DE102007003833A1 - Rotary piston internal combustion engine i.e. spark-ignition engine, for vehicle, has cylindrical chamber with outlet opening that is provided for exhaust gas and access opening that is provided for ignition process - Google Patents

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Abstract

The engine has two cylindrical rotors (1a, 1b, 2a, 2b) rotating within a cylindrical chamber circularly and coupled to one another. The cylindrical chamber has an inlet opening (A) provided for air-fuel-mixture and an outlet opening (B) provided for exhaust gas after the fuel combustion as well as an access opening (E) provided for an ignition process. Multiple spring washers (C1, C2) are provided between centers of the rotors, where the spring washers press the rotors against an upper wall and a lower wall of the cylindrical chamber.

Description

Vorliegende Patentanmeldung beschreibt einen Verbrennungsmotor welcher im Gegensatz zum gewohnten Ottomotor arbeitet; ohne bewegliche Kolben und Ventile und mit nur einer Zündkerze. Die Grundkonstruktion nutzt zwei ineinander greifende Rotoren welche einer nach dem anderen in einer zylindrischen Kammer rotieren und auch eine nach der anderen vier Kammern bilden. Zuerst wird das Volumen der Kammer vergrößert und dadurch wird die Kraftstoff-, Luftmischung angesaugt. Danach wird diese zu einem minimalen Volumen verdichtet. Weiterhin wird die Kraftstoff-, Luftmischung zum Verbrennen gebracht und schließlich werden die entstandenen Gase ausgestoßen. Es ist leicht zu erkennen, dass der vorgenannt beschriebene Ablauf derselbe ist, wie in einem Viertaktmotor (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen).This Patent application describes an internal combustion engine which in contrast works to the usual gasoline engine; without moving pistons and valves and with only one spark plug. The basic design uses two interlocking rotors which rotate one after the other in a cylindrical chamber and also form one after the other four chambers. First, that will be Volume of the chamber enlarged and As a result, the fuel, air mixture is sucked. After that, this will be compressed to a minimum volume. Furthermore, the fuel, Air mixture burned and eventually the resulting Gases ejected. It is easy to see that the procedure described above the same is, as in a four-stroke engine (suction, compression, Working, ejecting).

Stand der Technik:State of the art:

Heutzutage werden alle Fahrzeuge durch Otto- oder Dieselmotoren angetrieben. Die Produktion läuft serienmässig in Assembly Lines. Teile aus eigener Produktion sowie von Zulieferfirmen müssen an geeignete Plätze am Fliessband transportiert werden. Abgesehen von der Karosserie, einer Vielzahl von Teilen muss man in den Motorblock einbauen. Dies lässt die Produktion teuer und kostenintensiv werden. Anstrengungen werden kontinuierlich unternommen um die Produktion von Verbrennungsmotoren zu vereinfachen. Der Wettbewerb ist nach wie vor groß. Der erste Schritt, um von der Abhängigkeit des Ottomotors weg zu kommen, waren der Stirlingmotor, der Wankelmotor und der Kugelmotor nach Wolfarth. Die zahlreichen Schwierigkeiten bei der Produktion von Fahrzeugen betrieben mit dem Wankelmotor werden zum Beispiel unter http://www.focus.de/auto/autoaktuell/wankel erwähnt. Ähnlich war es auch mit dem Kugelmotor nach Wolfhart. Die Serienproduktion von Teilen mit außergewöhnlichen Formen ist ein Hauptnachteil von beiden Motortypen. Trotzdem es gibt bis heute keine Alternative zum Otto- oder Wankelmotor. Der Wankelmotor ist von der japanischen Firma Mazda mit großen Anstrengungen in Fahrzeuge gebaut worden und in den Markt gebracht worden.nowadays All vehicles are powered by gasoline or diesel engines. The production is running standard in assembly lines. Parts from own production as well as from suppliers have to suitable places be transported on a conveyor belt. Apart from the body, a variety of parts must be installed in the engine block. This lets the Production become expensive and costly. Efforts will be Continuously committed to the production of internal combustion engines to simplify. The competition is still great. The first Step to get out of dependence to get away from the gasoline engine were the Stirling engine, the Wankel engine and the spherical motor to Wolfarth. The numerous difficulties be used in the production of vehicles powered by the Wankel engine for example, under http://www.focus.de/auto/autoaktuell/wankel mentioned. It was similar it also with the spherical motor to Wolfhart. The serial production of Share with exceptional Shapes are a major disadvantage of both engine types. Nevertheless it is still no alternative to the Otto or Wankel engine. Of the Wankel engine is from the Japanese company Mazda with great efforts been built into vehicles and brought into the market.

Basis der vorliegenden Erfindung:Basis of the present invention:

Unsere Überlegung war in erster Linie dass Grundprinzip von Rotoren mit Flügel innerhalb einer zylindrischen Kammer (Flügel-Vakuum-Pumpe) zu verwenden. Zum Beispiel: Wenn man zwei Rotoren welche mit Flügel ausgerüstet sind innerhalb einer zylindrischen Kammer mit verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren lässt, ist es möglich, kreisförmige, abgedichtete Zwischenräume zu bilden. Durch geeignete mechanische Steuerung, sind die Viertakte des Ottomotor (Ansaugen, Verdichten, Verbrennen, Ausstoßen), leicht zu reproduzieren. Von großer Bedeutung ist die Tatsache, dass die Entstehung von vier kreisförmigen Zwischenräumen oder Kreiskolben ohne Unterbrechung stattfindet. Durch dieses Konstruktionsmerkmal sind fast alle wichtigen Probleme wie sie im Fall von Otto- und Wankelmotoren entstehen, gelöst. Ferner, die angegebene Lösung benötigt hauptsächlich kreisförmige Teile, welche in großen Mengen leichter und preisgünstiger zu produzieren sind.Our consideration This was primarily the basic principle of rotors with wings inside a cylindrical chamber (wing vacuum pump) to use. For example: If you have two rotors which are equipped with wings inside a cylindrical chamber at different speeds rotate, Is it possible, circular, sealed interspaces to build. By suitable mechanical control, the four-stroke of the gasoline engine (Suction, compression, burning, expelling), easy to reproduce. Of great Meaning is the fact that the emergence of four circular spaces or Rotary piston takes place without interruption. Through this design feature are almost all important problems as in the case of Otto and Wankel engines arise, solved. Further, the indicated solution needs mainly circular parts, which in large Quantities lighter and cheaper to produce.

Der Weg zum Ausführen der beanspruchten Erfindung beinhaltet Optimierung folgender Stufen:

  • 1. Optimierung der Form der zwei Rotoren. Es wurde festgestellt dass die ideale Form der Rotoren diejenige ist, welche in Kreuzstellung eine Art von Malteserkreuz bilden.
  • 2. Mechanische Steuerung der Rotoren. Nach Untersuchungen von elektronisch gesteuerten Motorantrieben wurde festgestellt, dass eine Kombination von Kurbelwelleantrieb und zwei Paar Zahnrädern – um die Rotorengeschwindigkeit zu steuern – zuverlässig und robust ist.
  • 3. Es wurde festgestellt, dass weil der Weg der ausgestoßenen Emissionen sehr klein ist, es erforderlich ist, eine schnell wirkende katalytische Reinigung vorzunehmen. In einer von uns angemeldeten Patentanmeldung, Nummer DE 102 17 159.9 , wurde festgestellt, dass eine Kombination von einer Schicht aus synthetischen Zeoliten und einer Schicht aus porösen, feuerfester Matrix, welche 3–5% Platin und Palladium enthält, in der Lage ist, Atemluft fast völlig zu reinigen. Wir haben die gleiche Kombination von Adsorber und Katalysator, jedoch in Form von perforierter keramischer Scheibe, eingesetzt in einen metallischen, zylindrischen Behälter. Diese kompakte Einheit wurde dann an den Auslass des Motors angebracht Zusammenfassend ist festzustellen, dass die durch die module Bauweise der Adsorberschicht ein Molekularsiebeffekt stattfindet und deswegen war der Oxidationsvorgang effektiv und vollständig.
The way to carry out the claimed invention involves optimization of the following stages:
  • 1. Optimization of the shape of the two rotors. It was found that the ideal shape of the rotors is that which forms a kind of Maltese cross in cross position.
  • 2. Mechanical control of the rotors. From studies of electronically controlled motor drives, it has been found that a combination of crankshaft drive and two pairs of gears - to control rotor speed - is reliable and robust.
  • 3. It has been found that because the path of emitted emissions is very small, it is necessary to perform a fast-acting catalytic purification. In a patent application filed by us, number DE 102 17 159.9 It has been found that a combination of a synthetic zeolite layer and a layer of porous, refractory matrix containing 3-5% platinum and palladium is capable of almost completely purifying respiratory air. We have the same combination of adsorber and catalyst, but in the form of perforated ceramic disc, inserted into a metallic, cylindrical container. This compact unit was then attached to the outlet of the motor. In summary, the molecular structure of the adsorber layer is due to the molecular sieve effect, and therefore the oxidation process was effective and complete.

Alle o.g. drei Stufen sind in drei 1, 2 und 3 dargestellt.All three levels are in three 1 . 2 and 3 shown.

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  • Konstruktion einer zylindrischen Kammer mit abgedichteten zwei Rotoren 1a, 1b, 2a und 2b.Construction of a cylindrical chamber with sealed two rotors 1a . 1b . 2a and 2 B ,
  • A ist Einlass für TreibstoffluftgemischA is inlet for Fuel-air mixture
  • B ist Öffnung für AbgasB is opening for exhaust
  • C1 und C2 sind Unterlegscheiben mit FederwirkungC1 and C2 are spring loaded washers
  • D ist ein Flügel mit FederwirkungD is a wing with spring effect
  • E ist Öffnung für ZündkerzeE is opening for spark plug
  • F1 und F2 ineinander passende Röhre fest verbunden mit Rotor 2a, 2b und Rotor 1a, 1b F1 and F2 mating tube firmly connected to rotor 2a . 2 B and rotor 1a . 1b
  • G1 und G2 sind KugellagerG1 and G2 are ball bearings

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  • Mechanische Steuerung um die Rotoren zu drehen und damit innerhalb einer Drehung abgedichtete Räume zwischen die Rotoren entstehen welche equivalent zu den Viertaktstufen des Ottomotors sind.Mechanical control to turn the rotors and thus Within a rotation sealed spaces between the rotors arise which are equivalent to the four-stroke stages of the gasoline engine.
  • 1a und 1b, 2a und 2b sind die zwei Rotoren 1a and 1b . 2a and 2 B are the two rotors
  • 1, 2, 3 und 4 sind verzahnte Zahnräder. Die größeren Zahnräder 1 und 2 haben doppelt so viele Zähne wie die kleineren 3 und 4. 1 . 2 . 3 and 4 are toothed gears. The larger gears 1 and 2 have twice as many teeth as the smaller ones 3 and 4 ,
  • 13 und 14 sind Wände des Gehäuses 13 and 14 are walls of the housing
  • 5 und 6 sowie 7, 8, 9 und 10 sind Elemente des Kurbelantriebes um die ineinander passenden Rohrstücke zu drehen welche mit den zwei Rotoren fest verbunden sind 5 and 6 such as 7 . 8th . 9 and 10 are elements of the crank drive to rotate around the mating tube pieces which are firmly connected to the two rotors

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  • H ist eine Schicht aus feuerfesten, perforierten Scheiben welche 5 bis 10% Zeolite enthaltenH is a layer of refractory, perforated discs which contain 5 to 10% zeolites
  • I sind feuerfeste, perforierte Scheiben mit 3 bis 5% Platin Palladium KatalysatormischungI are fireproof, perforated discs with 3 to 5% platinum Palladium catalyst mixture

Claims (7)

Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren dadurch gekennzeichnet, dass zwei ineinander gekoppelte Rotoren innerhalb einer zylindrischen Kammer im Kreis rotieren. Die Kammer hat mindestens eine Einlassöffnung für das Kraftstoff- und Luftgemisch, mindestens eine Ausgangsöffnung für Abgase nach der Kraftstoffverbrennung und mindestens eine Zugangsöffnung für den Zündvorgang.Rotary internal combustion engine with two rotors, characterized in that two rotors coupled to one another rotate within a cylindrical chamber in a circle. The chamber has at least one inlet port for the fuel and air mixture, at least one exit port for exhaust gases after fuel combustion, and at least one access port for the ignition operation. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verwendung von Federscheiben zwischen den Zentren der Rotoren, die Rotoren gegen die obere und untere Wand der zylindrischen Kammer gedrückt werden. Dadurch wird eine effektive Abdichtung gewährleistet. An den geschlitzten Endteilen der Rotoren werden zwei radial verschiebbare Flügel – mit oder ohne Feder – montiert, um den Rand der zylindrischen Kammer zu kämmen und dadurch ebenfalls eine effektive Abdichtung der Rotoren zu gewährleisten. Durch o.g. Maßnahmen ist der Raum zwischen den Rotoren immer Lecksicher.Rotary piston internal combustion engine with two rotors according to claim 1, characterized in that by using spring washers between the centers of the rotors, the rotors against the top and bottom wall of the cylindrical chamber are pressed. This will be a ensures effective sealing. At the slotted end parts of the rotors are two radially movable wings - with or without spring - mounted, to comb the edge of the cylindrical chamber and thus likewise to ensure effective sealing of the rotors. By o.g. activities the space between the rotors is always leakproof. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufgeschwindigkeit der zwei Rotoren so geregelt ist, so dass sich die zwischen ihnen liegenden, sektorförmigen Kammern durch das ab- und zunehmende Volumen anpassen können. Der gesamte Prozess entspricht dem 4-Taktvorgang (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) eines gewöhnlichen Kolbenmotors. Das ideale Volumen der Kammern nach jedem Taktende ist vorzugsweise gewährleistet, wenn die Rotorenformen in Rechtwinkelposition ein Malteserkreuz ähnliches Profil bilden.Rotary piston internal combustion engine with two rotors according to claim 1 and 2, characterized in that the rotational speed of the two rotors is so regulated, so that the lying between them, sectorial Chambers by the decreasing and increasing volume can adjust. The whole Process corresponds to the 4-stroke process (suction, compression, working and ejection) an ordinary one Piston engine. The ideal volume of the chambers after each stroke end is preferably ensured if the rotors forms in right angle position a maltese cross similar Make up profile. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass beide Rotoren durch zwei ineinander passende Achsen fest verbunden sind und diese weiter zu einem Kurbelwellengehäuse führen. Eine Achse, welche als Hauptachse wirkt, überträgt die Arbeitskraft des Motors und ist durchgehend. Die andere Achse geht nur durch eine Wand des Gehäuses. An den gegenüber liegenden Wänden des Gehäuses sind zwei identische Zahnräder, mit Kugellager, fest montiert. Zwei kleinere, identische frei rotierende Zahnräder, welche mit den zwei fest montierten vorher genannten Zahnrädern verzahnt werden können, sind ebenfalls in zwei frei rotierenden Scheiben in gegenüberliegenden Positionen angebracht. Die Scheiben sind Exzenterscheiben und sind durch Exzenterstangen mit entsprechenden Wellen verbunden. Durch diese Zusammensetzung werden die Drehgeschwindigkeit der beiden Rotoren und der damit verbundene Ablauf nach Anspruch 3 festgelegt.Rotary piston internal combustion engine with two rotors according to claim 3, characterized in that both rotors by two in one another matching axles are firmly connected and these continue to lead to a crankcase. A Axis, which acts as a main axis, transmits the working power of the engine and is continuous. The other axis passes only through a wall of the Housing. At the opposite lying walls of the housing are two identical gears, with ball bearing, fixed. Two smaller, identical freely rotating ones Gears, which interlocked with the two fixed gears previously mentioned can be are also in two freely rotating discs in opposite directions Positions attached. The discs are eccentric and are connected by eccentric rods with corresponding shafts. By this composition will be the rotational speed of the two Rotors and the associated process defined in claim 3. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass für die Rotorkammern mit einem Durchmesser von mehreren hundert Zentimetern bis zu ein paar Millimetern, die Zähnezahl des größeren stationären Zahnrads doppelt so groß ist wie diejenige des kleineren, rotierenden Zahnrads.Rotary piston internal combustion engine with two rotors according to claim 3 characterized in that for the rotor chambers with a diameter of several hundred centimeters up to a few millimeters, the number of teeth of the larger stationary gear twice as big like that of the smaller, rotating gear. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit höheren PS nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einheiten mit Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, in übereinstimmenden Positionen gekoppelt werden und mit zusammen verbundenen Einlassöffnungen für Kraftstoff- und Luftgemisch sowie Ausgangsöffnungen für Abgase vorgesehen sind.Rotary piston internal combustion engine with higher horsepower according to claim 1 to 5, characterized in that a plurality of units with ignition device according to claim 1 to 5, in matching Positions are coupled and with interconnected inlet openings for fuel and air mixture and outlet openings for exhaust gases are provided. Kreiskolben Verbrennungsmotor mit zwei Rotoren nach Anspruch 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Abgase welche nach kurzem Weg ausgestoßen werden, mit dem Verfahren welches unter DE 102 17 159.9 angemeldet ist, durchgeführt werden kann.Rotary internal combustion engine with two rotors according to claim 3 and 4, characterized in that the cleaning of the exhaust gases which are ejected after a short path, with the method which under DE 102 17 159.9 logged in, can be performed.
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