WO2007026323A1 - Rotary piston engine - Google Patents

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WO2007026323A1
WO2007026323A1 PCT/IB2006/053041 IB2006053041W WO2007026323A1 WO 2007026323 A1 WO2007026323 A1 WO 2007026323A1 IB 2006053041 W IB2006053041 W IB 2006053041W WO 2007026323 A1 WO2007026323 A1 WO 2007026323A1
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WO
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rotary piston
chamber
control
cylinder
control cylinder
Prior art date
Application number
PCT/IB2006/053041
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfram Martin
Original Assignee
Wolfram Martin
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Publication date
Application filed by Wolfram Martin filed Critical Wolfram Martin
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F03C2/24—Rotary-piston engines of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/24—Rotary-piston machines or engines of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions
    • F01C1/28—Rotary-piston machines or engines of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions of other than internal-axis type

Definitions

  • the invention relates to a rotary engine.
  • the rotary piston engine according to the invention consists of a cylinder housing and one or more control chambers provided in the cylinder housing. Furthermore, the suction chamber, ignition chamber and internal combustion engine and a corresponding rotary piston are provided.
  • the invention is applicable to liquid and gaseous fuels.
  • Rotary engines are also known under the name Wankel engines, which have been named after their inventor Felix Wankel.
  • a Wankel engine is a Internal combustion engine, which consists essentially of a rotary piston which is arranged on an eccentric shaft and in a cylinder housing (also called Trochid housing) revolves and at the same time rotates about its own axis.
  • the outer contour of the rotary piston is composed of three flattened circular arcs, which form a so-called Reulerux triangle. In each corner and side surface are appropriate sealing elements, which ensure that the suction chamber, ignition space and combustion chamber arise.
  • DE 195 13 046 A1 discloses a rotary piston engine whose piston rotates in a circular manner and whose kinetic energy is impaired by no upper and lower door point of the piston.
  • an explosion engine is known.
  • This also has a rotating cylindrical-shaped circular piston, wherein further three control cylinders are provided which are rotatably mounted on an axis.
  • the rotary piston is set in rotation and the corresponding control cylinder oscillate about its axis. They strike against the wall of the cylinder-shaped circular piston.
  • the control cylinders are arranged such that the intake space, ignition space and combustion chamber form accordingly.
  • a rotary piston engine is known from US Pat. No. 5,595,151 which has a circular piston which is egg-shaped in cross section and which rotates in a circular cylinder space. Furthermore, two control cylinders are provided, which are also responsible for the corresponding division in the suction chamber, ignition chamber and combustion chamber.
  • the object of the invention is to further develop the geometry and sequence of movements of a rotary piston engine such that it can be produced cost-effectively.
  • the goal is to provide a small, fast-running engine that is simple in design.
  • the core idea of the solution is to form a rotary piston with a corresponding projection, which forms a suction chamber, ignition chamber and a combustion chamber in interaction with three control cylinders.
  • the projection is a design that goes beyond the circular cross section of the rotary piston and, for example, represents a one-sided, egg-like training. It is not essential that there is a 100% seal between the circumference of the rotary piston and the cylinder housing in which the rotary piston rotates.
  • the rotary piston is mounted on the side walls of the cylinder housing.
  • the cylinder housing is very simple in cross section. It is advantageously circular and has recesses in which the control cylinders also rotate on axes.
  • the control cylinders themselves move 360 degrees and are driven via the rotary piston, for example via a transmission or the like. Due to the simple configuration, it is possible to form the rotary engine itself of ceramic. This has the advantage that a very fast-running and economically efficient rotary engine can be realized.
  • Another advantage of the invention is that the bearings of the control cylinder are arranged outside the actual cylinder chamber. This distance to the cylinder housing itself has the advantage that the bearings are not exposed to high temperatures, as they occur in the cylinder housing itself. As a result, for example, bearings can be equipped with conventional ball bearings, but also with ceramic ball bearings. This in turn is a cost advantage but also an advantage that can be seen in the fact that the rotary engine can be easily configured.
  • the first control cylinder, the second control cylinder and the third control cylinder in its cross section on the geometry of a half-moon, wherein starting from a circular cross section, an outer surface portion of the respective control cylinder is convex.
  • the third control cylinder or its control chamber has a so-called bypass channel.
  • This bypass channel has the advantage that the flow rate of the combustion gases is ensured at all angular positions of the rotary piston engine and the third control cylinder.
  • the second control cylinder comprises a chamfer at one of the two transitions between the semicircle and the convex surface. This has the advantage that the fully compressed air from the suction chamber can get into the ignition space.
  • a further alternative embodiment provides that a further control chamber is provided in the region of an inflow opening in the cylinder housing.
  • This control chamber also includes a control cylinder.
  • This control cylinder is, like the other control cylinder also, connected to the rotary engine via a corresponding gear.
  • This fourth control cylinder is assigned the task to complete the inflow opening in such a way that the combustion gases, which eventually enters the suction through the expansion within the cylinder chamber, not from the Inlet opening can escape.
  • the fourth control cylinder thus assumes the function of an inflow valve.
  • FIG. 1 a shows a plan view of a rotary piston according to the invention
  • Fig. 1 b is a plan view of the rotary piston of Figure 1 a with associated sealing elements.
  • Fig. 2-8 is a schematic sectional view through a cylinder housing, wherein the control cylinder in different positions during a work cycle (suction, compression, working and ejection) of the rotary engine are shown.
  • FIG. 1 a shows a rotary piston 1 according to the invention.
  • the rotary piston 1 is cylindrical and has a projection 2.
  • the rotary piston 1 rotates about its central axis 13.
  • the rotary piston 1 according to the invention is configured cylindrical. It has a circular cross-section with a diameter D.
  • the diameter D is smaller than the inner diameter of the cylinder space shown in FIGS. 2 to 8.
  • the outer circumference of the cylindrical rotary piston 1 which is approximately triangular in cross-section on the projection 2 is arranged on the outer circumference of the cylindrical rotary piston 1 which is approximately triangular in cross-section on the projection 2 is arranged.
  • the height of this triangular projection 2 is dimensioned such that the diameter D plus the height H the inner diameter of the cylinder space shown in FIGS. 2 to 8 result.
  • the tip of the projection 2 slides on the inner wall of the cylinder chamber.
  • the rotary piston 1 has an imbalance compensation means 3 in the form of a bore.
  • imbalance compensation means 3 may be configured in different holes or cutouts also in the region of the projection 2 and filled with material of lower density.
  • unbalance compensation means 3 according to the invention can also be carried out circumferentially outside of the cylinder housing.
  • the rotary piston 1 can be cooled, for example via an internal air cooling.
  • FIG. 1 b shows the rotary piston 1 according to FIG. 1 a, wherein the rotary piston 1 comprises a sealing strip 23 on the end face of the projection 2.
  • the sealing strip 23 is guided in a groove of the projection 2.
  • the length of the sealing strip 23 is longer in comparison to the length of the rotary piston.
  • the respective free ends of the sealing strip 23 are each guided in a groove, which are embedded in the inner surfaces of the top and bottom of the cylinder housing, to avoid catching the sealing strip 23 with the control chambers.
  • each have a sealing strip 24 is arranged on the height H of the projection 2 at the top and bottom of the projection 2 each have a sealing strip 24 is arranged.
  • the sealing strips 24 are guided in a groove of the projection 2 and are pressed by means of corrugated springs to the inner surfaces of the upper and lower sides of the cylinder housing.
  • each a sealing ring in a circular groove which is arranged on the inner surface of the top and bottom of the cylinder housing, fixedly mounted.
  • the outer diameter of the sealing rings corresponds to the diameter D of the rotary piston. 1
  • the sealing rings are pressed in each case via corrugated springs to the top and bottom of the rotary piston 1.
  • FIG. 2 shows a circular cylinder housing 5 of the rotary piston engine according to the invention.
  • a first control chamber 15, a second control chamber 16 and a third control chamber 17 are arranged in the cylinder housing 5 .
  • the respective control chambers 15, 16, 17 are arranged such that at least the center of the respective cylinder-shaped control chambers is outside the inner diameter of the cylinder chamber.
  • the control chambers 15, 16, 17 are configured in such a way that they connect to the inner wall of the cylinder chamber in a semicircular to three-quarter circle and are connected to it in a fluid or gaseous manner.
  • the arrangement is such that the distance between the first control chamber 15 and the further control chamber is greater than the distance between the second control chamber 16 and the third control chamber 17th
  • the first control chamber 15 serves to receive a first control cylinder 6, the second control chamber 16 for receiving a second control cylinder 7 and the third control chamber 16 for receiving a third control cylinder 8.
  • the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 have a Geometry in the form of a semicircle, wherein the diameter-forming surface of the control cylinder 6, 7, 8 arched outwards, ie convex, designed. They have a half-moon-like appearance in cross section.
  • control cylinder 8 comprises sealing means on the surface forming the diameter in order to produce an optimum seal with the rotary piston 1 in the position shown in the following FIGS. 6 to 8.
  • an ignition chamber 9 for receiving a spark plug, not shown, and / or an injection nozzle is arranged between the second control chamber 16 and the third control chamber 17.
  • an outflow opening 1 1 and an inflow opening 12 is arranged in the cylinder housing 5.
  • bypass channel 4 is incorporated to ensure the flow rate of the combustion gases at all angular positions of the rotary piston 1.
  • Imbalance compensation means can be effected by one or more bores or cutouts on the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8.
  • Functional for the rotary piston 1 and the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 are also balancing weights on the axes outside the cylinder housing 5 to compensate for an imbalance in the operation of the rotary piston engine.
  • the projection 2 of the rotary piston 1 has a front side V and a rear side R.
  • the front side V and the rear side R are slightly convex to the outside in order to achieve a gap-free rolling of the rotary piston 1 relative to the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8.
  • Front and back refer in the direction of rotation 19 of the rotary piston. 1 This means that the front side V of the rotary piston densifies the inflowing gas and the back side R faces the ejection side.
  • the rotary piston 1 rotates about its center axis 13.
  • the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 are each a cylinder with a semicircle-like cross section.
  • the second control cylinder 7 comprises a phase 14 which is wedge-shaped and extends over a part of the control cylinder 7.
  • the rotary piston 1 assumes the position that the tip of the projection 2 of the rotary piston 1 has immediately passed the outflow opening 1 1.
  • the tip of the projection 2 comes into direct contact with the first control cylinder 6, which is arranged in the control chamber 15.
  • the remaining control cylinders 7, 8 roll on the peripheral surface of the rotary piston 1 in its circular cross-section area.
  • the sucked-in air 21 in the suction space 18 is compressed by the front side V of the projection 2.
  • the tip of the projection 2 of the rotary piston 1 has now passed the inlet opening 12 and thus seals the suction chamber 18 from.
  • the suction chamber 18 is bounded on one side by the cylindrical outer wall of the rotary piston 1 and the cylindrical inner wall of the cylinder chamber, wherein the lateral boundary is done by the projection 2 just described and by the corresponding position of the second control cylinder 7.
  • the trapped air 21 continues to compress until the compressed air 21 passes from the suction chamber 18 into the ignition chamber 9 via a gap formed by the phase 14 of the second control cylinder 7 and the rotary piston 1 (Fig. 4).
  • the gap between the second control cylinder 7 and the rotary piston 1 forms exclusively in this position shown and is for a Overflow of the compressed air 21 from the suction chamber 18 into the ignition space 9 is required.
  • FIG. 6a the compression of the air 21 is greatest. Ignition is triggered via a spark plug or fuel injection. The resulting expansion of the combustion gases already acts after 5 degrees rotation in the direction of the arrow 22 on the back R of the projection 2 and thus moves the rotary piston 1 in the direction of arrow 19.
  • the position shown in FIG. 6a is chosen such that by the explosive acting pressure within the ignition chamber 9 a large attack surface is provided both on the control cylinder 7 and on the other control cylinder 8 and on the rotary piston 1 itself. Therefore, the position is assumed, as shown in Fig. 6a, in which the tip of the projection 2 has already exceeded the center of the ignition chamber 9, so that the resulting pressure on the back R affects the area.
  • the rotation of the control cylinder 7 and 8 is supported accordingly.
  • FIG. 6b shows an alternative embodiment to FIG. 6a.
  • the cylinder housing 5 comprises in the region of the inflow opening 12, a fourth control chamber 25 for receiving a fourth control cylinder 26.
  • the fourth control cylinder 26 is also like the first 6, second 7 and third control cylinder 8 connected to the rotary piston 1 preferably via gears. In the position of the fourth control cylinder 26 shown in FIG. 6, the latter closes off the inflow opening 12 in such a way that the combustion gases which could possibly enter the intake space 18 through the expansion can not escape from the inflow opening 12.
  • the fourth control cylinder 26 thus assumes the function of an inflow valve.
  • the tip 20 of the third control cylinder 8 facing the ignition space 9 opens an access for the combustion gases, so that they additionally act on the rear side R of the projection 2 in the direction of the arrow 22 via a bridging channel 4.
  • the combustion gases pass through the bridging channel 4 from the ignition chamber 9 into the combustion chamber 10.
  • the rotation of the rotary piston 1 is supported.
  • the air 21 described in FIGS. 2 to 8 forms the fuel mixture, provided that no fuel injection into the ignition space 9 takes place.
  • Variants of slight angular changes of the vertex to the fulcrum of the rotary piston 1 of the first control chamber 15, the second control chamber 16th and the third control chamber 17 to each other are also functional.
  • an angular magnification of the first control chamber 15 and the third control chamber 17 results in an increase in volume of the combustion chamber 10 and a reduction in volume of the suction chamber 18.
  • This angular magnification appears useful in a charged rotary engine, for example, if the first control chamber 15 and the third control chamber 17 in an imaginary straight Line are arranged through the central axis 13 of the rotary piston 1 directly opposite, since in this variant, the combustion pressure an increased time unit acts on the rotary piston 1 and thus the efficiency increases.
  • the axial width of the cylinder housing 5, the rotary piston 1 and the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 results from the material strength of the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8, which are exposed to considerable pressures ,
  • the material of the rotary piston engine is ceramic and hydrogen is the fuel.

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Abstract

The invention relates to a rotary piston engine for liquid and gaseous fuels. Said rotary piston engine is substantially characterized in that a rotary piston (1) is provided with a protrusion (2) which creates a suction chamber (18), an ignition chamber (9), and a combustion chamber (10) in a cylinder housing in cooperation with a first control cylinder (6), a second control cylinder (7), and a third control cylinder (8). The inventive rotary piston engine has a small volume, runs at high speed, and is inexpensive and operationally safe to produce. The disclosed rotary piston engine can also be composed of ceramic parts and can be operated with hydrogen.

Description

KreiskolbenmotorRotary engine
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Kreiskolbenmotor. Im Wesentlichen besteht der erfindungsgemäße Kreiskolbenmotor aus einem Zylindergehäuse und einem oder mehreren in dem Zylindergehäuse vorgesehenen Steuerkammern. Ferner sind Saugraum, Zündraum und Verbrennungsmotor sowie ein entsprechender Kreiskolben vorgesehen.The invention relates to a rotary engine. Essentially, the rotary piston engine according to the invention consists of a cylinder housing and one or more control chambers provided in the cylinder housing. Furthermore, the suction chamber, ignition chamber and internal combustion engine and a corresponding rotary piston are provided.
Die Erfindung ist für flüssige und gasförmige Kraftstoffe anwendbar.The invention is applicable to liquid and gaseous fuels.
Stand der TechnikState of the art
Kreiskolbenmotoren sind auch unter der Bezeichnung Wankelmotoren bekannt, die nach ihrem Erfinder Felix Wankel benannt worden sind. Ein Wankelmotor ist ein Verbrennungsmotor, der im Wesentlichen aus einem Kreiskolben besteht, der auf einer Exzenterwelle angeordnet ist und in einem Zylindergehäuse (auch Trochidgehäuse genannt) kreist und gleichzeitig um seine Eigenachse rotiert. Die Außenkontur des Kreiskolbens setzt sich aus drei abgeflachten Kreisbögen zusammen, die ein sogenanntes Reulerux-Dreieck bilden. In jeder Ecke und Seitenfläche befinden sich entsprechende Dichtelemente, die dafür sorgen, dass Saugraum, Zündraum und Verbrennungsraum entstehen.Rotary engines are also known under the name Wankel engines, which have been named after their inventor Felix Wankel. A Wankel engine is a Internal combustion engine, which consists essentially of a rotary piston which is arranged on an eccentric shaft and in a cylinder housing (also called Trochid housing) revolves and at the same time rotates about its own axis. The outer contour of the rotary piston is composed of three flattened circular arcs, which form a so-called Reulerux triangle. In each corner and side surface are appropriate sealing elements, which ensure that the suction chamber, ignition space and combustion chamber arise.
Aus dem Stand der Technik sind weitere Kreiskolbenmotoren bekannt.From the prior art, further rotary engines are known.
So ist beispielsweise aus der DE 195 13 046 A1 ein Kreiskolbenmotor bekannt, dessen Kolben sich kreisförmig dreht und dessen kinetische Energie durch keinen oberen und unteren Torpunkt des Kolbens beeinträchtigt wird.For example, DE 195 13 046 A1 discloses a rotary piston engine whose piston rotates in a circular manner and whose kinetic energy is impaired by no upper and lower door point of the piston.
So ist beispielsweise auch aus der FR 1 320 880 ein Explosionsmotor bekannt. Dieser weist ebenfalls einen rotierenden zylinderförmig ausgestalteten Kreiskolben auf, wobei ferner drei Steuerzylinder vorgesehen sind, die auf einer Achse drehbar gelagert sind. Durch einen Turbinenantrieb wird der Kreiskolben in Rotation versetzt und die entsprechenden Steuerzylinder oszillieren um ihre Achse. Dabei schlagen sie an die Wandung des zylinderförmig ausgestalteten Kreiskolbens an. Die Steuerzylinder sind derart angeordnet, dass sich Ansaugraum, Zündraum und Verbrennungsraum entsprechend bilden.For example, from FR 1 320 880 an explosion engine is known. This also has a rotating cylindrical-shaped circular piston, wherein further three control cylinders are provided which are rotatably mounted on an axis. By a turbine drive, the rotary piston is set in rotation and the corresponding control cylinder oscillate about its axis. They strike against the wall of the cylinder-shaped circular piston. The control cylinders are arranged such that the intake space, ignition space and combustion chamber form accordingly.
Ferner ist aus der US 5 595 151 ein Kreiskolbenmotor bekannt, der einen im Querschnitt eiförmigen Kreiskolben aufweist, der in einem kreisrunden Zylinderraum rotiert. Ferner sind zwei Steuerzylinder vorgesehen, die ebenfalls für die entsprechende Aufteilung im Saugraum, Zündraum und Verbrennungsraum verantwortlich sind. Aufgabe der ErfindungFurthermore, a rotary piston engine is known from US Pat. No. 5,595,151 which has a circular piston which is egg-shaped in cross section and which rotates in a circular cylinder space. Furthermore, two control cylinders are provided, which are also responsible for the corresponding division in the suction chamber, ignition chamber and combustion chamber. Object of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, Geometrie und Bewegungsablauf eines Kreiskolbenmotors derart weiterzubilden, dass dieser kostengünstig herstellbar ist. Ziel ist es, einen kleinen, schnell laufenden Motor bereitzustellen, der einfach aufgebaut ist.The object of the invention is to further develop the geometry and sequence of movements of a rotary piston engine such that it can be produced cost-effectively. The goal is to provide a small, fast-running engine that is simple in design.
Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the characterizing part of claim 1.
Kerngedanke der Lösung ist es, einen Kreiskolben mit einem entsprechenden Vorsprung auszubilden, welcher im Zusammenspiel mit drei Steuerzylindern einen Saugraum, Zündraum sowie ein Verbrennungsraum ausbildet. Der Vorsprung ist eine Ausbildung, der über den Kreisquerschnitt des Kreiskolbens hinausgeht und beispielsweise eine einseitige, eiartige Ausbildung darstellt. Dabei ist es nicht unbedingt wesentlich, dass zwischen dem Umfang des Kreiskolbens und dem Zylindergehäuse, in dem der Kreiskolben rotiert, eine 100%-ige Abdichtung erfolgt. Der Kreiskolben ist an den Seitenwänden des Zylindergehäuses gelagert.The core idea of the solution is to form a rotary piston with a corresponding projection, which forms a suction chamber, ignition chamber and a combustion chamber in interaction with three control cylinders. The projection is a design that goes beyond the circular cross section of the rotary piston and, for example, represents a one-sided, egg-like training. It is not essential that there is a 100% seal between the circumference of the rotary piston and the cylinder housing in which the rotary piston rotates. The rotary piston is mounted on the side walls of the cylinder housing.
Das Zylindergehäuse ist im Querschnitt sehr einfach aufgebaut. Es ist vorteilhafterweise kreisrund und weist Ausbuchtungen auf, in denen die Steuerzylinder auf Achsen ebenfalls rotieren. Die Steuerzylinder selbst bewegen sich um 360 Grad und werden über den Kreiskolben, beispielsweise über ein Getriebe oder ähnliches angetrieben. Aufgrund der einfachen Ausgestaltung ist es möglich, den Kreiskolbenmotor selbst aus Keramik auszubilden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass ein sehr schnell laufender und ein wirtschaftlich arbeitender Kreiskolbenmotor verwirklicht werden kann.The cylinder housing is very simple in cross section. It is advantageously circular and has recesses in which the control cylinders also rotate on axes. The control cylinders themselves move 360 degrees and are driven via the rotary piston, for example via a transmission or the like. Due to the simple configuration, it is possible to form the rotary engine itself of ceramic. This has the advantage that a very fast-running and economically efficient rotary engine can be realized.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Lager der Steuerzylinder außerhalb des eigentlichen Zylinderraums angeordnet sind. Dieser Abstand zum Zylindergehäuse selbst bringt den Vorteil mit sich, dass die Lager nicht von hohen Temperaturen, wie sie an sich im Zylindergehäuse auftreten, ausgesetzt sind. Dadurch können beispielsweise Lager mit herkömmlichen Kugellagern, aber auch mit Keramikkugellager ausgestattet werden. Dies ist wiederum ein Kostenvorteil aber auch ein Vorteil, der darin zu sehen ist, dass der Kreiskolbenmotor einfach ausgestaltet werden kann.Another advantage of the invention is that the bearings of the control cylinder are arranged outside the actual cylinder chamber. This distance to the cylinder housing itself has the advantage that the bearings are not exposed to high temperatures, as they occur in the cylinder housing itself. As a result, for example, bearings can be equipped with conventional ball bearings, but also with ceramic ball bearings. This in turn is a cost advantage but also an advantage that can be seen in the fact that the rotary engine can be easily configured.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der erste Steuerzylinder, der zweite Steuerzylinder und der dritte Steuerzylinder in seinem Querschnitt die Geometrie eines Halbmondes auf, wobei ausgehend von einem kreisrunden Querschnitt ein Außenflächenabschnitt des jeweiligen Steuerzylinders konvex ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass bei einer vollständigen Drehung der jeweiligen Steuerzylinder um die jeweilige eigene Achse der Raum im Zylindergehäuse immer in Saugraum, Zündraum und Verbrennungsraum getrennt wird, da der Kreiskolben sich gegenüber den Steuerzylindern vorteilhafterweise spaltfrei abwälzt.In an advantageous embodiment of the invention, the first control cylinder, the second control cylinder and the third control cylinder in its cross section on the geometry of a half-moon, wherein starting from a circular cross section, an outer surface portion of the respective control cylinder is convex. This offers the advantage that in a complete rotation of the respective control cylinder to the respective own axis of the space in the cylinder housing is always separated into the suction chamber, ignition chamber and combustion chamber, since the rotary piston relative to the control cylinders advantageously rolls without a gap.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der dritte Steuerzylinder bzw. dessen Steuerkammer einen sogenannten Überbrückungskanal auf. Dieser Überbrückungskanal bringt den Vorteil, dass der Durchsatz der Verbrennungsgase bei allen Winkelstellungen des Kreiskolbenmotors und des dritten Steuerzylinders gewährleistet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the third control cylinder or its control chamber has a so-called bypass channel. This bypass channel has the advantage that the flow rate of the combustion gases is ensured at all angular positions of the rotary piston engine and the third control cylinder.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Steuerzylinder an einem der beiden Übergänge zwischen dem Halbkreis und der konvexen Fläche eine Abfasung. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die vollständig verdichtete Luft aus dem Saugraum in den Zündraum gelangen kann.In another advantageous embodiment of the invention, the second control cylinder comprises a chamfer at one of the two transitions between the semicircle and the convex surface. This has the advantage that the fully compressed air from the suction chamber can get into the ignition space.
Eine weitere alternative Ausführungsform sieht vor, dass im Bereich einer Einströmungsöffnung in das Zylindergehäuse eine weitere Steuerkammer vorgesehen ist. Diese Steuerkammer umfasst ebenfalls einen Steuerzylinder. Dieser Steuerzylinder ist, wie die anderen Steuerzylinder auch, mit dem Kreiskolbenmotor über ein entsprechendes Getriebe verbunden. Diesem vierten Steuerzylinder ist die Aufgabe zugeteilt, die Einströmungsöffnung derart abzuschließen, dass die Verbrennungsgase, die eventuell in den Ansaugraum durch die Expansion innerhalb des Zylinderraums gelangt, nicht aus der Einströmöffnung entweichen können. Der vierte Steuerzylinder übernimmt somit die Funktion eines Einströmventils.A further alternative embodiment provides that a further control chamber is provided in the region of an inflow opening in the cylinder housing. This control chamber also includes a control cylinder. This control cylinder is, like the other control cylinder also, connected to the rotary engine via a corresponding gear. This fourth control cylinder is assigned the task to complete the inflow opening in such a way that the combustion gases, which eventually enters the suction through the expansion within the cylinder chamber, not from the Inlet opening can escape. The fourth control cylinder thus assumes the function of an inflow valve.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibungen, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following descriptions, the drawings and the claims.
Zeichnungendrawings
Es zeigen: Fig. 1 a eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kreiskolben;FIG. 1 a shows a plan view of a rotary piston according to the invention; FIG.
Fig. 1 b eine Draufsicht auf den Kreiskolben gemäß Fig. 1 a mit zugehörigen Dichtelementen;Fig. 1 b is a plan view of the rotary piston of Figure 1 a with associated sealing elements.
Fig. 2-8 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Zylindergehäuse , wobei die Steuerzylinder in verschiedenen Stellungen während eines Arbeitsspiels (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen) des Kreiskolbenmotors dargestellt sind.Fig. 2-8 is a schematic sectional view through a cylinder housing, wherein the control cylinder in different positions during a work cycle (suction, compression, working and ejection) of the rotary engine are shown.
Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment
In Figur 1 a ist ein erfindungsgemäßer Kreiskolben 1 dargestellt. Der Kreiskolben 1 ist zylinderförmig und weist einen Vorsprung 2 auf. Der Kreiskolben 1 dreht sich um seine Mittelachse 13. Wie bereits beschrieben, ist der erfindungsgemäße Kreiskolben 1 zylinderförmig ausgestaltet. Er weist einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser D auf. Der Durchmesser D ist kleiner als der Innendurchmesser des in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Zylinderraumes. Ferner ist an dem Außenumfang des zylinderförmigen Kreiskolbens 1 der im Querschnitt ungefähr dreiecksförmig an dem Vorsprung 2 angeordnet ist. Die Höhe dieses dreieckförmigen Vorsprungs 2 ist derart bemessen, das Durchmesser D plus die Höhe H den Innendurchmesser des in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Zylinderraumes ergeben. Damit gleitet die Spitze des Vorsprungs 2 an der Innenwandung des Zylinderraumes. Hinsichtlich der Funktion des Kreiskolben 1 wird auf die Beschreibung der Fig. 2 bis 8 verwiesen.FIG. 1 a shows a rotary piston 1 according to the invention. The rotary piston 1 is cylindrical and has a projection 2. The rotary piston 1 rotates about its central axis 13. As already described, the rotary piston 1 according to the invention is configured cylindrical. It has a circular cross-section with a diameter D. The diameter D is smaller than the inner diameter of the cylinder space shown in FIGS. 2 to 8. Further, on the outer circumference of the cylindrical rotary piston 1 which is approximately triangular in cross-section on the projection 2 is arranged. The height of this triangular projection 2 is dimensioned such that the diameter D plus the height H the inner diameter of the cylinder space shown in FIGS. 2 to 8 result. Thus, the tip of the projection 2 slides on the inner wall of the cylinder chamber. With regard to the function of the rotary piston 1, reference is made to the description of FIGS. 2 to 8.
Der Kreiskolben 1 weist ein Unwuchtausgleichsmittel 3 in Form einer Bohrung auf. Zudem können Unwuchtausgleichsmittel 3 in andersförmigen Bohrungen bzw. Ausfräsungen auch im Bereich des Vorsprungs 2 ausgestaltet sein und mit Material geringerer Dichte ausgefüllt werden. Ferner können erfindungsgemäß Unwuchtausgleichsmittel 3 auch außerhalb des Zylindergehäuses umlaufend erfolgen. Der Kreiskolben 1 kann beispielsweise über eine Innenluftkühlung gekühlt werden.The rotary piston 1 has an imbalance compensation means 3 in the form of a bore. In addition, imbalance compensation means 3 may be configured in different holes or cutouts also in the region of the projection 2 and filled with material of lower density. Furthermore, unbalance compensation means 3 according to the invention can also be carried out circumferentially outside of the cylinder housing. The rotary piston 1 can be cooled, for example via an internal air cooling.
In Figur 1 b ist der Kreiskolben 1 gemäß Figur 1 a dargestellt, wobei der Kreiskolben 1 an der Stirnfläche des Vorsprungs 2 eine Dichtleiste 23 umfasst. Die Dichtleiste 23 ist in einer Nut des Vorsprungs 2 geführt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Länge der Dichtleiste 23 länger im Vergleich zu der Länge des Kreiskolbens 1 . In dieser Ausführungsform werden die jeweiligen freien Enden der Dichtleiste 23 jeweils in einer Nut, die in die Innenflächen der Ober- und Unterseite des Zylindergehäuses eingelassen sind, geführt, um ein Verhaken der Dichtleiste 23 mit den Steuerkammern zu vermeiden. Ferner ist über die Höhe H des Vorsprungs 2 an der Ober- und Unterseite des Vorsprungs 2 jeweils eine Dichtleiste 24 angeordnet. Beispielsweise sind die Dichtleisten 24 in einer Nut des Vorsprungs 2 geführt und werden mittels Wellfedern an die Innenflächen der Ober- und Unterseiten des Zylindergehäuses angedrückt. In Figur 1 b nicht dargestellt, ist jeweils ein Dichtring in einer Kreisnut, die an der Innenfläche der Ober- und Unterseite des Zylindergehäuses angeordnet ist, feststehend angebracht. Der Außendurchmesser der Dichtringe entspricht dem Durchmesser D des Kreiskolbens 1 . Beispielsweise werden die Dichtringe jeweils über Wellfedern an die Ober- und Unterseite des Kreiskolbens 1 angedrückt.FIG. 1 b shows the rotary piston 1 according to FIG. 1 a, wherein the rotary piston 1 comprises a sealing strip 23 on the end face of the projection 2. The sealing strip 23 is guided in a groove of the projection 2. In an advantageous embodiment, the length of the sealing strip 23 is longer in comparison to the length of the rotary piston. 1 In this embodiment, the respective free ends of the sealing strip 23 are each guided in a groove, which are embedded in the inner surfaces of the top and bottom of the cylinder housing, to avoid catching the sealing strip 23 with the control chambers. Further, on the height H of the projection 2 at the top and bottom of the projection 2 each have a sealing strip 24 is arranged. For example, the sealing strips 24 are guided in a groove of the projection 2 and are pressed by means of corrugated springs to the inner surfaces of the upper and lower sides of the cylinder housing. Not shown in Figure 1 b, each a sealing ring in a circular groove, which is arranged on the inner surface of the top and bottom of the cylinder housing, fixedly mounted. The outer diameter of the sealing rings corresponds to the diameter D of the rotary piston. 1 For example, the sealing rings are pressed in each case via corrugated springs to the top and bottom of the rotary piston 1.
Figur 2 zeigt ein kreisförmiges Zylindergehäuse 5 des erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotors. In dem Zylindergehäuse 5 ist eine erste Steuerkammer 15, eine zweite Steuerkammer 16 sowie eine dritte Steuerkammer 17 angeordnet. Die jeweiligen Steuerkammern 15, 16, 17 sind derart angeordnet, dass zumindest der Mittelpunkt der jeweiligen zylinderförmig ausgestalteten Steuerkammern außerhalb des Innendurchmessers des Zylinderraumes liegt. Die Steuerkammern 15, 16, 17 sind derart ausgestaltet, dass sie halb- bis dreiviertelkreisförmig an die Innenwandung des Zylinderraumes anschließen und mit diesem fluid bzw. gasförmig verbunden sind. Die Anordnung ist derart, dass die Strecke zwischen der ersten Steuerkammer 15 und der weiteren Steuerkammer größer ist als die Strecke zwischen der zweiten Steuerkammer 16 und der dritten Steuerkammer 17.FIG. 2 shows a circular cylinder housing 5 of the rotary piston engine according to the invention. In the cylinder housing 5 is a first control chamber 15, a second control chamber 16 and a third control chamber 17 are arranged. The respective control chambers 15, 16, 17 are arranged such that at least the center of the respective cylinder-shaped control chambers is outside the inner diameter of the cylinder chamber. The control chambers 15, 16, 17 are configured in such a way that they connect to the inner wall of the cylinder chamber in a semicircular to three-quarter circle and are connected to it in a fluid or gaseous manner. The arrangement is such that the distance between the first control chamber 15 and the further control chamber is greater than the distance between the second control chamber 16 and the third control chamber 17th
Die erste Steuerkammer 15 dient zur Aufnahme eines ersten Steuerzylinders 6, die zweite Steuerkammer 16 zur Aufnahme eines zweiten Steuerzylinders 7 und die dritte Steuerkammer 16 zur Aufnahme eines dritten Steuerzylinders 8. Der erste Steuerzylinder 6, der zweite Steuerzylinder 7 und der dritte Steuerzylinder 8 weisen eine Geometrie in Form eines Halbkreises auf, wobei die den Durchmesser bildende Fläche der Steuerzylinder 6, 7, 8 nach Außen gewölbt, d.h. konvex, ausgestaltet ist. Sie haben im Querschnitt ein halbmondartiges Aussehen.The first control chamber 15 serves to receive a first control cylinder 6, the second control chamber 16 for receiving a second control cylinder 7 and the third control chamber 16 for receiving a third control cylinder 8. The first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 have a Geometry in the form of a semicircle, wherein the diameter-forming surface of the control cylinder 6, 7, 8 arched outwards, ie convex, designed. They have a half-moon-like appearance in cross section.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Steuerzylinder 8 an der den Durchmesser bildenden Fläche Dichtmittel, um in der in den nachfolgenden Figuren 6 bis 8 gezeigten Position eine optimale Abdichtung mit dem Kreiskolben 1 zu erzeugen.In a preferred embodiment, the control cylinder 8 comprises sealing means on the surface forming the diameter in order to produce an optimum seal with the rotary piston 1 in the position shown in the following FIGS. 6 to 8.
Zwischen der zweiten Steuerkammer 16 und der dritten Steuerkammer 17 ist ein Zündraum 9 für die Aufnahme einer nicht dargestellten Zündkerze und/oder einer Einspritzdüse angeordnet. Vor und nach der ersten Steuerkammer 15 ist in dem Zylindergehäuse 5 eine Ausströmöffnung 1 1 und eine Einströmöffnung 12 angeordnet.Between the second control chamber 16 and the third control chamber 17, an ignition chamber 9 for receiving a spark plug, not shown, and / or an injection nozzle is arranged. Before and after the first control chamber 15, an outflow opening 1 1 and an inflow opening 12 is arranged in the cylinder housing 5.
Nach dem Einsetzen des Kreiskolbens 1 in dem Zylinderraum des Zylindergehäuses 5, wird der Zylinderraum durch den ersten Steuerzylinder 6, den zweiten Steuerzylinder 7 und den dritten Steuerzylinder 8, welche vorzugsweise über Getriebe mit dem Kreiskolben 1 verbunden sind, in drei Räume geteilt: zwischen dem ersten Steuerzylinder 6 und dem zweiten Steuerzylinder 7 in einen Saugraum 18, zwischen dem zweiten Steuerzylinder 7 und dem dritten Steuerzylinder 8 in einen Zündraum 9 sowie zwischen dem ersten Steuerzylinder 6 und dem dritten Steuerzylinder 8 in einen Verbrennungsraum 10.After insertion of the rotary piston 1 in the cylinder chamber of the cylinder housing 5, the cylinder space by the first control cylinder 6, the second Control cylinder 7 and the third control cylinder 8, which are preferably connected via gear to the rotary piston 1, divided into three spaces: between the first control cylinder 6 and the second control cylinder 7 in a suction chamber 18, between the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 in an ignition space 9 and between the first control cylinder 6 and the third control cylinder 8 in a combustion chamber 10th
An die Innenwand der dritten Steuerkammer 17 unmittelbar angrenzend ist ein Überbrückungskanal 4 eingearbeitet, um den Durchsatz der Verbrennungsgase bei allen Winkelstellungen des Kreiskolbens 1 zu gewährleisten.Immediately adjacent to the inner wall of the third control chamber 17, a bypass channel 4 is incorporated to ensure the flow rate of the combustion gases at all angular positions of the rotary piston 1.
Unwuchtausgleichsmittel können durch eine oder mehrere Bohrungen bzw. Ausfräsungen an dem ersten Steuerzylinder 6, dem zweiten Steuerzylinder 7 und dem dritten Steuerzylinder 8 erfolgen. Funktionsfähig für den Kreiskolben 1 und den ersten Steuerzylinder 6, den zweiten Steuerzylinder 7 und den dritten Steuerzylinder 8 sind auch Ausgleichsgewichte an den Achsen außerhalb des Zylindergehäuses 5, um eine Unwucht beim Betrieb des Kreiskolbenmotors auszugleichen.Imbalance compensation means can be effected by one or more bores or cutouts on the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8. Functional for the rotary piston 1 and the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 are also balancing weights on the axes outside the cylinder housing 5 to compensate for an imbalance in the operation of the rotary piston engine.
Der Vorsprung 2 des Kreiskolbens 1 weist eine Vorderseite V und eine Rückseite R auf. Die Vorderseite V und die Rückseite R sind leicht konvex nach Außen ausgebildet, um ein spaltfreies Abwälzen des Kreiskolbens 1 gegenüber dem ersten Steuerzylinder 6, dem zweiten Steuerzylinder 7 und dem dritten Steuerzylinder 8 zu erzielen. Vorder- und Rückseite beziehen sich in Drehrichtung 19 des Kreiskolbens 1 . Dies bedeutet, dass die Vorderseite V des Kreiskolbens das einströmende Gas verdichtet und die Rückseite R der Ausstoßseite zugewandt ist.The projection 2 of the rotary piston 1 has a front side V and a rear side R. The front side V and the rear side R are slightly convex to the outside in order to achieve a gap-free rolling of the rotary piston 1 relative to the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8. Front and back refer in the direction of rotation 19 of the rotary piston. 1 This means that the front side V of the rotary piston densifies the inflowing gas and the back side R faces the ejection side.
Der Kreiskolben 1 dreht sich um seine Mittelachse 13. Der erste Steuerzylinder 6, der zweite Steuerzylinder 7 sowie der dritte Steuerzylinder 8 sind jeweils Zylinder mit einem halbkreisähnlichen Querschnitt. Der zweite Steuerzylinder 7 umfasst eine Phase 14, die keilförmig ausgebildet ist und sich über ein Teil des Steuerzylinders 7 erstreckt. Die Arbeitsweise während eines Arbeitsspiels mit den vorgesehenen vier Takten Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen wird nun anhand den der Figuren 2 bis 8 beschrieben.The rotary piston 1 rotates about its center axis 13. The first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 are each a cylinder with a semicircle-like cross section. The second control cylinder 7 comprises a phase 14 which is wedge-shaped and extends over a part of the control cylinder 7. The mode of operation during a work cycle with the four strokes suction, compression, operation and ejection provided will now be described with reference to FIGS. 2 to 8.
Ansaugen:aspiration:
In Figur 2 wird Luft oder Luft-Kraftstoff-Gemisch, nachfolgend nur als Luft 21 bezeichnet, über die Einströmöffnung 12 in den Saugraum 18 durch Drehung des Kreiskolbens 1 in Richtung des Pfeils 19 angesaugt.In Figure 2, air or air-fuel mixture, hereinafter referred to only as air 21, sucked via the inflow opening 12 into the suction chamber 18 by rotation of the rotary piston 1 in the direction of the arrow 19.
Der Kreiskolben 1 nimmt die Stellung ein, dass die Spitze des Vorsprungs 2 des Kreiskolbens 1 unmittelbar die Ausströmöffnung 1 1 passiert hat. Die Spitze des Vorsprungs 2 gelangt in unmittelbarem Kontakt mit dem ersten Steuerzylinder 6, der in der Steuerkammer 15 angeordnet ist. Die übrigen Steuerzylinder 7, 8 wälzen sich auf der Umfangfläche des Kreiskolbens 1 in dessen im Querschnitt kreisförmigen Bereichs ab.The rotary piston 1 assumes the position that the tip of the projection 2 of the rotary piston 1 has immediately passed the outflow opening 1 1. The tip of the projection 2 comes into direct contact with the first control cylinder 6, which is arranged in the control chamber 15. The remaining control cylinders 7, 8 roll on the peripheral surface of the rotary piston 1 in its circular cross-section area.
Verdichten:Sealing:
In Figur 3 wird die angesaugte Luft 21 in dem Saugraum 18 durch die Vorderseite V des Vorsprungs 2 verdichtet. Die Spitze des Vorsprungs 2 des Kreiskolbens 1 hat nun die Eintrittsöffnung 12 passiert und dichtet somit den Saugraum 18 ab. Der Saugraum 18 wird auf der einen Seite durch die zylinderförmige Außenwandung des Kreiskolbens 1 und der zylinderförmigen Innenwandung des Zylinderraums begrenzt, wobei die seitliche Begrenzung durch den eben beschriebenen Vorsprung 2 und durch die entsprechende Stellung des zweiten Steuerzylinders 7 geschieht. Durch das Weiterdrehen des Kreiskolben 1 in Pfeilrichtung 19 verdichtet die eingeschlossene Luft 21 weiter, bis die verdichtete Luft 21 über einen Spalt, der durch die Phase 14 des zweiten Steuerzylinders 7 und dem Kreiskolben 1 gebildet wird, von dem Saugraum 18 in den Zündraum 9 übergeht (Fig. 4). Der Spalt zwischen dem zweiten Steuerzylinder 7 und dem Kreiskolben 1 bildet sich ausschließlich in dieser gezeigten Stellung und ist für ein Überströmen der verdichteten Luft 21 von dem Saugraum 18 in den Zündraum 9 erforderlich.In FIG. 3, the sucked-in air 21 in the suction space 18 is compressed by the front side V of the projection 2. The tip of the projection 2 of the rotary piston 1 has now passed the inlet opening 12 and thus seals the suction chamber 18 from. The suction chamber 18 is bounded on one side by the cylindrical outer wall of the rotary piston 1 and the cylindrical inner wall of the cylinder chamber, wherein the lateral boundary is done by the projection 2 just described and by the corresponding position of the second control cylinder 7. By further rotation of the rotary piston 1 in the direction of arrow 19, the trapped air 21 continues to compress until the compressed air 21 passes from the suction chamber 18 into the ignition chamber 9 via a gap formed by the phase 14 of the second control cylinder 7 and the rotary piston 1 (Fig. 4). The gap between the second control cylinder 7 and the rotary piston 1 forms exclusively in this position shown and is for a Overflow of the compressed air 21 from the suction chamber 18 into the ignition space 9 is required.
In Figur 5 ist der Spalt zwischen dem zweiten Steuerzylinder 7 und dem Kreiskolben 1 wieder geschlossen. Die Luft 21 wird weiter in dem Zündraum 9 verdichtet. Die Spitze des Vorsprungs 2 kontaktiert dabei die halbmondförmige Seite des an sich kreisförmigen Steuerzylinders 7 und schließt damit den Zündraum 9 auf der einen Seite ab. Auf der weiteren Seite ist für das Abschließen des Zündraum 9 der dritte Steuerzylinder 8 vorgesehen, dessen kreisförmige Zylindermantelfläche auf der Mantelfläche des Kreiskolben 1 abgleitet. Durch eine Weiterverdrehung des Kreiskolbens 1 in Pfeilrichtung 19 wird die Luft 21 soweit verdichtet, bis die Stellung gemäß Fig. 6a erreicht ist.In Figure 5, the gap between the second control cylinder 7 and the rotary piston 1 is closed again. The air 21 is further compressed in the ignition space 9. The tip of the projection 2 contacts the crescent-shaped side of the circular control cylinder 7, which is circular in nature, thus closing the ignition chamber 9 on one side. On the other side of the third control cylinder 8 is provided for completing the ignition chamber 9, the circular cylinder jacket surface slides on the lateral surface of the rotary piston 1. By a further rotation of the rotary piston 1 in the direction of arrow 19, the air 21 is compressed so far until the position shown in FIG. 6a is reached.
Arbeiten:Work:
In Figur 6a ist die Verdichtung der Luft 21 am größten. Über eine Zündkerze oder Kraftstoffeinspritzung wird eine Zündung ausgelöst. Die dadurch resultierende Expansion der Verbrennungsgase wirkt bereits nach 5 Grad Drehung in Richtung des Pfeils 22 auf die Rückseite R des Vorsprungs 2 und bewegt somit den Kreiskolben 1 in Richtung des Pfeils 19. Die Stellung gemäß Fig. 6a ist derart gewählt, dass durch den explosionsartig wirkenden Druck innerhalb des Zündraumes 9 eine große Angriffsfläche sowohl an dem Steuerzylinder 7 als auch an dem weiteren Steuerzylinder 8 auch an dem Kreiskolben 1 selbst vorgesehen ist. Deswegen wird die Stellung eingenommen, wie sie in Fig. 6a dargestellt ist, in dem die Spitze des Vorsprungs 2 die Mitte des Zündraums 9 bereits überschritten hat, so dass der entstehende Druck auf die Rückseite R sich flächenmäßig auswirkt. Die Drehung der Steuerzylinder 7 und 8 wird dabei entsprechend unterstützt.In FIG. 6a, the compression of the air 21 is greatest. Ignition is triggered via a spark plug or fuel injection. The resulting expansion of the combustion gases already acts after 5 degrees rotation in the direction of the arrow 22 on the back R of the projection 2 and thus moves the rotary piston 1 in the direction of arrow 19. The position shown in FIG. 6a is chosen such that by the explosive acting pressure within the ignition chamber 9 a large attack surface is provided both on the control cylinder 7 and on the other control cylinder 8 and on the rotary piston 1 itself. Therefore, the position is assumed, as shown in Fig. 6a, in which the tip of the projection 2 has already exceeded the center of the ignition chamber 9, so that the resulting pressure on the back R affects the area. The rotation of the control cylinder 7 and 8 is supported accordingly.
In Figur 6b ist eine alternative Ausführungsform zu der Figur 6a dargestellt. In Figur 6b umfasst das Zylindergehäuse 5 im Bereich der Einströmöffnung 12 eine vierte Steuerkammer 25 zur Aufnahme eines vierten Steuerzylinders 26. Der vierte Steuerzylinder 26 ist ebenfalls wie der erste 6, zweite 7 und dritte Steuerzylinder 8 mit dem Kreiskolben 1 vorzugsweise über Zahnräder verbunden. In der in Figur 6 gezeigten Stellung des vierten Steuerzylinders 26 schließt dieser die Einströmöffnung 12 derart ab, sodass die Verbrennungsgase, die eventuell in den Ansaugraum 18 durch die Expansion gelangen würden, nicht aus der Einströmöffnung 12 entweichen können. Der vierte Steuerzylinder 26 übernimmt somit die Funktion eines Einströmventils.FIG. 6b shows an alternative embodiment to FIG. 6a. In Figure 6b, the cylinder housing 5 comprises in the region of the inflow opening 12, a fourth control chamber 25 for receiving a fourth control cylinder 26. The fourth control cylinder 26 is also like the first 6, second 7 and third control cylinder 8 connected to the rotary piston 1 preferably via gears. In the position of the fourth control cylinder 26 shown in FIG. 6, the latter closes off the inflow opening 12 in such a way that the combustion gases which could possibly enter the intake space 18 through the expansion can not escape from the inflow opening 12. The fourth control cylinder 26 thus assumes the function of an inflow valve.
In Figur 7 wirkt die Expansion der Verbrennungsgase auf die Rückseite R des Vorsprungs 2 und zudem auf die angrenzende Fläche des dritten Steuerzylinders 8. Die Fläche an dem Kreiskolben 1 wird durch die Verdrehung in Pfeilrichtung 19 immer größer, so dass der Druck flächenmäßig anwächst und die Drehung somit unterstützt.In Figure 7, the expansion of the combustion gases acts on the back R of the projection 2 and also on the adjacent surface of the third control cylinder 8. The area on the rotary piston 1 is always larger by the rotation in the direction of arrow 19, so that the pressure increases in terms of area and the Rotation thus supported.
In Figur 8 öffnet die dem Zündraum 9 zugewandte Spitze 20 des dritten Steuerzylinders 8 einen Zugang für die Verbrennungsgase, so dass diese über einen Überbrückungskanal 4 zusätzlich auf die Rückseite R des Vorsprungs 2 in Richtung des Pfeils 22 wirken. Die Verbrennungsgase gelangen über den Überbrückungskanal 4 von dem Zündraum 9 in den Verbrennungsraum 10. Dadurch wird weiter, trotz Öffnung des Zündraums 9, die Drehung des Kreiskolbens 1 unterstützt.In FIG. 8, the tip 20 of the third control cylinder 8 facing the ignition space 9 opens an access for the combustion gases, so that they additionally act on the rear side R of the projection 2 in the direction of the arrow 22 via a bridging channel 4. The combustion gases pass through the bridging channel 4 from the ignition chamber 9 into the combustion chamber 10. As a result, despite the opening of the ignition chamber 9, the rotation of the rotary piston 1 is supported.
Ausstoßen:ejection:
In Figur 2 wird durch die Bewegung des Kreiskolbens 1 in Richtung des Pfeils 19 durch den Vorsprung 2 die Ausströmöffnung 1 1 freigegeben, so dass die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 10 ausgestoßen werden.In Figure 2, the outflow opening 1 1 is released by the movement of the rotary piston 1 in the direction of the arrow 19 through the projection 2, so that the combustion gases are expelled from the combustion chamber 10.
Je nach Ausführung des Kreiskolbenmotors bildet die in den Figuren 2 bis 8 beschriebene Luft 21 das Kraftstoffgemisch, sofern keine Kraftstoffeinspritzung in den Zündraum 9 erfolgt.Depending on the design of the rotary piston engine, the air 21 described in FIGS. 2 to 8 forms the fuel mixture, provided that no fuel injection into the ignition space 9 takes place.
Varianten geringfügiger Winkeländerungen des Scheitelpunkts zu dem Drehpunkt des Kreiskolbens 1 der ersten Steuerkammer 15, der zweiten Steuerkammer 16 und der dritten Steuerkammer 17 zueinander sind ebenso funktionsfähig. Beispielsweise ergibt eine Winkelvergrößerung der ersten Steuerkammer 15 und der dritten Steuerkammer 17 eine Volumenvergrößerung des Verbrennungsraums 10 und eine Volumenverkleinerung des Saugraums 18. Diese Winkelvergrößerung erscheint bei einem geladenen Kreiskolbenmotor für sinnvoll, wenn beispielsweise die erste Steuerkammer 15 und die dritte Steuerkammer 17 in einer gedachten geraden Linie durch die Mittelachse 13 des Kreiskolbens 1 direkt gegenüber angeordnet sind, da bei dieser Variante der Verbrennungsdruck eine vergrößerte Zeiteinheit auf den Kreiskolben 1 wirkt und somit der Wirkungsgrad ansteigt.Variants of slight angular changes of the vertex to the fulcrum of the rotary piston 1 of the first control chamber 15, the second control chamber 16th and the third control chamber 17 to each other are also functional. For example, an angular magnification of the first control chamber 15 and the third control chamber 17 results in an increase in volume of the combustion chamber 10 and a reduction in volume of the suction chamber 18. This angular magnification appears useful in a charged rotary engine, for example, if the first control chamber 15 and the third control chamber 17 in an imaginary straight Line are arranged through the central axis 13 of the rotary piston 1 directly opposite, since in this variant, the combustion pressure an increased time unit acts on the rotary piston 1 and thus the efficiency increases.
Die axiale Breite des Zylindergehäuses 5, des Kreiskolbens 1 und des ersten Steuerzylinders 6, des zweiten Steuerzylinders 7 sowie des dritten Steuerzylinders 8 ergibt sich aus der Materialfestigkeit des ersten Steuerzylinders 6, des zweiten Steuerzylinders 7 und des dritten Steuerzylinders 8, die erheblichen Drücken ausgesetzt sind.The axial width of the cylinder housing 5, the rotary piston 1 and the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8 results from the material strength of the first control cylinder 6, the second control cylinder 7 and the third control cylinder 8, which are exposed to considerable pressures ,
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Material des Kreiskolbenmotors Keramik und Wasserstoff ist der Kraftstoff. Durch die Wahl des Materials Keramik und die dadurch erzielbaren höheren Umdrehungszahlen des Kreiskolbens im Vergleich zu dem Material Metall, sind die Dichtungsmittel nicht erforderlich. In one embodiment of the invention, the material of the rotary piston engine is ceramic and hydrogen is the fuel. By choosing the material ceramic and the achievable higher rotational speeds of the rotary piston compared to the metal material, the sealants are not required.

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Kreiskolbenmotor, im wesentlichen umfassend ein Zylindergehäuse (5), einen Kreiskolben (1 ), der in dem Zylindergehäuse (5) gelagert ist, einen Saugraum (18), einen Zündraum (9), Verbrennungsraum (10), eine Einströmöffnung (12), eine Ausströmöffnung (1 1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Kreiskolben (1 ) zylinderförmig ist, dessen Mittelachse (13) auf dem1 . A rotary piston engine, essentially comprising a cylinder housing (5), a rotary piston (1) which is mounted in the cylinder housing (5), a suction chamber (18), an ignition chamber (9), combustion chamber (10), an inflow opening (12), an outflow opening (1 1), characterized in that the rotary piston (1) is cylindrical, whose central axis (13) on the
Mittelpunkt des Zylindergehäuses (5) ist, und der Kreiskolben (1 ) einenCenter of the cylinder housing (5), and the rotary piston (1) has a
Vorsprung (2) umfasst, der Saugraum (18) durch den Kreiskolben (1 ) und einen erstenProjection (2), the suction chamber (18) through the rotary piston (1) and a first
Steuerzylinder (6) sowie einen zweiten Steuerzylinder (7) von demControl cylinder (6) and a second control cylinder (7) of the
Zündraum (9) und dem Verbrennungsraum (10) getrennt wird, der Zündraum (9) durch den Kreiskolben (1 ) und dem zweitenIgnition chamber (9) and the combustion chamber (10) is separated, the ignition space (9) through the rotary piston (1) and the second
Steuerzylinder (7) sowie einem dritten Steuerzylinder (8) von demControl cylinder (7) and a third control cylinder (8) of the
Saugraum (18) und dem Verbrennungsraum (10) getrennt wird, der Verbrennungsraum (10) durch den ersten Steuerzylinder (6) und dem dritten Steuerzylinder (8) von dem Saugraum (18) und demSuction chamber (18) and the combustion chamber (10) is separated, the combustion chamber (10) through the first control cylinder (6) and the third control cylinder (8) of the suction chamber (18) and the
Zündraum (9) getrennt wird, das Zylindergehäuse (5) eine erste Steuerkammer (15), eine zweiteIgnition chamber (9) is disconnected, the cylinder housing (5) a first control chamber (15), a second
Steuerkammer (16) sowie eine dritte Steuerkammer (17) umfasst, wobei die erste Steuerkammer (15) zur Aufnahme des ersten Steuerzylinders (6), die zweite Steuerkammer (16) zur Aufnahme des zweiten Steuerzylinders (7) und die dritte Steuerkammer (17) zur Aufnahme des dritten Steuerzylinders (8) dient.Control chamber (16) and a third control chamber (17) comprises wherein the first control chamber (15) for receiving the first control cylinder (6), the second control chamber (16) for receiving the second control cylinder (7) and the third control chamber (17) for receiving the third control cylinder (8).
2. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kreiskolben (1 ) in seinem Durchmesser (D) derart gestaltet ist, dass der zylinderförmige Teil des Kreiskolbens (1 ) in seinem Durchmesser (D) geringer ausgebildet ist als der Zylinderraum des Kreiskolbens (1 ) und der Kreiskolben (1 ) zusammen mit dem Vorsprung (2) nahezu dem Durchmesser (D) des Zylinderraumes entspricht.2. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the rotary piston (1) in its diameter (D) is designed such that the cylindrical part of the rotary piston (1) in its diameter (D) is formed smaller than the cylinder space of the rotary piston ( 1) and the rotary piston (1) together with the projection (2) corresponds almost to the diameter (D) of the cylinder chamber.
3. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerzylinder (6), der zweite Steuerzylinder (7) und der dritte Steuerzylinder (8) im Querschnitt durch ihre eigene Achse eine halbkreisförmige Geometrie aufweist, wobei die den Durchmesser bildende Fläche konvex ausgebildet ist.3. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the first control cylinder (6), the second control cylinder (7) and the third control cylinder (8) has a semicircular geometry in cross section through its own axis, wherein the diameter-forming surface is convex is.
4. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Steuerkammer (17) einen Überbrückungskanal (4) umfasst.4. Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that the third control chamber (17) comprises a bridging channel (4).
5. Kreiskolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerzylinder (7) an einem der beiden Übergänge zwischen dem Halbkreis und der konvexen Fläche eine Phase (14) umfasst. 5. A rotary engine according to claim 3, characterized in that the second control cylinder (7) comprises a phase (14) at one of the two transitions between the semicircle and the convex surface.
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