seal between the cylinder 120 and sliding device 200.
  • the sealing rings can be pressed with the pressure springs or hydraulically to the sliding device 200. To minimize the friction bearing between rotor 1 and stator 2 is provided.
  • FIG. 13 shows the detail selected in FIG. 12, but with the addition of a device for the combustion chamber size change 700.
  • This device for the combustion chamber size variation 700 comprises a reduction element 710 which can be retracted into the combustion chamber 122 of the cylinder 120 and consequently can reduce its volume, whereby the compression of the gas in the cylinder 120 is adjustable.
  • the device for changing the combustion chamber 700 may comprise, in addition to the reduction element 710, a spindle drive with which the reduction element 710 can be displaced.
  • the piston-cylinder units 100 are not arranged, as shown for example in FIG. 7, in different planes 510 to 540, but only in one plane.
  • the rotary combustion engine comprises the tilting joint 600 shown in FIG. 14, which makes it possible to connect the connecting rods 123 at one level to the piezo bearing axis 10.
  • the rotary internal combustion engine according to the invention is characterized in particular by the fact that a sliding device 200 has only one opening region 210, which is realized in the cam slider by a corresponding cam body 230 and the Equator slider through a corresponding opening.
  • the sliding device 200 has only one closing area 220.
  • Each cylinder 120 preferably has only one valve 224.
  • the rotary internal combustion engine according to the invention has relatively few, in particular relatively little moving parts and is relatively light. Due to the small number of individual parts, manufacturing and assembly are cost-effectively feasible. It can be all fuels such. B. Bioethanol from fermentation, biogas from Verkomposttechnik or methane from stable exhaust gases and conventional fuels.
  • the rotary internal combustion engine according to the invention has a high degree of smoothness, so that it is ideal for implementing the combined heat and power in the field of building air conditioning.
  • the thermal efficiency of the engine can be increased by oil cooling. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to a rotary internal combustion engine with a stationary connecting-rod bearing axle and a rotor on which piston-cylinder units are arranged such that they can be rotated about a rotational axis, as well as a control unit for opening and closing the piston-cylinder units according to the stroke to be executed, connecting rods connected to the pistons of the piston-cylinder units being rotatably mounted on the connecting-rod bearing axle. According to the invention, the control unit comprises a sliding device (200) for opening or closing a cylinder opening (121) and arranged such that it can be rotated about the rotor (1), said sliding device having only one opening region (210) for letting fuel in and exhaust gases out, and one closing region (220) for closing the cylinder (120) for the purpose of compression and allowing the expansion which is caused by explosion. In addition, the invention discloses a method for adjusting the control timings of a rotary internal combustion engine.

Description

BRENNKRAFTMASCHINE MIT ROTIERENDEN ZYLINDERN  INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING CYLINDERS
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsverbrennungsmotor mit einer feststehenden Pleuellagerachse und einem Rotor, auf dem um eine Drehachse rotierbar Koiben-Zylin- der-Einheiten angeordnet sind, und der eine Steuereinheit zum Öffnen und Schließen der Kol- ben-Zylinder-Einheiten je nach durchzuführendem Takt aufweist, wobei an die Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten angeschlossene Pleuel drehbar auf der Pleuellagerachse gelagert sind. The present invention relates to a rotary internal combustion engine having a fixed conrod bearing axis and a rotor, on which are arranged about a rotation axis rotatable Koiben-Cylinder-units, and a control unit for opening and closing the piston-cylinder units depending on the cycle to be performed has, wherein connected to the piston of the piston-cylinder units connecting rods are rotatably mounted on the connecting rod bearing axis.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Steuerzeiten des erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotors. Furthermore, the present invention relates to a method for adjusting the timing of the rotary internal combustion engine according to the invention.
Herkömmliche Verbrennungsmotoren haben den Nachteil, dass die Kolben ausschließlich auf translatorischen Bahnen bewegt werden müssen, um eine Kurbelwelle anzutreiben. Dies ist insbesondere hinsichtlich des Rundlaufes sowie des schwingungsbedingten Verschleißes problematisch. Conventional internal combustion engines have the disadvantage that the pistons must be moved solely on translational paths to drive a crankshaft. This is particularly problematic in terms of concentricity and vibration-related wear.
Beim Rotationsverbrennungsmotor wird das Wirkprinzip umgedreht, so dass die Zylinder um eine Pleuellagerachse rotieren. Bei einer Umdrehung des Rotors, auf dem die Zylinder angeordnet sind, um 720° entsteht ein Viertakt. Während sich die Zylinder um 720° drehen, dreht sich die Nockenscheibe mit der halben Drehzahl nur um 360°. Sie schließt die Ventile für die Takte des Komprimierens und Verbrennens, und öffnet die Ventile für die Takte des Abgasens und Ansaugens. In the rotary internal combustion engine, the operating principle is reversed, so that the cylinders rotate about a connecting rod bearing axis. In one revolution of the rotor, on which the cylinders are arranged, by 720 ° creates a four-stroke. As the cylinders rotate 720 °, the cam rotates at half speed only 360 °. It closes the valves for the cycles of compressing and burning, and opens the valves for the strokes of exhaust and suction.
Rotationsverbrennungsmotoren, bei denen Kolben-Zylinder-Einheiten um eine feststehende Pleuellagerachse rotieren, sind z. B. aus der DE 38 20 033 A1 bekannt. Bei der dort offenbarten Verbrennungskraftmaschine ist in einem Rotor eine Koiben-Zylinder-Einheit angeordnet, wobei ein mit dem Kolben gekoppeltes Pleuel exzentrisch in Bezug zur Drehachse des Rotors auf einer Pleuellagerachse gelagert ist. Bei Durchführung der üblichen vier Takte eines Verbrennungsmotors wird der Rotor durch die Hub-Bewegungen des Kolbens in Rotation versetzt. Zum Einlassen eines Kraftstoffgemisches sowie zum Auslassen der Abgase ist zwischen dem Rotor und einem Gehäuse eine rotierende Einrichtung vorgesehen. Diese rotierende Einrichtung um- fasst mehrere Einlass- bzw. Auslassöffnungen. Diese Einlass- bzw. Auslassöffnungen müssen in Bezug zu einer Öffnung des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit je durchzuführendem Takt, das heißt zum richtigen Zeitpunkt, eine derartige Winkeiposition aufweisen, dass der Brennraum des Zylinders entweder offen oder geschlossen ist. Rotary combustion engines, in which piston-cylinder units rotate about a fixed rod bearing axis are, for. B. from DE 38 20 033 A1. In the internal combustion engine disclosed therein, a Koiben cylinder unit is arranged in a rotor, wherein a connecting rod coupled to the piston is mounted eccentrically with respect to the axis of rotation of the rotor on a connecting rod bearing axis. When performing the usual four strokes of an internal combustion engine, the rotor is rotated by the stroke movements of the piston in rotation. For introducing a fuel mixture and for discharging the exhaust gases, a rotating device is provided between the rotor and a housing. This rotating device comprises a plurality of inlet and outlet openings. These inlet and outlet openings must be in relation to an opening of the cylinder of the piston-cylinder unit per cycle to be performed, that is, at the right time, have such a Winkeiposition that the combustion chamber of the cylinder is either open or closed.
Die Koordinierung dieser Bewegungen sowie die notwendige Abdichtung zwischen dem Zylin- der sowie auch dem Gehäuse ist konstruktiv und damit auch fertigungstechnisch relativ aufwendig, insbesondere wenn eine Verstellung bzw. Justierung der Öffnungs- bzw. Schließungszeitpunkte des Zylinders realisierbar sein soll. The coordination of these movements and the necessary sealing between the cylinder as well as the housing is constructive and thus relatively expensive to manufacture, especially if an adjustment or adjustment of the opening or closing times of the cylinder should be feasible.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Rotationsverbrennungsmotor sowie ein Verfahren zur Einstellung der Steuerzeiten des Rotationsverbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, mit denen in kostengünstiger, einfacher und zuverlässiger Weise die Kraftstoffzuführung sowie Abgasabführung bei einem effizienten Betrieb des Motors ermöglicht wird. The invention is therefore an object of the invention to provide a rotary internal combustion engine and a method for adjusting the timing of the rotary internal combustion engine available, which in a cost effective, simple and reliable manner, the fuel supply and exhaust removal is made possible in an efficient operation of the engine.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotor nach An- spruch 1 sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Einsteilung der Steuerzeiten nach Anspruch 14 gelöst. This object is achieved by the rotary internal combustion engine according to claim 1 and by the inventive method for dividing the control times according to claim 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Rotationsverbrennungsmotors sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben. Advantageous embodiments of the rotary internal combustion engine are specified in the subclaims 2 to 13.
Es wird erfindungsgemäß ein Rotationsverbrennungsmotor mit einer feststehenden Pieuella- gerachse und einem Rotor, auf dem um die Drehachse rotierbar Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, zur Verfügung gestellt, wobei der Rotationsverbrennungsmotor weiterhin eine Steuereinheit zum Öffnen und Schließen der Kolben-Zylinder-Einheiten je nach durchzuführen- dem Takt aufweist und an den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten angeschlossene Pleuel drehbar auf der Pleuellagerachse gelagert sind. Erfindungsgemäß umfasst die Steuereinheit eine Schiebeeinrichtung zur Freigabe bzw. Schließung einer Zyünderöffnung, wobei die Schiebeeinrichtung um den Rotor drehbar angeordnet ist und lediglich einen Öffnungsbereich zum Einlassen von Treibstoff und Auslassen von Abgasen und einen Schüeßungsbereich zum Ver- schließen der Zylinder zwecks Komprimieren und Ermöglichung der explosionsbedingten Expansion aufweist. Die Schiebeeinrichtung umfasst somit im Wesentlichen zwei Segmente, nämlich ein erstes Segment zur Realisierung einer Öffnung zwecks Einlassen von Treibstoff und Auslassen von Abgasen und ein zweites Segment zur Realisierung der Schließung des Zylinders zwecks Komprimieren und Ermöglichung der explosionsbedingten Expansion. Bei Aus- gestaltung der Schiebeeinrichtung in Ringform umfassen die beiden genannten Segmente im Wesentlichen jeweils zirka 180°. Die Kolben-Zylinder-Einheiten sind auf dem Rotor radial um die Pleuellagerachse verteilt angeordnet, wobei die Pleueliagerachse exzentrisch in Bezug zu einer durch die Kolben-Zylinder-Einheiten gebildeten Kreisbahn angeordnet ist. Demzufolge sind Ventile der Kolben-Zylinder-Einheiten ebenfalls entlang einer im Wesentlichen kreisförmigen Umlaufbahn der Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet. Der erfindungsgemäße Rotations- Verbrennungsmotor weist den Vorteil einer einfachen und damit kostengünstig zu realisierenden Ausgestaltung hinsichtlich der Öffnung und Schließung der Zylinder auf, da nur ein Öffnungsbereich und ein Schließungsbereich vorgesehen sind. It is according to the invention a rotary internal combustion engine with a fixed Pieuella- gerachse and a rotor on which rotatable about the axis of rotation piston-cylinder units are arranged provided, wherein the rotary combustion engine further comprises a control unit for opening and closing the piston-cylinder units depending Having to perform the clock and connected to the piston of the piston-cylinder units connecting rods are rotatably mounted on the connecting rod bearing axis. According to the invention, the control unit comprises a shifter for opening or closing a cylinder opening, the shifter being rotatable about the rotor and having only an opening area for the admission of fuel and exhaust of exhaust gases and a check area for closing the cylinders to compress and allow the explosion Expansion has. Thus, the pusher essentially comprises two segments, namely a first segment for realizing an opening for the purpose of admitting fuel and exhausting exhaust gases, and a second segment for realizing the closure of the cylinder for compressing and facilitating explosion-induced expansion. When designing the sliding device in the form of a ring, the two mentioned segments essentially each comprise approximately 180 °. The piston-cylinder units are radially around on the rotor the Pleuellagerachse arranged distributed, wherein the Pleueliagerachse is arranged eccentrically with respect to a circular path formed by the piston-cylinder units. As a result, valves of the piston-cylinder units are also arranged along a substantially circular orbit of the piston-cylinder units. The rotary internal combustion engine according to the invention has the advantage of a simple and thus cost-effective to be realized embodiment with respect to the opening and closing of the cylinder, since only one opening area and a closing area are provided.
Die Pleuellagerachse ist dabei zunächst als eine virtuelle Achse anzusehen, die eine fest- stehende Position und Ausrichtung im Raum aufweist. The connecting rod bearing axis is initially to be regarded as a virtual axis, which has a fixed position and orientation in space.
Vorzugsweise ist die Schäebeeinrichtung als ein Nockenschieber in Form eines im Wesentlichen ringförmigen drehbaren Kurvenkörpers ausgestaltet. Der Kurvenkörper kann auch als Kurvenschablone bezeichnet sein und äst somit ein im Wesentlichen ringförmiges Element, in dem Kur- venbereiche zur Steuerung der Ventile angeordnet sind. Preferably, the Schäebeeinrichtung is designed as a cam slider in the form of a substantially annular rotary cam body. The cam body may also be referred to as a cam template, and thus estates a substantially annular element in which cam areas are arranged for controlling the valves.
In alternativer Ausgestaltung ist die Schiebeeinrichtung ein Äquatorschieber in Form eines im Wesentlichen ringförmigen drehbaren Elementes, in welchem der Öffnungsbereich angeordnet ist. Der Öffnungsbereich ist dabei ein Bereich einer Öffnung im ringförmigen drehbaren Ele- ment, vorzugsweise in Form eines Langlochs. Der Schiießungsbereich ist der Bereich des ringförmigen drehbaren Elementes, der nicht die Öffnung aufweist. In an alternative embodiment, the sliding device is an equatorial slide in the form of a substantially annular rotatable element, in which the opening region is arranged. The opening region is a region of an opening in the annular rotatable element, preferably in the form of a slot. The shooting area is the area of the annular rotatable element that does not have the opening.
Die erfindungsgemäße Schiebeeinrichtung, als Nockenschieber ausgestaltet oder als Äquatorschieber ausgestaltet, wird mittels wenigstens eines Stirnradgetriebes angetrieben. Dieses Stirnradgetriebe kann z. B. eine Übersetzung von 2 : 1 ermöglichen, um zu bewirken, dass sich bei einer Drehung des Rotors um 360° die Schiebeeinrichtung um lediglich 180° mit demselben Drehsinn dreht. Das bedeutet, dass mittels des Stirnradgetriebes eine Drehzahl der Schiebeeinrichtung realisierbar ist, die lediglich halb so groß ist wie die Drehzahl des Rotors, auf dem die Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass jede Kolben-Zyünder-Einheit je durchzuführendem Takt entweder geöffnet oder geschlossen wird. Da bei einem Viertaktmotor der jeweils gleiche Takt immer nur in jedem vierten Hub durchgeführt wird, lassen sich somit die Kolben-Zylinder-Einheiten zielgerichtet und genau hinsichtlich der Öffnung zum Einlassen von Kraftstoff und Auslassen von Abgasen sowie der Schließung zwecks Verdichtung und Expansion ansteuern. Vorzugsweise sind je Stirnradgetriebe drei Übersetzungsstufen angeordnet, wobei ein zentrales Zahnrad fest mit dem Rotor verbunden ist und dieses zentrale Zahnrad mit wenigstens einem zweiten Zahnrad im Eingriff steht, wodurch die erste Übersetzungsstufe realisiert ist, und das zweite Zahnrad mit einem dritten Zahnrad kämmt, wodurch die zweite Übersetzungsstufe reali- siert ist, wobei das dritte Zahnrad mit einer Innenverzahnung an der Schiebeeinrichtung kämmt, wodurch die dritte Übersetzungsstufe realisiert ist. Durch den Eingriff des dritten Zahnrades in die Innenverzahnung der Schiebeeinrichtung wird die Drehbewegung des Rotors über- bzw. untersetzt auf die Schiebeeinrichtung übertragen, wobei je nach Über- bzw. Untersetzungsverhältnis die Drehzahl und das Drehmoment variiert werden. Das Stirnradgetriebe kann derart ausgestaltet sein, dass es durch seine Übersetzungsstufen eine Untersetzung von 2 : 1 realisiert, um zu erreichen, dass steh die Schiebeeinrichtung mit der halben Drehzahl mit demselben Drehsinn wie der des Rotors um die Rotorachse dreht. The sliding device according to the invention, designed as a cam slider or configured as an equator, is driven by means of at least one spur gear. This spur gear can z. B. allow a translation of 2: 1, to cause that upon rotation of the rotor by 360 °, the slider rotates by only 180 ° with the same direction of rotation. This means that by means of the spur gear, a speed of the sliding device is realized, which is only half as large as the rotational speed of the rotor on which the piston-cylinder units are arranged. By this configuration it is achieved that each piston-Zyünder unit is either opened or closed per cycle to be performed. Since in a four-stroke engine, the same clock is always carried out only in every fourth stroke, thus the piston-cylinder units can target and accurately control the opening for the admission of fuel and exhaust gases and the closure for the purpose of compression and expansion. Preferably, three gear ratios are arranged per spur gear, wherein a central gear is fixedly connected to the rotor and this central gear is engaged with at least one second gear, whereby the first gear ratio is realized, and the second gear meshes with a third gear, whereby the second gear ratio is realized, wherein the third gear meshes with an internal toothing on the sliding device, whereby the third gear ratio is realized. By the engagement of the third gear in the internal toothing of the sliding device, the rotational movement of the rotor over- or under-transmitted to the sliding device, wherein depending on the transmission or reduction ratio, the rotational speed and the torque can be varied. The spur gear can be configured such that it implemented by its translation stages a reduction of 2: 1, in order to achieve that stand the sliding device rotates at half the rotational speed with the same direction of rotation of the rotor about the rotor axis.
Dabei kann z. B. die erste Übersetzungsstufe ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 haben und die beiden nachfolgenden Übersetzungsstufen ein Übersetzungsverhältnis zusammen von 2 : 1 haben, oder die beiden ersten Übersetzungsstufen realisieren jeweils eine Untersetzung, so dass eine Gesamt-Übersetzung von 2 : 1 realisiert wird. Dadurch, dass die beiden ersten Übersetzung sstufen durch jeweils drei Zahnräder realisiert sind, wird derselbe Drehsinn der mit dem dritten Zahnrad kämmenden Schiebeeinrichtung wie der des Rotors erreicht. It can be z. B. the first gear ratio have a ratio of 1: 1 and the two subsequent gear ratios together have a ratio of 2: 1, or the two first gear ratios each realize a reduction, so that a total translation of 2: 1 is realized. The fact that the first two translation stages are realized by three gears, the same direction of rotation of meshing with the third gear shifter as that of the rotor is achieved.
Zur Erzielung einer Abdichtwirkung der als Äquatorschieber ausgestalteten Schiebeeinrichtung ist vorgesehen, dass der Äquatorschieber im Querschnitt im Wesentlichen eine Kreisringform aufweist, wobei seine innere Umfangsfläche eine konkave Wölbung hat. Somit weist die innere Umfangsfläche des Äquatorschiebers die Form eines Kugeisegmentes auf, welches in Schei- benform aus dem Bereich des maximalen Durchmessers der Kugel geschnitten ist. In order to achieve a sealing effect of the sliding device designed as an equatorial slide, it is provided that the equatorial slide has a substantially circular shape in cross-section, its inner circumferential surface having a concave curvature. Thus, the inner peripheral surface of the equatorial slide is in the shape of a spherical segment which is cut in a disc shape from the maximum diameter range of the sphere.
Die konkave Wölbung entspricht somit derjenigen eines scheibenförmigen Kugelsegmentes, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse liegt und dessen Dicke der Breite der konkaven Wölbung entspricht. The concave curvature thus corresponds to that of a disk-shaped spherical segment whose center lies on the axis of rotation and whose thickness corresponds to the width of the concave curvature.
Eine derartige Schiebeeinrichtung lässt sich auch an quer durchströmten Reihenmotoren zur Einbringung der Brenngase sowie zur Entgasung der Brennkammern verwenden, wenn der Äquatorschieber um den Motorbiock herumgeführt wird. Es kann dabei je Brenn räum Öffnung ein Äquatorschieber angewendet werden, oder nur ein Äquatorschieber verwendet werden, der alle Brennraumöffnungen öffnet bzw. schließt. Zur Stabilisierung ist in bevorzugter Ausführungsform vorgesehen, dass die Pleuellagerachse durch eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachsen-Längsachse verlaufende drehbar gelagerte Scheibe abgestützt ist. Diese Lagerung kann mittels Gleit-, Kugel- oder Hybridlager realisiert sein. Durch die allseitige Abstützung der Pleuellagerachse ist die Einiei- tung einer Vielzahl von radial auf die Pleuellagerachse wirkenden Kräfte möglich, die durch die radial um die Pleuellagerachse herum angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten aufgebracht werden. Such a sliding device can also be used on transversely flowed in-line engines for introducing the fuel gases and for degassing of the combustion chambers when the equator is guided around the engine block. It can be used for each Brenn raum opening an equator, or only a Equator be used, which opens and closes all combustion chamber openings. For stabilization, it is provided in a preferred embodiment that the connecting rod bearing axis is supported by a rotatably mounted disc extending substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis longitudinal axis. This storage can be realized by means of sliding, spherical or hybrid bearings. The all-round support of the connecting-rod bearing axis allows the introduction of a large number of forces acting radially on the connecting-rod bearing axis, which forces are applied by the piston-cylinder units arranged radially around the connecting-rod bearing axis.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schiebeeinrichtung durch wenigstens drei Stirnradgetriebe angetrieben wird, wobei der Eingriff der die Schiebeeinrichtung antreibenden Zahnräder am inneren Umfang der Schiebeeinrichtung in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen erfolgt. Damit wird erreicht, dass die Schiebeeinrichtung in Form des Nockenschiebers oder des Äquatorschiebers durch mechanische Verbindung mit Antriebsrädern automatisch zentriert wird. Diese auch als Dreipunkt-Stützung bezeichnete Zentrierung erfolgt vorzugsweise in 120°-Anordnung der Räderpaare der Stirnradgetriebe. Vorzugsweise sind dabei die Achsen der Zahnräder der Stirnradgetriebe derart gelagert, dass sie auf jeweiligen Kreisbahnen um das Zentralrad herum verschiebbar sind und in unterschiedlichen Positionen fixierbar sind, um eine unten näher erläuterte Einstellung der Steuerzeiten zu ermöglichen. in weiterer bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass Ventile zum Öffnen und Schließen von Zylindern der Kolben-Zylinder-Einheiien in zwei translatorischen Freiheitsgraden durch die als Nockenschieber ausgebildete Schiebeeinrichtung geführt sind. Der erste translatorische Freiheitsgrad entspricht dabei der Ventil-Betätigungsrichtung und der zweite translatorische Freiheitsgrad ist eine Richtung senkrecht zur Ventil-Betätigungsrichtung. Der Zwangslauf wird durch geeignete Formelemente am Ventil und/oder am Nockenschieber gewährleistet. In a further preferred embodiment, it is provided that the sliding device is driven by at least three spur gear, wherein the engagement of the gear driving the sliding means takes place at the inner circumference of the sliding means at substantially regular intervals. This ensures that the sliding device is automatically centered in the form of the cam slider or Equatorschiebers by mechanical connection with drive wheels. This centering, also referred to as three-point support, is preferably carried out in a 120 ° arrangement of the pairs of wheels of the spur gear. Preferably, the axes of the gears of the spur gear are mounted such that they are displaceable on respective circular paths around the central wheel and can be fixed in different positions to allow a below explained in more detail setting the timing. In a further preferred embodiment, it is provided that valves for opening and closing cylinders of the piston-cylinder units are guided in two translational degrees of freedom by the slider designed as a cam slider. The first translational degree of freedom corresponds to the valve actuating direction and the second translational degree of freedom is a direction perpendicular to the valve actuating direction. The forced operation is ensured by suitable form elements on the valve and / or the cam slide.
In einer ersten Ausgestaltungsalternative des erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotors ist vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, so dass die Bewegungen der Kolben in den Zylindern in unterschiedlichen Ebenen stattfinden. Mit den unterschiedlichen Ebenen ist dabei gemeint, dass bei einer derartigen Aufstellung des Rotationsverbrennungsmotors, in der die Pleuellagerachse senkrecht verläuft, die jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheiten unterschiedliche Höhen aufweisen. In einer zweiten Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten in einer Ebene angeordnet sind, so dass die Bewegungen der Kolben in den Zylindern in derselben Ebene stattfinden. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann der Motor derart ausgestaltet sein, dass an den Kolben und/oder an der Pleuellagerachse Kippgelenke angeordnet sind. Dazu ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine als Maschinenelement ausgebildete Pleuellagerachse ebenfalls rotiert. Das heifit, dass in dieser Ausführungsform die Pleuellagerachse nicht nur als imaginäre Achse zu verstehen ist, sondern als ein körperlich vorhandenes Bauteil. In a first embodiment alternative of the rotary internal combustion engine according to the invention it is provided that the piston-cylinder units are arranged in different planes, so that the movements of the pistons in the cylinders take place in different planes. With the different levels is meant that in such a list of rotary combustion engine, in which the connecting rod bearing axis is perpendicular, the respective piston-cylinder units have different heights. In a second embodiment variant, it is provided that the piston-cylinder units are arranged in a plane, so that the movements of the pistons in the cylinders take place in the same plane. In particular, in this embodiment, the engine may be configured such that tilting joints are arranged on the piston and / or on the connecting rod bearing axis. For this purpose, it is preferably provided that a connecting rod bearing axis designed as a machine element likewise rotates. That is, in this embodiment, the connecting-rod bearing axis is to be understood not only as an imaginary axis but as a physically existing component.
Eine solche sich mitdrehende Pleuellagerachse hat den Vorteil, dass sie gleichzeitig die Funktion des Abtriebs übernehmen kann. Damit werden außerdem die Stirnräder der Übersetzungsstufen zum Teil entlastet, so dass sie mit Geradverzahnung ausführbar sind. Dies wiederum ermöglicht, die Steuerzeiten genauer einstellen zu können. Such a co-rotating connecting rod bearing axis has the advantage that it can simultaneously take over the function of the output. Thus, the spur gears of the gear ratios are also partially relieved, so that they are executable with spur toothing. This in turn makes it possible to set the timing more accurately.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Zylinder der Kofben-Zylinder-Einheiten eine Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung umfasst. Diese wiederum umfasst vorzugsweise ein metallisches Element, welches auch Reduktionselement genannt werden kann, und welches abdichtbar derart im Brennraum angeordnet wer- den kann, dass der für die Verbrennung vorgesehene Raum im Zylinder um das eingeschobene Volumen des Reduktionselementes verringert ist, so dass beim Einfahren des Kolbens in den Zylinder die Kompression des Gases im Zylinder entsprechend vergrößert wird. Vorteiihafter- weise ist dabei das Reduktionselement verschiebbar angeordnet, so dass das Maß der Brennraumgrößenveränderung flexibel einstellbar ist und somit auch die Kompression flexibel ein- stellbar ist. Dabei ist selbstverständlich das Reduktionseiement gegenüber dem Zylinder dichtend angeordnet und bevorzugt in dem Bereich des Zylinders positioniert, in dem keine Kolbenbewegung erfolgt. In a further preferred embodiment, it is provided that at least one of the cylinders of the cofoil-cylinder units comprises a device for changing the combustion chamber size. This in turn preferably comprises a metallic element, which can also be called reduction element, and which can be arranged in the combustion chamber in a sealable manner such that the space provided for combustion in the cylinder is reduced by the inserted volume of the reduction element, so that upon retraction of the Pistons in the cylinder, the compression of the gas in the cylinder is increased accordingly. Advantageously, the reduction element is displaceably arranged so that the extent of the combustion chamber size change is flexibly adjustable and thus the compression can also be set flexibly. In this case, of course, the reduction element is sealingly arranged relative to the cylinder and preferably positioned in the region of the cylinder in which no piston movement takes place.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Einstellung der Steuer- zeiten des erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotors, bei dem zum Zweck der Einstellung der Zeiten der Öffnung und Schließung der Zylinderöffnungen die die Schiebeeinrichtung antreibenden zweiten und dritten Zahnräder des Stirnradgetriebes auf einer Kreisbahn um das zentrale Rad herum verschoben werden, wodurch erreicht wird, dass sich die Winkelposition der Schiebeeinrichtung in Bezug zum zentralen Zahnrad ändert. Durch Verschiebung der Rotationsachsen der Antriebsräder des Nockenschiebers bzw. des Äquatorschiebers auf dem Stator wird erreicht, dass sich die Position der Schiebeeinrichtung in Bezug zum zentralen Rad verändert. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Achsen der Zahnräder derart gelagert sind, dass sie auf Kreisbahnen um das Zentralrad herum verschiebbar und in unterschiedlichen Positionen fixierbar sind. Auf Grund dessen, dass je Stirnradgetriebe drei Übersetzungsstufen angeordnet sind, wobei ein zentrales Zahnrad fest mit dem Rotor verbunden ist, und dieses zentrale Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad im Eingriff steht, kommt es bei einer Verschiebung des zweiten Zahnrades auf einer Kreisbahn um das zentrale Rad herum zu einer Abrollbewegung des zweiten Zahnrades auf dem zentralen Rad, und zwar mit einem bestimmten Weg. Dadurch, dass das zweite Zahn- rad mit dem dritten Zahnrad kämmt, wird die Drehbewegung des zweiten Zahnrades bei seiner Abrollbewegung auf das dritte Zahnrad übertragen, wobei der durch die Kämmung des zweiten und dritten Zahnrades übertragene Weg eines Umfangspunktes genauso groß ist wie der Weg eines Umfangspunktes des zweiten Zahnrades bei seiner Abrollbewegung auf dem zentralen Rad. Dadurch, dass das dritte Zahnrad mit der Innenverzahnung der Schiebeeinrichtung kämmt, wird die Drehbewegung auf die Innenverzahnung der Schiebeeinrichtung übertragen, so dass die Schiebeeinrichtung in Bezug zum zentralen Rad verdreht wird. Es kann demzufolge ein einfaches Abrollen des dritten Zahnrades an der Innenverzahnung nicht stattfinden, sondern es kommt zur teilweisen Mitnahme der innenverzahnung. im Folgenden wird dieser Zusammenhang anhand der Winkelbeträge und Abrollstrecken erläutert. Bei einer Verschiebung der zweiten und dritten Zahnräder auf jeweils einer Kreisbahn um das zentrale Rad herum um einen bestimmten Winkelbetrag legt ein Umfangspunkt des zweiten Zahnrades eine erste Strecke zurück, die dem Produkt von Winkelbetrag und Umfang je 360° entspricht. A further aspect of the present invention is a method for adjusting the control times of the rotary internal combustion engine according to the invention for the purpose of adjusting the times of opening and closing of the cylinder openings, the second and third gears of the spur gear driving the slider on a circular path around the central wheel be moved around, whereby it is achieved that the angular position of the slider changes with respect to the central gear. By shifting the axes of rotation of the drive wheels of the cam slider or the equator on the stator is achieved that the position of the sliding device with respect to the central wheel changed. For this purpose, it is provided that the axes of the gears are mounted such that they are displaceable on circular paths around the central wheel and fixed in different positions. Due to the fact that each spur gear three translation stages are arranged, wherein a central gear is fixedly connected to the rotor, and this central gear is engaged with the second gear, it comes with a displacement of the second gear in a circular orbit about the central wheel around to a rolling movement of the second gear on the central wheel, with a certain path. The fact that the second gear meshes with the third gear, the rotational movement of the second gear is transmitted in its rolling movement to the third gear, wherein the transmitted by the meshing of the second and third gear path of a circumferential point is the same as the way one Due to the fact that the third toothed wheel meshes with the internal toothing of the sliding device, the rotational movement is transmitted to the internal toothing of the sliding device, so that the sliding device is rotated in relation to the central wheel. It can therefore not take place a simple rolling of the third gear on the internal teeth, but it comes to the partial entrainment of the internal teeth. In the following, this relationship is explained on the basis of the angular amounts and rolling distances. In a displacement of the second and third gears on each of a circular path around the central wheel around by a certain angle amount sets a circumferential point of the second gear back a first distance, which corresponds to the product of angular amount and circumference per 360 °.
Die Strecke, die ein Umfangspunkt des dritten Zahnrades bei dessen Verschiebe- und Drehbewegung durchführt, ist genauso lang wie die erste Strecke. Diese erste Strecke, aufgetragen auf dem Umfang der Innenverzahnung der Schiebeeinrichtung, ist jedoch wesentlich kürzer als die Strecke, die ein Umfangspunkt des dritten Zahnrades auf dem Umfang der Innenverzah- nung zurückzulegen hätte, wenn das dritte Zahnrad derart weit am Umfang der Innenverzahnung lediglich abrollen würde, dass es um den bestimmten Winkelbetrag verschoben ist. The distance that a peripheral point of the third gear performs in its displacement and rotation is the same length as the first distance. However, this first distance, applied to the circumference of the internal toothing of the sliding device, is substantially shorter than the distance that would have to cover a peripheral point of the third gear on the circumference of the internal gear, if the third gear would roll so far only on the circumference of the internal teeth in that it is shifted by the specific angle amount.
Das heißt, dass bei einer Verschiebung des dritten Zahnrades um den bestimmten Winkelbetrag ein Umfangspunkt des dritten Zahnrades wesentlich weniger Weg zurücklegt als er zurücklegen müsste, wenn er auf der Innenverzahnung abrollen würde. Auf Grund dessen kommt es bei Verschiebung der zweiten und dritten Zahnräder auf ihren Kreisbahnen um das zentrale Zahnrad herum zu einer teilweisen Mitnahme der Schiebeeinrichtung und somit ebenfalls zu einer Verschiebung bzw. Relativbewegung zwischen der Schiebeeinrichtung und dem zentralen Zahnrad, wodurch sich der Zeitpunkt einer Öffnung bzw. Schließung der Zylinderräume einstellen lässt. That is, with a displacement of the third gear by the predetermined angle amount, a circumferential point of the third gear travels much less distance than it would travel if it would roll on the internal gear. Due to this, when the second and third gears shift, their orbits are about central gear around a partial entrainment of the sliding means and thus also to a displacement or relative movement between the sliding means and the central gear, whereby the timing of opening or closing of the cylinder chambers can be adjusted.
Die beschriebene Verschiebung erfolgt vorzugsweise im Stillstand des Motors, wobei jedoch auch eine Verschiebung bei Betrieb des Motors nicht ausgeschlossen werden soll. The described displacement is preferably carried out at standstill of the engine, but also a shift during operation of the engine should not be excluded.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt dabei: The present invention will be described below with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings. It shows:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Rotationsverbrennungsmotor in Draufsicht, 1 shows a rotary combustion engine according to the invention in plan view,
Figur 2 eine Schnittansicht des Rotationsverbrennungsmotors gemäß dem in Figur 1 angedeuteten Schnittverlauf, FIG. 2 shows a sectional view of the rotary combustion engine according to the sectional profile indicated in FIG. 1,
Figur 3 eine schematische Darstellung der Ventilbetätigung, FIG. 3 shows a schematic illustration of the valve actuation,
Figur 4 ein Stirnradgetriebe zum Antrieb der Schiebeeinrichtung, FIG. 4 shows a spur gear for driving the sliding device,
Figur 5 eine Detailansicht der Ventilsteuerung durch Nockenschieber, FIG. 5 shows a detailed view of the valve control by cam slider,
Figur 6 einen Rotationsverbrennungsmotor mit Äquatorschieber in Draufsicht, Figur 7 eine Schnittansicht des Rotationsverbrennungsmotors gemäß dem in Figur 6 angedeuteten Schnittverlauf, 7 shows a sectional view of the rotary combustion engine according to the sectional profile indicated in FIG. 6, FIG.
Figur 8 einen Ausschnitt aus dem Äquatorschieber, Figur 9 eine Abwicklung des Äquatorschiebers, 8 shows a section of the equatorial slide, FIG. 9 shows a development of the equatorial valve,
Figur 10 einen Ausschnitt aus der Abwicklung des Äquatorschiebers gemäß Figur 9 im FIG. 10 is a detail of the development of the equatorial slide according to FIG. 9 in FIG
Einsatz an einem Zylinder, Figur 11 eine Vergrößerung des in Figur 10 dargestellten Äquatorschiebersegments, Figur 12 eine Detailansicht einer Kolben-Zylinder-Einheit in Ansicht von der Seite, 11 shows an enlargement of the equatorial slide segment shown in FIG. 10, FIG. 12 shows a detailed view of a piston-cylinder unit in a side view,
Figur 13 eine Detailansicht der Koiben-Zylinder-Einheit in Ansicht von der Seite mit einer Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung, und Figure 13 is a detail view of the Koiben cylinder unit in view from the side with a means for changing the combustion chamber size, and
Figur 14 ein Kippgelenk mit darin angeordneten Pleueln. Figure 14 a tilting joint with connecting rods arranged therein.
Der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor kann mit einer als Nockenschieber ausgebildeten Schiebeeinrichtung 200, wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt, oder mit einer als Äquatorschieber ausgebildeten Schiebeeinrichtung 200, wie in den Figuren 6 bis 13 dargestellt, ausgestaltet sein. The rotary internal combustion engine according to the invention can be configured with a sliding device 200 designed as a cam slider, as shown in FIGS. 1 to 5, or with a sliding device 200 designed as an equator slider, as shown in FIGS. 6 to 13.
Zunächst wird Bezug genommen auf den Rotationsverbrennungsmotor mit Nockenschieber. Wie in Figur 1 dargestellt ist, umfasst dieser Rotationsverbrennungsmotor einen Rotor 1 , der drehbar auf einem Stator 2 angeordnet ist. Mit dem Rotor 1 fest verbunden sind Kolben-Zylinder-Einrichtungen 100, die jeweils einen Kolben 110 sowie einen Zylinder 120 aufweisen. An die Kolben 110 sind Pleuel 123 angeschlossen, die drehbar auf einer PleuellagerachseFirst, reference will be made to the rotary internal combustion engine with cam slider. As shown in FIG. 1, this rotary combustion engine includes a rotor 1 rotatably disposed on a stator 2. Firmly connected to the rotor 1 are piston-cylinder devices 100, each having a piston 110 and a cylinder 120. To the piston 110 connecting rods 123 are connected, which are rotatable on a connecting rod bearing axis
10 gelagert sind. An die Zylinder 120 schließen sich Ventile 124 an, mit denen die Brennräume 122 der Zylinder 120 mit Brennstoff beschickt werden können sowie Abgase entlassen werden können. Der Rotor 1 ist dabei derart drehbar gelagert, dass er sich um die zentrale Drehachse10 are stored. Close to the cylinder 120 are valves 124, with which the combustion chambers 122 of the cylinder 120 can be charged with fuel and exhaust gases can be discharged. The rotor 1 is rotatably mounted such that it is about the central axis of rotation
1 1 drehen kann. Bei Durchführungen der typischen vier Takte eines Viertaktmotors werden bei jedem vierten Hub der Kolben 110 in den Zylindern 120 Explosionen der Brennstoffgemische durchgeführt, so dass sich der jeweilige Kolben 110 von den Ventilen 124 entfernt. Diese translatorische Bewegung wird auf Grund der AbStützung der Pleuel 123 auf der Pleueilager- achse 10 in eine rotatorische Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheiten 100 und demzufolge des Rotors 1 übertragen. Diese Drehbewegung ist nutzbar, z. B. für Arbeitsvorgänge oder auch zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges. 1 1 can turn. In implementations of the typical four strokes of a four-stroke engine, explosions of the fuel mixtures are performed every four strokes of the pistons 110 in the cylinders 120, so that the respective pistons 110 move away from the valves 124. This translational movement is transmitted due to the support of the connecting rod 123 on the Pleueilager- axis 10 in a rotational movement of the piston-cylinder units 100 and consequently of the rotor 1. This rotational movement is usable, for. B. for operations or to drive a motor vehicle.
Zur Ansteuerung der Ventile 124 ist eine Schiebeeinrichtung 200 vorgesehen, die in den Figuren 1 bis 5 durch einen Kurvenkörper 230 realisiert ist, der, wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist, einen Absatz aufweist, der die Grenze zwischen einem Öffnungsbereich 210 und einem Schließungsbereich 220 darstellt, ist der Öffnungsbereich 210 mit einem Ventil 124 im Eingriff, wie es z. B. bei der Koiben-Zylinder-Einheit III der Fall ist, führt dies zu einer Öffnung der Zylinderöffnung 21 des Zylinders 120. Ist dagegen der Schließungsbereich 220 im Eingriff mit dem Ventil 124, wie es bei der Koiben-Zylinder-Einheit I der Fall ist, verschließt das Ventil 124 die Zylinderöffnung 121. Derart kann durch die Schiebeeinrichtung 200 der Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Expansionstakt und Ausstoßtakt realisiert werden. For driving the valves 124, a sliding device 200 is provided, which is realized in Figures 1 to 5 by a cam body 230, which, as can be seen in particular from Figure 1, has a shoulder which defines the boundary between an opening portion 210 and a closing portion 220th represents, the opening portion 210 with a valve 124 is engaged, as z. B. in the case of the Koiben-cylinder unit III, this leads to an opening of the cylinder opening 21 of the cylinder 120. On the other hand, the closing area 220 is in engagement with the valve 124, as is the case with the Koiben-cylinder unit I. is, the valve closes 124, the cylinder opening 121. In this way can be realized by the shifter 200 of the intake stroke, compression stroke, expansion stroke and exhaust stroke.
Insbesondere aus Figur 2 ist ersichtlich, dass der Rotationsverbrennungsmotor weiterhin einen Abgas-Ansaugkanal 810 aufweist, mit dem das Abgas herausgelassen werden kann sowie Brennstoff angesaugt werden kann. In particular, from Figure 2 it can be seen that the rotary combustion engine further comprises an exhaust gas intake passage 810, with which the exhaust gas can be let out and fuel can be sucked.
Ersichtlich ist, dass sich der Rotor 1 sowie die Schiebeeinrichtung 200 in derselben Drehrich- tung 1000 bewegen. It can be seen that the rotor 1 and the sliding device 200 move in the same direction of rotation 1000.
An einem weiter unten noch detaillierter beschriebenen Stirnradgetriebe ist der Abtrieb 820 des Rotationsverbrennungsmotors vorgesehen. Dieser führt durch einen Hohlraum 830, der weiteren Platz zur Anordnung von Nebenaggregaten bietet. Versorgungsleitungen zum Transport von Brennstoff oder Schmierstoffen können zumindest bereichsweise parallel zur Drehachse 1 1 angeordnet sein. At a spur gear described in more detail below, the output 820 of the rotary internal combustion engine is provided. This leads through a cavity 830, which offers more space for the arrangement of ancillaries. Supply lines for transporting fuel or lubricants can be arranged at least in regions parallel to the axis of rotation 1 1.
In Figur 3 ist ersichtlich, wie die Kurvenkörper 230 der als Nockenschieber ausgestalteten Schiebeeinrichtung 200 die Ventile 124 betätigen können, wobei die Ventile 124 selbstverständlich nicht wie in Figur 3 dargestellt nebeneinander, sondern im Wesentlichen um 90° ver- setzt um die Drehachse herum angeordnet sind. FIG. 3 shows how the cam bodies 230 of the sliding device 200 designed as a cam slider can actuate the valves 124, wherein the valves 124 are of course not arranged side by side as shown in FIG. 3 but essentially offset by 90 ° around the axis of rotation ,
Aus Figur 4 ist der Antrieb der Schiebeeinrichtung 200 erkennbar. Ersichtlich ist ein zentrales Rad 301 , welches auf der Drehachse 11 sitzt und fest mit dem Rotor 1 verbunden ist. Der Schiebeeinrichtungsantrieb 300 umfasst drei Stirnradgetriebe, nämlich das erste Stirnrad- getriebe 310, das zweite Stirnradgetriebe 320 sowie das dritte Stirnradgetriebe 330, die im Wesentlichen in Winkeln zueinander von 120° um das zentrale Rad 301 herum angeordnet sind. Jedes Stirnradgetriebe umfasst ein zweites Zahnrad 302, welches mit dem zentralen Zahnrad 301 kämmt sowie ein drittes Zahnrad 303, welches mit dem zweiten Zahnrad 302 und einer Innenverzahnung 304 der Schiebeeinrichtung 200 kämmt. Die Drehbewegung des zentralen Zahnrades 301 wird auf das zweite Zahnrad 302 und von diesem auf das dritte Zahnrad 303 übertragen, wobei das zweite und das dritte Zahnrad 302, 303 drehbar auf dem Stator 2 angeordnet sind. Dadurch wird die Drehbewegung vom zentralen Zahnrad 301 auf die Schiebeeinrichtung 200, die, wie in Figur 4 dargestellt, ein Nockenschieber sein kann, oder alternativ als Äquatorschieber ausgebildet sein kann, übertragen. Durch die Anordnung der ersten Über- setzungsstufe 340, der zweiten Übersetzungsstufe 350 sowie der dritten Übersetzungsstufe 360 ist der Drehsinn der Schiebeeinrichtung 200 derselbe wie der Drehsinn des zentralen Rades 301. Durch die wie in Figur 4 dargestellte Untersetzung wird erreicht, dass sich die Schiebeeinrichtung 200 mit einer Drehzahl dreht, die halb so groß ist wie die Drehzahl des zentralen Rades 301. Es iässt sich dadurch in einfacher Weise die jeweilige Öffnung bzw. Schließung eines Zylinders in Abhängigkeit vom zu realisierenden Takt erreichen. From Figure 4, the drive of the sliding device 200 can be seen. It is apparent that a central wheel 301, which sits on the axis of rotation 11 and is fixedly connected to the rotor 1. The slider device 300 includes three spur gears, namely, the first spur gear 310, the second spur gear 320, and the third spur gear 330, which are disposed substantially at angles of 120 ° about the center gear 301. Each spur gear comprises a second gear 302, which meshes with the central gear 301 and a third gear 303, which meshes with the second gear 302 and an internal gear 304 of the sliding device 200. The rotational movement of the central gear 301 is transmitted to the second gear 302 and from there to the third gear 303, wherein the second and the third gear 302, 303 are rotatably mounted on the stator 2. Thereby, the rotational movement from the central gear 301 to the sliding device 200, which, as shown in Figure 4, may be a cam slider, or alternatively may be formed as equator, transmitted. Due to the arrangement of the first transmission stage 340, the second transmission stage 350 and the third transmission stage 360, the direction of rotation of the sliding device 200 is the same as the direction of rotation of the central one By means of the reduction shown in FIG. 4, it is achieved that the sliding device 200 rotates at a rotational speed which is half the speed of the central wheel 301. This makes it possible in a simple manner to open the respective opening or closing reach a cylinder depending on the clock to be realized.
In Figur 5 ist dargestellt, mit welcher konstruktiven Ausgestaltung die Ventile 24 zwangsgeführt werden, nämlich durch einen entsprechenden Formschluss zwischen den Ventilen 124 und den Kurvenkörpern 230, wobei bevorzugt zwischen diesen beiden Elementen weiterhin eine Ventilandruckfeder 125 vorgesehen ist. Dadurch wird eine Zwangsführung der Ventile 124 in zwei translatorischen Freiheitsgraden erreicht, nämlich in Richtung der Bewegung der Ventile 124 sowie senkrecht dazu. In FIG. 5 it is shown with which structural design the valves 24 are forcibly guided, namely by a corresponding positive connection between the valves 124 and the cam bodies 230, wherein a valve pressure spring 125 is preferably provided between these two elements. As a result, forced guidance of the valves 124 is achieved in two translatory degrees of freedom, namely in the direction of movement of the valves 124 and perpendicular thereto.
Es ist aus Figur 4 ersichtlich, dass die Schiebeeinrichtung 200 lediglich einen Öffnungsbereich 210 sowie einen Schiießungsbereich 220 aufweist. Zur Einstellung der Öffnung bzw. der Schließung der Ventile 124 können die zweiten Zahnräder 302 und dritten Zahnräder 303 auf Kreisbahnen 390 verschoben werden, wie es die in Figur 4 angedeutete Verschiebung 391 darstellt. Durch diese Verschiebung wird erreicht, dass sich auch die Schiebeeinrichtung 200 um einen geringen Winkelbetrag in Bezug zum zentralen Rad 301 verschiebt, so dass somit der Beginn des Öffnungsprozesses bzw. des Schließungsprozesses der Zylinder eingestellt werden kann. Die Verschiebung 391 der Achsen 380 erfolgt vorzugsweise in Langlöchern im Stator 2. It can be seen from FIG. 4 that the sliding device 200 has only one opening area 210 and one shooting area 220. To adjust the opening or the closing of the valves 124, the second gears 302 and third gears 303 can be moved to circular paths 390, as it represents the displacement 391 indicated in Figure 4. As a result of this displacement, it is also achieved that the sliding device 200 shifts by a small angle with respect to the central wheel 301, so that the beginning of the opening process or the closing process of the cylinders can thus be adjusted. The displacement 391 of the axles 380 preferably takes place in oblong holes in the stator 2.
In Figur 6 ist der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor mit einer als Äquatorschieber ausgestalteten Schiebeeinrichtung 200 dargestellt. Generell erfolgt der Antrieb dieser Schiebeeinrichtung ebenso wie in Figur 4 erläutert. Diese Schiebeeinrichtung ist ein im Wesentlichen ringförmiges Element 240, welches mit der halben Drehzahl des Rotors 1 um die Drehachse 1 1 läuft. Umgeben ist die Schiebeeinrichtung 200 von einem Abgas-Ansaugregister 8 1. Die als Äquatorschieber ausgestaltete Schiebeeinrichtung 200 weist Öffnungsbereiche 210 sowie Schließungsbereiche 220 auf, wie insbesondere aus Figur 7 ersichtlich ist. Durch den Öffnungsbereich 2 0 wird ein jeweiliger Zylinder 120 geöffnet und durch den Schließungsbereich 220 geschlossen. Insbesondere aus Figur 7 ist ersichtlich, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten 100 in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, nämlich in der ersten Ebene 510 bis vierten Ebene 540. Das heißt, dass sich die Kolben 10 jeweils in parallelen Ebenen bewegen. Zur Abstützung der Pleuellagerachse 10 ist dabei eine Scheibe 370 vorgesehen, die mittels geeigneter Lager 371 abgestützt wird, um in stabiler Weise die Kräfte der Kolben 110 aufnehmen zu können. Aus Figur 7 ist weiterhin ersichtlich, dass der Abtrieb 820 z. B. mit einem zweiten Zahnrad 302 verbunden sein kann, um so die Drehbewegung des zweiten Zahnrades zur Verfügung zu stellen. In den Figuren 8 bis 11 ist die Funktionsweise der als Äquatorscheibe ausgestalteten Schiebeeinrichtung 200 dargestellt. In Figur 8 ist ersichtlich, dass die Schiebeeinrichtung 200 über dem Brennraum 122 eines Zylinders 120 verläuft. Dabei ist, je nach Winkelposition der Schiebeeinrichtung 200, der Öffnungsbereich 210 oder der Schiießungsbereich 220 über der Zylinderöffnung 121 positioniert, um somit den Brennraum 121 zu öffnen bzw. zu schließen. FIG. 6 shows the rotary internal combustion engine according to the invention with a sliding device 200 designed as an equator slider. In general, the drive of this sliding device takes place as explained in FIG. This sliding device is a substantially annular element 240, which runs at half the speed of the rotor 1 about the axis of rotation 1 1. The sliding device 200 is surrounded by an exhaust gas suction register 8. The sliding device 200 designed as an equator valve has opening regions 210 as well as closure regions 220, as can be seen in particular from FIG. Through the opening area 20, a respective cylinder 120 is opened and closed by the closing area 220. It can be seen in particular from FIG. 7 that the piston-cylinder units 100 are arranged in different planes, namely in the first plane 510 to the fourth plane 540. That is to say, the pistons 10 each move in parallel planes. To support the Pleuellagerachse 10 while a disc 370 is provided, which is supported by means of suitable bearings 371 to accommodate the forces of the piston 110 in a stable manner can. From Figure 7 is further seen that the output 820 z. B. may be connected to a second gear 302 so as to provide the rotational movement of the second gear available. FIGS. 8 to 11 illustrate the mode of operation of the sliding device 200 designed as an equatorial disk. It can be seen in FIG. 8 that the sliding device 200 extends over the combustion chamber 122 of a cylinder 120. In this case, depending on the angular position of the sliding device 200, the opening region 210 or the Schiießungsbereich 220 is positioned above the cylinder opening 121, thus opening or closing the combustion chamber 121.
Die in Figur 9 dargestellte Abwicklung der Schiebeeinrichtung 200 zeigt deutlich, dass die Öffnungsbereiche 210 um jeweils 90° zueinander versetzt im ringförmigen Element der Schiebeeinrichtung 200, bezogen auf die unterschiedlichen Ebenen 510, 520, 530 und 540 angeordnet sind. Somit iässt sich die Durchführung der Takte des Verbrennungsmotors je Kolben-Zylinder- Einheit 100 realisieren. Der Öffnungsbereich in der Schiebeeinrichtung 200 umfasst maximal einen Winkelbereich von 80°. The development of the sliding device 200 shown in FIG. 9 clearly shows that the opening regions 210 are offset by 90 ° from each other in the annular element of the sliding device 200, relative to the different planes 510, 520, 530 and 540. Thus, it is possible to implement the cycles of the internal combustion engine per piston-cylinder unit 100. The opening area in the sliding device 200 comprises a maximum of an angular range of 80 °.
Dabei sollten, wie in Figur 10 dargestellt, die Öffnungsbereiche 210 derart angeordnet sein, dass für einen minimalen Zeitraum zwei benachbarte Zylinder 120 bzw. deren Zylinderöffnun- gen 121 von Öffnungsbereichen 210 überdeckt sind. Dies äst in vergrößerter Darsteliung noch einmal in Figur 1 gezeigt. Das heißt, dass eine der dort dargestellten Zylinderöffnungen 121 momentan von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand übergeht und der benachbarte Zylinder von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand übergeht. In Figur 12 ist ein Ausschnitt aus dem Rotationsverbrennungsmotor gezeigt, der als Schiebeeinrichtung 200 einen Äquatorschieber aufweist. Zwischen Zylinder 120 und Schiebeeinrichtung 200 sind wenigstens ein Dichtring 860 sowie eine Andruckfeder 870 zur Gewährleistung der Abdichtung zwischen Zylinder 120 und Schiebeeinrichtung 200 vorgesehen. Die Dichtringe können mit den Andruckfedern oder hydraulisch an die Schiebeeinrichtung 200 gedrückt wer- den. Zur Minimierung der Reibung ist eine Lagerung zwischen Rotor 1 und Stator 2 vorgesehen. In this case, as shown in FIG. 10, the opening regions 210 should be arranged such that two adjacent cylinders 120 or their cylinder openings 121 are covered by opening regions 210 for a minimum period of time. This is shown in enlarged illustration again in FIG. That is, one of the cylinder openings 121 shown there is currently transitioning from an open state to a closed state and the adjacent cylinder is transitioning from a closed state to an open state. FIG. 12 shows a section of the rotary internal combustion engine which has an equator slide as the sliding device 200. Between cylinder 120 and sliding device 200 at least one sealing ring 860 and a pressure spring 870 are provided to ensure the seal between the cylinder 120 and sliding device 200. The sealing rings can be pressed with the pressure springs or hydraulically to the sliding device 200. To minimize the friction bearing between rotor 1 and stator 2 is provided.
Die Anordnung eines Dichtringes 860 ist möglich, wenn der Brennraumabschluss ebenfalls die Form eines Kugeiäquators aufweist. Figur 13 zeigt den in Figur 12 ausgewählten Ausschnitt, jedoch mit dem Zusatz einer Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung 700. Diese Einrichtung zur Brennraumgrößenverän- derung 700 umfasst ein Reduktionselement 710, welches in den Brennraum 122 des Zylinders 120 eingefahren werden kann und demzufolge dessen Volumen verringern kann, wodurch die Kompression des Gases im Zylinder 120 einstellbar ist. Die Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung 700 kann neben dem Reduktionselement 710 einen Spindeltrieb umfassen, mit dem das Reduktionselement 710 verschiebbar ist. The arrangement of a sealing ring 860 is possible if the combustion chamber end also has the shape of a ball equator. FIG. 13 shows the detail selected in FIG. 12, but with the addition of a device for the combustion chamber size change 700. This device for the combustion chamber size variation 700 comprises a reduction element 710 which can be retracted into the combustion chamber 122 of the cylinder 120 and consequently can reduce its volume, whereby the compression of the gas in the cylinder 120 is adjustable. The device for changing the combustion chamber 700 may comprise, in addition to the reduction element 710, a spindle drive with which the reduction element 710 can be displaced.
In einer Ausgestaltungsvariante sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 100 nicht, wie beispiels- weise in Figur 7 dargestellt, in unterschiedlichen Ebenen 510 bis 540 angeordnet, sondern lediglich in einer Ebene. Zur Realisierung dieser konstruktiven Ausführung umfasst der Rotationsverbrennungsmotor das in Figur 14 dargestellte Kippgelenk 600, welches den Anschluss der Pleuel 123 auf einer Ebene auf der Pieuellagerachse 10 ermöglicht. Der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Schiebeeinrichtung 200 lediglich einen Öffnungsbereich 210 aufweist, der beim Nockenschieber durch einen entsprechenden Kurvenkörper 230 und beim Äquatorschieber durch eine entsprechende Öffnung realisiert ist. Außerdem weist die Schiebeeinrichtung 200 nur einen Schließungsbereich 220 auf. Jeder Zylinder 120 weist vorzugsweise nur ein Ventil 224 auf. In one embodiment variant, the piston-cylinder units 100 are not arranged, as shown for example in FIG. 7, in different planes 510 to 540, but only in one plane. To realize this constructive embodiment, the rotary combustion engine comprises the tilting joint 600 shown in FIG. 14, which makes it possible to connect the connecting rods 123 at one level to the piezo bearing axis 10. The rotary internal combustion engine according to the invention is characterized in particular by the fact that a sliding device 200 has only one opening region 210, which is realized in the cam slider by a corresponding cam body 230 and the Equator slider through a corresponding opening. In addition, the sliding device 200 has only one closing area 220. Each cylinder 120 preferably has only one valve 224.
Der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor weist relativ wenige, insbesondere relativ wenig bewegliche Teile auf und ist relativ leicht. Auf Grund der geringen Anzahl von Einzelteilen sind Fertigung und Montage kosteneffizient durchführbar. Es lassen sich alle Treibstoffe wie z. B. Bioethanol aus Vergärung, Biogas aus Verkompostierung oder Methan aus Stallabgasen verwenden sowie die konventionellen Treibstoffe. Der erfindungsgemäße Rotationsverbrennungsmotor weist eine hohe Laufruhe auf, so dass er ideal zur Durchführung der Kraft-Wärme- Koppfung im Bereich der Gebäudeklimatisierung einsetzbar ist. Der thermische Wirkungsgrad des Motors lässt sich durch Ölkühlung erhöhen. Bezugszeichenliste The rotary internal combustion engine according to the invention has relatively few, in particular relatively little moving parts and is relatively light. Due to the small number of individual parts, manufacturing and assembly are cost-effectively feasible. It can be all fuels such. B. Bioethanol from fermentation, biogas from Verkompostierung or methane from stable exhaust gases and conventional fuels. The rotary internal combustion engine according to the invention has a high degree of smoothness, so that it is ideal for implementing the combined heat and power in the field of building air conditioning. The thermal efficiency of the engine can be increased by oil cooling. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Rotor 1 rotor
2 Stator  2 stators
10 Pleuellagerachse  10 connecting rod axle
11 Drehachse 11 axis of rotation
00 Kolben-Zylinder-Einheit  00 piston-cylinder unit
110 Kolben  110 piston
120 Zylinder  120 cylinders
121 Zylinderöffnung  121 cylinder opening
122 Brennraum  122 combustion chamber
123 Pleuel 123 connecting rods
24 Ventil  24 valve
125 Ventilandruckfeder  125 valve pressure spring
200 Schiebeeinrichtung  200 sliding device
210 Öffnungsbereich  210 opening area
220 Schließungsbereich  220 closure area
230 Kurvenkörper  230 cams
240 ringförmiges Element  240 annular element
300 Schiebeeinrichtungsantrieb 300 sliding mechanism drive
301 zentrales Zahnrad 301 central gear
302 zweites Zahnrad  302 second gear
303 drittes Zahnrad  303 third gear
304 Innenverzahnung  304 internal toothing
310 erstes Stirnradgetriebe  310 first helical gear
320 zweites Stirnradgetriebe  320 second spur gear
330 drittes Stirnradgetriebe  330 third spur gear
340 erste Übersetzungsstufe  340 first translation level
350 zweite Übersetzungsstufe  350 second translation stage
360 dritte Übersetzungsstufe  360 third translation stage
370 Scheibe  370 disc
371 Lager  371 bearings
380 Achsen der Zahnräder  380 axes of gears
390 Kreisbahn  390 circular path
391 Verschiebung  391 shift
410 erster translatorischer Freiheitsgrad 420 zweiter transiatorischer Freiheitsgrad 410 first translational degree of freedom 420 second transient degree of freedom
510 erste Ebene  510 first level
520 zweite Ebene  520 second level
530 dritte Ebene  530 third level
540 vierte Ebene  540 fourth level
600 Kippgelenk  600 tilt joint
700 Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung 700 Furnace size change device
710 Reduktionselement 710 reduction element
810 Abgas-Ansaugkanal  810 exhaust gas intake duct
811 Abgas-Ansaugregister  811 exhaust gas intake register
820 Abtrieb  820 downforce
830 Hohlraum  830 cavity
840 Versorgungsleitung  840 supply line
850 Lagerung  850 storage
860 Dichtring  860 sealing ring
870 Andruckfeder  870 pressure spring
1000 Drehrichtung  1000 direction of rotation

Claims

Patentansprüche claims
Rotationsverbrennungsmotor mit einer feststehenden Pleuellagerachse und einem Rotor, auf dem um eine Drehachse rotierbar Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, sowie mit einer Steuereinheit zum Öffnen und Schließen der Kolben-Zylinder-Einheiten je nach durchzuführendem Takt, wobei an die Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten angeschlossene Pleue! drehbar auf der Pleueliagerachse gelagert sind, Rotary combustion engine with a fixed conrod bearing axis and a rotor, on which are arranged rotatable about a rotation axis piston-cylinder units, and with a control unit for opening and closing the piston-cylinder units depending on be performed clock, wherein the piston of the piston-cylinder Units connected Pleue! are rotatably mounted on the Pleueliagerachse,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuereinheit eine Schiebeeinrichtung (200) zur Freigabe bzw. Schließung einer Zyiin- deröffnung (121) umfasst, die um den Rotor (1) drehbar angeordnet ist und lediglich einen Öffnungsbereich (210) zum Einlassen von Treibstoff und Auslassen von Abgasen und einen Schließungsbereich (220) zum Verschließen der Zylinder (120) zwecks Komprimieren und Ermöglichung der explosionsbedingten Expansion aufweist.  the control unit comprises a sliding device (200) for opening or closing a cylinder opening (121), which is arranged rotatably around the rotor (1) and only one opening area (210) for the admission of fuel and exhaust of exhaust gases and 220) for closing the cylinders (120) for compressing and allowing the explosion expansion.
Rotationsverbrennungsmotor nach Anspruch 1 , Rotary combustion engine according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schiebeeinrichtung (200) ein Nockenschieber in Form eines im Wesentlichen ringförmigen drehbaren Kurvenkörpers (230) ist.  the sliding device (200) is a cam slider in the form of a substantially annular rotatable cam body (230).
Rotatäonsverbrennungsmotor nach Anspruch 1 , Rotary combustion engine according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schiebeeinrichtung (200) ein Äquatorschieber in Form eines im Wesentlichen ringförmigen drehbaren Elementes (240) ist, in welchem der Öffnungsbereich (210) angeordnet ist.  the pushing device (200) is an equatorial slide in the form of a substantially annular rotatable element (240) in which the opening region (210) is arranged.
Rotationsverbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Rotary combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schiebeeinrichtung (200) mittels wenigstens eines Stirnradgetriebes angetrieben wird.  the sliding device (200) is driven by means of at least one spur gear.
Rotationsverbrennungsmotor nach Anspruch 4, Rotary combustion engine according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
je Stirnradgetriebe drei Übersetzungsstufen (340, 350, 360) angeordnet sind, wobei ein zentrales Zahnrad (301) fest mit dem Rotor (1) verbunden ist, und dieses zentrale Zahnrad (301) mit wenigstens einem zweiten Zahnrad (302) im Eingriff steht, wodurch die erste Übersetzungsstufe (340) realisiert ist, und das zweite Zahnrad (302) mit einem dritten Zahnrad (303) kämmt, wodurch die zweite Übersetzungsstufe (350) realisiert ist, wobei das dritte Zahnrad (303) mit einer Innenverzahnung (304) an der Schiebeeinrichtung (200) kämmt, wodurch die dritte Übersetzungsstufe (360) realisiert ist. three gear stages (340, 350, 360) are arranged per spur gear, wherein a central gear (301) is fixedly connected to the rotor (1), and this central gear (301) is engaged with at least one second gear (302), whereby the first gear stage (340) is realized, and the second gear wheel (302) meshes with a third gear wheel (303), whereby the second gear stage (350) is realized, wherein the third gear (303) meshes with internal teeth (304) on the pushing device (200), whereby the third gear stage (360) is realized.
6. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, A rotary internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Äquatorschieber im Querschnitt im Wesentlichen eine Kreisringform aufweist, wobei seine innere Umfangsfläche eine konkave Wölbung aufweist.  the equatorial slide in cross-section substantially has a circular ring shape, wherein its inner peripheral surface has a concave curvature.
7. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Rotary combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Pieuellagerachse (10) durch eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachsen-Längsachse verlaufende drehbar gelagerte Scheibe (370) abgestützt ist.  the piezo bearing axis (10) is supported by a rotatably mounted disc (370) extending substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis longitudinal axis.
8. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 8. A rotary combustion engine according to any one of claims 4 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schiebeeinrichtung (200) durch wenigstens drei Stirnradgetriebe (310, 320, 330) angetrieben wird, wobei der Eingriff der die Schiebeeinrichtung (200) antreibenden Zahnräder am inneren Umfang der Schiebeetnrichtung (200) in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen erfolgt.  the slider (200) is driven by at least three spur gears (310, 320, 330), the engagement of the gears (200) driving the slider (200) at the inner periphery of the slider (200) being at substantially regular intervals.
9. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2, 4, 5, 7 und 8, 9. A rotary combustion engine according to any one of claims 2, 4, 5, 7 and 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Ventile (124) zum Öffnen und Schließen von Zylindern (120) der Kolben-Zylinder-Einheiten (100) in zwei transiatorischen Freiheitsgraden durch den Nockenschieber geführt sind.  Valves (124) for opening and closing cylinders (120) of the piston-cylinder units (100) are guided in two transiator degrees of freedom through the cam slider.
10. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Rotary combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kolben-Zylinder-Einheiten (100) in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, so dass die Bewegungen der Koiben (110) in den Zylindern (120) in unterschiedlichen Ebenen stattfinden.  the piston-cylinder units (100) are arranged in different planes, so that the movements of the Koiben (110) in the cylinders (120) take place in different planes.
11. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 11. A rotary combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kolben-Zylinder-Einheiten (100) in einer Ebene angeordnet sind, so dass die Bewegungen der Koiben (1 10) in den Zylindern (120) in derselben Ebene stattfinden, wobei an den Kolben (110) und/oder an der Pleuellagerachse (10) Kippgelenke (600) angeordnet sind. the piston-cylinder units (100) are arranged in a plane so that the movements of the Koiben (1 10) in the cylinders (120) take place in the same plane, wherein the piston (110) and / or on the connecting rod bearing axis (10) tilting joints (600) are arranged.
2. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 2. Rotary combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Pleuellagerachse (10) als ein Maschineneiement ausgebildet rotierbar angeordnet ist.  the connecting-rod bearing axis (10) is rotatably arranged as a machine element.
3. Rotationsverbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Rotary combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
wenigstens einer der Zylinder (120) der Ko!ben-Zylinder-Einheiten(100) eine Einrichtung zur Brennraumgrößenveränderung (700) umfasst.  at least one of the cylinders (120) of the piston-cylinder units (100) comprises a device for changing the combustion chamber size (700).
4. Verfahren zur Einstellung der Steuerzeiten eines Rotatfonsverbrennungsmotors gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, bei dem zum Zweck der Einsteilung der Zeiten der Öffnung und Schließung der Zylinderöffnungen (121 ) die die Schiebeeinrichtung antreibenden zweiten und dritten Zahnräder (302, 303) des Stirnradgetriebes auf einer Kreisbahn um das zentrale Zahnrad (301) herum verschoben werden, wodurch erreicht wird, dass sich die Winkelposition der Schiebeeinrichtung in Bezug zum zentralen Zahnrad (301) ändert. 4. A method for adjusting the timing of a Rotatfonsverbrennungsmotors according to any one of claims 5 to 13, wherein for the purpose of Einsteilung the times of opening and closing of the cylinder openings (121) driving the sliding means driving the second and third gears (302, 303) of the spur gear a circular orbit around the central gear (301), thereby causing the angular position of the pusher to change with respect to the central gear (301).
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