Aufgeladener Umlaufverbrennungsmotor Die vorliegende Erfindung betrifft. einen Umlaufverbrennungsmotor.
Das Aufladen der Verbrennungsräume von. Umlaufmotoren ist erfahraungsgemäss schwie rig, weil die Einlassventile normalerweise der Einwirkung von Zentrifugalkräften unterwor fen sind, so dass bei unterschiedlichen Dreh zahlen die Einlassventilfedern nur korrekt arbeiten, wenn sie mit besonderen Ausgleichs organen ausgerüstet sind.
Diese Nachteile führten dazu, dass man von der Verwendung von Umlaufmotoren abge kommen ist trotz vieler Vorteile gegenüber dem Motor mit drehender Kurbelwellle, wie Wegfall einer speziellen Schwungmasse, grosse Gleichförmigkeit und leichte Bearbeitung der Teile, da mehr Drehteile vorhanden sind, als bei Standmotoren.
Der erfindungsgemässe Umlaufverbren nungsmotor zeichnet sich dadurch aus, dass er mindestens einen Zwei-Stufenkolben aufweist, wobei der aehsennähere Kolbenteil grössern Durehmessers als Kompressorkolben und der achsenentferntere Kolbenteil kleinem Durch- messers als Arbeitskolben ausgebildet ist.
Die Erfindung wird auf Grund von Aus- führungsbeispielen an Hand beiliegender Zeiehnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1. einen Querschnitt durch einen Um laufmotor mit Zwei-Stufenkolben, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie A-1 der Fim. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Um laufmotor analog Fig. 1, mit einer andern Ausführung der Steuerung, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Um laufmotor analog Fig. 1, mit einer andern Ausführung der Steuerung.
Die dargestellten Motoren sind von der Bauart mit Exzentertriebw erken, welche sich speziell für Umlaufmotoren eignet, da die Zen trifugalkräfte infolge fehlender Pleuel, somit kürzerer Bauart, und kleinere mittlere Schwungmomente, kleinere Auswirkungen zei gen als bei den bisherigen Umlaufmotoren.
Ein solches Triebwerk besitzt eine feste Achse 1, auf w eleher sich ein Motorengehäuse 2 dreht. Das Gehäuse 2 ist in Lagern 3 und 4 gelagert. Auf der Achse 1 sitzt ein Exzenter 5, welcher fest mit der Achse 1 verbunden ist. Im Gehäuse 2 ist ein Doppelstufenkolben 6 angeordnet, und dreht sich mit diesem. Er besteht aus je einem, in der Nähe der Welle 1 angeordneten Kompressorteil 71 und 72, deren Durehmesser entsprechend der zu erreichenden Aufladung grösser ist als derjenige von zwei Arbeitsteilen 91 und 92, welche die Fort setzung der Kompressorkolbenteile 71 und 72 bilden. Die sieh gegenüberliegenden Kolben paare 71, 91 und 72, 92 sind mittels Zug- ankern. 11 verbunden.
Die dem Exzenter 5 zu gekehrten Seiten der Kompre#ssorteile 71 und 7. weisen eine Laufflä.ehe 12 auf. Die Achse 1 ist. als Hohlwelle ausgebildet. In den Exzenter- raum 1.3 münden Bo:hraingen 14, die diesen mit der Bohrung 15 verbinden. Im Gehäuse 2 sind Überleitkanäle 16, 17, 18 und 19 angeordnet, wobei in den Kanälen 16 und 17 je ein Rück schlagventil 20, 21 eingesetzt ist. Die Kanäle 16, 17 verbinden die Kompressionsräume 221, 222 mit den Verbrennungsräumen 231 und 232, während die Kanäle 18, 19 den Exzenter raum 13 abwechslungsweise mit den Kompres sionsräumen 221 und 222 verbinden.
In jedem Zylinderkopf sitzt ein in Richtung gegen die Welle 1 hin öffnendes Ausllassventil 241 und 242.
Die Wirkungsweise des Motors ist die fol gende: Der Kolben 72, 92 befindet sich in seiner äussern Totpunktlage (Fig. 1). Der Exzenterraum 13 hat sich über die Leitungen 18 und 19 im Gehäuse 2 in den Kompressions- rauin 221 entleert. Das sieh im gegenüberlie genden Kompressionsraum 222 befindende Ge misch wurde über die Leitung 17 in den Ver brennungsraum 232 geschoben. Das Gemisch im Verbrennungsrau m 231 ist komprimiert, erwärmt und zündet sich selbst (Semidiesel).
Nun beginnt der 1. Takt, der dann beendet ist, wenn der Arbeitssteil 92 sich im äussern Totpunkt befindet. Während dieses Taktes passiert folgendes: Durch die Verbrennung im Verbrennungs raum 231 wird der Doppelkolben gegen die andere Totpunktlage gejagt. Das im Kompres sionsraum 221 angesaugte Gasvolumen wird mittels des Kolbenteils 72 über das Kugel ventil 21 durch die Leitung 16 in den Ver brennungsraum 231 nachgeschoben, während das Ventil 241 gegen das Ende des Hubes öff net, um die verbrannten Gase ausströmen zu lassen.
Der Kolbenteil 92 komprimiert das Ge misch im Zylinderraum 232, während aus dem Exzentergehäuse die Füllung in den Kom pressionsraum 222 gesaugt wird, welche durch die Löcher 14 und die Bohrung 15 vom Ver gaser her einströmt. Nun ist der 1. Takt des Kolbenteils 91 beendet (Arbeit-Auspuff-Ein lass).
Im 2. Takt des Kolbenteils 91 wird zuerst noch aasgeschoben (Auslassventil 241 offen) anschliessend das neue Gemisch komprimiert und dann gezündet. Das Spiel beginnt von neuem. Die Taktfolge der Kolbenteile 91 und 92 ist um l80 versetzt.
Während der Doppelkolben des in Fig. 1 dargestellten Motors als Steuerkolben für die Steuerung der Kanäle 16, 17, 18, 19 ausge bildet ist, erfolgt die Steuerung im Motor gemäss Fig. 3 nach dem Drehschieberprinzip. Die feste Welle 31 weist zwei Bohrungen 32, 33 auf, welche die Kanalteile 341, 342 resp. 351, 352 in den gewünschten Augenblicken miteinander verbindet. Der Exzenterraum 30 entleert sieh, hierbei abwechslungsweise in die Kompressionsräume durch Leitungen, welche (nicht dargestellt), analog wie in Fig. 1 er sichtlich, die beiden Räume verbinden. Diese Konstruktion geniesst den Vorteil, keine Ven tile aufzuweisen, welehe vor allem bei hohen Frequenzen störanfällig sind.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungs form der Überströmkanäle und deren Steue rung dargestellt. Die Kanäle, wiederum zum Teil mit Rücksehlagventilen 401, 402 ausge rüstet, befinden sich hier teilweise im Kolben gebilde angeordnet (41, 42, 48, 49), während Teile 43, 44 der Verbindungskanäle zwischen einem Exzenterraum 47 und Kompressionsräu men 45 und 46 im Motorengehäuse verlaufen. Die Steuerung erfolgt durch den Doppelkol ben. Diese Anordnung erlaubt eine intensiv ere Kühlung des Kolbens durch das Gemisch als die in Fig. 1 dargestellte Ausführang.
Bei dieser Ausführung ändert infolge des bei der Rotation periodisch ändernden Dreh achsenabstandes der Kugelventile (401 und 402) deren Schliessdruck ebenfalls periodisch. Dies ist unerwünscht und die Ausführung der Rücksehilagventi#le 20, 21 der Konstruktion gemäss FinG. 1., bei welehen der Dreha.ehsen- abstand und somit der Sehliessd'riiek konstant bleibt, ist derjenigen gemäss Fig. 4 vorzu ziehen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Konstruk tion nimmt das Gemisch folgenden Weg: Es wird vom Exzenterraum 47 über die Bohrungen 48 durch die Kanäle 43 und 44 in den Kompressionsraum 45 gesaugt Lind dort verdichtet. Sobald der Druck im Konipre5- sionsraum 45 den Öffnungsdruck des Rück schlagventils 402 erreicht hat, öffnet sich dies und das Gemisch strömt durch die Bohrung 42 und, wenn die Kolbenstellung dies erlaubt, in den Verbrennungsraum 232.
Analog erfolgt die Füllung des gegenüberlie genden Verbrennungsraumes 231 über die Bohrungen 49, die Kanäle 43 und 44 in den Kompressionsraum 46 und von dort über das Rüekschlagventil 401 und Bohrung 41.
Die Durchmesser der Arbeits- und der Kompressionsringräume 231, 232 und 221, 222, sind so aufeinander abgestimmt, dass das er wünschte Auflade-Druckverhältnis erreicht wird.
Turbo-charged rotary combustion engine The present invention relates to. a rotary internal combustion engine.
Charging the combustion chambers of. Experience shows that rotary engines are difficult because the inlet valves are normally subjected to the action of centrifugal forces, so that the inlet valve springs only work correctly at different speeds if they are equipped with special balancing organs.
These disadvantages have led to the fact that the use of rotary motors has come away despite many advantages compared to the motor with rotating crankshaft, such as the absence of a special flywheel, great uniformity and easy machining of the parts, as there are more rotating parts than with stationary motors.
The rotary combustion engine according to the invention is characterized in that it has at least one two-stage piston, the piston part closer to the axis having a larger diameter than the compressor piston and the piston part further away from the small diameter being designed as a working piston.
The invention is explained on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Shown are: Fig. 1. A cross section through an order motor with two-stage piston, Fig. 2 is a section along the line A-1 of FIG. 1, Fig. 3 shows a longitudinal section through an order motor analogous to FIG. 1, with a different embodiment of the control, Fig. 4 shows a cross section through an order motor analogous to FIG. 1, with a different embodiment of the control.
The motors shown are of the type with eccentric drive, which is especially suitable for rotary engines, since the centrifugal forces due to the lack of connecting rods, and thus shorter design, and lower average moments of inertia, show smaller effects than with previous rotary engines.
Such an engine has a fixed axis 1 on which a motor housing 2 rotates. The housing 2 is supported in bearings 3 and 4. An eccentric 5, which is firmly connected to the axis 1, sits on the axis 1. A double-stage piston 6 is arranged in the housing 2 and rotates with it. It consists of one compressor part 71 and 72 arranged near the shaft 1, the diameter of which is larger than that of two working parts 91 and 92, which are the continuation of the compressor piston parts 71 and 72, depending on the charge to be achieved. The opposite piston pairs 71, 91 and 72, 92 are by means of tie rods. 11 connected.
The sides of the compressor parts 71 and 7 facing the eccentric 5 have a running surface 12. Axis 1 is. designed as a hollow shaft. Bore rings 14, which connect it to the bore 15, open into the eccentric space 1.3. In the housing 2 transfer channels 16, 17, 18 and 19 are arranged, with a return check valve 20, 21 being used in the channels 16 and 17. The channels 16, 17 connect the compression chambers 221, 222 with the combustion chambers 231 and 232, while the channels 18, 19 connect the eccentric chamber 13 alternately with the compression chambers 221 and 222.
In each cylinder head there is an outlet valve 241 and 242 which opens towards the shaft 1.
The operation of the motor is as follows: The piston 72, 92 is in its outer dead center position (Fig. 1). The eccentric space 13 has emptied into the compression space 221 via the lines 18 and 19 in the housing 2. The mixture located in the opposite compression chamber 222 was pushed into the combustion chamber 232 via line 17. The mixture in the combustion chamber 231 is compressed, heated and self-igniting (semidiesel).
The first cycle now begins and ends when the working part 92 is at the outer dead center. During this cycle, the following happens: The combustion in the combustion chamber 231 drives the double piston towards the other dead center position. The gas volume sucked in the compression chamber 221 is pushed by means of the piston part 72 via the ball valve 21 through the line 16 into the combustion chamber 231, while the valve 241 opens towards the end of the stroke to allow the burned gases to flow out.
The piston part 92 compresses the Ge mixture in the cylinder chamber 232, while the filling is sucked into the Kom pressionsraum 222 from the eccentric housing, which flows in through the holes 14 and the bore 15 from the Ver gasifier. Now the 1st stroke of the piston part 91 is finished (work-exhaust-inlet).
In the 2nd stroke of the piston part 91, the new mixture is first pushed (outlet valve 241 open), then the new mixture is compressed and then ignited. The game starts all over again. The cycle of the piston parts 91 and 92 is offset by 180.
While the double piston of the motor shown in FIG. 1 is formed as a control piston for controlling the channels 16, 17, 18, 19, the control in the motor according to FIG. 3 takes place according to the rotary valve principle. The fixed shaft 31 has two bores 32, 33, which the channel parts 341, 342, respectively. 351, 352 connects to each other in the desired moments. The eccentric space 30 is emptied here alternately into the compression spaces through lines which (not shown), analogously to FIG. 1, connect the two spaces. This design has the advantage of not having any valves, which are prone to failure, especially at high frequencies.
In Fig. 4, a further embodiment of the overflow channels and their Steue tion is shown. The channels, in turn equipped with check valves 401, 402, are partially arranged in the piston structure (41, 42, 48, 49), while parts 43, 44 of the connecting channels between an eccentric chamber 47 and compression chambers 45 and 46 im Motor housing run. It is controlled by the double piston. This arrangement allows more intensive cooling of the piston by the mixture than the embodiment shown in FIG.
In this embodiment, as a result of the periodically changing rotational axis distance of the ball valves (401 and 402), their closing pressure also changes periodically. This is undesirable and the design of the Rücksehilagventi # le 20, 21 of the construction according to FinG. 1. In which the distance between the turning lugs and thus the Sehliessd'riiek remains constant, the one according to FIG. 4 is to be preferred.
In the construction shown in Fig. 4, the mixture takes the following path: It is sucked from the eccentric chamber 47 via the bores 48 through the channels 43 and 44 into the compression chamber 45 and compressed there. As soon as the pressure in the compression chamber 45 has reached the opening pressure of the check valve 402, this opens and the mixture flows through the bore 42 and, if the piston position allows this, into the combustion chamber 232.
Similarly, the opposite combustion chamber 231 is filled via the bores 49, the channels 43 and 44 into the compression chamber 46 and from there via the non-return valve 401 and bore 41.
The diameter of the working and the compression ring spaces 231, 232 and 221, 222 are matched to one another so that the desired boost pressure ratio is achieved.