DE3941256C1

DE3941256C1 - High compression rotary piston engine - has circulating piston drum with three pistons in circular surrounding casing

Info

Publication number: DE3941256C1
Application number: DE3941256A
Authority: DE
Inventors: Fritz 6000 Frankfurt De Opel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2009-12-15

Abstract

The high compression rotary piston engine has a piston drum (8) rotating inside a casing (2) with an injection nozzle (14), adjacent to a glow plug (15) connected to an ignition chamber (16) incorporated in the casing and communicating with combustion chambers (13) as the drum rotates. The drum encloses three pistons (9), each with an extension (11) enclosing an eccentric spindle (4) at the centre, so that three working chambers (12) are moved past inlet and outlet ports (17,18). The ratio between the dia. of the eccentric spindle and the eccentrics (4') carried by it is 2 to 3. The speed ratio between the spindle and the drum is 3 to 1. ADVANTAGE - High efficiency at all speeds, and low fuel consumption.

Description

Die Erfindung betrifft eine hochverdichtende innenachsige Rotationskolben maschine, vorzugsweise luftverdichtend, mit einem feststehenden kreisförmigen Umschließungskörper, in dem senkrecht zu den Seitenteilen eine mittig gelagerte Exzenterwelle geführt ist, auf der in einer, als Absperrteil, umlaufenden Kolbentrommel drei linear geführte Kolben mit Hubeingriff, als Leistungsteile wirksam sind, und diese die raumveränderlichen Volumina in drei Arbeitsräume unterteilen.The invention relates to a high-compression inner-axis rotary piston machine, preferably air-compressing, with a fixed circular enclosing body, by doing a centrally mounted eccentric shaft perpendicular to the side parts is guided, on which in a, as a shut-off, rotating piston drum three linearly guided pistons with stroke engagement, as power units are effective, and these the Subdivide volume that can be changed into three work rooms.

Bei einer solchen bekannten Kreiskolben-Maschine gemäß der US-PS 39 21 602 mit Hubeingriff und linear geführten Kolben im Viertakt verfahren ist das Durchmesserverhältnis zwischen Exzenterwelle und Exzenter 1 : 2, wobei prinzipbedingte ungleichmäßige Zündfolgen unver meidlich sind, oder das Verhältnis von Bauraum zum Arbeitsraum ungünstig ist.In such a known rotary piston machine according to the US-PS 39 21 602 with stroke engagement and linear piston in four stroke The diameter ratio between the eccentric shaft and Eccentric 1: 2, whereby principle-related uneven firing sequences are avoidable, or the ratio of installation space to the work space is unfavorable.

Bei einer bekannten, mit 2 : 3 übersetzten Kreiskolben-Maschine gemäß der DE-PS 10 88 287 mit Schlupfeingriff in Trochoiden-Bauweise und mit einem dreieckigen Kolben, ist die Wellenstärke begrenzt durch die Zahnräder. Die Arbeitsräume sind zerklüftet mit der Folge schlechter Verbren nung. Ein Dieselverfahren konnte wegen unzureichender Verdichtung noch nicht verwirklicht werden.In a known rotary piston machine with 2: 3 ratio according to the DE-PS 10 88 287 with slip intervention in trochoidal construction and with one triangular piston, the wave strength is limited by the gears. The work rooms are jagged with the consequence of bad burning nung. A diesel process failed due to insufficient compression not yet be realized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbesserungen gegenüber bekannten Kreiskolben-Maschinen zu schaffen, durch die als Brennkraftmaschine eine Verbesserung der Verbrauchs- und Abgaswerte bei beliebig hoher Verdichtung im gesamten Last- und Drehzahlbe reich erreicht wird und durch eine starke Verwirbelung der gesamten angesaugten Luft, während der Verdichtung und Direkteinspritzung in die kompakten Verbrennungsräume bei Arbeitsräumen ohne schädlichen Raum alle Voraussetzungen für einen sogenannten Magermotor für Viel stoffbetrieb erreicht werden können.The invention has for its object improvements over to create known rotary piston machines through which as Internal combustion engine an improvement in consumption and exhaust gas values with any compression in the entire load and speed range is achieved richly and by a strong swirling of the whole intake air, during compression and direct injection in the compact combustion chambers in work rooms without harmful ones Space all the prerequisites for a so-called lean engine for plenty fabric operation can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem kreisförmigen Umschließungs körper eine umlaufende Kolbentrommel mit drei Hubkolben in Kolben hülsen auf der Exzenterwelle so geführt sind, daß drei Arbeitsräume wechselnden Rauminhaltes gebildet werden, und daß zur Verwirklichung eines Viertaktverfahrens während einem Umlauf der Exzenterwelle bei einer Zündung während der Überfahrung des Zündraumes durch einen der Verbrennungsräume erreicht wird, daß der Gaswechsel im jeweiligen Arbeitsraum während der Überfahrung der Ein- und Auslaßkanäle erfolgt.This object is achieved according to the invention solved in that in a circular enclosure body a revolving piston drum with three reciprocating pistons in pistons sleeves are guided on the eccentric shaft so that three work spaces changing volume are formed, and that for realization a four-stroke process during one revolution of the eccentric shaft an ignition during the passage of the ignition space by one of the combustion chambers is achieved that the gas exchange in each Work space during the passage of the inlet and outlet channels he follows.

Weiterbildungen der Rotationskolbenmaschine sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further developments of the rotary piston machine are in the subclaims featured.

Es wurde nun gefunden, daß bei einem Durchmesserverhältnis zwischen der Exzenterwelle und den Exzentern von 2 : 3 in einem kreisförmigen Gehäuse eine Rotationskolbenmaschine im Viertaktverfahren bei gleichmäßigen Zündfolgen und linear geführten Kolben mit Hubein griff möglich ist, wobei drei Arbeitsräume ohne schädlichen Raum gebildet werden und Verdichtungen erreicht werden können, die ein Dieselverfahren ermöglichen und weitere Vorteile gegeben sind, die aus nachstehender Beschreibung zu entnehmen sind. Es zeigtIt has now been found that with a diameter ratio between the eccentric shaft and the eccentrics of 2: 3 in a circular Housing a rotary piston machine in the four-stroke process even firing order and linear piston with stroke Grip is possible, with three work rooms without harmful space be formed and densifications can be achieved that a Enable diesel processes and there are further advantages which can be found in the description below. It shows

Abb. 1 einen Querschnitt durch die Maschine, Fig. 1 shows a cross section through the machine,

Abb. 2 einen Längsschnitt durch die Maschine und die Fig. 2 shows a longitudinal section through the machine and the

Abb. 3 und 4 Stellungsbilder in vereinfachter Darstellung. Fig. 3 and 4 position pictures in a simplified representation.

Das Gehäuse der Rotationskolbenmaschine besteht aus den beiden Seitenteilen 1 sowie dem dazwischen befindlichen kreisförmigen Umschließungskörper 2. Die Exzenterwelle 4 mit dem Mittelpunkt 3 ist in den beiden Seitenteilen 1 gelagert und bildet mit den beiden Exzentern 4′ mit deren umlaufenden Mittelpunkt 5 sowie dem runden Mittelteil 4′′ eine Einheit. Die drei Zylinderbüchsen 6 bilden mit dem Umschließungsring 7 die Kolbentrommel 8. Die Verbrennungs räume 13 werden aus Mulden in den Hubkolben 9 und Öffnungen 13′ im Umschließungsring 7 gebildet. Die Kolben 9 liegen auf den Lagern 10 auf und werden durch Führungsbügel 11 über das runde Mittelteil 4′′ linear geführt. Die Hubkolben 9 und die Arbeitsräume 12 können rund oder eckig sein.The housing of the rotary piston machine consists of the two side parts 1 and the circular enclosing body 2 located between them. The eccentric shaft 4 with the center 3 is mounted in the two side parts 1 and forms with the two eccentrics 4 ' with their circumferential center 5 and the round central part 4'' a unit. The three cylinder liners 6 form the piston drum 8 with the enclosing ring 7 . The combustion chambers 13 are formed from troughs in the reciprocating piston 9 and openings 13 ' in the containment ring 7 . The pistons 9 rest on the bearings 10 and are guided linearly by guide brackets 11 over the round central part 4 '' . The reciprocating piston 9 and the working spaces 12 can be round or angular.

Die Kolbentrommel 8 kann auch ohne den Umschließungsring 7 gestaltet werden, wobei jedoch ungünstige Abdichtungen und größere Wärmeverluste zwischen den Arbeitsräumen 12 und dem Umschließungs körper 2 unvermeidlich wären.The piston drum 8 can also be designed without the enclosing ring 7 , but unfavorable seals and greater heat losses between the working spaces 12 and the enclosing body 2 would be inevitable.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Das Durchmesserverhältnis zwischen der Exzenterwelle 4 und den Exzentern 4′ ist 2 : 3 und das Drehzahlverhältnis der Exzenter welle 4 zur Kolbentrommel 8 ist 3 : 1. Das bedeutet, daß bei einem Umlauf der Exzenterwelle 4 von 360° die Kolbentrommel 8 eine Drehbewegung von 120° erreicht. Demzufolge wird bei drei Arbeits räumen 12 bei jedem Umlauf der Exzenterwelle 4 eine Zündung erzielt. Die Hubkolben 9 bilden mit den Zylinderbüchsen 6 und dem Umschließungs ring 7 die Arbeitsräume 12, die ohne schädlichen Raum sind. Die Hubkolben 9 liegen auf den Lagern 10 auf und werden in den Zylinderbüchsen 6 in Verbindung mit dem Mittelteil 4′′ und den Führungsbügeln 11 geführt, wobei ein Abheben der Hubkolben 9 durch zentrifugale Einwirkung verhindert wird. Die Mittellinie der Hubkolben 9 verläuft in bekannter Weise in jeder Lage durch den Mittelpunkt 3 der Exzenterwelle 4, womit die lineare Führung der Hubkolben 9 erreicht wird. Die Fliehkräfte der Hubkolben 9 heben sich gegenseitig auf. Fliehkräfte, die durch die Exzenterwelle 4 und die auf dieser befindlichen Lager 10 entstehen, können außerhalb aufgehoben werden. Die gleichförmig drehende Kolbentrommel 8 kann als Schwungmasse genutzt werden. Die Abdichtung der Hubkolben 8 und der Verbrennungsräume 13, 13′ kann bei runden Kolben durch Ringe und bei eckigen Kolben durch Leisten erfolgen. Die Spalte 19 zwischen den Seitenteilen 1, dem Umschließungskörper 2 und der Kolbentrommel 8 können für eine umlaufende Ölkühlung genutzt und die innere Schmierung durch Öl über die Lager 10 erreicht werden. Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt durch die Einspritz düse 14 während der Überfahrung des Zündraumes 16 in die kompakten Verbrennungsräume 13, 13′, wobei durch Einströmen der gesamten angesaugten Luft, während der Verdichtung, eine starke Verwirbelung in den kompakten Verbrennungsräumen 13, 13′ mit günstigem Verbrennungseffekt erreicht wird.The mode of action is as follows:
The diameter ratio between the eccentric shaft 4 and the eccentric 4 ' is 2: 3 and the speed ratio of the eccentric shaft 4 to the piston drum 8 is 3: 1. This means that when the eccentric shaft 4 rotates 360 °, the piston drum 8 has a rotary movement of 120 ° reached. Accordingly, with three working spaces 12, ignition is achieved with each revolution of the eccentric shaft 4 . The reciprocating piston 9 form with the cylinder liners 6 and the containment ring 7, the working spaces 12 , which are without harmful space. The reciprocating pistons 9 rest on the bearings 10 and are guided in the cylinder liners 6 in connection with the central part 4 '' and the guide brackets 11 , whereby lifting of the reciprocating pistons 9 is prevented by centrifugal action. The center line of the reciprocating piston 9 runs in a known manner in any position through the center 3 of the eccentric shaft 4 , whereby the linear guidance of the reciprocating piston 9 is achieved. The centrifugal forces of the reciprocating pistons 9 cancel each other out. Centrifugal forces caused by the eccentric shaft 4 and the bearings 10 located thereon can be canceled outside. The uniformly rotating piston drum 8 can be used as a flywheel. The sealing of the reciprocating piston 8 and the combustion chambers 13, 13 ' can be done with rings in the case of round pistons and with strips in the case of angular pistons. The gaps 19 between the side parts 1 , the enclosing body 2 and the piston drum 8 can be used for all-round oil cooling and the internal lubrication by oil can be achieved via the bearings 10 . The fuel is injected through the injection nozzle 14 during the passage of the ignition chamber 16 into the compact combustion chambers 13, 13 ' , with a strong swirl in the compact combustion chambers 13, 13' with favorable through inflow of all the air drawn in during compression Burning effect is achieved.

Die Zündung erfolgt durch die Einspritzdüse 14 über die Glüh kerze 15 während der Überfahrung des Zündraumes 16 durch einen der Verbrennungsräume 13, 13′, wobei eine Gleichdruckverbrennung erzielt wird.The ignition takes place through the injection nozzle 14 via the glow plug 15 during the passage of the ignition chamber 16 through one of the combustion chambers 13, 13 ' , with a constant pressure combustion being achieved.

Der Gaswechsel erfolgt über die Öffnungen 13′ während der Über führung des Einlaßkanals 17 und des Auslaßkanals 18 ohne Über schneidung und Verluste.The gas exchange takes place via the openings 13 ' during the implementation of the inlet channel 17 and the outlet channel 18 without overlap and losses.

Die Bezeichnungen a, b, c in Abb. 1 geben die Kolbenstellungen wie folgt an:The designations a, b, c in Fig. 1 indicate the piston positions as follows:

a) at the highest compression and start of the one spraying,
b) when exhausting and
c) during suction.

Die Abb. 3 und 4 zeigen in vereinfachter Darstellung, bei einer weiteren Bewegung der Kolbentrommel 8 um 90° und 180° gegenüber der Abb. 1, die Stellung der Kolben 9 wie folgt: A Fig. 3 and 4 show in a simplified representation, 8 to 90 ° and 180 ° from the Figure 1, the position of the piston 9 as follows in a further movement of the piston barrel.:

in Abb. 3 um 90°,
Kolben a) am Ende der Expansion und Beginn des Auspuffens,
Kolben b) während dem Ansaugen und
Kolben c) während dem Ver dichten,
in Abb. 4 um 180°,
Kolben a) am Ende des Auspuffens und am Anfang des Ansaugens,
Kolben b) während der Verdichtung,
Kolben c) während der Expansion.in Fig. 3 by 90 °,
Piston a) at the end of expansion and start of exhaust,
Piston b) during suction and
Piston c) compress during the Ver
in Fig. 4 by 180 °,
Piston a) at the end of the exhaust and at the beginning of the intake,
Piston b) during compression,
Piston c) during expansion.

Die Verdichtung ist im gesamten Last- und Drehzahlbereich gleich hoch, so daß bei Direkteinspritzung und starker Verwirbelung in den kompakten Verbrennungsräumen 13, 13′ die Voraussetzungen für einen hochverdichteten Magermotor gegeben sind.The compression is the same in the entire load and speed range, so that with direct injection and strong turbulence in the compact combustion chambers 13, 13 ' the conditions for a highly compressed lean engine are given.

Dadurch können bei günstigem Wirkungsgrad auch günstige Abgas werte erreicht werden.As a result, cheap exhaust gas can also be produced with a low level of efficiency values can be achieved.

Claims

1.High-compression internal-axis rotary piston machine, preferably air-compressing, with a fixed circular body, in which a centrally mounted eccentric shaft is guided perpendicular to the side parts, on which, in a piston part, a rotating piston drum, three linearly guided pistons with stroke engagement, as power parts, are effective are and they divide the space-varying volumes into three working spaces, characterized in that in a circular order closure body ( 2 ) a rotating piston drum ( 8 ) with three reciprocating pistons ( 9 ) are guided in piston sleeves ( 6 ) on the eccentric shaft ( 4 ) That three work spaces ( 12 ) changing volume are formed, and that for realizing a four-stroke process during one revolution of the eccentric shaft ( 4 ) with ignition during the passage of the ignition space ( 16 ) through one of the combustion spaces ( 13, 13 ' ) is achieved that the gas change in the respective urgent work space ( 12 ) during the transfer of the inlet and outlet channels ( 17, 18 ).

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the diameter ratio between the eccentric shaft ( 4 ) and the eccentrics ( 4 ' ) 2: 3 and the speed ratio between the eccentric shaft ( 4 ) and the piston drum ( 8 ) is 3: 1.

3. Rotary piston machine according to one of claims 1 and 2, characterized in that the reciprocating pistons ( 9 ) are relieved of centrifugal force.

4. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reciprocating piston ( 9 ) and the working spaces ( 12 ) are round or angular.

5. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working spaces ( 12 ) through the piston drum ( 8 ) on all sides, except for the openings ( 13 ' ), are completed.