DE4405311B4 - Internal combustion engine with mass balance - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine mit diskontinuierlicher innerer Verbrennung, bei der in einer ringförmigen Brennkammer (2) eine auf einem Brennerrotor (4) befindliche Brennerschaufel (6) und in einer parallel liegenden ringförmigen Ladekammer (1) eine auf einem Laderotor (3) befindliche Ladeschaufel (5) umläuft, wobei beide Ringkammern (1 und 2) durch eine Sperrscheibe (10) an einer Stelle des Umfanges unterteilt sind und die Sperrscheibe (10) ein Schaufeltor (11) für den synchronisierten Durchlass der Brennerschaufel (6) und der Ladeschaufel (5) hat, wobei die Sperrscheibe (10) durch ein Synchrongetriebe (16) mit synchroner Drehzahl zur Brennerschaufel (6) und zur Ladeschaufel (5) umläuft und dabei die in beiden Ringkammern (1 und 2) befindlichen Gasvolumina durch Verdrängung angesaugt, verdichtet bzw. entspannt (verbrannt) werden, wobei über die Ladekammer (1) mit Hilfe einer Einlassöffnung (7) ein Luft/Brennstoffluftgemisch angesaugt und verdichtet wird, welches über ein Ladeventil (9) in die Brennkammer (2) entlassen wird, wobei in die verdichtete Luft Brennstoff über eine Einspritzpumpe (13) eingespritzt wird...Internal combustion engine with discontinuous internal combustion, when in an annular combustion chamber (2) a burner blade on a burner rotor (4) (6) and in a parallel annular loading chamber (1) a on a loading rotor (3) located bucket (5) rotates, wherein both annular chambers (1 and 2) through a locking disc (10) at one point the circumference are divided and the locking disc (10) a paddle door (11) for the synchronized passage of the burner blade (6) and the loading shovel (5), wherein the locking disc (10) by a synchronous transmission (16) with synchronous speed to the burner blade (6) and to the loading shovel (5) rotates and thereby the gas volumes located in both annular chambers (1 and 2) by repression be sucked, compressed or relaxed (burned), where on the Loading chamber (1) by means of an inlet opening (7) an air / fuel mixture sucked and compressed, which via a charging valve (9) in the combustion chamber (2) is discharged, wherein in the compressed air fuel over a Injection pump (13) is injected ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bekannterweise basieren die heute am meisten verbreiteten Brennkraftmaschinen auf dem Kurbelbetrieb. Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus Küntscher, „Kraftfahrzeug-Motoren", Verlag Technik, Berlin 1987, Seiten 17 bis 219, ersichtlich.known manner based on the most common today internal combustion engines the crank operation. Such an internal combustion engine is from Küntscher, "motor vehicle engines", Verlag Technik, Berlin 1987, pages 17 to 219, can be seen.
Langwierige Versuche mit Isolierungen der Brennraumwände bei Einsatz von keramischen Werkstoffen mit dem Ziel einer Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades scheiterten daran, dass sich Hubkolbenbrennkraftmaschinen 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 Motortechnische Zeitschrift 47 (1986) 12 s.S. 495-500.lengthy Experiments with insulations of the combustion chamber walls when using ceramic materials failed with the aim of improving the thermal efficiency Recall that reciprocating internal combustion engines due to the high Do not charge the wall temperature. These experiments and results were detailed described by Gerhard Woschni, Konrad Kolesa and Walter Spindler in MTZ Motortechnische Zeitschrift 47 (1986) 12 pp. 495-500.
Als Konkurrent des Hubkolbenmotors entstand mit dem Rotationskolbenmotor von Wankel eine Brennkraftmaschine, die auch mit völligem Massenausgleich aufgrund ausschließlich rotierender Bauteil, Vorteile gegenüber den Hubkolbenmaschinen aufweisen konnte.When The competitor of the reciprocating engine originated with the rotary piston engine from Wankel an internal combustion engine, which also with complete mass balance due exclusively rotating component, advantages over the reciprocating engines 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 Brennraumes ergibt, nicht gegenüber den Kolbenkraftmaschinen durchsetzen (Küntscher, a.a. O. Seite 29, Pkt. 1.1.4.1.).In spite of the achieved high speeds in the relatively small design this concept could be because of the significantly lower thermal Efficiency, which results from the crescent-shaped combustion chamber, not opposite enforce the piston engine (Küntscher, loc. cit., page 29, Item 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, Schiff) und stationär in der Energiewirtschaft.The Gas turbine, another competitor of the reciprocating engine, has become Widely developed in the application diverse. There are already applications as vehicle drive (car, airplane, ship) 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 Arbeitstemperatur ohne wesentliche Verteuerung und Komplizierung nennenswert zu steigern, ergeben sich aufgrund der sich ergebenden Vorteile ein besserer Wirkungsgrad bzw. eine geringere Umweltbelastung.at The gas turbine is similar as with the reciprocating engine, that is, the efficiency increases with the size of the facilities and is also limited here by the thermal efficiency. If it would succeed, the working temperature without significant increase in price and complexity Significantly increase, arise due to the resulting Advantages a better efficiency and a lower environmental impact.
Auch bei der Gasturbine versuchte man dieses Temperaturproblem (thermischer Wirkungsgrad) durch Anwendung keramischer Werkstoffe zu lösen. Versuche dieser Art hatten bisher noch keinen Erfolg. Also in the gas turbine one tried this temperature problem (thermal Efficiency) by using ceramic materials to solve. tries This species has not been successful so far.
Aus
der Deutschen Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine als Brennkraftmaschine ausgebildete und einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Kraft- und Arbeitsmaschine der in Rede stehenden Art derart zu gestalten, dass sie einen verbesserten Massenausgleich aufweist.Of the Invention is therefore the object of an internal combustion engine trained and high-efficiency power and Working machine of the type in question to make such that it has an improved mass balance.
Durch
die erfindungsgemäße Anordnung von
zwei parallel liegenden Ringkammern, der Ladekammer (
Durch
die Ladeschaufel (
Anders als beim Hubkolbenmotor kann hier der Verbrennungsraum bezüglich des Querschnittes und Arbeitsweges freizügig den Erfordernissen einer opitmalen Brennraumgeometrie angepasst werden. Beim Hubkolbenmotor ist bekanntlich das Verhältnis zwischen Querschnitt und Arbeitsweg (Hub) von den physikalischen bzw. geometrischen Bedingungen der Kurbel-Pleuel-Kinematik abhängig.Different as in the reciprocating engine here the combustion chamber with respect Cross-section and commute freely to the requirements of an opitmalen Combustion chamber geometry to be adjusted. When reciprocating engine is known The relation between Cross section and travel (stroke) of the physical or geometric Conditions of crank-connecting rod kinematics dependent.
Wie bereits bei der Betrachtung der bekannten Verfahren festgestellt, ist es nicht möglich, den thermischen Wirkungsgrad und damit den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern:
- – Bei der Hubkolbenmaschine ergibt eine Verringerung der thermischen Wandverluste (geringere Kühlung bzw. Wärmeisolation) und dem damit einhergehenden Anstieg der Wandtemperatur eine Verschlechterung der Aufladung, d.h. der Maschine kann die für die Verbrennung des Brennstoffes benötigte Luft nicht zugeführt werden. Der Widerspruch zwischen erforderlichen niederen Wandtemperaturen für eine optimale Aufladung und einer hohen Wandtemperatur für eine optimale Verbrennung bei hoher Ausnutzung der chemischen Energie des Brennstoffes kann nicht gelöst werden – was bekanntlich zu hoher Brennstoffvergeudung bzw. Umweltbelastung führt.
- – 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 reciprocating engine results in a reduction of the thermal wall losses (lower cooling or heat insulation) and the concomitant increase in the wall temperature deterioration of the charge, ie the machine can not be supplied to the air required for the combustion of the fuel. The contradiction between required low Renewable wall temperatures for optimum charging and a high wall temperature for optimal combustion with high utilization of the chemical energy of the fuel can not be solved - which is known to lead to high fuel waste or environmental pollution.
- - In gas turbines, it is also the poor thermal efficiency, which is an increase in overall efficiency with optimal utilization of the chemical energy of the. Fuel in the way. Higher temperatures in the burner area, above approx. 650 ° C, lead to chemical-thermal loading of the turbine blades, which impairs their strength. Experiments using ceramic materials have so far been unsuccessful.
Eine
Lösung
dieses thermischen Problems ergibt sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
Hierbei wird in der verfahrensgemäßen kalten Lade (ring)-Kammer
(
Dadurch kann ein Wärmedurchgang bzw. Wärmeverlust durch die Kammerwandung bedeutend vermindert werden. Infolge dessen kann erfindungsgemäß die erzeugte Wärmeenergie z.B. durch Innenkühlung der Brennkammer durch eingespritztes Wasser gekühlt werden, wobei die mechanische Energie über den sich einstellenden Dampfdruck den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht und somit in der Konsequenz weniger Brennstoff benötigt wird, wodurch wiederum unsere Umwelt entlastet wird.Thereby can a heat transfer or heat loss be significantly reduced by the chamber wall. Consequently can according to the invention produced Thermal energy e.g. by internal cooling the combustion chamber to be cooled by injected water, the mechanical Energy over the resulting vapor pressure the overall efficiency of the internal combustion engine raised and thus less fuel is needed in consequence, which in turn our environment is relieved.
Ausgehend von einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ergeben sich gegenüber den Hubkolben- und Wankelmaschinen bzw. den Gasturbinen folgende Vorteile:
- a) Keine Verluste durch oszillierende Massen.
- b) Einfach abzudichtende Brenn- und Arbeitsräume an Rotor, Schaufel und Sperrscheibe.
- c) Freizügige thermische/geometrische Gestaltung der Brenn- und Arbeitsräume durch Wählbarkeit des Verhältnisses zwischen Kammerquerschnitt und mittleren Durchmesser der Kammer
- d) Lokale Trennung in Ladekammer(
1 ) und Brennkammer (2 ). - e) Einfacher, preisgünstiger Aufbau mit sehr gutem Masse- und Leistungsverhältnis.
- f) Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades (d) und damit direkte Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades.
- g) Veringerung des spezifischen Brennstoffverbrauches durch (d).
- h) Niedrige spezifische Abgasemission durch (g) und damit bedeutende, direkte Senkung der Umweltbelastung.
- i) Anwendungsmöglichkeiten auf allen Gebieten von stationären und mobilen Anwendungsfällen von Brennkraftmaschinen.
- a) No losses due to oscillating masses.
- b) Simply sealed combustion and working spaces on the rotor, blade and locking disc.
- c) Permissive thermal / geometric design of the combustion and work spaces by selecting the ratio between the chamber cross-section and average diameter of the chamber
- d) Local separation in loading chamber (
1 ) and combustion chamber (2 ). - e) Simple, inexpensive construction with very good mass and power ratio.
- f) increase of the thermal efficiency (d) and thus direct increase of the overall efficiency.
- g) reduction of specific fuel consumption by (d).
- h) Low specific exhaust emissions due to (g) and thus significant direct reduction of environmental impact.
- i) Applications in all areas of stationary and mobile applications of internal combustion engines.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.embodiments The invention will be described below with reference to the figures.
Es zeigen:It demonstrate:
In
den
Beide
Ringkammern, die Ladekammer (
In
der Sperrscheibe (
Aus
der perspektivischen Darstellung (
Zur
gleichen Zeit befindet sich in der Brennkammer (
Die
Vorderseite der Brennerschaufel (
Gemäß perspektivischer
Darstellung (
Nach
dem Überstreichen
der Auslassöffnung (
Als
Zündkammer
(
In
den ablaufenden Brennvorgang der Brennkammer (
Aus
der Darstellung in
- 11
- Ladekammerloading chamber
- 22
- Brennkammercombustion chamber
- 33
- Laderotorloading rotor
- 44
- BrennerrotorBrenner rotor
- 55
- LadeschaufelLadeschaufel
- 66
- BrennerschaufelBrenner shovel
- 77
- Einlassöffnunginlet port
- 88th
- Auslassöffnungoutlet
- 99
- Ladeventilcharging valve
- 1010
- Sperrscheibelocking disc
- 1111
- SchaufeltorSchaufeltor
- ··
- Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigerdirection of rotation counterclockwise
- 1212
- Zündkammerignition chamber
- 1313
- Einspritzpumpe/BrennstoffInjection pump / fuel
- 1414
- Einspritzpumpe/InnenkühlungInjection pump / internal cooling
- 1515
- WendegetriebeReverse gear
- 1616
- Synchrongetriebesynchromesh
- 1717
- RotordichungenRotordichungen
- 1818
- RingkammerdichtungenAnnular chamber seals
- 1919
- Zündkerzespark plug
- 2020
- Kühlung/BrennerschaufelCooling / burner blade
- 2121
- Kühlung/SperrscheibeCooling / locking disk
- 2222
- Maschinengestellmachine frame
- ++
- Drehrichtung im Uhrzeigersinndirection of rotation clockwise
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4405311A DE4405311B4 (en) | 1994-02-19 | 1994-02-19 | Internal combustion engine with mass balance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4405311A DE4405311B4 (en) | 1994-02-19 | 1994-02-19 | Internal combustion engine with mass balance |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4405311A1 DE4405311A1 (en) | 1995-08-24 |
DE4405311B4 true DE4405311B4 (en) | 2006-03-02 |
Family
ID=6510635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4405311A Expired - Fee Related DE4405311B4 (en) | 1994-02-19 | 1994-02-19 | Internal combustion engine with mass balance |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4405311B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007028874A1 (en) | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Margies, Wolfhard, Dr. | Rotary piston internal combustion engine for vehicle, involves pressing compressed air and/or mixture portions into compression chamber, and supplying diesel as gas mixture for combustion |
Families Citing this family (1)
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US7305963B2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-12-11 | Juan Zak | Blade-thru-slot combustion engine, compressor, pump and motor |
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DE3132023A1 (en) * | 1981-08-13 | 1983-03-03 | Sebastiano 95100 Catania Italia | Endothermic centrifugal three-stroke engine |
DE3825365A1 (en) * | 1988-07-26 | 1990-02-01 | Armin Mylaeus | Rotary engine |
DE4200146C1 (en) * | 1992-01-07 | 1993-06-24 | Klemm, Gerhard Wilhelm, 7290 Freudenstadt, De | IC engine with discontinuous inner combustion - has ring chamber divided by stop plate, rotating with rotor, and having gate for blade which drives rotor, which then drives drive shaft |
-
1994
- 1994-02-19 DE DE4405311A patent/DE4405311B4/en not_active Expired - Fee Related
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Küntscher: "Kraftfahrzeug-Motoren", Verlag Technik, Berlin 1987, S. 17-219 * |
MTZ Motortechnische Zeitschrift 47 (1986)12, S. 495-500 * |
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DE102007028874A1 (en) | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Margies, Wolfhard, Dr. | Rotary piston internal combustion engine for vehicle, involves pressing compressed air and/or mixture portions into compression chamber, and supplying diesel as gas mixture for combustion |
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Publication number | Publication date |
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DE4405311A1 (en) | 1995-08-24 |
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