EP0788580A1 - Fuel-injected piston combustion engine - Google Patents

Fuel-injected piston combustion engine

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EP0788580A1
EP0788580A1 EP96900531A EP96900531A EP0788580A1 EP 0788580 A1 EP0788580 A1 EP 0788580A1 EP 96900531 A EP96900531 A EP 96900531A EP 96900531 A EP96900531 A EP 96900531A EP 0788580 A1 EP0788580 A1 EP 0788580A1
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EP
European Patent Office
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piston
fuel
cylinder
combustion engine
drive shaft
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EP96900531A
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EP0788580B1 (en
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Horst Dillenberg
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Bergische Metallwarenfabrik Dillenberg and Co
Original Assignee
Bergische Metallwarenfabrik Dillenberg and Co
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Publication date
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Publication of EP0788580B1 publication Critical patent/EP0788580B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08Engines with star-shaped cylinder arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/02Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with one cylinder only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P2003/005Liquid cooling the liquid being fuel

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • a power piston engine is known, for example, from US 3200797
  • Such Brer-cd-raft-piston machines offer the possibility to achieve previously unachieved efficiencies by using very high pressure ratios, above 1:25, and relaxing the exhaust gases down to 1 bar while simultaneously charging the cylinders.
  • GB 469,883 has a construction that uses conventional connecting rods and crankshafts in a rotating cylinder.
  • Another GB 126,109 shows a construction that uses a rotating cylinder as the drive element.
  • GB 114,667 describes a conventional radial engine in a rotating cylinder.
  • Another GB 565,652 describes a similar construction with conventional cranks.
  • GB 1734 from 1915 presents a construction with pistons controlled by cranks, whereby the force is drawn from the rotating cylinder.
  • the FR 935.520 shows a design using pistons controlled by a crankshaft in a rotating cylinder when using valve controls.
  • the FR 1262597 pointing t a construction in which the rotating cylinder is used as control member and the piston oscillating back and forth.
  • the US 2,273,025 shows the Konstruküon a herk ö mmlichen S t ernmotors, wherein the circumferential cylinder is used only as a control.
  • High pressure ratios are mch t apply in these engines due to high side forces on the cylinder wall, since the rotary cylinder is not mounted force-free. Forces decreases in the rotary cylinder are inadmissible f o r high pressure conditions, because the action of lateral forces have been eliminated on the cylinder walls by such constructions and high pressure ratios can also be applied CHT ö k.
  • the übngen, proposed with crankshafts constructions ban from the above-ext similar agreements referred to reasons of bending and jamming. Conventional valve controls prohibit a high degree of delivery.
  • ERSATZBLAH (RULE 26) sealed by fins, rotates, and the housing is also calculated in a known manner between 180 ° and 270 ° from the injection nozzle in the direction of rotation of the cylinder carrier, is provided with two flushing holes, one of which is connected to a blower, and the other through which relaxed exhaust gases are discharged.
  • Cylinder carrier and drive shaft are mounted on both sides independently of each other in the housing. The construction is explained in more detail using drawings. 1 shows a longitudinal section through the construction. 2 shows a cross section, and the
  • Fig. 3 - 6 different working phases of the engine in cross section in a schematic representation.
  • a cylindrical housing 9 the ends of which are each closed by a closure cap 91, 92, is, in a known manner, rotatable about the central axis of the housing 9 and at its cylinder bore by sealing rings 101, 102 (Fig.l) and straight sealing strips 103, 104 (FIG. 2) on the housing 9 sealed cylinder carrier 10 in the bearings 11 and 12.
  • cylinder carrier 10 there is, in a known manner, a cylindrical bore 105 - the cylinder of the motor - which runs at right angles to the center axis of the housing and diametrically extending, in the drive shaft 13 which is rigidly connected to the drive shaft 13 on an cranked, straight line, offset to the center of the housing Connecting rod arm 131, piston 15 rotatably mounted in connecting rod pin 14.
  • the piston stroke is the measure of twice the distance of the drive shaft from the housing axis. Cylinder carrier and drive axis rotate in a ratio of 1: 1 and with one revolution of the cylinder carrier 10 and the drive axis 13, two working strokes are carried out.
  • openings 93, 94 for the injection nozzles 16, 17 are arranged in a known manner.
  • the housing has, in a known manner, two further openings 18, 19 (Fig.2), of which the opening 18 as an outlet for Combustion gases from the work space and the opening 19 serves as an inlet for the fresh air supplied by a fan.
  • Fig.2 two further openings 18, 19
  • the cylinder carrier 10 and the piston 15 have cavities for cooling 151, 152.
  • the housing 9 has two bores 95, 96, whereby cooling oil is pumped through the cylinder carrier 10 and piston 15 by means of an oil pump.
  • the plain bearings are lubricated with pressure oil. All of the cooling and lubrication can also be done by the fuel itself if the engine is operated with heavy oil or vegetable oils.
  • the cylindrical outer wall of the cylinder carrier 10 is with sealing rings
  • Conventional piston rings 155, 156 are provided to seal the piston in the cylinder bore.
  • the mode of operation of the engine according to the invention is described in more detail below, essentially using FIGS. 3-6. It is emphasized that the engine should be operated as an internal combustion engine with injection.
  • the flushing slots 18, 19 are arranged offset by about 230 ° to the top dead center of the piston 15, whereby the compression path is shortened in a known manner compared to the expansion path, so that the compression volume is smaller than the expansion volume. This allows complete relaxation of the exhaust gases. With one revolution of the drive shaft 13 and thus also of the cylinder carrier 40, two work cycles are generated.
  • the piston Due to the lack of the crankshaft bearing in the piston, as described in CH 418725, the piston can be made largely hollow, so that proper cooling by oil or the fuel itself can take place, even with the much lower spec. Heat of the oil or fuel over water. In this way it can be guaranteed that the sliding surface temperatures do not exceed 250 ° C.
  • Flushing slots can be overloaded to an air pressure of the desired height depending on the arrangement of the flushing slots.

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Abstract

For known structural reasons, there are so far no fuel-injected piston combustion engines operating at pressure ratios higher the 1:21. It is the purpose of this invention to produce a fuel-injected piston combustion engine operating at pressures from over 1:25 to about 1:40 with a simultaneous pressure drop in the exhaust gases to 1 bar. The Otto-cycle operating mode achieved provides very high efficiencies, resulting in fuel consumptions of under 80g/HPh. As will be seen from fig. 2, this aim is achieved by a design with a centrically rotating cylinder block (10) and a cylinder fitted centrically therein, in which a piston (15) connected to the uncranked mainshaft (13) by a rigid connecting rod (136) rotates in the big-end bearing (14) and the rotation speed ratio between the cylinder block and the mainshaft is 1:1 with no intermediate gearing, so that only deceleration and acceleration forces act on the cylinder block. Production of a fuel-injected piston combustion engine, mainly for transport (automobile) drives to reduce CO2 emissions.

Description

Brennkraftkolbenmaschine mit Kraftstoffeinspritzung Internal combustion engine with fuel injection
Beschreibungdescription
11
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanschpruchs 1. Eine derartige Brer kraftkolbenmaschine ist bspw. aus der US 3200797 bekanntThe invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1. Such a power piston engine is known, for example, from US 3200797
Derartige Brer-cd-raftkolbenmaschinen bieten die Möglichkeit, bisher noch nicht erreichte Wirkungsgrade zu «zielen durch die Anwendung sehr hoher Druckver-iältnisse, über 1:25, und die Entspannung der Abgase bis auf 1 bar bei gleichzeitiger Auf lademöglichkeit der Zylinder.Such Brer-cd-raft-piston machines offer the possibility to achieve previously unachieved efficiencies by using very high pressure ratios, above 1:25, and relaxing the exhaust gases down to 1 bar while simultaneously charging the cylinders.
Eine solche Möglichkeit ist nur gegeben durch die erfindungsgemäße Konstrukion, die sich auszeichnet durch den Fortfall der oszillierenden Massen und jeglicher Ventilsteuerung sowie eines Drehzylinders der kräftefrei gelagert ist, wodurch die bei den hohen Drücken auftretenden sehr hohen Seitenkräfte auf die Zylinderwand unwirksam bleiben. Antπebswellenversetzungen, wie Kurbeln, sind bei solch hohen Druckverhältnissen unzweckmäßig infolge der unvermeidlichen Durchbiegung und der dadurch bedingten Verklemmungen.Such a possibility is only given by the construction according to the invention, which is characterized by the elimination of the oscillating masses and any valve control and a rotary cylinder which is supported without force, as a result of which the very high lateral forces on the cylinder wall which occur at the high pressures remain ineffective. Antπebswelle dislocations, such as cranks, are unsuitable at such high pressure ratios due to the inevitable deflection and the resulting jamming.
Aus der Patentliteratur sind viele Konstruktionen mit umlaufenden Zylindern bekannt, die Merkmale obiger Erfindung enthalten, mit denen es jedoch nicht annähernd möglich ist, obige Ziele zu verwirklichen. Die GB 469,883 weist eine Konstruktion auf, die herkömmliche Pleuelstangen und Kurbelwellen in einem Drehzylinder verwendet. Eine andere GB 126,109 weist eine Konstruktion aus, die einen umlaufenden Zylinder als Antriebsorgan benutzt. Die GB 114,667 beschreibt einen herkömmlichen Sternmotor in einem umlaufenden Zylinder. Eine ähnliche Konstruktion mit herkömmlichen Kurbeln beschreibt eine andere GB 565,652. Die GB 1734 aus dem Jahre 1915 stellt eine Konstruktion mit durch Kurbeln gesteuerte Kolben vor, wobei die Kraftentnahme am umlaufenden Zylinder erfolgt. Die FR 935.520 zeigt eine Konstruktion mittels Kurbelwelle gesteuerte Kolben in einem umlaufenden Zylinder bei Anwendung von Ventilsteuerungen. Die FR 1.262.597 weist eine Konstruktion aus, bei der der umlaufende Zylinder als Steuerorgan benutzt wird und sich die Kolben oszillierend hin- und herbewegen. Die US 2,273,025 zeigt die Konstruküon eines herkömmlichen Sternmotors, wobei der umlaufende Zylinder lediglich als Steuerung benutzt wird. Schließlich zeiεen die CH 418725 und die US 3,200,797 eine Konstruktion mittels durch eine Kurbelwelle gesteuerten Kolben, wobei die Drehzahl des umlaufenden Zylinders zur Antriebswelle m einem Verhältnis von 1:2 verlauft. Hohe Druckverhältnisse sind bei diesen Motoren infolge hoher Seitenkräfte auf die Zylinderwand mcht anzuwenden, da der Drehzylinder nicht kräftefrei gelagert ist. Kräfteabnahmen am Drehzylinder sind für hohe Druckverhaltnisse unzulässig, da durch solche Konstruktionen die Einwirkung der Seitenkräfte auf die Zylinderwände nicht beseitigt sind und hohe Druckverhältnisse ebenfalls cht angewendet werden können. Die übngen, mit Kurbelwellen vorgeschlagenen Konstruktionen verbieten sich aus den oben erwähnten Gründen der Durchbiegung und Verklemmung. Herkömmliche Ventilsteuerungen verbieten einen hohen Liefergrad.From the patent literature many designs with rotating cylinders are known, the characteristics of the above invention contained t s, with which it is not nearly possible, however, to realize the above objects. GB 469,883 has a construction that uses conventional connecting rods and crankshafts in a rotating cylinder. Another GB 126,109 shows a construction that uses a rotating cylinder as the drive element. GB 114,667 describes a conventional radial engine in a rotating cylinder. Another GB 565,652 describes a similar construction with conventional cranks. GB 1734 from 1915 presents a construction with pistons controlled by cranks, whereby the force is drawn from the rotating cylinder. The FR 935.520 shows a design using pistons controlled by a crankshaft in a rotating cylinder when using valve controls. The FR 1262597 pointing t a construction in which the rotating cylinder is used as control member and the piston oscillating back and forth. The US 2,273,025 shows the Konstruküon a herk ö mmlichen S t ernmotors, wherein the circumferential cylinder is used only as a control. Finally, CH 418725 and US 3,200,797 zeiεen a construction by means of ges by a crankshaft t-fired piston, the speed of the revolving cylinder to the drive shaft m a ratio of 1: 2 proceeds. High pressure ratios are mch t apply in these engines due to high side forces on the cylinder wall, since the rotary cylinder is not mounted force-free. Forces decreases in the rotary cylinder are inadmissible f o r high pressure conditions, because the action of lateral forces have been eliminated on the cylinder walls by such constructions and high pressure ratios can also be applied CHT ö k. The übngen, proposed with crankshafts constructions ban from the above-ext similar agreements referred to reasons of bending and jamming. Conventional valve controls prohibit a high degree of delivery.
Die eingancs beschriebenen Forderungen, die notwendig zu verwirklichen sind um einen maximalen gesamtwirtschaftlichen Wirkungsgrad zu erreichen, sind nur zu ermöglichen durch eine Konstruktion, die einen zentπsch umlaufenden Zylindertrager und zentπsch dann angeordneten Zylinder besitzt, indem sich ein an der ungekropften Antnebsachse durch ein starres Pleuel befestigter Kolben rotierend verschiebbar bewegt, wobei das Drehzahlverhalmis zwischen dem Zylindertrager und der Antnebsachse 1:1 betragt ohne jegliche Getπebeverbindun.:. wobei sich der Zvlindertrager in bekannter Weise in einem feststehenden GehäuseThe claims described eingancs which are necessary in order to realize a maximum TOTAL we t t to reach-scientific efficacy, are only to allow through a construction which has a zentπsch rotating cylinder exchanger and zentπsch then arranged cylinder by a at the ungekropften Antnebsachse by a rigid connecting rod mounted rotatably displaceable piston moves, wherein the Drehzahlverhalmis between the cylinder and the transmitter Antnebsachse 1: 1 amounts without any Ge πebeverbindun t.:. the Zvlindertrager in a known manner in a fixed housing
ERSATZBLAH (REGEL 26) durch Lamellen abgedichtet, dreht, und das Gehäuse in ebenfalls bekannter Weise zwischen 180 ° und 270 ° von der Einspritzdüse im Drehsinn des Zylinderträgers gerechnet, mit zwei Spülschlilzen versehen ist, von denen der eine Schlitz mit einem Gebläse verbunden ist, und durch den anderen die entspannten Abgase abgeführt werden. Zylindertr ger und Antriebswelle sind unabhängig voneinander im Gehäuse zu beiden Seiten gelagert. Anhand von Zeichnungen wird die Konstruktion näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Konstruktion. Fig.2 einen Querschnitt, und dieERSATZBLAH (RULE 26) sealed by fins, rotates, and the housing is also calculated in a known manner between 180 ° and 270 ° from the injection nozzle in the direction of rotation of the cylinder carrier, is provided with two flushing holes, one of which is connected to a blower, and the other through which relaxed exhaust gases are discharged. Cylinder carrier and drive shaft are mounted on both sides independently of each other in the housing. The construction is explained in more detail using drawings. 1 shows a longitudinal section through the construction. 2 shows a cross section, and the
Fig.3 - 6 verschiedene Arbeitsphasen des Motors im Querschnitt in schemat-scher Darstellung. In dem Motorgehäuse, einem zylindrischen Gehäuse 9, dessen Enden mit je einer Verschlußkappe 91, 92 verschlossen sind, ist ein, in bekannter Weise, um die Mittelachse des Gehäuses 9 drehbarer und an dessen Zylinderbohrung durch Dichtringe 101, 102(Fig.l) und geraden Dichtleisten 103, 104(Fig.2) am Gehäuse 9 abgedichteter Zylindertrager 10 in den Lagern 11 und 12 gelagert. In dem Zylinderträger 10 befindet sich, in bekannter Weise, eine rechtwinklig zur Gehäusemittelachse und diametral verlaufende, zylindrische Bohrung 105 - der Zylinder des Motors -, in der auf einer ungekröpften, geradlinig verlaufenden, zum Gehäusemittelpunkt versetzten Antriebsachse 13 am mit der Antriebswelle 13 starr verbundenen Pleuelarm 131, im Pleuelzapfen 14 drehbar gelagerter Kolben 15 geführt wird. Der Kolbenhub ist das Maß des doppelten Abstandes der Antriebswelle von der Gehäuseachse. Zylinderträger und Antriebsachse drehen sich im Verhältnis 1:1 und bei einer Umdrehung des Zylinderträgers 10 und der Antriebsachse 13 werden zwei Arbeitshübe ausgeführt. An der Stelle des Gehäuses 9, der der Kolben am nächsten kommt, sind, in bekannter Weise, Öffnungen 93, 94 für die Einspritzdüsen 16, 17 angeordnet. Um etwa 230°-250° in Drehrichtung des Zylinderträgers 10 zu den Einspritzdüsen 16, 17 versetzt, weist das Gehäuse, in bekannter Weise, zwei weitere Öffnungen 18, 19 (Fig.2) auf, von denen die Öffnung 18 als Auslaß für die Verbrennungsgase aus dem Arbeitsraum und die Öffnung 19 als Einlaß für die durch ein Gebläse zugeführte Frischluft dient. Der Zylinderträger 10 und der Kolben 15 weisen, wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, Hohlräume zur Kühlung 151, 152 auf.Fig. 3 - 6 different working phases of the engine in cross section in a schematic representation. In the motor housing, a cylindrical housing 9, the ends of which are each closed by a closure cap 91, 92, is, in a known manner, rotatable about the central axis of the housing 9 and at its cylinder bore by sealing rings 101, 102 (Fig.l) and straight sealing strips 103, 104 (FIG. 2) on the housing 9 sealed cylinder carrier 10 in the bearings 11 and 12. In the cylinder carrier 10 there is, in a known manner, a cylindrical bore 105 - the cylinder of the motor - which runs at right angles to the center axis of the housing and diametrically extending, in the drive shaft 13 which is rigidly connected to the drive shaft 13 on an cranked, straight line, offset to the center of the housing Connecting rod arm 131, piston 15 rotatably mounted in connecting rod pin 14. The piston stroke is the measure of twice the distance of the drive shaft from the housing axis. Cylinder carrier and drive axis rotate in a ratio of 1: 1 and with one revolution of the cylinder carrier 10 and the drive axis 13, two working strokes are carried out. At the location of the housing 9 that comes closest to the piston, openings 93, 94 for the injection nozzles 16, 17 are arranged in a known manner. At about 230 ° -250 ° in the direction of rotation of the cylinder carrier 10 to the injection nozzles 16, 17, the housing has, in a known manner, two further openings 18, 19 (Fig.2), of which the opening 18 as an outlet for Combustion gases from the work space and the opening 19 serves as an inlet for the fresh air supplied by a fan. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the cylinder carrier 10 and the piston 15 have cavities for cooling 151, 152.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Gehäuse 9 zwei Bohrungen 95, 96 auf, wodurch mittels einer Ölpumpe Kühlöl durch Zylinderträger 10 und Kolben 15 gepumpt wird. Die Gleitlager werden durch Drucköl geschmiert. Die gesamte Kühlung und Schmierung kann auch durch den Kraftstoff selbst erfolgen, wenn der Motor mit Schweröl oder pflanzlichen Ölen betrieben wird. Zum Zwecke der Abdichtung ist die zylindrische Außenwandung des Zylinderträgers 10 mit Dichtringen1, the housing 9 has two bores 95, 96, whereby cooling oil is pumped through the cylinder carrier 10 and piston 15 by means of an oil pump. The plain bearings are lubricated with pressure oil. All of the cooling and lubrication can also be done by the fuel itself if the engine is operated with heavy oil or vegetable oils. For the purpose of sealing, the cylindrical outer wall of the cylinder carrier 10 is with sealing rings
101, 102 versehen (Fig. 1) und in Längsrichtung mit den Dichtringen 101, 102 sich kreuzenden Dichtungslamellen 103, 104 (Fig2).101, 102 (Fig. 1) and in the longitudinal direction with the sealing rings 101, 102 crossing sealing lamellae 103, 104 (Fig2).
Zur Abdichtung des Kolbens in der Zylinderbohrung sind herkömmliche Kolbenringe 155, 156 vorhanden. Die Arbeitsweise des Motors gemäß der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben, wobei im wesentlichen die Figuren 3 - 6 herangezogen werden. Es wird dabei betont, daß der Motor als Brennkraftkolbenmaschine mit Einspritzung betrieben werden soll.Conventional piston rings 155, 156 are provided to seal the piston in the cylinder bore. The mode of operation of the engine according to the invention is described in more detail below, essentially using FIGS. 3-6. It is emphasized that the engine should be operated as an internal combustion engine with injection.
In der Fig. 3 dargestellten Phase des Motors hat der Kolben 15 den oberen Totpunkt erreicht, womit gleichzeitig in den Kompressionsräumen 161, 162 (Fig. 1) zwischen der Kolbenstirnwand 153 und demIn the phase of the engine shown in FIG. 3, the piston 15 has reached the top dead center, thus simultaneously in the compression spaces 161, 162 (FIG. 1) between the piston end wall 153 and the
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Gehäuse 9 (Fig. 1) die höchstmögliche Verdichtung der Luft eingetreten ist. Nachdem durch die Einspritzdüsen 16,17 Kraftstoff in den Kompressionsraum eingespritzt ist, bewirkt die Expansionskraft einen Hub des Kolbens 15 in Richtung des in den Kolben eingezeichneten Pfeiles und eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, da die Antriebswelle 13 durch den Anlasser in dieser Richtung angedreht wurde. An der gegenüberliegenden Seite des Kolbens, und zwar in dem Arbeitsraum 172 zwischen der Kolbenstirnwand 154 des Kolbens 15 und dem Gehäuse 9 findet der Auslaß der verbrannten Gase statt, die durch den Schlitz 18 entweichen. Die weitere Entwicklung der Gleitbewegung des Kolbens und der Drehbewegung des Zylinderträgers ist aus der Fig. 4 zu ersehen, in der der Kolben um 90° im Verhältnis zu seiner Ausgangsstellung gedreht wurde. In der gleichen Zeit vollzieht sich auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens, und zwar in dem Arbeitsraum 172, zwischen der Stirnwand 154 des Kolbens 15 und dem Gehäuse 9, die Kompression der Luft, die vorher durch den Spülschlitz 19 durch ein Gebläse eingeblasen wurde zur Spülung der Abgase durch den Schlitz 18 und nach etwas weiterer Drehung der Antriebsachse 13, nach Verdeckung des Auslaßschlitzes 18 zur Aufladung des Arbeitsraumes 172 diente. Wie die Fig. 5 zeigt, ist jetzt die Kompression im Arbeitsraum 172 beendet und die Stirnwand 154 des Kolbens 15 ist jetzt in der gegen- überliegenden Position zu den Kompressionsräumen 161, 162, wo die Luft dann die höchstmögliche Verdichtung erreicht hat.REPLACEMENT BLAπ (RULE 26) Housing 9 (Fig. 1) the highest possible compression of the air has occurred. After fuel is injected into the compression chamber through the injection nozzles 16, 17, the expansion force causes the piston 15 to move in the direction of the arrow drawn in the piston and to rotate it counterclockwise, since the drive shaft 13 has been turned in this direction by the starter. On the opposite side of the piston, namely in the working space 172 between the piston end wall 154 of the piston 15 and the housing 9, the outlet of the burned gases that escape through the slot 18 takes place. The further development of the sliding movement of the piston and the rotary movement of the cylinder carrier can be seen from FIG. 4, in which the piston has been rotated through 90 ° in relation to its starting position. At the same time, on the opposite side of the piston, namely in the working space 172, between the end wall 154 of the piston 15 and the housing 9, the compression of the air, which was previously blown in through the flushing slot 19 by a fan, takes place for flushing the exhaust gases through the slot 18 and after a little further rotation of the drive shaft 13, after covering the outlet slot 18, served to charge the working space 172. As shown in FIG. 5, the compression in the working space 172 has now ended and the end wall 154 of the piston 15 is now in the opposite position to the compression spaces 161, 162, where the air has then reached the highest possible compression.
Die gegenüberliegende Stirnwand 153 des Kolbens 15 steht nun mit dem Auslaßschlitz 18 in Verbindung, wo jetzt die verbrannten Gase entweichen können. Zylinderträger 10 und Antriebsachse 13 haben jetzt die gleiche Stellung, haben sich also um je 180° gedreht. Wie man aus der Fig. 4 ersieht, ist dabei die Antriebsachse zunächst beschleunigt worden und erleidet dann auf dem Weg zur Fig. 5 wieder eine Verzögerung. Der Grad der Beschleunigung und der Verzögerung ist abhängig von der konstruktiv bedingten Entfernung der Antriebsachse 13 zum Pleuelzapfen 14. Fig. 6 zeigt dann wieder genau wie Fig. 4 die Kompression der Luft diesmal zwischen der Stirnwand 153 des Kolbens 15 und dem Gehäuse 9, die in der vorherigen Stellung, kurz nach der Fig. 5 eingeblasen wurde durch den Schlitz 19 zur Spülung der Abgase durch den Schlitz 18 und zur nachherigen Aufladung des Arbeitsraumes 171.The opposite end wall 153 of the piston 15 is now in communication with the outlet slot 18, where the burned gases can now escape. Cylinder carrier 10 and drive axle 13 now have the same position, that is, they have rotated 180 ° each. As can be seen from FIG. 4, the drive axis was initially accelerated and then suffers a deceleration on the way to FIG. 5. The degree of acceleration and deceleration is dependent on the design-related distance of the drive axle 13 to the connecting rod journal 14. FIG. 6 then shows, just like FIG. 4, the compression of the air this time between the end wall 153 of the piston 15 and the housing 9 5 was blown in through the slot 19 to purge the exhaust gases through the slot 18 and to subsequently charge the working space 171.
Wie aus den Figuren 2,3,4,5 u. 6 ersichtlich, sind die Spülschlitze 18, 19 um ca. 230° zum oberen Totpunkt des Kolbens 15 versetzt angeordnet, wodurch in bekannter Weise der Kompressionsweg gegenüber dem Expansionsweg verkürzt ist, so daß das Kompressionsvolumen kleiner ist als das Expansionsvolumen. Dadurch kann eine völlige Entspannung der Abgase erreicht werden. Bei einer Umdrehung der Antriebswelle 13 und damit auch des Zylinderträgers 40 werden zwei Arbeitstakte erzeugt.As shown in Figures 2,3,4,5 u. 6 can be seen, the flushing slots 18, 19 are arranged offset by about 230 ° to the top dead center of the piston 15, whereby the compression path is shortened in a known manner compared to the expansion path, so that the compression volume is smaller than the expansion volume. This allows complete relaxation of the exhaust gases. With one revolution of the drive shaft 13 and thus also of the cylinder carrier 40, two work cycles are generated.
Mittels dieser Anordnung teils bekannter Teile ist es nur möglich, die eingangs erwähnten Forderungen zur Erzielung eines maximalen gesamtwirtschaftlichen Wirkungsgrades bei einfachster Konstruktion zu erreichen: 1. Fortfall der oszillierenden Massen, 2. Anwendung eines hohen DruckverhältnissesBy means of this arrangement of partly known parts, it is only possible to meet the requirements mentioned at the outset to achieve maximum overall efficiency with the simplest construction: 1. Elimination of the oscillating masses, 2. Application of a high pressure ratio
3.Erzielung eines Liefergrades von 100% bei gleichzeitiger Fortführung der Expansion bis auf 1 bar3. Achieve a delivery level of 100% while continuing to expand to 1 bar
4.Kräftefrei gelagerter Zylinderträger durch ungekröpfte gerade Antriebsachse4. Force-free mounted cylinder carrier due to straight cranked drive axle
5. Schweröl- u. Pflanzenölbetrieb bei gleichzeitiger Kühlung durch die Kraftstoffe, möglich infolge der hohen5. Heavy oil u. Vegetable oil operation with simultaneous cooling by the fuels, possible due to the high
ERSATZBLAIT (REGEL 26) Verdichtung und der damit erzielten sehr hohen Zündtemperaturen.REPLACEMENT BLAIT (RULE 26) Compression and the very high ignition temperatures achieved with it.
Die Festigkeitsberechnungen haben ergeben, daß das Pleuellager im Kolben und die Lager der Antriebswelle bei Drücken von 400 kg/cm2 ohne Schwierigkeiten unterbringbar sind. Durch den Fortfall des Kurbelwellenlagers, siehe CH 418725, kann die Konstruktion kleiner und kompakter gehalten werden, denn infolge der hohen Kompressionskräfte müßten die Schenkel der Kurbelwelle sehr stark ausgeführt werden, welche Tatsache einen erheblich größeren Platzbedarf beanspruchen würde.The strength calculations have shown that the connecting rod bearing in the piston and the bearing of the drive shaft can be accommodated without difficulty at pressures of 400 kg / cm 2 . Due to the elimination of the crankshaft bearing, see CH 418725, the construction can be kept smaller and more compact, because due to the high compression forces, the legs of the crankshaft would have to be made very strong, which fact would require a considerably larger space.
Infolge des Fehlens des Kurbelwellenlagers im Kolben, wie im CH 418725 beschrieben, kann der Kolben weitestgehend hohl ausgeführt werden, wodurch eine einwandfreie Kühlimg durch Öl, oder den Kraftstoff selbst, erfolgen kann, selbst bei der wesentlich geringeren spez. Wärme des Öls oder Kraftstoffes gegenüber Wasser. Auf diese Weise kann garantiert werden, dass die Gleitflächentemperaturen 250 °C nicht überschreiten.Due to the lack of the crankshaft bearing in the piston, as described in CH 418725, the piston can be made largely hollow, so that proper cooling by oil or the fuel itself can take place, even with the much lower spec. Heat of the oil or fuel over water. In this way it can be guaranteed that the sliding surface temperatures do not exceed 250 ° C.
Die Konstruktion ist somit mechanisch und thermisch für diese Spitzendrücke fixiert. Die Erzielung eines Liefergrades von 100% bei gleichzeitiger Expansion auf 1 bar wird einzig und allein in bekannter Weise durch diese Art der Anbringung der Spülschlitze in der Gehäusewand erreicht. Es wird somit ein Spülweg von 60 - 90 ° Zylinderträgerwinkel erzielt, wobei eine intensive Umkehrspülung erfolgt und ein volumetrischer Wirkungsgrad von 100% erreicht wird. Darüberhinaus kann bei Überschneidung derThe construction is thus mechanically and thermally fixed for these peak pressures. The achievement of a degree of delivery of 100% with simultaneous expansion to 1 bar is achieved only in a known manner by this type of attachment of the flushing slots in the housing wall. A flushing path of 60-90 ° cylinder carrier angle is thus achieved, with intensive reverse flushing taking place and a volumetric efficiency of 100% being achieved. In addition, if there is an overlap,
Spülschlitze eine Überladung auf einen Luftdruck in gewünschter Höhe je nach Anordnung der Spülschlitze erreicht werden.Flushing slots can be overloaded to an air pressure of the desired height depending on the arrangement of the flushing slots.
Infolge des hohen Kompressionsverhältnisses und die dadurch auftretenden hohen Kompressionstemperaturen, infolge der Existenz der winzigen Kompressionsräume und der zentrischen Lage der Einspritzdüsen bei Direkteinspritzung erfolgt eine spontane Zündung des Kraftstoffes bei guter Durchmischung, wodurch es erstmalig möglich ist, das Dieselprinzip nach dem Gleichraumverfahren ablaufen zu lassen, wodurch gegenüber dem bei herkömmlichen Motoren üblichen Gleichdruckverfahren ein erheblicher Teil an Arbeitsleistung gewonnen wird. Die Erfindung resultiert somit aus den sorgfältig vorausberechneten thermodynamischen Bedingungen zurDue to the high compression ratio and the resulting high compression temperatures, due to the existence of the tiny compression spaces and the central position of the injection nozzles with direct injection, the fuel ignites spontaneously with thorough mixing, which makes it possible for the first time to allow the diesel principle to run according to the common space method. which means that a considerable amount of work is gained compared to the constant pressure process common in conventional motors. The invention thus results from the carefully calculated thermodynamic conditions
Verwirklichung einer leistungsfähigen und wirtschaftlichen Brennkraftmaschine bei gleichzeitiger Berücksichtigung der mechanischen Festigkeiten, deren Ergebnisse allein durch diese Kombination teils bekannter Teile bei in bekannter Weise angeordneten Spülschlitzen verwirklicht werden können.Realization of a powerful and economical internal combustion engine with simultaneous consideration of the mechanical strengths, the results of which can be achieved solely by this combination of partially known parts with flushing slots arranged in a known manner.
ERSATZBLAIT (REGEL 26) REPLACEMENT BLAIT (RULE 26)

Claims

Patentansprüche claims
LBrennkraftkolbenmaschine mit Kraftstoffeinspritzung und mit zentrisch umlaufendem Zylinderträger und zentrisch darin angeordnetem Zylinder, wobei der umlaufende Zylinderträger 10 von einem ihn durch Dichtungsringe 93,94 dicht abschließenden, feststehenden Gehäuse 9 umgeben ist, das von den Einspritzdüsen 16,17 in Drehrichtung gerechnet zwischen den Drehwinkeln 180° und 270°, mit zwei Spülschlilzen 18, 19 versehen ist, von denen der Auslaßschlitz 18 die entspannten Gase abfuhrt, während der Einlaßschlitz 19 mit einem Spülgebläse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig im feststehenden Gehäuse 9 exzentrisch zur Gehäuseachse eine gerade, ungekröpfte Antriebsachse 13 gelagert ist, mit einem fest verbundenen Pleuelarm 131, der am gegenüberliegenden Ende, im Kolben 15, hin-und her beweglich in einem Zylinder, angeordnet in einem zentrisch umlaufenden, kräftefrei gelagerten Zylinderträger 10, in der Nähe der Kolbenstirnwand 153 in einem Pleuellager 14 drehbar gelagert istL internal combustion engine with fuel injection and with a centrically revolving cylinder carrier and a cylinder arranged centrally therein, the revolving cylinder carrier 10 being surrounded by a fixed housing 9 sealing it tightly by sealing rings 93, 94, which is calculated by the injection nozzles 16, 17 in the direction of rotation between the angles of rotation 180 ° and 270 °, is provided with two flushing slots 18, 19, of which the outlet slot 18 discharges the relaxed gases, while the inlet slot 19 is connected to a flushing fan, characterized in that a straight, cranked eccentric to the housing axis on both sides in the fixed housing 9 Drive shaft 13 is mounted, with a permanently connected connecting rod arm 131, which can be moved back and forth in a cylinder at the opposite end, in the piston 15, arranged in a centrically rotating, force-free mounted cylinder carrier 10, near the piston end wall 153 in a connecting rod bearing 14 rotating ar is stored
2.Brennkraftkolbenmaschine mit Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der starr an der zur Gehäusemitte 9 exzentrisch gelagerten ungekröpften Antriebsachse 13 befestigte Pleuelarm 131, gelagert im Pleuelzapfen 14 den Kolben 15 gleitend hin- und herbewegt, wodurch bei einer Umdrehung der Antriebsachse 13 der Kolben 15 einen Hub ausführt.2. Internal combustion piston engine with fuel injection according to claim 1, characterized in that the connecting rod arm 131 rigidly attached to the crankshaft drive shaft 13 mounted eccentrically to the center of the housing 9, mounted in the connecting rod pin 14, the piston 15 slides back and forth, thereby causing the pistons to rotate during one revolution of the drive shaft 13 15 executes a stroke.
3. Brenr-kraftko-benmaschine mit Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Umdrehungsverhältnis der Antriebsachse 13 zum Zylinderträger 10 1:1 beträgt und bei einer Umdrehung der Antriebsachse 13 und des Zylinderträgers 10 der Kolben 15 zwei Arbeite- und zwei Spültakte ausführt.3. Brenr-Kraftko-benmaschine with fuel injection according to claim 1 and 2, characterized in that the rotation ratio of the drive shaft 13 to the cylinder carrier 10 is 1: 1 and with one revolution of the drive shaft 13 and the cylinder carrier 10 of the piston 15 two working and two flushing cycles executes.
4. Brennkraftkolbenmaschine mit Kraftstoffeinspritzung nach den Ansprüchen 1, 2 u.3 dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderträger 10 nicht durch ein Zahnradgetriebe mit der Antriebsachse verbunden ist, sondern einzig und allein durch die Kräfteverteilung auf den Kolbenboden gesteuert wird.4. Internal combustion engine with fuel injection according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the cylinder carrier 10 is not connected by a gear transmission to the drive axle, but is controlled solely by the distribution of forces on the piston crown.
5. Brennkraftkolbenmaschine mit Kraftstoffeinspritzung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 u.4 dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoff Schweröl oder Pflanzenöl verwendet werden und der Kraftstoff selbst als Kühlmittel herangezogen werden kann.5. Internal combustion engine with fuel injection according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that heavy oil or vegetable oil are used as fuel and the fuel itself can be used as a coolant.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) SPARE BLADE (RULE 26)
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