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Patent Searching and Data


Title:
ROTARY RECIPROCATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/047880
Kind Code:
A1
Abstract:
Internal combustion engines based on conventional operating principles have to convert a longitudinal movement into a rotating movement. For this they require both energy and a greater number of components. With known rotary engines, such as Wankel engines, optimal compression of the fuel-air mixture is not possible and sealing between the rotary piston and cylinder wall problematic. Owing to insufficient compression self-ignition systems are not possible either, as is also the case with other types of rotary engines or rotary piston systems. In contrast, in a rotary reciprocating internal combustion engine the pistons in the rotor operate in accordance with the camshaft principle, the rotor in the endless rotary cylinder rotating together with the pistons working in it. Power transmission to an operating shaft is from gear wheel to ring gear.

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Inventors:
CARUSO ANTON ANGELO (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/000694
Publication Date:
August 17, 2000
Filing Date:
January 29, 2000
Export Citation:
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Assignee:
CARUSO ANTON ANGELO (DE)
International Classes:
F01B13/06; F02B57/08; (IPC1-7): F02B57/08; F01B13/06
Foreign References:
US5123394A1992-06-23
DE1526341A11970-03-05
DE2603695A11976-08-26
DE19504142A11995-08-17
DE2617361A11978-06-15
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Claims:
Rotations-Doppelzylinder-Verbrennungsmotor Patentansprueche :
1. RotationsDoppelzylinderVerbrennungsmotor fuer mobilen und stationaeren Einsatz gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Bizylinder, die horizontal mit der Achse eines kreisfoermigen End loszylinders verbunden sind, in diesem kreisfoermigen Endloszy linder rotieren, waehrend ein sich in jeden der zwei oder mehreren Bizylindern befindlicher Kolben auf und ab bewegt, um Kompression von angesaugten oder eingespritzten KraftstoffLuftgemisch zu er zeugen, damit beim Verbrennen des komprimierten KraftstoffLuftge misches die Energie frei wird, um die Kolben im Bizylinder zu be wegen, wodurch das dadurch bewirkte Rotieren der Bizylinder, der Motor energetische Kraefte zum Antrieb von stationären oder mobilen Maschinen abgeben kann.
2. RotationsDoppelzylinderVerbrennungsmotor fuer mobilen und stationaeren Einsatz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß RotationsDoppelzylindermotor einen Bizylinder mit Kolben auf weist, der in seiner Laengsrichtung dem kreisfoermingen Endlos zylinder gekruemmt angepasst ist und dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Laufbuechse fuer den Kolben rechtwinklig durch seine Achse verlaeuft, wobei der Kolben mit einer Vorrichtung aus gestattet ist die bewirkt, daß der Kolben in seiner Bewegung zur Achse des kreisfoermigen Zylinders auch ohne der Kraft der Wärme ausdehnung beim Zuendvorgang fuer die Verbrennung oder durch den Druck der Kraftstoffzufuhr bei Kraftstoffeinspritzung.
3. RotationsDoppezylinderVerbrennungsmotor fuer mobilen und stationaeren Einsatz nach Patentanspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß beim RotationsBizylinderVerbrennungsmotor die sich im kreis foermigen Endloszylinder befindlichen rotierenden Bizylinder gleich zeitig auch Kolbenfunktion im kreisfoermigen Endloszylinder mit Vortrieb bewirken, durch entsprechende Abschraegung des Kolben bodens des sich im Bizylinder befindlichen Kolbens sowie der Form gebung der Bizylinder und daß die Kraftstoffzufuhr als Kraftstoff Benzin, Gas, Wasserstoff, Diesel oder Schweroel, durch diese Drehachse mit der die Bizylinder verbunden sind und durch die Wandung der Bizylinder, in den Brennraum gelangen.
4. RotationsBizylinder Verbrennungsmotor für mobilen und stationären Einsatz nach Patentanspruch 1,2 u. 3, gekennzeichnet dadurch, daß der RatationsDoppelzylinderVerbrennungsmotor im kreisfoermigen Endloszylinder einen rotierenden Kolben aufweist, bei dem in einer zylindrischen Aussparung das Kraftstoffluftgemisch über ein Ventil, geregelt in benötigter Menge, eingepresst wird, wobei es sich um einen Kraftstoff mit sehr niedrigen Zündpunkt handelt, wie z. B. WasserstoffSauerstoffgemisch.
Description:
Rotations-Bizylinder-Verbrennungsmotor Die Erfindung beschreibt einen einen Verbrennungsmotor bei, dem in einem kreisfoermigen Endloszylinder ein Kolben kreisfoermig rotiert, der gleichzeitig als Zylinder ausgebildet ist, in dem ein weiterer Kolben rechtwinklig zum rotierendem Kolben durch Bewegung Kraftstoff ansaugt, verdichtet und beim Zuenden arbeitet (Fig. 1,2 und 3).

Die im Rotationskolbenmotor oder auch als Kreiskolbenmotor be- kannte Technikw nutzt einen dreieckigen Koerper als sich um die eigene Achse in einem asymetrischem geschlossenen ovalen Zylinder arbeitenden Kolben, wobei die Kanten des dreieckigen Kolbens an der Wandung des asymetrischen Ovals Verdichtungs-und Brennkammern bilden. Die Kanten des Kreiskolbens dichten aber unbefriedigend ab, sodaß Kraftstoff und Energieverlusste entstehen.

Die Verdichtung des Kraftstoff-Luftgemisches ist u. a. dadurch ne- gativ beeinflusst. Eine optimale Kompression wie beim Kolbenmotor ist nicht befriedigend moeglich. In der Praxis hat sich hoeherer Benzinverbrauch und Reperaturanfaelligkeit gezeigt. Beim herkoemm- lichen Kolbenmotor-Verbrennungsmotor ist zwar die Benzinverbrauch durch Optimierung, insbesondere der kraftstoffzufuehrenden Aggre- gate, in juengster Zeit erheblich verbessert worden, aber der Energieverlust wegen entstehenden Gewichtsmassen durch Fliehkraefte, die auf die Kolben wirken sowie deren abrupte Umkehr im Zylinder, wegen der Umwandlung der Laengsbewegungen in Drehbewegungen, kostet Energie und begrenzt die Moeglichkeit weiterer Ausnutzung des Kraft- stoffes durch z. B. noch hoehere Drehzahlen. Desweiteren ist der her- koemmliche Verbrennungsmotor-Viertakter mit aufwendigen Techniken hinsichtlich der Ventilsteuerungen und der Ventile selbst mit den zu überwindenten Ventilfederdruck, versehen. Beim Zweitaktmotor wirkt sich ein hoeherer Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß un- guenstig aus, und der Nachteil des Umwandels von Laengsbewegungen in Drehbewegungen ist ebenfalls durch abrupte Umkehrbewegung der Kolben mit Kraft-und Materialverschleiß durch Pleulstangen gegeben.

Der in den Patentanspruechen angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, moeglichst optimal zu vermeiden, Laengsbewe- gungen in Drehbewegungen umwandeln zu muessen, aber unbesehen dessen eine Verdichtung des Kraftstoff-Luftgemisches herbeizufuehren, um eine technisch verbesserte und dabei einfachere und kraftstoff- sparende, Schadstoffausstoß vermindernde Technologie zu erzielen.

Dieses Problem wird durch die in den Patentanspruechen aufgefuehrten Merkmale geloesst, indem die Anordnung der Zylinder und Kolben eine bei der Umwamdlung der im Kraftstoff befindlichen Energie, durch Drehbewegungen in Kraft umgesetzt wird. Durch diese Anordnung ergibt sich auch eine optimale Verdichtung des Kraftstoff-Luftge- misches, weil ein Kolben in einem Zylinder, der gleichzeitig auch z. s. Wankal) die Funktion eines Arbeitskolbens ausfuehrt, rechtwinklig zu diesem, den Ladevorgang und den Verdichtungs-sowie Ausstossvorgang/Auspuff ausfuehrt. Hierbei befinden sich saemtliche Teile, die sich im kreisfoermigen Endloszylinder befinden, gemeinsam in Drehbewegung.

Der sog. Bizylinder, der gleichzeitig Kolben ist und in dessen zylindrischer Aussparung ein weiterer Kolben rechtwinklig zu diesem Bizylinder arbeitet (Fig. 5), dreht sich im Endloszylinder.

Hierbei, bewirkt durch die, exzentrische Kolbenantriebswalze, (Fig. 1, Indikator 8, Fig 6, Indikator 8), wird der Kolben hin-und her, bzw. auf und ab bewegt nach Nockenwellenprinzip.

Die Bizylinder sind fuer einen Endloszylinder doppelt ausgelegt, koennen aber auch zweimal doppelt pro Endloszylinder ausgelegt oder mit nur einen Bizylinder ausgelegt sein. In diesem Falle befindet sich gegenueberliegend ein Schwunggewicht (Fig. 7).

Es ergeben sich Takte wie folgt : 1. Ansaugen ; Der Kolben im Bizylinder begibt sich im Ansaugbereich nach unten und oeffnet dabei mit seiner Oberkannte die Kraftstoffeinlassoeffnung. Der gegenueberliegende Bizylinder im Endloszylinder begibt sich nach oben um im Auspuffbereich zum ausstossen, nachdem im Zuendbe- reich die Zuendung erfolgte. (Fig. 1, Indikator 15,17).

2. Ausstossen ; Verdichten ; Der Kolben im jetzt weitergelaufenen Bizylinder ver- dichtet das Kraftstoff-Luftgemisch, während der Kolben des gegenüberliegenden Bizylinders den Auspuffbereich erreicht hat und ausstoesst (Fig. 2, Indikator 30A u.

18).

3. Arbeiten ; Der bei 1. Ansaugen im Bizylinder oben gewesene Kolben hat mit komprimierten Gemisch den Zuendbereich erreicht und bewegt sich wieder in Abwaertsrichtung (Fig. 3, Indikator 16).

Die Steuerung und Einstellung für Zuendzeitpunkt, Verdichten und Ausstossen, erfolgt durch Ausrichten der Verzahnung der Zahnraeder mit den Zahnkraenzen fuer den Antrieb der exzentrischen Kolbenwalzen- antriebswellen (Fig. 7, Indikator 11 u. Fig. 4, Fig. 4A, Ind. 12).

Die Kolben im Bizylinder werden beim Zuenden und bei Kraftstaff- einspritzung in Abwaertsebewegung versetzt. Deshalb ist der Er- findungsgegenstand mit einer Vorrichtung ausgestattet, welche be- wirkt, daß der Kolben gezwungen ist, den exzentrischen Kolbenan- triebswalzen bei der Abwaertsbewegung zu folgen.

Die zentrischen Kolbenabrollwalzen sind in einem in der Kolben- hoehlung eingebrachten Gehaeuse gelagert (Fig. 9, Indikator 27 u. 21).

Zwischen den zentrischen Kolbenabrollwalzen befinden sich als Achse die Welle (Fig. 9, Ind. 22). In den exzentrischen Kolben- antriebswalzen befindet sich eine doppelte Laufrollenschiene (Fig. 8 und 9, Indikator 25).

Von einer Laufrollenschiene zur anderen gegenüberliegenden, führt eine Welle (Fig. 9, Indikator 24A). An jedem Ende der Laufroll- schienenwelle sind die Laufrollen gelagert. Durch eine starre Schubstange (Fig. 9, Indikator 23) ist die Laufrollenwelle mit der Welle der zentrischen Kolbenabrollwalzen verbunden.

Die Laufrollenschienen bilden an der Rollflaeche der exzentrischen Kolbenabrollwalzen innenliegende Falze, in denen sich die Laufrollen (Fig. 6, Ind. 24) an der Laufrollschienenwellen-Enden, befinden (Fig. 8 u. 9. Ind. 25).

Beim Drehen der zentrischen Kolbenwalzenantriebswelle (Fig. 4 u.

6, Ind. 8) wird bewirkt, daß die exzentrische Kolbenantriebswalze durch die im Falz (Laufrollenschienen) befindlichen Laufrollen den Kolben nach sich ziehen, wobei die zentrischen Kolbenabrollwalzen auf den Laufflaechen der exzentrischen Kolbenantriebswalze abrollen (Fig. 8, ind. 26).

Als Ausgleichsgewichte gegen Unwucht befinden sich auf der zentrischen Kolbenwalzenantriebswelle zwei exzentrische Ausgleichs- schwungscheiben (Fig. 4, Ind. 10).

Mit der Erfindung werden die Vorteile der Moeglichkeit des Be- treibens eines Verbrennungsmotores mit hoeheren Drehzahlen und damit hoeherer Kraftentwicklung bei Einsparung von Kraftstoff und Schad- stoffminderung erreicht. Hierzu traegt der Umstand des Entfallens der Umwandlung von Hin-und herbewegungen in Drehbewegungen und gleichzeitiger optimaler Kompression des Kraftstoff-Luftgemisches sowie des Entfallens von Pleul, Ventilfedern, im Falle des Patent- anspruches 1 Entfall von den Ventilen und deren Steuerungsein- richtungen, bei.

Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, indem der Motor frei von komplizierten und stoerungsanfaelligen Techniken optimale Leistung er- bringt. Damit wird ein großer Vorteil der Betriebswirtschaftlichkeit und Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Anschaffungskosten erzielt.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung mit Kompressor oder bei Dieselantrieb mit dem bekannten Hochdrucksystem"Common-Rail- Technologie", kann der Erfindung eine noch optimalere Leistung verleihen. Im Zusammenhang der Nutzung von Wasserstoff als Antriebs- kraftstoff für Verbrennungsmotoren, kommt diese Erfindung der An- wendung von Wasserstoff sehr entgegen. Das betrifft insbespndere die Anwendung der in der DE 195 04 142 A1,1995 und der 26 17 361,1976 beschriebenen Erfindung ueber einfache Herstellung und Anwendung von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren.

Ein weiteres Ausfuerungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 10 dargestellt. Es handelt sich um die Moeglichkeit der diversen Anordnungspositionen (z. B. liegend) der Erfindung bei mobilen oder stationaeren Einsatz. Desweiteren zeigt die Zeichnung eine der di- versen Moeglichkeiten der Anordnung von Oelpumpe (Fig 10, Ind. 34), Schmieroelverteilung (Fig. 10, Ind. 34) und Oelwanne (Fig. 10, Ind. 33).

Beim Einsatz als Flugmotor kann die Oelverteilung bzw. die Schmierung des Motors im allgemeinen wie die bei Sternmotoren angewand werden, wie auch bei jedem anderen Einsatz der Erfindung.

Ausgestaltet kann die Erfindung auch mit mehreren Zuendkerzen sowie Ausstoss/Auspuffoeffnungen pro kreisfoermigen Endloszylinder sein.

Diese Moeglichkeit ergibt sich aus der gewollten unabhaengig vonein- ander zu regelnden Lade-Zuend und Ausstosszeitpunkte und Postionen im kreisfoermigen Endloszylinder, unabhaengig zu regeln fuer jeden Bizylinder ueber dessen Zahnradantrieb fuer die exzentrische Kolben- abrollwalze.

1 Kreisfoermiger Endlosrotationszylinder 2 Bizylinder 3 Kolben 4 Motorachswelle 5 Kuehlwassermandel 6 Kuehlwasserraum 7 zentrische Kolbenabrollwalzen 8 exzentrische Kolbenantriebswalzen 9 zentrische Kolbenwalzenantriebswelle 10 exzentrische Ausgleichsschwungscheiben fuer exzentrische Kolbentriebwalze 11 Zahnrad fuer Trieb der zentrischen Kolbenwalzenantriebswelle 12 Zahnkranz fuer Antrieb des Zahnrades für Trieb der exzentrischen Kolbenwalzenantriebswelle.

13 Rraftstoffzufuhrleitung 14 Vorrichtung fuer Kolbenbewegung 15 Zuendkerze 16 Zuendung 17 Kraftstoff-Fuellung im Bizylinder <BR> <BR> 18 Auspuff<BR> <BR> <BR> <BR> 19 Kolbenringe 20 Oelabstreifring 21 Wellenlager fuer symetrische Kolbenabrollwalzen 22 Welle fuer symetrische Kolbenabrollwalzen 23 Schubstange 24 Laufrollen 24A Laufrollschienenwelle 25 Laufrollenschiene 26 Abrollflaeche 27 Gehaeuse für zentrische Kolbenabrollwalzen-und Lager 28 Laufbuechse im Bizylinder 29 Kolbenringdurchfflhrung im Bizylinder 30 Kraftstoffeinlass-Oeffnung geschlossen durch Kolbenoberkante 30A Verdichtung des Kraftstoffluftgemisches 31 Kompressor 32 Bizylindereinlassventil <BR> <BR> 33 Oelwanne<BR> <BR> <BR> <BR> 34 Oelpumpe<BR> <BR> <BR> <BR> 35 Oelverteilungsleitungen 36 Oeleinfuellstutzen 37 Oelablass