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 ...

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Figure 00000001

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 DE 38 25 365 A1 ist eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine bekannt. Bei dieser Brennkraftmaschine erfolgt der Ladungswechsel zwischen den Kammern durch einen Schusskanal (Überströmkanal), der beide Kammern verbindet und von einem Absperrteil durchschnitten und gesteuert wird. Dazu weist das Absperrteil einen Steuerschlitz auf, der den Schusskanal freigibt. Nachteilig ist, dass durch diesen Ladungswechsel durch den Schusskanal und den Steuerschlitz in dem Absperrteil zusätzliche Überströmverluste entstehen, die den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine sehr stark verringern.From the German publication DE 38 25 365 A1 is a generic internal combustion engine known. In this internal combustion engine, the charge exchange between the chambers takes place through a firing channel (overflow channel), which connects the two chambers and is cut and controlled by a shut-off part. For this purpose, the shut-off on a control slot, which releases the firing channel. The disadvantage is that additional Überströmverluste arise through this charge change through the firing channel and the control slot in the shut-off, which greatly reduce the efficiency of the internal combustion engine.

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 (1) und Brennkammer (2), und den darin synchron gegenläufig umlaufenden Ladeschaufeln (5) und Brennerschaufeln (6) und der zu diesen synchron umlaufenden Sperrscheibe (10), sind nur rotierende und somit voll ausgleichbare Massen am Bewegungsablauf beteiligt (Ausnahme Ladeventil (9)).The inventive arrangement of two parallel annular chambers, the loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ), and synchronously in opposite directions rotating charging blades ( 5 ) and burner blades ( 6 ) and to this synchronously rotating locking disc ( 10 ), only rotating and thus fully compensable masses are involved in the movement sequence (exception loading valve ( 9 )).

Durch die Ladeschaufel (5) bzw. Brennschaufel (6) werden in den von der Sperrscheibe (10) unterteilten ringförmigen Kammern Brenn- und Arbeitsräume gebildet, in denen Gasvolumina angesaugt, verdichtet bzw. entspannt werden.Through the loading shovel ( 5 ) or firing blade ( 6 ) are in the from the locking disc ( 10 ) divided annular chambers combustion and working spaces formed in which gas volumes sucked, compressed or relaxed.

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.
As already stated in the consideration of the known methods, it is not possible to improve the thermal efficiency and thus the overall efficiency:
  • - 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 (1) über die Einlassöffnung (7) Luft- bzw. Brennstoffluftgemisch angesaugt. Luft kann problemlos sehr hoch verdichtet werden und damit bei Bedarf Luftüberschuss und damit eine optimale 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 Ladeschaufel (5) bzw. Brennerschaufel (6) und der damit verfahrensbedingten berührungsfreien Schaufelführung gegenüber der Kammerwandung, ist die Verwendung isolierender, temperatur- und chemisch beständiger Werkstoffe für die Gestaltung insbesondere der Brennkammer-Wandung möglich.A solution to this thermal problem results when using the internal combustion engine according to the invention. In this case, in the process according to the invention cold charging (ring) chamber ( 1 ) via the inlet opening ( 7 ) Aspirated air or fuel mixture. Air can easily be compressed very high and thus air excess and thus an optimal environmentally friendly combustion in the combustion chamber can be performed if necessary. If necessary, the loading chamber ( 1 ) are additionally cooled. Due to the high achievable compression of the intake air, a problem-free application of the diesel process (auto-ignition) is possible. Due to high possible rotational speeds of the rotors and the loading blade ( 5 ) or burner blade ( 6 ) and the process-related contact-free blade guide with respect to the chamber wall, the use of insulating, temperature and chemically resistant materials for the design of the particular combustion chamber wall is possible.

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.
Starting from an internal combustion engine according to the invention, the following advantages result over the reciprocating and rotary engines or the gas turbines:
  • 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:

1 ein Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in Vorder- und Seitenansicht, 1 a functional principle of the internal combustion engine according to the invention in front and side view,

2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Position der Ladeschaufeln (5) – Ende Ansaugen/Verdichten, Position der Brennerschaufel (6) – Beginn Arbeiten/Auspuffen. 2 a perspective view of an internal combustion engine according to the invention, position of the loading blades ( 5 ) - End suction / compression, position of the burner blade ( 6 ) - Start working / exhausts.

3 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach jeweils halber Drehung des Laderotors (3) bzw. Brennerrotors (4), Position der Ladeschaufel (5) – Beginn Ansaugen/Verdichten, Position der Brennerschaufel (6) – Ende Arbeiten/Auspuffen. 3 a perspective view of the internal combustion engine according to the invention after each half turn of the supercharger ( 3 ) or burner rotor ( 4 ), Position of the loading shovel ( 5 ) - Start suction / compression, position of the burner blade ( 6 ) - end working / exhausts.

4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine als Ausführungsbeispiel eines Systems, bestehend aus einer Sperrscheibe (mit zwei Schaufeltoren) und zwei Paaren von Lade- und Brennkammern. 4 an illustration of the internal combustion engine according to the invention as an embodiment of a system consisting of a locking disc (with two blades) and two pairs of charging and combustion chambers.

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

In den 1 bis 3 werden alle Komponenten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei wurden Systemkomponenten wie Anlasser, Vergaser, Schalldämpfer und Kühler nicht dargestellt.In the 1 to 3 All components of the internal combustion engine according to the invention are shown. System components such as starter, carburetor, silencer and radiator 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 sich der Laderotor (3) mit Ladeschaufel (5) 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 annular chambers, the loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ) lie parallel to each other and are connected via a reversing gear ( 15 ) are connected together in such a way that the loading rotor ( 3 ) with loading shovel ( 5 ) synchronously in opposite directions to the burner rotor ( 4 ) with burner blade ( 6 ) turns. Both annular chambers are separated from the locking disc ( 10 ) at a position of the circumference, wherein the contact points between annular chambers and locking disc ( 10 ) through the annular chamber seals ( 18 ) can be sealed.

In der Sperrscheibe (10) befindet sich das Schaufeltor (11), ein Durchbruch, der so gestaltet ist, dass die Ladeschaufel (5) und Brennerschaufel (6) berührungsfrei bei minimalen Druckverlusten die Sperrscheibe (10) passieren können.In the locking disc ( 10 ) is the paddle door ( 11 ), a breakthrough designed to make the bucket ( 5 ) and burner blade ( 6 ) contactless with minimal pressure losses, the locking disc ( 10 ) can happen.

Aus der perspektivischen Darstellung (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 der Ladeschaufel (5) saugt die Rückseite der Ladeschaufel (5) wegen der Volumenänderung Luft-/Brennstoffluftgemisch an und die Vorderseite der Ladeschaufel (5) verdichtet bereits das in der Ringkammer befindliche Luft-/Luftbrennstoffgemisch in der Ladekammer (1).From the perspective view ( 2 ) you can see the overall function at the beginning of the exercise. The loading shovel ( 5 ) already has the paddle door ( 11 ) and already the inlet opening ( 7 ). During further rotation (counterclockwise) of the loading motor ( 3 ) with the loading shovel ( 5 ) sucks the back of the loading bucket ( 5 ) because of the volume change air / fuel mixture and the front of the loading blade ( 5 ) already compresses the air / air fuel mixture present in the annular chamber in the loading chamber ( 1 ).

Zur gleichen Zeit befindet sich in der Brennkammer (2) die Brennerschaufel (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 Druckbeaufschlagung der Brennerschaufel (6) mit wirkender Kraftübertragung auf den Brennerrotor (4).At the same time is in the combustion chamber ( 2 ) the burner blade ( 6 ) in rotation (clockwise) in opposite position to the loading blade in the beginning of the functions burning / working, ie by the burning gas-air mixture results in a pressurization of the burner blade ( 6 ) with acting force transmission to the burner rotor ( 4 ).

Die Vorderseite der Brennerschaufel (6) beginnt über die Auslassöffnung (8) das bereits im vorherigen Takt verbrannte Gas aus der Brennkammer (2) zu drücken.The front of the burner blade ( 6 ) starts from the outlet ( 8th ) the already burned in the previous cycle gas from the combustion chamber ( 2 ).

Gemäß perspektivischer Darstellung (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-/Brennstoffluftgemisch gefüllt. Die Rückseite der Brennerschaufel (6) hat bereits Arbeit geleistet, mit der Vorderseite wurde das vom Vortakt verbrannte Gas über die Auslassöffnung (8) ausgeschoben.According to perspective view ( 3 ) it can be seen that the loading shovel ( 1 ) just before the locking disc ( 10 ) and the loading valve ( 9 ) stands. The air / fuel mixture is compressed. From the back of the loading shovel ( 5 ) the loading chamber ( 1 ) again filled with air / fuel mixture. The back of the burner blade ( 6 ) has already done work, with the front side, the gas burned by the Vortakt over the exhaust port ( 8th ) pushed out.

Nach dem Überstreichen 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 Einspritzpumpe (13) spritzt Brennstoff ein (Dieselverfahren) oder die Zündkerze (19) zündet ein verdichtetes Brennstoffluftgemisch (Ottoverfahren).After sweeping the outlet ( 8th ) the paddle gate ( 11 ) the combustion chamber ( 2 ) and the burner blade ( 6 ), the paddle gate ( 11 ) happen. Loading shovel ( 5 ) and burner blade ( 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 (Ottover).

Als Zündkammer (12) fungiert das Verbindungsstück zwischen beiden Ringkammern, begrenzt durch beide Schaufeln und absperrende Teile der Sperrscheibe. Danach wiederholt sich der Ablauf. Auf eine Umdrehung der Rotorwellen (3 u. 4) entfällt ein Arbeitstakt.As ignition chamber ( 12 ) acts the connector between the two annular chambers, limited by both blades and shut-off parts of the locking disc. Thereafter, the process is repeated. On one revolution of the rotor shafts ( 3 u. 4 ) eliminates a work cycle.

In den ablaufenden Brennvorgang der Brennkammer (2) kann bei Bedarf Kühlmittel (Wasser) zur Innenkühlung eingespritzt werden und damit einhergehend eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades erfolgen.In the ongoing combustion process of the combustion chamber ( 2 ) If necessary, coolant (water) can be injected for internal cooling and thus accompanied an increase in the thermal efficiency.

Aus der Darstellung in 5 ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Unterteilung der parallel liegenden Ladekammer (1) und Brennkammer (2) durch die ringförmige Sperrscheibe (10) erfolgt. Durch diese Anordnung ergibt sich ein geringerer Platzbedarf der Brennkraftmaschine.From the illustration in 5 it can be seen that the subdivision according to the invention of the parallel loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) through the annular locking disc ( 10 ) he follows. By this arrangement results in a smaller footprint of the internal combustion engine.

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)

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 (Selbstzündung) oder das Brennstoff-Luftgemisch durch eine Zündkerze (19) gezündet wird (Fremdzündung), wodurch die sich expandierenden Gase die Brennerschaufel (6) mit Druck beaufschlagen und der Brennerrotor (4) angetrieben wird und wobei als Zündkammer (12) das Verbindungsstück zwischen Ladekammer (1) und Brennkammer (2) ausgebildet ist, das durch die Ladeschaufel (5), die Brennerschaufel (6) und absperrende Teile der Sperrscheibe (10) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerrotor (4) und der Laderotor (3) der parallel liegenden Ladekammer (1) und Brennkammer (2) über ein Wendegetriebe (15) so miteinander verbunden sind, dass die Ladeschaufel (5) und die Brennerschaufel (6) synchron in gegenläufigem Drehsinn in den beiden Ringkammern, der Ladekammer (1) und der Brennkammer (2), umlaufen.Internal combustion engine with discontinuous internal combustion, in which in an annular combustion chamber ( 2 ) one on a burner rotor ( 4 ) located burner blade ( 6 ) and in a parallel annular loading chamber ( 1 ) one on a loading rotor ( 3 ) located loading shovel ( 5 ), where both ring chambers ( 1 and 2 ) through a locking disc ( 10 ) are divided at one point of the circumference and the locking disc ( 10 ) a paddle door ( 11 ) for the synchronized passage of the burner blade ( 6 ) and the loading shovel ( 5 ), whereby the locking disc ( 10 ) by a synchronous transmission ( 16 ) with synchronous speed to the burner blade ( 6 ) and to the loading shovel ( 5 ) and thereby the in both annular chambers ( 1 and 2 ) are sucked by displacement, compressed or relaxed (burned), whereby via the loading chamber ( 1 ) by means of an inlet opening ( 7 ) an air / fuel mixture is sucked in and compressed, which via a charging valve ( 9 ) in the combustion chamber ( 2 ) is discharged, wherein in the compressed air, fuel via an injection pump ( 13 ) (self-ignition) or the fuel-air mixture through a spark plug ( 19 ) is ignited (spark ignition), whereby the expanding gases, the burner blade ( 6 ) and pressurize the burner rotor ( 4 ) and being used as ignition chamber ( 12 ) the connector between loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) formed by the loading blade ( 5 ), the burner blade ( 6 ) and blocking parts of the locking disc ( 10 ), characterized in that the burner rotor ( 4 ) and the loading rotor ( 3 ) of the parallel loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) via a reversing gear ( 15 ) are connected together so that the loading shovel ( 5 ) and the burner blade ( 6 ) synchronously in opposite directions of rotation in the two annular chambers, the loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ), circulate. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel liegende Ladekammer (1) und die Brennkammer (2) über Wendegetriebe (15) miteinander verbunden sind.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the parallel loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ) via reverse gear ( 15 ) are interconnected. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, 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 Gasvolumina verdrängt werden.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that both annular chambers, loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) at a position of the circumference of a common locking disc ( 10 ), whereby the gas volumes in the annular chambers are displaced. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrscheibe (10) über ein Synchrongetriebe (16) angetrieben wird und somit mit synchroner Drehzahl zur Ladeschaufel (5) und zur Brennerschaufel (6) umläuft.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the locking disc ( 10 ) via a synchronous transmission ( 16 ) is driven and thus with synchronous speed to the loading blade ( 5 ) and to the burner blade ( 6 ) rotates. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrscheibe (10) ein Schaufeltor (11) zum synchronen Durchlass der Ladeschaufel (5) und Brennerschaufel (6) hat.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the locking disc ( 10 ) a paddle door ( 11 ) for synchronous passage of the loading blade ( 5 ) and burner blade ( 6 ) Has. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Ladeschaufel (5) über die Einlassöffnung (7) Luft-/Brennstoffluftgemisch ansaugt und die Vorderseite der Ladeschaufel (5) dieses Luft-/Brennstoffluftgemisch über das Ladeventil (9) in der Brennkammer (2) verdichtet.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rear side of the loading blade ( 5 ) via the inlet opening ( 7 ) Aspirates air / fuel mixture and the front of the loading blade ( 5 ) this air / fuel mixture via the charging valve ( 9 ) in the combustion chamber ( 2 ) compacted. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laderotor (3) und Brennerrotor (4) mit Rotordichtungen (17) (Ringdichtungen) gegenüber der Ladekammer (1) und Brennkammer (2) abgedichtet sind.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the loading rotor ( 3 ) and burner rotor ( 4 ) with rotor seals ( 17 ) (Ring seals) opposite the loading chamber ( 1 ) and combustion chamber ( 2 ) are sealed. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladekammer (1) und die Brennkammer (2) gegenüber der Sperrscheibe (10) mit Ringkammerdichtungen (18)(Dichtringen) abgedichtet sind.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the loading chamber ( 1 ) and the combustion chamber ( 2 ) opposite the locking disc ( 10 ) with annular chamber seals ( 18 ) (Sealing rings) are sealed. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Brennkraftmaschinen mit hoher Drehzahl die Dichtringe (18) durch Labyrinthdichtungen ersetzt werden können.Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that in high-speed internal combustion engines, the sealing rings ( 18 ) can be replaced by labyrinth seals. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Brennkammer (2) aus Werkstoff besteht, der einen niedrigen Wärmeleitwert hat (z.B. Keramik) bzw. hochtemperaturbeständig ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the wall of the combustion chamber ( 2 ) consists of material that has a low thermal conductivity (eg ceramic) or high temperature resistant. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Brennkammer (2) von innen gekühlt wird, indem Kühlmittel (z.B. Wasser) in die Brennkammer mittels einer Einspritzpumpe (14) eingespritzt wird.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the wall of the combustion chamber ( 2 ) is cooled from the inside by coolant (eg water) into the combustion chamber by means of an injection pump ( 14 ) is injected. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine aus meheren Paaren von Lade- und Brennkammern (1; 2) bestehen kann, die durch eine gemeinsame Sperrscheibe (10) synchronisiert werden.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the internal combustion engine from several pairs of charging and combustion chambers ( 1 ; 2 ), which is protected by a common blocking disc ( 10 ) are synchronized. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerschaufel (6) mittels Kühlmittelkanäle, die durch den Brennerrotor (4) herangeführt werden, gekühlt wird.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the burner blade ( 6 ) by means of coolant passages through the burner rotor ( 4 ), is cooled.
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