DE4405311A1 - IC engine - Google Patents

IC engine

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Abstract

The IC engine has a ring-shaped combustion chamber (2) which contains a burner blade on a burner tube (4), which rotates in an opposite direction to a parallel charging chamber (1) with a charging blade (5) on a rotor (3). Both chambers are divided by a check disc (10), which has a blade gate (11) for synchronized passage of the blades. The check disc has a synchromesh transmission (16) for synchronous rotation relative to burner and charging blades. Air/fuel mixture is sucked in through the charging chamber via the intake (7), and fed via the charging valve (9) into the combustion chamber. The fuel is injected via an injection valve (13), or the mixture is ignited via a spark plug (19).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß bei einfacher Bauweise, vollständigem Massenausgleich und einfacher Gestaltung der Brenn- und Arbeitsräume in Lade- (1) und Brennerkammer (2) eine direkte Verbesserung des Gesamtwirkungsrades bei Einsatz von isolierenden (keramischen) bzw. hochtemperaturfesten Werkstoffen in der Wandung der Brennkammer (2) ermöglicht wird, wodurch über eine Verringerung des spezifischen Brennstoffverbrauches eine di­ rekte Umweltentlastung ermöglicht wird. Eine solche Brennkraftmaschine bei der Aufladung und Verbrennung in einer Ringkammer erfolgt, wurde bereits im Patent P 42 00 146 beschrieben. Die weitere Gestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen dargelegt.The invention is based on the object of designing an internal combustion engine in such a way that with a simple construction, complete mass balance and simple design of the combustion and work spaces in the loading ( 1 ) and burner chamber ( 2 ) a direct improvement in the overall efficiency when using insulating (ceramic) or high-temperature resistant materials in the wall of the combustion chamber ( 2 ) is made possible, which enables a direct environmental relief by reducing the specific fuel consumption. Such an internal combustion engine when charging and combustion takes place in an annular chamber has already been described in patent P 42 00 146. The further design of the invention is set out in the subclaims.

Bekannterweise basieren die heute am meisten verbreiteten Brennkraftma­ schinen auf dem Kurbeltrieb. Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus dem DE- Fachbuch "Kraftfahrzeug- Motoren" von Küntscher Seiten 17 bis 219 ersichtlich.As is known, the most widespread internal combustion engines today are based seem on the crank mechanism. Such an internal combustion engine is out the DE specialist book "Motor vehicle engines" from Küntscher pages 17 to 219 can be seen.

Das Kurbelgetriebe, das in Europa bereits seit dem 14. Jahrhundert be­ kannt war, wurde bereits lange vor der Erfindung der Brennkraftmaschinen als Bestandteil von Arbeitskraftmaschinen genutzt. Die Umkehrung dessen, die Anwendung des Pleuelstangenkurbelmechanismus zur Umwandlung der diskontinuierlichen translatorischen Bewegung bei diskontinuierlich wirkenden Kraftmaschinen in eine gleichförmige Drehbewegung, hielten viele Techniker lange für unmöglich.The crank mechanism that has been in use in Europe since the 14th century was known long before the invention of internal combustion engines used as part of manpower machines. The reverse of the use of the connecting rod crank mechanism to convert the discontinuous translational movement at discontinuous acting engines in a uniform rotary motion, stopped many technicians long considered impossible.

Zu einer brauchbaren Lösung kam es erst mit der Anwendung des Schwung­ rades als Energiespeicher, wie es praktisch heute bei allen Hubkolbenma­ schinen, seit 115 Jahren bei Otto-Motoren und seit 95 Jahren bei Diesel- Motoren benutzt wird (siehe Druckschrift, Küntsche, Seite 22, Pkt. 1.1.3).A useful solution only came with the application of the swing rades as an energy store, as is practically the case today with all reciprocating machines, for 115 years with Otto engines and for 95 years with diesel engines Motors is used (see publication, Küntsche, page 22, point 1.1.3).

Trotz perfekter Anwendung dieses Schwungrades ist aber der Hauptnachteil dieser Kolbenkraftmaschinen geblieben, der auf der Kinematik des Kurbel­ triebes mit seinen hin- und hergehenden Massen, der Kolben und Pleuel beruht, der durch nichts zu beseitigen ist, auch nicht durch modernstes elektronisches Motormanagement oder Hybridantriebe (Kombinationen mit elektrischen und mechanischen Energiespeichern).Despite the perfect application of this flywheel, the main disadvantage is this piston engine remained on the kinematics of the crank  drifting with its reciprocating masses, the pistons and connecting rods which cannot be eliminated by anything, not even by the most modern electronic engine management or hybrid drives (combinations with electrical and mechanical energy storage).

Langwierige Versuche mit Isolierungen der Brennraumwände bei Einsatz von keramischen Werkstoffen, mit dem Ziel einer Verbesserung des thermi­ schen Wirkungsgrades scheiterte an dem Fakt, daß sich solche Hubkolben­ brennkraftmaschinen aufgrund der hohen Wandtemperatur nicht mehr aufladen lassen. Diese Versuche und Ergebnisse wurden ausführlich beschrieben von Gerhard Woschni, Konrad Kolesa und Walter Spindler in der MTZ Motortech­ nische Zeitschrift 47 (1986) 12 5.5. 495-500.Lengthy tests with insulation of the combustion chamber walls when in use of ceramic materials, with the aim of improving the thermi efficiency failed because of the fact that such reciprocating pistons Do not charge internal combustion engines due to the high wall temperature to let. These experiments and results have been described in detail by Gerhard Woschni, Konrad Kolesa and Walter Spindler at MTZ Motortech nische Zeitschrift 47 (1986) 12 5.5. 495-500.

Als Konkurrent des Hubkolbenmotors entstand mit dem Rotationskolbenmotor von Wankel eine Brennkraftmaschine, die auch mit völligem Massenausgleich aufgrund ausschließlich rotierender Bauteile, Vorteile gegenüber den Hubkolbenmaschinen aufweisen konnte.The rotary piston engine emerged as a competitor of the reciprocating piston engine von Wankel an internal combustion engine that also with full mass balance due to exclusively rotating components, advantages over the Reciprocating machines could have.

Trotz der dabei erreichten hohen Drehzahlen in der relativen kleinen Bauweise, konnte sich dieses Konzept wegen des bedeutend geringeren thermischen Wirkungsgrades, der sich aufgrund des sichelförmigen Brenn­ raumes , aber nicht gegenüber den Kolbenkraftmaschinen durchsetzen. (s. Druckschrift Küntsche, Seite 29 Pkt. 1.1.4.1.)Despite the high speeds achieved in the relatively small Construction, this concept could not be used because of the significantly smaller thermal efficiency, which is due to the crescent-shaped burning space, but not in relation to piston engines. (see publication Küntsche, page 29 point 1.1.4.1.)

Die Gasturbine, ein weiterer Konkurrent des Hubkolbenmotors hat sich weit verbreitet in der Anwendung vielfältig entwickelt. Es gibt hier bereits Anwendungen als Fahrzeugantrieb (PKW, Flugzeug, Schiffe) und stationär in der Energiewirtschaft.The gas turbine, another competitor of the reciprocating engine, has become widely developed in use. There are applications as vehicle propulsion (cars, aircraft, ships) and stationary in the energy industry.

Bei der Gasturbine ist es ähnlich wie beim Hubkolbenmotor, das heißt der Wirkungsgrad wächst mit der Größe der Anlagen und ist auch hier begrenzt durch den thermischen Wirkungsgrad. Wenn es gelänge, die Ar­ beitstemperatur ohne wesentliche Verteuerung und Komplizierung nennens­ wert zu steigern, ergeben sich aufgrund der sich ergebenden Vorteile besserer Wirkungsgrad bzw. geringere Umweltbelastung. The gas turbine is similar to the reciprocating engine, that is the efficiency increases with the size of the plants and is also here limited by the thermal efficiency. If it could, the ar working temperature without significant increase in price and complication increase in value arise from the resulting advantages better efficiency or lower environmental impact.  

Auch bei der Gasturbine versuchte man dieses Temperaturproblem (thermi­ scher Wirkungsgrad) durch Anwendung keramischer Werkstoffe zu lösen. Versuche dieser Art hatten bisher noch keinen Erfolg.This temperature problem (thermi efficiency) by using ceramic materials. Attempts of this kind have so far been unsuccessful.

Aufgrund der geschilderten Nachteile der bekannten Brennkraftmaschinen und Gasturbinen bezüglich deren niedriger Gesamtwirkungsgrade und der damit einhergehenden hohen Umweltbelastung , ergibt sich Handlungsbedarf für eine erfindungsgemäße Gestaltung einer Brennkraftmaschine.Because of the disadvantages of the known internal combustion engines and gas turbines for their lower overall efficiencies and the associated high environmental impact results in a need for action for an inventive design of an internal combustion engine.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine vorzugsweise als Brennkraftmaschine ausgebildete Kraft- und Arbeitsmaschine derart zu gestalten, daß neben völligem Massenausgleich und einfacher Gestaltung der Brenn- und Arbeitsräume eine direkte Verbesserung des Gesamtwirkungs­ grades ermöglicht und somit eine direkte Verringerung der Umweltbelastung ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object, preferably as Internal combustion engine-trained engine and work machine shape that in addition to total mass balance and simple design the combustion and work rooms a direct improvement in the overall effect degree enables and thus a direct reduction in environmental pollution is made possible.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei parallel liegenden Ring­ kammern, der Lade- (1) und Brennkammer (2) und denen darin synchron gegenläufig umlaufenden Lade- (5) und Brennerschaufel (6) und der zu diesen synchron umlaufenden Sperrscheibe (10), sind nur rotierende und somit vollausgleichbare Massen am Bewegungsablauf beteiligt. (Ausnahme Ladeventil (9)).Due to the arrangement according to the invention of two parallel ring chambers, the loading ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) and the synchronously counter rotating loading ( 5 ) and burner shovel ( 6 ) and the synchronously rotating locking disc ( 10 ) only rotating and therefore fully compensatable masses involved in the movement. (Exception charging valve ( 9 )).

Durch die Lade- (5) bzw. Brennschaufel (6) werden in den von der Sperr­ scheibe (10) unterteilten ringförmigen Kammern Brenn- und Arbeitsräume gebildet, in denen Gasvolumina angesaugt, verdichtet bzw. entspannt werden. Anders als beim Hubkolbenmotor kann hier der Verbrennungsraum bezüglich des Querschnittes und Arbeitsweges freizügig den Erfordernissen einer optimalen Brennraumgeometrie angepaßt werden.By charging (5) or internal vane (6) are formed in the of the locking disc (10) divided annular chambers fuel and work spaces in which gas volumes sucked, compressed, or be relaxed. In contrast to the reciprocating piston engine, the combustion chamber can be freely adapted to the requirements of an optimal combustion chamber geometry in terms of cross-section and working distance.

Beim Hubkolbenmotor ist bekanntlich das Verhältnis zwischen Querschnitt und Arbeitsweg (Hub) von den physikalischen bzw. geometrischen Bedingungen der Kurbel-Pleuel-Kinematik abhängig.As is known, the ratio between cross-section in the reciprocating piston engine and travel distance (stroke) of the physical or geometric conditions dependent on the crank-connecting rod kinematics.

Wie bereits bei der Betrachtung der bekannten Verfahren festgestellt, ist es nicht möglich den thermischen Wirkungsgrad und damit den Gesamt­ wirkungsgrad zu verbessern:As already observed when considering the known methods, it is not possible the thermal efficiency and thus the total improve efficiency:

  • - Bei der Hubkolbenmaschine ergibt eine Verringerung der thermischen Wandverluste (geringer Kühlung bzw. Wärmeisolation) und dem damit einhergehenden Anstieg der Wandtemperatur eine Verschlechterung der Aufladung, d. h. der Maschine kann nicht die für die Verbrennung des Brennstoffes benötigte Luft zugeführt werden.
    Der Widerspruch zwischen erforderlichen niederen Wandtemperaturen für eine optimale Aufladung und einer hohen Wandtemperatur für eine op­ timale Verbrennung bei hoher Ausnutzung der chemischen Energie des Brennstoffes kann nicht gelöst werden - was bekanntlich zu hoher Brennstoffvergeudung bzw. Umweltbelastung führt.    - With the reciprocating piston machine, a reduction in the thermal wall losses (low cooling or thermal insulation) and the associated rise in the wall temperature result in a deterioration in the charging, ie the machine cannot be supplied with the air required for combusting the fuel.
    The contradiction between the required low wall temperatures for optimal charging and a high wall temperature for optimal combustion with high utilization of the chemical energy of the fuel cannot be solved - which, as is well known, leads to high fuel waste or environmental pollution.
  • - Bei Gasturbinen ist es auch der schlechte thermische Wirkungsgrad, der einer Steigerung des Gesamtwirkungsgrades bei optimaler Ausnutzung der chemischen Energie des Brennstoffes im Wege steht.
    Höhere Temperaturen im Brennerbereich, über ca. 650°C führen zu chemisch­ thermischer Belastung der Turbinenschaufeln, wodurch deren Festigkeit beeinträchtigt wird. Versuche unter Nutzung von keramischen Werkstoffen ergaben bisher keinen Erfolg.    - In the case of gas turbines, it is also the poor thermal efficiency which stands in the way of an increase in the overall efficiency with optimal use of the chemical energy of the fuel.
    Higher temperatures in the burner area, above approx. 650 ° C, lead to chemical thermal stress on the turbine blades, which affects their strength. Attempts using ceramic materials have so far been unsuccessful.

Eine Lösung dieses thermischen Problemes ergibt sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Hierbei wird in der verfahrensge­ mäßen kalten Lade (ring) Kammer (1) über die Einlaßöffnung (7) Luft­ bzw. Brennstoffluftgemisch angesaugt. Luft kann problemlos sehr hoch verdichtet werden und damit bei Bedarf Luftüberschuß und damit eine optimalen umweltschonende Verbrennung in der Brennkammer durchgeführt werden. Bei Bedarf kann die Ladekammer (1) zusätzlich gekühlt werden. Bedingt durch die hohe erreichbare Verdichtung der angesaugten Luft ist eine problemlose Anwendung des Dieselverfahrens (Selbstzündung) möglich. Aufgrund hoher möglicher Drehzahlen der Rotoren und der Lade- (5) bzw. Brennerschaufel (6) und der damit verfahrensbedingten berührungsfreien Schaufelführung gegenüber der Kammerwandung, ist die Verwendung isolie­ render, temperatur- und chemisch beständiger Werkstoffe für die Gestal­ tung insbesonders der Brennkammer (2) Wandung.This thermal problem is solved when the internal combustion engine according to the invention is used. Here, air or fuel-air mixture is drawn into the cold loading (ring) chamber ( 1 ) via the inlet opening ( 7 ). Air can be compressed to a very high level without any problems and, if necessary, excess air and thus optimal, environmentally friendly combustion can be carried out in the combustion chamber. If necessary, the loading chamber ( 1 ) can also be cooled. Due to the high achievable compression of the intake air, the diesel process (auto-ignition) can be used without any problems. Due to the high possible speeds of the rotors and the loading ( 5 ) or burner vane ( 6 ) and the process-related non-contact vane guide relative to the chamber wall, the use of insulating, temperature and chemically resistant materials for the design is especially the combustion chamber ( 2 ) Wall.

Dadurch kann ein Wärmedurchgang bzw. Wärmeverlust durch die Kammerwandung bedeutend vermindert werden. Infolgedessen kann erfindungsgemäß die erzeugte Wärmeenergie z. B. durch Innenkühlung der Brennkammer mittels eingespritzten Wassers gekühlt werden, wobei die mechanische Energie über den sich damit einstellenden Dampfdruck den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht und somit in der Konsequenz weniger Brenn­ stoff benötigt wird, wodurch wiederum unsere Umwelt entlastet wird.This can cause heat transfer or heat loss through the chamber wall be significantly reduced. As a result, according to the invention generated thermal energy z. B. by means of internal cooling of the combustion chamber injected water are cooled, with the mechanical energy above  the resulting steam pressure the overall efficiency of the Internal combustion engine increased and consequently less combustion material is needed, which in turn relieves our environment.

Ausgehend von einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, ergeben sich gegenüber dem Hubkolben- und Wankelmaschinen bzw. zu den Gasturbinen folgende Vorteile:Starting from an internal combustion engine according to the invention, result compared to the reciprocating and Wankel machines or to the gas turbines following advantages:

  • a) Keine Verluste durch oszillierende Massen.a) No losses due to oscillating masses.
  • b) Einfach abzudichtende Brenn- und Arbeitsräume an Rotor, Schaufel und Sperrscheibe.b) Easy-to-seal combustion and working spaces on the rotor and blade and lock washer.
  • c) Freizügigkeit bei der thermischen/geometrischen Gestaltung der Brenn- und Arbeitsräume durch Wählbarkeit des Verhältnisses zwi­ schen Kammerquerschnitt und des mittleren Durchmessers der Kammer.c) Free movement in the thermal / geometric design of the Combustion and work rooms through selectability of the ratio between chamber cross-section and the average diameter of the chamber.
  • d) Lokale Trennung in Lade- (1) und Brennkammer (2).d) Local separation into the loading ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ).
  • e) Einfacher, preisgünstiger Aufbau mit sehr guten Masse- Leistungs­ verhältnis.e) Simple, inexpensive structure with very good mass performance relationship.
  • f) Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades (d) und damit direkte Er­ höhung des Gesamtwirkungsgrades.f) increase in thermal efficiency (d) and thus direct Er increase in overall efficiency.
  • g) Verringerung des spezifischen Brennstoffverbrauches durch (d).g) Reduction of the specific fuel consumption by (d).
  • h) Niedrigere spezifische Abgasemission durch (g) und damit bedeutende, direkte Senkung der Umweltbelastung.h) Lower specific exhaust gas emissions due to (g) and thus significant direct reduction of environmental pollution.
  • i) Anwendungsmöglichkeiten auf allen Gebieten von stationären und mobilen Anwendungsfällen von Brennkraftmaschinen.i) Applications in all areas of stationary and mobile applications of internal combustion engines.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Fig. beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the figures .

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Ein Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Vorder- und Seitenansicht. Fig. 1 shows a principle of operation of the internal combustion engine according to the invention in front and side view.

Fig. 2 Perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Fig. 2 perspective view of an internal combustion engine according to the invention.

Position der Ladeschaufeln (5) - Ende Ansaugen/Verdichten. Position der Brennerschaufel (6) - Beginn Arbeiten/Auspuffen.Position of the loading buckets ( 5 ) - end of suction / compression. Position of the burner scoop ( 6 ) - start working / exhausting.

Fig. 3 Perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach jeweils halber Drehung des Laderotors (3) bzw. Brennerrotors (4). Position der Ladeschaufel (S)-Beginn Ansaugen/Verdichten. Position der Brennerschaufel (6) - Ende Arbeiten/Auspuffen. Fig. 3 perspective view of the internal combustion engine according to the invention after each half rotation of the loading rotor ( 3 ) or burner rotor ( 4 ). Position of the loading shovel (S) start suction / compression. Position of the burner scoop ( 6 ) - end of work / exhaust.

Fig. 4 Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine als Ausführungs­ beispiel eines Systemes bestehend aus einer Sperrscheibe (mit 2 Schaufel­ toren) und zwei Paaren von Lade- und Brennkammern. Fig. 4 representation of an internal combustion engine according to the invention as an execution example of a system consisting of a locking disc (with 2 blades) and two pairs of loading and combustion chambers.

In den Fig. 1 bis 3 werden alle Komponenten einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei wurden Systemkomponenten wie Anlaßer, Vergaser, Schalldämpfer und Kühler nicht dargestellt.In Figs. 1 to 3, all components are shown an internal combustion engine according to the invention. System components such as the starter, carburetor, silencer and cooler were not shown.

Beide Ringkammern, die Ladekammer (1) und die Brennkammer (2) liegen parallel zueinander und sind über ein Wendegetriebe (15) so miteinander verbunden, daß der Laderotor (3) mit Ladeschaufel (5) sich synchron gegenläufig zum Brennerrotor (4) mit Brennerschaufel (6) dreht. Beide Ringkammern werden von der Sperrscheibe (10) an einer Stelle des Umfanges unterteilt, wobei die Berührungsstellen zwischen Ringkammern und Sperrscheibe (10) durch die Ringkammerdichtungen (18) abgedichtet werden können.Both ring chambers, the loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ) are parallel to each other and are connected to each other via a reversing gear ( 15 ) so that the loading rotor ( 3 ) with loading shovel ( 5 ) is synchronously opposed to the burner rotor ( 4 ) with burner shovel ( 6 ) turns. Both ring chambers are divided by the locking disk ( 10 ) at one point on the circumference, the points of contact between the ring chambers and locking disk ( 10 ) being sealed by the ring chamber seals ( 18 ).

In der Sperrscheibe (10) befindet sich das Schaufeltor (11), ein Durch­ bruch der so gestaltet ist, daß die Lade- (5) und Brennerschaufel (6) beruhrungsfrei bei minimalen Druckverlusten die Sperrscheibe (10) passieren können.In the locking disc ( 10 ) is the blade gate ( 11 ), a break through which is designed so that the loading ( 5 ) and burner blades ( 6 ) can pass through the locking disc ( 10 ) without contact and minimal pressure losses.

Aus der perspektivischen Darstellung (Fig. 2) kann man die Gesamtfunktion bei Ablaufbeginn ersehen. Die Ladeschaufel (5) hat bereits das Schaufeltor (11) passiert und bereits die Einlaßöffnung (7) überstrichen. Bei der Weiterdrehung (gegen den Uhrzeigersinn) des Laderotors (3) mit Lade­ schaufel (5) wird die Rückseite der Ladeschaufel (5) wegen der Volumen­ änderung Luft/Brennstoffluftgemisch ansaugen und die Vorderseite der Ladeschaufel (5) bereits in der Ringkammer befindliches Luft/Luftbrenn­ stoffgemisch in der Ladekammer (1) verdichten.The overall function at the beginning of the process can be seen from the perspective representation ( FIG. 2). The loading shovel ( 5 ) has already passed the shovel gate ( 11 ) and has already swept over the inlet opening ( 7 ). During the further rotation (counterclockwise) of the loading rotor (3) bucket with charge (5) is the rear side of the loading shovel (5) due to the volume change of the air / draw in air-fuel mixture and the front side of the loading shovel (5) already located in the annular chamber air / Compress the air fuel mixture in the loading chamber ( 1 ).

Zur gleichen Zeit befindet sich in der Brennkammer (2) die Brenner­ schaufel (6) in Drehung ( im Uhrzeigersinn) in gegenüberliegender Stellung zur Ladeschaufel im Beginn der Funktionen Verbrennen/Arbeiten d. h. durch das verbrennende Gas- Luftgemisch ergibt sich eine Druckbe­ aufschlagung der Brennerschaufel (6) mit wirkender Kraftübertragung auf den Brennerrotor (4).At the same time, the burner shovel ( 6 ) is in the combustion chamber ( 2 ) in rotation (clockwise) in the opposite position to the loading shovel at the start of the combustion / working functions, i.e. the burning gas / air mixture results in pressure on the burner shovel ( 6 ) with effective power transmission to the burner rotor ( 4 ).

Die Vorderseite der Brennerschaufel (6) beginnt das bereits im vorherigen Takt verbrannte Gas aus der Brennkammer (2) über Auslaßöffnung (8) zu drücken.The front of the burner blade ( 6 ) begins to push the gas burned in the previous cycle out of the combustion chamber ( 2 ) via the outlet opening ( 8 ).

Gemäß perspektivischer Darstellung (Fig. 3) ist zu ersehen, daß die Ladeschaufel (1) kurz vor der Sperrscheibe (10) und dem Ladeventil (9) steht. Die Luft/Brennstoffluftgemisch ist verdichtet. Von der Rückseite der Ladeschaufel (5) wurde die Ladekammer (1) wieder mit Luft/Brennstoff­ luftgemisch gefüllt. Die Rückseite der Brennerschaufel (6) hat bereits Arbeit geleistet, mit der Vorderseite wurde das vom Vortakt verbrannte Gas über die Auslaßöffnung (8) ausgepufft.According to a perspective view ( Fig. 3) it can be seen that the loading shovel ( 1 ) is just before the locking disc ( 10 ) and the loading valve ( 9 ). The air / fuel-air mixture is compressed. From the back of the loading shovel ( 5 ), the loading chamber ( 1 ) was again filled with air / fuel air mixture. The back of the burner shovel ( 6 ) has already done work, with the front, the gas burned by the preliminary stroke was exhausted through the outlet opening ( 8 ).

Nach Überstreichung der Auslaßöffnung (8) passiert das Schaufeltor (11) die Brennkammer (2) und die Brennerschaufel (6) kann nachfolgend das Schaufeltor (11) passieren. Ladeschaufel (5) und Brennerschaufel (6) stehen auf gleicher Höhe, das Ladeventil (9) ist geöffnet, die Ein­ spritzpumpe (13) spritzt Brennstoff ein (Dieselverfahren) oder die Zünd­ kerze (19) zündet ein verdichtetes Brennstoffluftgemisch (Ottoverfahren). Als Zündkammer (12) fungiert das Verbindungsstück zwischen beiden Ring­ kammern begrenzt durch beide Schaufeln und absperrenden Teilen der Sperrscheibe. Danach Wiederholung des Ablaufes. Auf eine Umdrehung der Rotorwellen (3 u. 4) entfällt ein Arbeitstakt.After passing the outlet opening ( 8 ), the blade gate ( 11 ) passes through the combustion chamber ( 2 ) and the burner blade ( 6 ) can then pass through the blade gate ( 11 ). Loading shovel ( 5 ) and burner shovel ( 6 ) are at the same height, the loading valve ( 9 ) is open, the injection pump ( 13 ) injects fuel (diesel process) or the spark plug ( 19 ) ignites a compressed fuel-air mixture (Otto process). As the ignition chamber ( 12 ), the connecting piece between the two ring chambers acts delimited by both blades and shut-off parts of the locking disk. Then repeat the process. One working cycle is required for one revolution of the rotor shafts ( 3 and 4 ).

In den ablaufenden Brennvorgang der Brennkammer (2) kann bei Bedarf Kühlmittel (Wasser) zur Innenkühlung und damit einhergehenden Erhöhung der thermischen Wirkungsgrades erfolgen. If necessary, coolant (water) for internal cooling and the associated increase in thermal efficiency can take place in the ongoing combustion process of the combustion chamber ( 2 ).

Fig. 5 Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine als Ausführungsbeispiel eines Systemes mit einer Sperrscheibe in Form eines Ringes. Fig. 5 representation of an internal combustion engine according to the invention as an embodiment of a system with a locking disk in the form of a ring.

Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Unterteilung der parallel liegenden Lade- (1) und Brennkammer (2) durch eine ringförmige Sperrscheibe (10) erfolgt.From the illustration it can be seen that the subdivision of the parallel loading ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) according to the invention takes place by means of an annular locking disk ( 10 ).

Durch diese Anordnung ergibt sich ein geringerer Platzbedarf der Brennkraftmaschine.This arrangement results in a smaller space requirement Internal combustion engine.

BezugszeichenlisteReference list

1 Ladekammer
2 Brennerkammer
3 Laderotor
4 Brennerrotor
5 Ladeschaufel
6 Brennerschaufel
7 Einlaßöffnung
8 Auslaßöffnung
9 Ladeventil
10 Sperrscheibe
11 Schaufeltor
12 Zündkammer
13 Einspritzpumpe/Brennstoff
14 Einspritzpumpe/Innenkühlung
15 Wendegetriebe
16 Synchrongetriebe
17 Rotordichtungen
18 Ringkammerdichtungen
19 Zündkerze
20 Kühlung/Brennerschaufel
21 Kühlung/Sperrscheibe
22 Maschinengestell
· Drehrichtung entgegen dem Uhrzeiger
+ Drehrichtung im Uhrzeigersinn 1 loading chamber
2 burner chamber
3 loading rotor
4 burner rotor
5 loading shovel
6 burner shovel
7 inlet opening
8 outlet opening
9 charging valve
10 locking washer
11 bucket gate
12 ignition chamber
13 Injection pump / fuel
14 Injection pump / internal cooling
15 reverse gear
16 synchronous gears
17 rotor seals
18 ring chamber seals
19 spark plug
20 Cooling / burner scoop
21 Cooling / lock washer
22 machine frame
· Counter-clockwise rotation
+ Clockwise rotation

Claims (17)

1. Brennkraftmaschine mit diskontinuierlicher innerer Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ringförmigen Brennkammer (2) eine auf einen Brennerrotor (4) befindlichen Brennerschaufel (6) umläuft, die in entgegengesetzten Drehrichtung zu einer parallel­ liegenden Ladekammer (1) mit einer Ladeschaufel (5) auf Laderotor (3) umläuft, die über ein Wendegetriebe (15) mit dem Brennerrotor (4) verbunden ist, wobei beide Ringkammern (1 u. 2) durch eine Sperr­ scheibe (10) an einer Stelle des Umfanges unterteilt werden und die Sperrscheibe (10) ein Schaufeltor (11) für den synchronisierten Durchlaß der Brenner- (6) und Ladeschaufel (5) hat, wobei die Sperr­ scheibe (10) durch Synchrongetriebe (16) mit synchroner Drehzahl zur Brenner-(6) und Ladeschaufel (5) umläuft und dabei die in beiden Ringkammern (1 u. 2) befindlichen Gasvolumina durch Verdrängung an­ saugt, verdichtet bzw. entspannt (verbrannt) werden, wobei über die Ladekammer (1) mit Hilfe der Einlaßöffnung (7) Luft/Brennstoff­ luftgemisch angesaugt und verdichtet wird, welche über das Ladeventil (9) in die Brennkammer (2) entlassen wird, wobei in die verdichtete Luft der Brennstoff über Einspritzpumpe (13) eingespritzt wird (Selbst­ zündung) oder das Brennstoff-Luftgemisch durch Zündkerze (19) gezündet wird (Fremdzündung), wodurch die sich expandierenden Gase die Brenner­ schaufel (6) mit Druck beaufschlagen und der Brennerrotor (4) ange­ getrieben wird - gleich Brennkraftmaschine.1. internal combustion engine with intermittent internal combustion engine, characterized in that a burner blade (6) located on a burner rotor (4) rotates in an annular combustion chamber (2) in opposite rotational direction to a parallel loading chamber (1) with a loading shovel (5 ) rotates on the loading rotor ( 3 ), which is connected via a reversing gear ( 15 ) to the burner rotor ( 4 ), both annular chambers ( 1 and 2 ) being divided by a locking disk ( 10 ) at one point on the circumference and the locking disk ( 10 ) has a blade gate ( 11 ) for the synchronized passage of the burner ( 6 ) and loading shovel ( 5 ), the locking disc ( 10 ) through synchronous gear ( 16 ) at synchronous speed to the burner ( 6 ) and loading shovel ( 5 ) circulates and the gas volumes located in both annular chambers ( 1 and 2 ) are sucked, compressed or expanded (burned) by being displaced, whereby via the loading chamber ( 1 ) mi t Air / fuel air mixture is sucked in and compressed with the help of the inlet opening ( 7 ), which is discharged into the combustion chamber ( 2 ) via the charging valve ( 9 ), the fuel being injected into the compressed air via the injection pump ( 13 ) (auto-ignition) or the fuel-air mixture is ignited by spark plug ( 19 ) (spark ignition), whereby the expanding gases pressurize the burner blade ( 6 ) and the burner rotor ( 4 ) is driven - the same as the internal combustion engine. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel liegenden Ladekammer (1) und Brennkammer (2) über Wendege­ triebe (15) so miteinander verbunden sind, daß die Ladeschaufel (1) und die Brennerschaufel (2) synchron in gegenläufigem Drehsinn in den beiden Ringkammern Ladekammer (1) und Brennerkammer (2) umlaufen.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the parallel loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) via Wendege drives ( 15 ) are connected to one another in such a way that the loading shovel ( 1 ) and the burner shovel ( 2 ) synchronously in opposite directions of rotation circulate in the two ring chambers loading chamber ( 1 ) and burner chamber ( 2 ). 3. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringkammern, Ladekammer (1) und Brennkammer (2) an einer Stelle des Umfanges von einer gemeinsamen Sperrscheibe (10) unterteilt werden, wodurch die in den Ringkammern befindlichen Gasvo­ lumina verdrängt werden. 3. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the two annular chambers, the loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ) are divided at one point on the circumference by a common locking disk ( 10 ), thereby displacing the gas volumes in the annular chambers become. 4. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe (10) über ein Synchrongetriebe (16) angetrieben wird und somit mit synchroner Drehzahl zur Ladeschaufel (1) und Brennerschaufel (2) umläuft.4. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the locking disc ( 10 ) is driven by a synchronous gear ( 16 ) and thus rotates at a synchronous speed to the loading shovel ( 1 ) and burner shovel ( 2 ). 5. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe (10) ein Schaufeltor (11) zum synchronen Durchlaß der Ladeschaufel (1) und Brennerschaufel (2) hat.5. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the locking disc ( 10 ) has a blade gate ( 11 ) for the synchronous passage of the loading blade ( 1 ) and burner blade ( 2 ). 6. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Ladeschaufel (1) über die Ein­ laßöffnung (7) Luft/Brennstoffluftgemisch ansaugt und die Vorderseite der Ladeschaufel (1) diese Luft/Brennstoffluftgemisch über das Lade­ ventil (9) in der Brennkammer (2) verdichtet.6. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the rear of the loading shovel ( 1 ) sucks air / fuel air mixture through the inlet opening ( 7 ) and the front of the loading shovel ( 1 ) this air / fuel air mixture via the loading valve ( 9 ) compressed in the combustion chamber ( 2 ). 7. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - das in der Brennkammer (2) befindliche verdichtete Luft - Brennstoffgemisch mit Zündkerze (19) gezündet wird (Fremdzündung).7. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that - the compressed air in the combustion chamber ( 2 ) - fuel mixture is ignited with spark plug ( 19 ) (spark ignition). 8. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die in der Brennkammer (2) befindliche heiße, verdichtete Luft der Brennstoff über Einspritzpumpe (13) einge­ spritzt wird (Selbstzündung).8. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that in the combustion chamber ( 2 ) located hot, compressed air, the fuel is injected via an injection pump ( 13 ) (auto-ignition). 9. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das verbrennende Gasgemisch in der Brenn­ kammer (2) ausdehnt und deshalb die Brennerschaufel (6) mit hohen Druck beaufschlagt, wodurch Kraft erzeugt wird.9. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the combustible gas mixture in the combustion chamber ( 2 ) expands and therefore the burner blade ( 6 ) is subjected to high pressure, whereby force is generated. 10. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschaufel (5) und die Brennerschaufel (6) in ihrer Form der Form den Ringkammern (1 u. 2) entsprechen.10. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the loading blade ( 5 ) and the burner blade ( 6 ) correspond in shape to the annular chambers ( 1 and 2 ). 11. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laderotor (3) und Brennerrotor (4) mit Ring­ dichtungen (17) gegenüber der Lade (1)- und Brennerkammer (2) abge­ dichtet sind. 11. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the loading rotor ( 3 ) and burner rotor ( 4 ) with ring seals ( 17 ) with respect to the loading ( 1 ) - and burner chamber ( 2 ) are sealed abge. 12. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade (1)- und Ringkammer (2) gegenüber der Sperrscheibe (10) mit Dichtringen (18) abgedichtet sind.12. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the loading ( 1 ) - and annular chamber ( 2 ) with respect to the locking disc ( 10 ) are sealed with sealing rings ( 18 ). 13. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Brennkraftmaschinen mit hoher Drehzahl die Dichtringe (18) durch Labyrinthdichtungen ersetzt werden können.13. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing rings ( 18 ) can be replaced by labyrinth seals in internal combustion engines at high speed. 14. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Brennkammer (2) aus Werkstoff besteht, der einen niedrigen Wärmeleitwert hat, (z. B. Keramik) bzw. hochtemperaturbeständig ist.14. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the combustion chamber ( 2 ) consists of material which has a low thermal conductivity (z. B. ceramic) or is resistant to high temperatures. 15. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Brennkammer (2) von innen gekühlt wird, indem Kühlmittel (z. B. Wasser) in die Brennkammer (2) mittels Einspritzkühlmittelpumpe (14) eingespritzt wird.15. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the combustion chamber ( 2 ) is cooled from the inside by coolant (z. B. water) is injected into the combustion chamber ( 2 ) by means of an injection coolant pump ( 14 ). 16. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine aus mehreren Paaren von Lade- und Brennkammern bestehen kann, die durch eine gemeinsame Sperr­ scheibe (10) synchronisiert werden.16. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine can consist of several pairs of charging and combustion chambers, which are synchronized by a common locking disc ( 10 ). 17. Brennkraftmaschine, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerschaufel (6) mittels Kühlmittel­ kanäle (20), die durch den Brennerrotor (4) herangeführt werden, gekühlt wird.17. Internal combustion engine, according to one of the preceding claims, characterized in that the burner blade ( 6 ) by means of coolant channels ( 20 ) which are brought up by the burner rotor ( 4 ) is cooled.
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