DE10348294A1

DE10348294A1 - Rotary-piston engine for motor vehicle has sprocket connected to rotor in a hollow wheel so that eccentric runner runs at half of angular velocity of cam

Info

Publication number: DE10348294A1
Application number: DE2003148294
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ehlig
Original assignee: Individual
Current assignee: Ehlig Gerhard 02763 Zittau De
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-05-19

Abstract

Der Umlaufmotor besteht aus einem Rotor, dessen Konturen einer zweibogigen Trochoide entsprechen, und einem Gehäuse mit drei gleichförmigen Sektoren. Durch Ablauf eines mit dem Rotor verbundenen Ritzels in einem Hohlrad dreht der exzentrisch gelagerte Läufer mit halber Winkelgeschwindigkeit dem Exzenter entgegen und erzeugt als innere Hüllfigur bei jeder Eigendrehung 6 Volumenveränderungen, die im Viertaktverfahren mittels weggesteuerter Ladungswechsel drei Arbeitsphasen von jeweils 180 DEG Exzenterwinkel bewirken. Die Maschine kann auch im Zweitaktverfahren genutzt werden, wobei in doppelwirkender Ausführung pro Exzenterdrehung bis zu 540 DEG überschneidende Arbeitsphasen erreicht werden. DOLLAR A Ein besonderer Vorteil dieser Maschine liegt darin, dass die Arbeitsräume fest positioniert sind und daher durch heiße Zonen entstehende Wandwärmeverluste wie beim Wankelmotor nicht zu erwarten sind.The rotary motor consists of a rotor whose contours correspond to a bifurcated trochoid and a housing with three uniform sectors. By running a pinion connected to the rotor in a ring gear rotates the eccentrically mounted rotor at half the angular velocity of the eccentric and generated as an inner envelope figure at each rotation 6 volume changes that cause in the four-stroke process by way of controlled charge transfer three working phases of 180 ° eccentric angle. The machine can also be used in the two-stroke process, with double-acting design per eccentric rotation up to 540 ° overlapping working phases can be achieved. DOLLAR A A particular advantage of this machine is that the work spaces are firmly positioned and therefore caused by hot zones wall heat losses are not expected as the Wankel engine.

Description

Technisch realisierte Kreiskolbenmotoren (Wankel) erzeugen sichelförmige Brennräume mit heißen Zonen, die zu hohen Wandwärmeverlusten führen, indem der Arbeitsraum sich an der äußeren Hüllfigur in Drehrichtung des Exzenters verschiebt, was gesteigerten Brennstoffverbrauch und erhebliche HC – Emissionen zur Folge hat.Technically realized rotary engines (Wankel) produce crescent-shaped combustion chambers with hot zones, which lead to high wall heat losses by the working space is attached to the outer envelope in the direction of rotation of the eccentric shifts, resulting in increased fuel consumption and significant HC emissions entails.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Motor zu verwirklichen, welcher die Vorzüge der Rotationsmaschine besitzt, ohne die Nachteile des Wankelmotors aufzuweisen.Of the The invention defined in claim 1 is based on the problem to realize an engine which has the merits of the rotary machine, without the disadvantages of the Wankel engine.

Dieses Problem wird durch die, im Anspruch 1 aufgezeigten Merkmale, speziell den festen Positionierungen der Arbeitsräume, weitgehend gelöst.This Problem is solved by the features indicated in claim 1, specifically the fixed positions of the work spaces, largely solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass an der Außenwandung keine heiße Zone entsteht, über die unverhältnismäßig viel Wandwärme abgeführt wird.The particular advantages of the invention are that on the outside wall no hot Zone arises over the disproportionate amount warmth dissipated becomes.

Weiterhin kann die Form der äußeren Arbeitsraumkontur beliebig gestaltet werden, da das Gehäuse den Läufer nur an den Arbeitsraum abgrenzenden Dichtpunkten streift. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2–4 angegeben.Farther can the shape of the outer working space contour be designed arbitrarily, since the housing the runner only to the working space delimiting sealing points. Further advantageous embodiments The invention are specified in the claims 2-4.

Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.The hereinafter described embodiments are shown in the drawings.

zu Anspruch 1 (1)to claim 1 ( 1 )

Auf dem Exzenter (2) ist der Rotor (3) gelagert, dessen Trochoidenbogen sich aus dem Verhältnis von Exzentrizität und halber Rotorlänge ergeben. In der Zeichnung wurde ein Verhältnis von 1:7,2 verwendet.On the eccentric ( 2 ) is the rotor ( 3 ), whose trochoidal bow results from the ratio of eccentricity to half rotor length. In the drawing, a ratio of 1: 7.2 was used.

Durch den Ablauf des Ritzels (8) im Hohlrad (9), deren Radien sich zueinander wie 2:3 verhalten, dreht der Rotor mit halber Winkelgeschwindigkeit dem Exzenter entgegen, so dass der ständige Kontakt des Läufers mit den Dichtleisten (11) zu einer Unterteilung des Gehäuses in drei abgetrennte Arbeitsräume führt.By the expiry of the pinion ( 8th ) in the ring gear ( 9 ), whose radii behave to each other as 2: 3, the rotor rotates at half the angular speed against the eccentric, so that the constant contact of the rotor with the sealing strips ( 11 ) leads to a subdivision of the housing into three separate work spaces.

Erreicht der entgegen dem Uhrzeiger drehende Ausschubkanal (7) des Läufers den Auslassschlitz (5), wird das verbrannte Gas bei der folgenden Volumenverringerung nach außen gedrückt.Reaches the counterclockwise rotating Ausschubkanal ( 7 ) of the runner the outlet slot ( 5 ), the burnt gas is pushed outward in the following volume reduction.

Nach 90° Rotordrehung und gleichzeitiger Exzenterbewegung um 180° in Gegenrichtung, unterbricht Begegnung von Auslasskanal und Auslassschlitz. Gleich zeitig gelangt der Einlasskanal (6) an den Einlassschlitz (4), welcher stirnseitig, dem Auslass schlitz gegenüberliegend, im Gehäuse angebracht ist. Der bei nun folgender Volumenvergrößerung entstehende Unterdruck bewirkt Nachströmen von Frischgas während 90° Läuferdrehung.After 90 ° rotor rotation and simultaneous eccentric movement by 180 ° in the opposite direction, encounters encounter of exhaust port and outlet slot. At the same time the inlet channel ( 6 ) to the inlet slot ( 4 ), which is frontally, the outlet slot opposite, mounted in the housing. The resulting negative pressure with subsequent volume increase causes afterflow of fresh gas during 90 ° rotor rotation.

Hat der Einlasskanal die andere Seite des Arbeitsraumes erreicht, verliert er die Verbindung mit dem Einlassschlitz in der Gehäusewand und die zweite Hälfte des Läufers, welche keine Kanäle aufweist, verdichtet das Medium bei weiteren 90° Läuferdrehung. Danach erfolgt die Arbeitsphase bis zur Ausgangsstellung.Has the inlet duct reaches the other side of the working space loses he connection with the inlet slot in the housing wall and the second half the runner, which no channels has, compresses the medium at another 90 ° rotor rotation. After that takes place the working phase to the starting position.

Das Verdichtungsverhältnis wird mit der äußeren Brennraumform bestimmt. Alle drei Sektoren der Maschine sind baugleich. Aus Übersichtsgründen wurden in der Zeichnung gleichartige Bauelemente zum Teil weggelassen.The compression ratio is with the outer combustion chamber shape certainly. All three sectors of the machine are identical. For reasons of clarity were in the drawing similar components omitted in part.

zu Anspruch 2 (2)to claim 2 ( 2 )

Hinsichtlich des mechanischen Grundaufbaues entspricht diese Ausführung der Vorbeschreibung.Regarding of the basic mechanical structure corresponds to this embodiment of Described above,.

Jedoch erfolgt der Ladungswechsel im Viertaktverfahren in unterschiedlicher axialer Richtung durch Ein- und Auslassschlitze (4/5), die nebeneinander in der Stirnseite des Gehäuses angebracht sind.However, the charge change takes place in four-stroke process in different axial direction through inlet and outlet slots ( 4 / 5 ), which are mounted side by side in the front side of the housing.

Während der Drehung des Läufers entgegen dem Uhrzeiger tangieren die in der einen Rotorhälfte angebrachten Kanäle (1–3) nacheinander den Auslassschlitz (5) und leiten die Abgase aus dem kleiner werdenden Arbeitsraum. In der nächsten 90° – Drehung des Läufers, bei gleichzeitiger Volumenvergrößerung schneiden die Kanäle den Einlassschlitz (4), so dass Frischgas in das Innere gelangen kann.During the rotation of the rotor counterclockwise tangent in one half of the rotor channels ( 1 - 3 ) successively the outlet slot ( 5 ) and direct the exhaust gases out of the diminishing working space. In the next 90 ° rotation of the rotor, with simultaneous increase in volume, the channels cut the inlet slot ( 4 ) so that fresh gas can enter the interior.

Die drei Sektoren des Motors sind identisch. Daher erfolgen bei einem Exzenterumlauf (0,5 Rotordrehungen) Arbeitsphasen von insgesamt 270°.The three sectors of the engine are identical. Therefore, at a Eccentric circulation (0.5 rotor rotations) working phases of total 270 °.

Der besondere Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass Ein- und Auslassschlitze auf beiden Stirnseiten angebracht werden können, wodurch sich Strömungsverluste beim Ladunggwechsel reduzieren.Of the special advantage of this design is in that inlet and outlet slots are mounted on both ends can be causing flow losses reduce when changing the charge.

Außerdem entstehen in den Rotorkanälen keine heißen Zonen, da wechselseitig Durchlass von Abgas und Frischluft erfolgt.In addition, arise none in the rotor channels be called Zones, as there is mutual passage of exhaust gas and fresh air.

zu Anspruch 3 (3)to claim 3 ( 3 )

Diese Ausführung arbeitet in zwei Takten.These execution works in two bars.

Hierbei wird nur ein Maschinensektor als Arbeitsraum genutzt, während die beiden anderen, nicht voneinander getrennten Sektoren als Vorverdichtungsraum (3) dienen. Nach Freigabe eines Teiles des stirnseitig angebrachten Auslassschlitzes (2) durch den linksdrehenden Läufer, beginnt das verbrauchte Gas zu entweichen. Kurz darauf erreicht die Läuferkante den Überströmkanal (4), so dass im Vorverdichtungsraum komprimiertes Frischgas den Arbeitsraum spülen kann. Beginnt der Arbeitsraum sich wieder zu verringern, gibt der Exzenter (5) den Seitenauslassschlitz (1) frei und Frischgas kann infolge Verschlusses des Überströmkanals durch den Läufer und entstehenden Unterdruck im Vorverdichtungsraum, einströmen.Here, only one machine sector is used as a work space, while the other two, not separate sectors as Vorverdichtungsraum ( 3 ) serve. After release of a part of the end-mounted outlet slot ( 2 ) through the left-handed rotor, the spent gas begins to escape. Shortly thereafter, the rotor edge reaches the overflow channel ( 4 ), so that in the Vorverdichtungsraum compressed fresh gas can flush the working space. If the working space begins to decrease again, the eccentric ( 5 ) the side outlet slot ( 1 ) and fresh gas can flow as a result of closure of the overflow channel by the rotor and resulting negative pressure in the precompression chamber.

Bei dieser Arbeitsweise werden pro Exzenterumlauf unter Berücksichtigung des Ladungswechsels weniger als 180° Arbeitsphase erzielt.at This procedure is taken into account per eccentric circulation the charge cycle less than 180 ° working phase achieved.

Die besonderen Vorteile der Ausführung liegen in ihrer einfachen technischen Beschaffenheit. Das Fehlen von Läuferkanälen gestattet zudem großen Exzenterdurchmesser und damit verschleißfeste Lagerung des Rotors.The special advantages of the execution lie in their simple technical nature. The missing allowed by runner channels also great Eccentric diameter and thus wear-resistant bearing of the rotor.

Zur Vermeidung von Spülverlusten kann Direkteinspritzung erfolgen.to Avoiding flushing losses can be done direct injection.

Zu Anspruch 4 (4)To claim 4 ( 4 )

Die Verbrennung geschieht in zwei Takten. Alle drei Sektoren der Maschine sind baugleich.The Combustion happens in two bars. All three sectors of the machine are identical.

Der Rotor besteht aus einem ringförmigen Umläufer (3), welcher durch die Rotorscheibe (12) mit der Rotorbuchse (6) verbunden ist.The rotor consists of an annular rotor ( 3 ), which through the rotor disc ( 12 ) with the rotor bush ( 6 ) connected is.

Die innere Kontur des Läufers ähnelt seiner äußeren Form, wobei das Verhältnis von Exzentrizität zu halber Läuferbreite einen geringeren Wert besitzt und von der Breite des Umläuferringes abhängig ist. In der Zeichnung wurde der innere Wert mit 1:6 angesetzt.The inner contour of the runner resembles its outer shape, the ratio of eccentricity Half the width of the runner has a lower value and the width of the Umläufererringes is dependent. In the drawing, the inner value was set at 1: 6.

Durch Trennwände (9) an drei Punkten werden die inneren Vorverdichtungsräume voneinander isoliert.By partition walls ( 9 ) at three points, the inner precompression chambers are isolated from each other.

Während deren äußere Kontur durch die innere Umläufertrochoide bestimmt ist, fungiert als innere Hüllfigur die Gegenmasse (8) des Exzenters (2), deren Außenkreis zentrisch dreht.While the outer contour is determined by the inner Umlaufertrochoide, acting as inner envelope figure, the countermass ( 8th ) of the eccentric ( 2 ) whose outer circle rotates centrically.

Nachdem die Läuferkante kurz nacheinander Auslassschlitz (5) und Überströmkanal (11) freigegeben hat, erfolgt der Spülvorgang.After the rotor edge in quick succession outlet slot ( 5 ) and overflow channel ( 11 ), the rinsing process takes place.

Beginnt sich danach das Volumen des Arbeitsraumes zu verringern, erreicht der in der rechtsdrehenden Gegenmasse angebrachter Einlasskanal (7) den im Gehäuse befindlichen Einlassschlitz (4) und Frischgas kann in den sich vergrößernden Vorverdichtungsraum einströmen.If the volume of the working space then begins to decrease, the inlet channel mounted in the right-handed counterweight ( 7 ) the inlet slot ( 4 ) and fresh gas can flow into the increasing precompression space.

Hat der Vorverdichtungsraum sein maximales Volumen erlangt, passiert das Ende des Einlasskanals die jeweilige Trennwand und verschließt den Einlass. Ein- und Auslassschlitze sind in gegenüberliegenden Stirnseiten des Motors angeordnet.Has the precompression space reaches its maximum volume happens the end of the inlet channel the respective partition and closes the inlet. Inlet and outlet slots are in opposite ends of the Motors arranged.

Zur Vermeidung von Spülverlusten ist Direkteinspritzung vorgesehen. Die besonderen Vorteile dieser Ausführung liegen in ihrer geringen Leistungsmasse und der inneren Kühlung durch Frischgas.to Avoiding flushing losses Direct injection is planned. The special advantages of this execution are in their low power mass and internal cooling through Fresh gas.

Da sich die einzelnen Arbeitsphasen von theoretisch 3 mal 180° Exzenterwinkel selbst unter Berücksichtigung der Ladungswechsel deutlich überschneiden, wird ein permanentes Drehmoment auf die Welle abgegeben.There The individual working phases of theoretically 3 times 180 ° eccentric angle even considering the charge change significantly overlap, a permanent torque is delivered to the shaft.

Claims

Circulating motor ( 1 ), in which by combustion of fuel mechanical work is delivered as torque to an eccentric shaft by a, with the mounted thereon, a two-bucket trochoid corresponding displacer firmly connected pinion runs in a ring gear, wherein the displacer rotates at half the angular velocity against the eccentric rotation and contacted at three points on sealing strips with the housing, so that it generates a total of 6 fixedly positioned volume changes as inner envelope figure in a self-rotation, which effect three working phases of 180 ° eccentric angle in the four-stroke process by way of controlled charge changes. Side in and out of the working medium take place in the same axial direction by oppositely mounted in the end faces of the machine slots.

Circulating motor ( 2 ) according to claim 1, wherein in the four-stroke process input and output of the working gas in opposite directions by side by side slits located in the front.

Circulating motor ( 3 ) according to claim 1, wherein in the two-stroke process, only one sector of the machine is used as the combustion chamber and a working phase of 180 ° is produced per eccentric rotation.

Circulating motor ( 4 ) according to claim 1, wherein in two cycles at each eccentric circulation 3 working phases of 180 ° each take place, the In side of the hollowed-out displacer is similar to its outer trochoidal shape and contacting at three points with boundary walls, causing a required for the charge exchange pre-compression of the sucked by path-controlled side slits working gas.