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DE2611775A1 - Combustion engine with angular oscillating piston - has combustion space shaped so that turbulence is induced in gases just before ignition takes place - Google Patents

Combustion engine with angular oscillating piston - has combustion space shaped so that turbulence is induced in gases just before ignition takes place

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DE2611775A1
DE2611775A1 DE19762611775 DE2611775A DE2611775A1 DE 2611775 A1 DE2611775 A1 DE 2611775A1 DE 19762611775 DE19762611775 DE 19762611775 DE 2611775 A DE2611775 A DE 2611775A DE 2611775 A1 DE2611775 A1 DE 2611775A1
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Abstract

The combustion engine consists of a cylinder (1), a shaft (2) to which a piston (3) is connected and a piston (4) which is attached to another part of the shaft. The cylinder has a gas inlet (5) and an exhaust (6). The two pistons are interconnected by a lever system or other suitable drive mechanism. During rotation there is a relative angular movement between the pistons so that the space between the pistons is alternately enlarged and made smaller. The combustion chamber between the pistons is alternately enlarged and made smaller. The combustion chamber between the pistons is shaped so, that when the two pistons approach each other, a narrow gap (10) is formed which squeezes the gases into the remaining part of the combustion chamber. The gases squeezed out of the gap (10) cause turbulence in the combustion chamber, which results in more efficient combustion and cleaner outlet gases.

Description

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DR.-ING. G. RIEBLINGDR.-ING. G. RIEBLING PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

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17. März 1976 Betreff: Dr. Paul August, C/Capellades 1, E-Barcelona 6March 17, 1976 Subject: Dr. Paul August, C / Capellades 1, E-Barcelona 6

Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem Brennraum zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Verbrennung.Rotary piston internal combustion engine with a combustion chamber to improve the efficiency of the combustion.

Dreh- oder Kreiskobenmotore haben nahezu alle den Nachteil, daß die Brennkammer kurz vor, im und nach dem oberen Totpunkt eine große Oberfläche im Verhältnis zum Raum hat. Dieser Nachteil, der auch beim Wankel-Motor besteht, führt zu höherem Verbrauch und schlechten Abgaswerten insbesondere bei HC. Dies trifft auch für die Umlauf-Schwingkolben-Maschine zu. Dort besteht die Brennkammer im oberen Totpunkt aus einem langenRotary or rotary piston motors almost all have the disadvantage that the combustion chamber shortly before, in and after the top dead center has a large surface in relation to the space. This disadvantage which also exists in the Wankel engine, leads to higher consumption and poor exhaust gas values, especially with HC. this also applies to the rotary oscillating piston machine. there the combustion chamber consists of a long one at top dead center

70 9838/046 770 9838/046 7

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V-Schlitz, der an der Zylinderwand etwas breiter ist und zur Mitte hin schmal wird. Ein solcherBrennraum kann nie gute Verbrauchsund HC-Werte geben. Der Motor ist aufgrund der Abgasgesetzgebung ohne Nachbrenner nicht zu betreiben.V-slot that is slightly wider on the cylinder wall and towards the center becomes narrow. Such a combustion chamber can never give good fuel consumption and HC values. The engine is due to the emissions legislation Cannot operate without an afterburner.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile mit einfachen Mitteln zu beheben. Zwei Ausführungsbeispiele werden beschrieben. Sie zeigen einen Brennraum als kompakten fast zylinderförmigen Raum in der Nähe der Zylinderwand, während etwa die Hälfte des RAums zwischen den Kolben, der zur Mitte gerichtet ist im oberen Totpunkt geschlossen ist und nur noch eine Quetschspalte darstellt. Das Verlegen des Brennfeumes an die Peripherie der Kreiskolbenmaschine bringt den Vorteil, daß im Moment der Verbrennung der höchste Druck am längeren Hebel wirksam und damit die Leistung verbessert wird. Eine zweite Ausführungsform der Brennkammer ermöglicht die Schichtladung mit den bekannten guten Abgaswerten verbunden mit geringem Verbrauch.The object of the invention is to remedy these disadvantages with simple means to fix. Two embodiments are described. They show a combustion chamber as a compact, almost cylindrical space in the Close to the cylinder wall, while about half of the space between the pistons, which is directed towards the center, is closed at top dead center is and only represents a pinch gap. Relocating the combustion chamber to the periphery of the rotary piston engine has the advantage of that at the moment of combustion the highest pressure on the longer lever is effective and thus the performance is improved. A second Embodiment of the combustion chamber enables stratified charging with the well-known good exhaust gas values combined with low consumption.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hierfür weitere Erfindungsmerkmale hervor.Embodiments of the invention are shown in the drawings. For this purpose, further features of the invention emerge from the description and the drawings.

Fig. 1 zeigt einen Brennraum für homogenes Gemisch für einen Schwingkolbenmotor mit der Kolbenstellung ca. 20° vor oberem Totpunkt.Fig. 1 shows a combustion chamber for a homogeneous mixture for an oscillating piston engine with the piston position approx. 20 ° top dead center.

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Fig. 2 zeigt den gleichen Brennraum mit der Kolbenstellung im oberen Totpunkt.Fig. 2 shows the same combustion chamber with the piston position in top dead center.

Fig. 3 zeigt Schwingkolben in einer Drehkolbenmaschine, die einen Brennraum für Schichtladung formen, bei der Stellung ca. 35 vor dem oberen Totpunkt.Fig. 3 shows oscillating pistons in a rotary engine, which form a combustion chamber for stratified charge, in the position approx. 35 before top dead center.

Fig. 4 zeigt cTe gleichen Schwingkolben bei der Kolbenstellung im oberen Totpunkt.Fig. 4 shows cTe same oscillating piston in the piston position in top dead center.

Die Drehkolbenmaschine mit Schwingkolben hat innerhalb des Zylinders 1 eine Welle 2, mit der die Kolben 3 fest verbunden sind. Die Kolben 4 werden von einem anderen Teil der Welle gehalten und bewegen sich frei auf der Welle 2. Durch pleuelstangenartige Triebwerke, unrunden Zahnrädern und anderen kinematischen Einrichtungen werden die Kolben abwechslungsweise beschleunigt oder verzögert,, so daß der Raum zwischen den Kolben vergrößert oder verkleinert wird. Am Eingang 5 strömen Frischgase ein, am Ausgang 6 die verbrannten Gase aus. Der Ansaugraum 7, der Expansionsraum 8 und der Brennraum 9 im oberen Totpunkt sind in den Zeichnungen dargestellt. Es ergibt sich ferner die sich schließende Quetschspalte 10 zwischen dem Brennraum 9 und Welle 2. Die Zündkerze 11 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.The rotary piston engine with oscillating piston has inside the cylinder 1 a shaft 2 to which the pistons 3 are firmly connected. The pistons 4 are held by another part of the shaft and move freely on the shaft 2. By connecting rod-like Engines, non-circular gears and other kinematic devices, the pistons are alternately accelerated or decelerated, so that the space between the pistons is increased or decreased. Fresh gases flow in at inlet 5 and at outlet 6 the burned gases out. The intake chamber 7, the expansion chamber 8 and the combustion chamber 9 at top dead center are shown in the drawings. There is also the closing pinch gap 10 between the combustion chamber 9 and shaft 2. The spark plug 11 is shown in FIG Fig. 1 shown schematically.

In den Figuren 3 u. 4 sind die gleichen Teile mit den gleichen Zah-In Figures 3 and 4, the same parts with the same numbers

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len bezeichnet. Eine Einspritzeinrichtung 12, z.B. eine Düse, ist in Fig. -3 dargestellt» mit der Vorkammer 13 zur Brennkammer 9 sowie der Zündkerze 14 und einem bogenförmigen TeilJL5 des Kolbens 3.len called. Injector 12, such as a nozzle, is shown in FIG Fig. -3 shown »with the antechamber 13 to the combustion chamber 9 as well the spark plug 14 and an arcuate portion JL5 of the piston 3.

Die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 u. 2 ist folgende:The mode of operation of the internal combustion engine according to FIGS the following:

Über den Eingang 5 wird Gasgemisch in den Ansaugraum 7 angesaugt. Dies geschieht zwischen dem vorderen Kolben 3 und dem hinteren Kolben 4. Zur gleichen Zeit ist zwischen dem gleichen Kolben 3 und dem davor laufenden anderen Kolben 4 GAsgemisch verdichtet worden. Etwa 2o vor dem oberen Totpunkt, siehe Fig. 1, erfolgt die Zündung. In die beginnende Verbrennung hinein drücken die Kolben mit sehr hoher Geschwindigkeit das aus der Quetschspalte 10 entströmende Gasgemisch in den Brennraum 9. Dort entsteht eine intensive Verwirbelung. Der nahezu runde Brennraum 9 mit der Wirkung der Quetschspalte 10 bringen eine komplette Verbrennung ohne Rückstände mit sehr geringen CO- und HC-Werten sowie niedrigem Verbrauch. Solche kompakten Brennkammern ermöglichen bei homogener Gemischbildung mit Aufbereitung des Brennstoffes zu Feinstnebel hohe Verdichtung mit Betrieb eines Gemisches von über Lambda 1,25.The gas mixture is sucked into the suction chamber 7 via the inlet 5. This takes place between the front piston 3 and the rear piston 4. At the same time, gas mixture has been compressed between the same piston 3 and the other piston 4 running in front of it. The ignition takes place approximately 20 before top dead center, see FIG. 1. The pistons push the flowing out of the squishy gap 10 at a very high speed into the incipient combustion Gas mixture into the combustion chamber 9. There is an intense turbulence. The almost round combustion chamber 9 with the effect of the pinch gap 10 bring a complete combustion without residues with very low CO and HC values as well as low consumption. Such compact combustion chambers enable homogeneous mixture formation with preparation of the fuel to fine mist, high compression with operation of a mixture of over lambda 1.25.

Alle Maßnahmen zusammen, auch der außen liegende Brennraum mit dem höheren Drehmomentfcei der Arbeitsleistung bringen eine Brennkraftmaschine hoher Leistung mit sehr niedrigem Verbrauch und sehr geringen CO, CH und Νθ-Werten. Letzteres bei Betrieb mit überAll measures together, including the external combustion chamber with the An internal combustion engine brings a higher torque of the work output high performance with very low consumption and very low CO, CH and Νθ values. The latter when operating with over

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Lambda 1,25.Lambda 1.25.

Im Expansionsraum 8 findet die Expansion statt, beim Ausgang 6 werden die Auspuffgase ausgestoßen.The expansion takes place in the expansion space 8, and the exhaust gases are expelled at the exit 6.

In Fig. 3 u. 4 ist die gleiche Brennkraftmaschine mit etwas anders gestalteten Schwingkolben dargesta.lt. Die Kolben haben auf den in Drehrichtung vorn liegenden Seiten einen kleineren Ausschnitt, der eine Vorkammer 13 bildet und auf der anderen Seite einen grösseren Ausschnitt, der den Brennraum 9 bildet. Der Kolben hat außerdem auf der vorn liegenden Seite eine Nase bzw. einen bogenförmigen Teil 15. Die Nase bildet auf der zur Mitte der Brennkraftmaschine gerichteten Seite den Bogen 15, der in etwa mit dem Bogen auf der Rückseite des Kolbens in einem gewissen Abstand parallel verläuft. Eine Einspritzeinrichtung bzw. Düse ist so angeordnet, daß sie im Bereich von etwa 80 - 25° vor dem oberen Totpunkt in die zwischen Kolben 3 und Wand des Zylinders sich bildende Vorkammer 13 Kraftstoff einspritzt. Die Nase bzw. der bogenförmige Teil 15 lenkt die aus der Quetschspalte 10 ausströmende Brennluft so. in den Brennraum 9 um, daß sie nicht gegen den Brennstoffstrahl der Düse bzw. Einspritzeinrichtung 12 strömt. So bleibt der Kraftstoff in der Vorkammer 13, die im oberen Totpunkt einen kleinen Durchgang zum Brennraum 9 hat. Der Ablauf der Gesamtverbrennung erfolgt so, wie es bei Hubkolben-Schichtlademotoren mit Nebenkammer bekannt ist. Bei Teillast wird vorzugsweise nur mit demIn Fig. 3 and 4 the same internal combustion engine is slightly different designed oscillating piston dargesta.lt. The pistons have on the in Direction of rotation at the front a smaller cutout that forms an antechamber 13 and a larger one on the other side Section that forms the combustion chamber 9. The piston also has a nose or an arcuate one on the front side Part 15. The nose forms the arc 15 on the side facing the center of the internal combustion engine, which is approximately with the arc runs parallel on the back of the piston at a certain distance. An injection device or nozzle is arranged in such a way that that they are in the range of about 80 - 25 ° before top dead center in the antechamber forming between the piston 3 and the wall of the cylinder 13 injecting fuel. The nose or the curved part 15 directs the combustion air flowing out of the squishy gap 10 so. in the combustion chamber 9 so that it does not flow against the fuel jet of the nozzle or injection device 12. So stays the fuel in the prechamber 13, which has a small passage to the combustion chamber 9 at top dead center. The course of the total combustion takes place as it is known in reciprocating piston stratified charge engines with an auxiliary chamber. At part load it is preferable to only use the

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eingespritzten Kraftstoff in die Vorkammer bzw. Nebenkammer gefahren, während ab Halblast bis Vollast zusätzlich ein Magergemisch über den Eingang 5 angesaugt wird.injected fuel into the antechamber or secondary chamber, while from half load to full load, a lean mixture is also sucked in via input 5.

Die Vorteile der Schichtladung wie sehr niedrige Giftgasanteile und geringer* Verbrauch sind vom Hubkolbenmotor her bekannt. Sie werden hier bei der Drehkolbenmaschine erreicht, die bei bedeutend kleinerer erfindungsgemäßen Bauweise und geringeren Kosten die gleiche Leistung erbringt.The advantages of stratified charge such as very low levels of poison gas and low * consumption are known from reciprocating engines. They are achieved here with the rotary piston machine, which is significant smaller construction according to the invention and lower costs performs the same.

PatentansprücheClaims

71)38-3 8/04671) 38-3 8/046

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Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem Brennraum zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Verbrennung und zur Erzielung niedriger Giftgasanteile im Abgas, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennraum in kompakterer Form als der üblich* V-Schlitζ an die Peripherie des Zylinders (1) gelegt wird.1. Rotary piston internal combustion engine with a combustion chamber for improvement the degree of efficiency during combustion and to achieve low levels of poison gas in the exhaust gas, characterized that the combustion chamber is placed in a more compact form than the usual * V-Schlitζ on the periphery of the cylinder (1). 2. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkammer nahezu oder ganz zylindrisch oder in Kugelform angeordnet wird.2. Rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized characterized in that the combustion chamber is arranged almost or entirely cylindrical or in the shape of a sphere. 3. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch Iu. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (lO) zwischen den Kolben bei deren Stellung im oberen Totpunkt als Quetschspalte ausgebildet ist.3. Rotary piston internal combustion engine according to claim Iu. 2, thereby characterized in that the slot (lO) between the piston when they are in top dead center they are designed as squishy gaps is. 4. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen - 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Luftgemisch mehr als Lambda 1,25 beträgt und die Verdichtung des Motors höher ist als 1:12.4. Rotary piston internal combustion engine according to claims 1-3, characterized in that the fuel-air mixture is more than lambda 1.25 and the compression of the engine is higher than 1:12. 5. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen Iu. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (3) und (4^ so gestaltet sind, daß sie im oberen Totpunkt eine Haupt-5. Rotary piston internal combustion engine according to claims Iu. 3, characterized in that the pistons (3) and (4 ^ are designed so that they have a main 709838/0467709838/0467 brennkammer(9) und eine Vorkammer(13)bilden.Combustion chamber (9) and an antechamber (13) form. 6. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 u. 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorkammer (l3) und der Brennkammer( 9) eine Einschnürung beim oberen Totpunkt besteht.6. Rotary piston internal combustion engine according to claims 1 and 5, characterized in that there is a constriction at top dead center between the prechamber (l3) and the combustion chamber (9). 7. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen lf 5 u. 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der in Drehrichtung vorderen Seite der Kolben sich eine Nase( 15j mit einem Bogen befindet, der mit einem Abstand in etwa parallel zum Bogen (16) auf der anderen Seite des Kolbens läuft und den Gasstrom aus der Spalte(io) so umlenkt, daß er nicht in den Strahl der Einspritzpumpe (l2) direkt strömt.7. Rotary piston internal combustion engine according to claims l f 5 and 6, characterized in that on the front side of the piston in the direction of rotation there is a nose (15j with an arc which is at a distance approximately parallel to the arc (16) on the other Side of the piston is running and deflects the gas flow from the column (io) so that it does not flow directly into the jet of the injection pump (l2). 8. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 u. 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzdüse so angeordnet ist, daß der Strahl im Bereich von etwa 80 - 25 vor dem oberen Totpunkt in die Vorkammer(l3/ strömt.8. Rotary piston internal combustion engine according to claims 1 and 5-7, characterized in that an injection nozzle is arranged so that the beam in the range of about 80 - 25 before top dead center into the antechamber (l3 / flows. 709838/0467709838/0467 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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