DE1526392C

DE1526392C - Internal and parallel-axis rotary piston internal combustion engine with meshing engagement

Info

Publication number: DE1526392C
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 5000 Köln-Kalk Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Publication date: 1972-04-13

Description

Die Erfindung betrifft eine innen- und parallelachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff, mit am Mantel angeordneten Dichtleisten und mit einem Kolben, dessen Umfang eine durch zwei teilbare Anzahl von achsnahen Zonen aufweist und welcher zwischen zwei aufeinanderfolgenden achsnahen Zonen sowohl mit einer Einlaßais auch mit einer Auslaßsteueröffnung versehen ist, die über im Kolben befindliche Kanäle mit Ein- und Auslaßöffnungen verbunden sind, die sich in den Stirnflächen des Kolbens befinden.The invention relates to an internal and parallel-axis rotary piston internal combustion engine with Comb engagement with sealing strips arranged on the jacket and with a piston, the circumference of which is a by two divisible number of axially near zones and which between two consecutive the near-axis zones are provided with an inlet port as well as an outlet control port, which are connected via channels located in the piston with inlet and outlet openings, which are in the The end faces of the piston are located.

Eine solche Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der französischen Patentschrift 1 425 656 bekannt. Such a rotary piston internal combustion engine is known from French patent specification 1,425,656.

Es ist ferner bekannt (deutsche Auslegeschrift 1153 207), bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine anderer Bauart eine Maschine aus mehreren gleichen Grundelementen zusammenzusetzen. Dabei ist eine Exzenterwelle mit mehreren Exzentern vorgesehen, die in Drehrichtung zueinander versetzt sind und voneinander unabhängige Kolben tragen.It is also known (German Auslegeschrift 1153 207) in a rotary piston internal combustion engine of a different design to assemble a machine from several identical basic elements. Included an eccentric shaft with several eccentrics is provided, which are offset from one another in the direction of rotation and carry independent pistons.

Bei derartigen Rotationskolben-Brennkraftmaschinen treten wesentliche Dichtungsprobleme zwischen den Abführungskanälen und ölführenden Kanälen auf.In such rotary piston internal combustion engines, there are significant sealing problems between them the discharge channels and oil-carrying channels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art, den Aufbau der Maschine hinsichtlich der Abführung der heißen Abgase mit einfachen Mitteln so zu gestalten, daß diese nicht in die ölführenden Räume eindringen können und zur Beeinträchtigung der Schmierung führen.The invention is based on the object, in the case of a rotary piston internal combustion engine, of the initially described type, the structure of the machine with regard to the discharge of the hot exhaust gases to design simple means so that they cannot penetrate into the oil-carrying spaces and lead to impairment of lubrication.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grundform der Maschine zwei voneinander getrennte, auf einem gemeinsamen Exzenter gelagerte Kolben aufweist, deren Auslaßöffnungen einander zugewandt sind und in einem gemeinsamen ringförmigen, zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der Kolben befindlichen Sammelraum münden, der radial außerhalb eines die Exzenterwelle dichtend umgebenden Zwischenringes Hegt, durch den die Kolben miteinander verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that the basic shape of the machine is two of each other has separate pistons mounted on a common eccentric, the outlet openings of which facing each other and in a common ring-shaped, between the facing The end faces of the piston open into the collecting space located radially outside of the eccentric shaft sealingly surrounding intermediate ring by which the pistons are connected to one another.

Der erfindungsgemäße Vorschlag gewährleistet eine zentrale Sammlung der Abgase, die vom Triebwerksraum vollkommen getrennt und gegenüber der Exzenterwelle leicht abgeschirmt werden kann. Die Abdichtung der Exzenterwelle gegen Abgase erfolgt gemäß der Erfindung durch einen die Exzenterwelle umgebenden Zwischenring zwischen den beiden Kolben.The proposal according to the invention ensures a central collection of the exhaust gases, which are completely separated from the engine room and opposite the eccentric shaft can be easily shielded. The sealing of the eccentric shaft against exhaust gases takes place in accordance with of the invention by an intermediate ring surrounding the eccentric shaft between the two Pistons.

Von besonderem Vorteil ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung, wenn der Zwischenring die beiden Kolben drehkraftschlüssig miteinander verbindet. Diese Maßnahme gestattet es, das bei der jMaschina notwendige Synchronisiergetriebe einfacher zu bauen und die Kräfte symmetrisch zu verteilen. Zur Abschirmung der Exzenterwelle gegen die heißen Abgase kann der Zwischenring zwischen den beiden Kolben mit einer Wärmeisolation oder mit einem Hohlraum zwecks Kühlung oder mit beiden versehen werden.It is particularly advantageous in one embodiment of the invention if the intermediate ring the connects both pistons with each other in a torque-proof manner. This measure allows the jMaschina to build the necessary synchronizing gears more easily and to distribute the forces symmetrically. To shield the eccentric shaft from the hot exhaust gases, the intermediate ring between the both pistons with thermal insulation or with a cavity for cooling or with both be provided.

Da die Auslaßöffnungen aller Brennkammern in einen gemeinsamen Abgassammeiraum einmünden, ist es bei Mehrfachmaschinen notwendig, darauf zu achten, daß sich die Auspuffe gegenseitig nicht stören. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, die eine gegenseitige Störung der Auslässe der beiden Kolben vermeidet, werden hierzu in den gemeinsamen Abgassammelraum Mittel eingebaut. Solche Mittel sind . beispielsweise eine mittig angeordnete Labyrinthdichtung, welche den Abgassammelräum in zwei Räume unterteilt, wobei es lediglich Aufgabe der Labyrinthdichtung ist, die gegenseitigen Druckstöße abzufangen. Die Labyrinthdichtung hat nicht, die Aufgabe einer Dichtwirkung im üblichen Sinne, weil auf beiden Seiten desselben Abgas vorhanden ist.Since the outlet openings of all combustion chambers open into a common exhaust collection space, In the case of multiple machines, it is necessary to ensure that the exhausts do not interfere with one another. In a further embodiment of the invention, the mutual interference of the outlets of the two pistons avoids, means are built into the common exhaust gas collecting space for this purpose. Such means are . for example, a centrally arranged labyrinth seal, which divides the exhaust gas collection chamber in two Divided rooms, where it is only the task of the labyrinth seal to absorb the mutual pressure surges. The labyrinth seal does not have the task of a sealing effect in the usual sense, because on the same exhaust gas is present on both sides.

Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus möglich, daß mehrere der erfindungsgemäßen Grundeinheiten auf einer Maschinenwelle sitzen.In the context of the invention it is entirely possible that several of the basic units according to the invention sit on a machine shaft.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigt
Abb. 1 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff,In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, which are described in more detail below. It shows
Fig. 1 is a longitudinal section through a rotary piston internal combustion engine with meshing,

A b b. 2 einen Querschnitt durch die in der A b b. 1 dargestellte Kreiskolben-Brennkraftmaschine undA b b. 2 shows a cross section through the in A b b. 1 illustrated rotary piston internal combustion engine and

A b b. 3 in einem vergrößerten Maßstab Einzelheiten über eine andere Ausführungsform des Ab-A b b. 3 on an enlarged scale details of another embodiment of the

ao gassammelraumes.ao gas collection room.

Die in den Zeichnungen gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts in the drawings are provided with the same reference numerals.

Die A b b. 1 zeigt eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit zwei Kolben 1. Das Profil der Kolben istThe A b b. 1 shows a rotary piston internal combustion engine with two pistons 1. The profile of the pistons is

as durch eine Epitrochoide bestimmt. Dementsprechend verläuft das Profil des Mantels 2 nach der äußeren Hüllkurve der Epitrochoide (Abb. 2). In die Bohrungen der Kolben 1 sind Laufbuchsen 3 eingesetzt, mit denen sie auf einem gemeinsamen Exzenter 4 gelagert sind. Die beiden Kolben 1 sind durch einen die Exenterwelle 4 mit Spiel umgebenden Zwischenring 5 drehkraftschlüssig verbunden.as determined by an epitrochoid. Accordingly the profile of the mantle 2 follows the outer envelope curve of the epitrochoid (Fig. 2). In the holes the pistons 1 are bushings 3 with which they are on a common eccentric 4 are stored. The two pistons 1 are supported by an intermediate ring surrounding the eccentric shaft 4 with play 5 rotatably connected.

Die durch die äußere Umfangsfläche 6 der Kolben 1 bestimmte Mantelinnenfläche7 (Abb. 2) bildet zusammen mit der äußeren Umfangsfläche 6 der Kolben 1 jeweils fünf Arbeitsräume 8, 9, .10, 11 und 12, die wiederum jeweils mit einem Brennraum 13 verbunden sind, in den eine Brennstoffeinspritzdüse 14 einmündet.The inner jacket surface 7 (Fig. 2) determined by the outer circumferential surface 6 of the piston 1 forms together with the outer circumferential surface 6 of the pistons 1 each have five working spaces 8, 9, .10, 11 and 12, which in turn are each connected to a combustion chamber 13 into which a fuel injection nozzle 14 joins.

Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine arbeitet im Viertaktverfahren. Die Steuerung des Ladungswechsels geschieht durch Einlaßsteueröffnungen 15 und Auslaßsteuerungen 16, die hier auf ein- und demselben Umfangsbogen des Kolbens zwischen zwei achsnahen Zonen 17 und 18 liegen, in dem die Steuer-Öffnungen entsprechend der Kolbenbewegung die radial wirkenden Dichtleisten 19 überlaufen. Die Dichtleisten 19 sitzen in besonderen Dichtleistenträgern 20 des Gehäuses I.The rotary piston internal combustion engine works in the four-stroke process. The control of the gas exchange happens through inlet control openings 15 and outlet controls 16, which here on one and the same Circumferential arc of the piston between two axially near zones 17 and 18, in which the control openings the radially acting sealing strips 19 overflow according to the piston movement. the Sealing strips 19 sit in special sealing strip supports 20 of the housing I.

Die Einlaßsteueröffnungen 15 und die Auslaßsteueröffnungen 16 sind über im Kolben I befindliche Kanäle 21 bzw. 22 od. dgl. mit einer Einlaßöffnung 23 bzw. Auslaßöffnung 24 verbunden.The inlet control openings 15 and the outlet control openings 16 are located in the piston I. Channels 21 or 22 or the like. Connected to an inlet opening 23 or outlet opening 24, respectively.

Aus A b b. 1 ist ersichtlich, daß sich die Einlaß-Öffnung 23 auf der einen Stirnfläche des Kolbens 1 und die Auslaßöffnung 24 auf der anderen Stirnfläche des Kolbens 1 befindet.From A b b. 1 it can be seen that the inlet opening 23 is located on one end face of the piston 1 and the outlet port 24 is located on the other end face of the piston 1.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Die dargestellte Stellung des Kolbens 1 entspricht für den Arbeitsraum 8 der.Stellung im oberen Totpunkt. Der Kolben 1 hat zuvor die Verbrennungsluft verdichtet, so daß im Arbeitsraum 8 die Verbrennung vonstatten gehen kann, indem die Brennstoffeinspritzdüse 14 den Brennstoff in den mit dem Arbeitsraum 8 verbundenen Brennraum 13 einspritzt. Durch den Einlaßkanal 21, der mit dem Arbeitsraum 9 in offener Verbindung steht, wird Verbrennungsluft angesaugt, während die Abgase durch den Auslaßkanal 22 ausThe mode of operation of the machine is as follows: The position of the piston 1 shown corresponds to the Working space 8 of the position in top dead center. The piston 1 has previously compressed the combustion air, so that the combustion can take place in the working space 8 by the fuel injection nozzle 14 injects the fuel into the combustion chamber 13 connected to the working chamber 8. Through the inlet port 21, which is in open connection with the working space 9, combustion air is sucked in, while the exhaust gases through the outlet duct 22 out

dem Arbeitsraum 10 ausgeschoben werden. Entsprechend der eingezeichneten Drehrichtung für den Kolben 1 vergrößert sich der Arbeitsraum 9, wogegen sich der Arbeitsraum 10 verkleinert. Wenn die Auslaßsteueröffnung 16, die die in Drehrichtung folgende Dichtleiste 19 überläuft, ist der Auslaßvorgang beendet. Etwa gleichzeitig ist der Einlaßvorgang für den Arbeitsraum 9 beendet, weil die Einlaßsteueröffnung 15 ebenfalls die in Drehrichtung folgende .Dichtleiste 19 überläuft. Durch den Abstand der Einlaß- und Auslaßsteueröffnungen 15 und 16 können die Steuerzeiten beliebig verändert werden. Sobald der Arbeitsraum 8 mit dem Auslaßkanal 22 in Verbindung kommt, beginnt für den Arbeitsraum 8 der Auslaßtakt, für den Arbeitsraum 9 dagegen der Verdichtungstakt, für den Arbeitsraum 10 der Einlaßtakt. In der beschriebenen Art folgen für alle Arbeitsräume Einlaß, Verdichtung, Verbrennung mit Expansion und Auslaß in einer dem Vierteltaktverfahren entsprechenden Weise aufeinander.the work space 10 can be pushed out. Corresponding to the direction of rotation shown for the piston 1, the working space 9 increases, whereas the working space 10 is reduced. When the exhaust control port 16, which overflows the sealing strip 19 following in the direction of rotation, the discharge process is ended. At about the same time, the inlet process for the working chamber 9 is ended because the inlet control opening 15 also the following in the direction of rotation .Sealing strip 19 overflows. Due to the distance between the inlet and outlet control ports 15 and 16, the timing can be changed as desired. As soon as the working space 8 comes into communication with the outlet channel 22, begins for the working space 8 of the Exhaust stroke, for the working chamber 9, however, the compression stroke, for the working chamber 10 the intake stroke. In the manner described, inlet, compression, and combustion with expansion follow for all working spaces and exhaust in a manner corresponding to the quarter-cycle method.

Die Maschine hat die Besonderheit, daß die Grundform derselben, wie schon beschrieben, zwei Kolben 1 aufweist, deren Auslaßöffnungen 24 einander zugewandt sind. Dabei münden die Auslaßöffnungen 24 der beiden Kolben 1 in einen gemeinsamen Abgassammeiraum 25 (A b b. 1). Die Exzenterwelle 4 ist gegen die heißen Auspuffgase durch den Zwischenring 5 abgeschirmt, die eine Wärmeisolation 26 und einen Hohlraum 27 zwecks Kühlung aufweist. An den Abgassammeiraum 25 ist eine Auspuffleitung 28 angeschlossen.The peculiarity of the machine is that its basic form, as already described, has two Has piston 1, the outlet openings 24 of which face one another. The outlet openings open out 24 of the two pistons 1 in a common exhaust gas collection space 25 (A b b. 1). The eccentric shaft 4 is shielded from the hot exhaust gases by the intermediate ring 5, which provides thermal insulation 26 and a cavity 27 for cooling. An exhaust line is attached to the exhaust gas collection space 25 28 connected.

Die notwendigen Getriebe zur kinematischen Lenkung der Kolben 1 sind auf den Außenseiten der Kolben 1 angeordnet. Sie bestehen jeweils aus einem mit dem Kolben verbundenen außenverzahnten Zahnrad 29 und einem ortsfesten innenverzahnten Zahnrad 30.The necessary gear for the kinematic steering of the piston 1 are on the outside of the Piston 1 arranged. They each consist of an externally toothed one connected to the piston Gear 29 and a stationary internally toothed gear 30.

Der Einlaß zu den beiden Kolben 1 erfolgt jeweils durch eine Einlaßleitung 31 in den Lagerdeckeln 32 für die Exzenterwelle 4. An die Lagerdeckel 32 schließen sich die äußeren Seitenteile 33 an, die die Seitenabdichtungen 34 enthalten. Die inneren Seitenscheiben werden durch die den Abgassammelkanal 25 umschließenden Wandungen gebildet. Sie enthalten ebenfalls Seitenabdichtungen 34.The inlet to the two pistons 1 takes place in each case through an inlet line 31 in the bearing caps 32 for the eccentric shaft 4. To the bearing cover 32, the outer side parts 33 adjoin the Side seals 34 included. The inner side windows are through the the exhaust manifold 25 enclosing walls formed. They also contain side seals 34.

Zwischen den Lagerdeckeln 32 und den Seitenteilen 33 befindet sich jeweils ein Ringraum 35, der die Einlaßöffnungen 23 mit den Einlaßleitungen 31 verbindet. Die Ringräume 35 sind durch Labyrinthdichtungen 36 gegenüber den Zahnrädern und Lagerangen der Maschine abgedichtet.Between the bearing caps 32 and the side parts 33 there is in each case an annular space 35, the connects the inlet openings 23 to the inlet lines 31. The annular spaces 35 are through labyrinth seals 36 sealed against the gears and bearing rods of the machine.

Selbstverständlich können auch mehrere Grundeinheiten von je zwei Kolben auf einer Exzenterwelle angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, gegenüberliegende Einlasse in ähnlicher Weise zusammenzufassen, wie es erfindungsgemäß mit den Auslässen geschieht. Of course, several basic units, each with two pistons, can be mounted on one eccentric shaft be arranged. This makes it possible to group opposite inlets in a similar way, as it happens according to the invention with the outlets.

Die A b b. 3 zeigt eine Maschine gemäß A b b. 1 mit einer, anderen Ausführungsform des Abgassammeiraumes. Bei ihr· ist jedoch Vorsorge getroffen, daß sich die Abgasströmungen durch die Auslaßöffnungen 24 gegenseitig nicht stören. Aus diesem Grunde ist der Abgassammeiraum für den Auslaß durch eine mittig angeordnete Labyrinthdichtung 38 in zwei Räume 39 und 40 unterteilt. Die Wirkung der Labyrinthdichtung kann auch dadurch erzielt werden, daß der Sammelraum im Bereich der Auslaßöffnungen durch eine einfache umlaufende Scheibe unterteilt ist.The A b b. 3 shows a machine according to A b b. 1 with another embodiment of the exhaust gas collection space. With it, however, precautions have been taken to ensure that the exhaust gas flows through the outlet openings 24 do not bother each other. For this reason, the exhaust collection space is for the outlet divided into two spaces 39 and 40 by a centrally arranged labyrinth seal 38. The effect of the Labyrinth seal can also be achieved in that the collecting space in the area of the outlet openings is divided by a simple circumferential disk.

Claims

Patent claims:

1. Internal and parallel-axis rotary piston internal combustion engine with meshing engagement, with sealing strips arranged on the jacket and with a piston, the circumference of which can be divided by two Number of zones close to the axis and which between two consecutive zones close to the axis Zones is provided with both an inlet and an outlet control port, the are connected via channels located in the piston with inlet and outlet openings, which are in the End faces of the piston are, thereby characterized in that the basic shape of the machine is two separate, on one common eccentric (4) mounted pistons (1), the outlet openings (24) each other are facing and in a common annular, between the facing End faces of the piston (1) located collecting space (25) open, the radially outside of a die Eccentric shaft (4) sealingly surrounding intermediate ring (5) through which the piston (1) are connected to each other.

2. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Intermediate ring (5) connects the two pistons (1) with one another in a torque-proof manner.

3. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate ring (5) between the two pistons (1) preferably to the exhaust side with a Thermal insulation (26) and / or is provided with a cavity (27) for cooling.

4. Rotary piston internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in the Abgassammeiraum (25) means are provided that a mutual interference avoid the outlets of the two pistons (1).

5. Rotary piston internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the Exhaust gas collection space (25) by a central labyrinth seal running perpendicular to the eccentric axis (38) is divided into two rooms (39, 40).

6. Rotary piston internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the Exhaust gas collection space (25) in the area of the outlet openings (24) by a circumferential, with the Intermediate ring .verbundene disc is divided.

1 sheet of drawings