具有能够围绕其轴线转动的转子的内燃的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有能够围绕转动轴线（3）转动的转子（2）的内燃机（1）。所述转子（2）具有三个工作腔（5），所述工作腔通过滑动体（12、13、14、31）在壳体（9）的三个部位处划分成分腔。在进气以后，工作气体在两个相互贴靠的滑动体（13、14）前方被压缩、被挤压到所述两个滑动体（13、14）之间的存储部（22）中，工作气体在转子（2）继续转动以后又从所述存储部流入到工作腔（5）中，所述工作气体在所述工作腔中燃烧并且驱动转子（2）。
【专利说明】具有能够围绕其轴线转动的转子的内燃机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的内燃机，所述内燃机具有能够围绕其轴线转动的转子。
【背景技术】
[0002]如今，作为内燃机通常是活塞式发动机，大多作为四冲程发动机，在不同的应用中还作为二冲程发动机。此外还有汪克尔发动机(Wankelmotor )，在实践中作为旋转活塞式发动机，其具有自转且在圆形轨道上环绕且被称为旋转活塞(Kreiskolben)的转子。理论上还存在具有转动活塞(Drehkolben)、也就是围绕转动轴线自转但不环绕运转的转子的汪克尔发动机。
【发明内容】
[0003]本发明的任务是，提出一种具有能够围绕转动轴线转动而无需环绕运动的转子的内燃机。
[0004]根据本发明，该任务通过权利要求1所述特征得以解决。根据本发明的内燃机具有转子和壳体，所述壳体具有圆形且与转子同心的内横截面，其中所述圆形的内横截面的假想的轴线是转子的转动轴线。尤其所述壳体具有柱形的内周。然而也能够考虑壳体的其他的、例如球形的或空心圆的内壁又或者是空心锥体或者两个或多个具有相反锥角的空心锥体。就仅围绕转动轴线转动的转子而言在其不必附加地在环绕轨道上或以其他的方式径向运动的情况下，根据本发明的内燃机的壳体的圆形的内横截面能够使所述转子在内部贴靠在壳体上。
[0005]原则上转子要相对于壳体转动，也可以是转子自转且壳体不可转动，又或者转子还有壳体都自转但以不同的速度和/或朝不同的方向。如果下文述及转子的转动，则是指转子相对于壳体且朝预先设定的转动方向转动。
[0006]根据本发明的内燃机的转子在其周边具有至少一个凹部，所述凹部在有限的周边部段上延伸。沿周向看，所述转子在凹部的两个端部处贴靠在壳体的内壁上，在此原则上例如也能够借助密封条来实现贴靠，正如在汪克尔发动机中公开的密封条那样。通过转子的周边上的所述至少一个凹部形成至少一个工作腔，所述工作腔外部由壳体的内壁限定并且内部由转子或转子的凹部的基底限定。在侧面，所述凹部例如能够通过内燃机的壳体的端壁或者转子的凹部的侧壁限定。
[0007]当转子沿预先设定的转动方向转动时，由转子的凹部形成的工作腔流转。在此，工作气体依次完成由四冲程内燃机所公开的工作冲程:进气、压缩、燃烧和膨胀以及排气，其中燃烧和膨胀视为一个工作冲程。
[0008]这四个工作冲程像在汪克尔发动机中那样配属于壳体的四个周边部段。所述进气能够是吸入又或者流入由压缩机、涡轮增压机或诸如此类压缩的气体。所述燃烧能够通过自点火或外部点火引发，正如由内燃机所公开的那样。所述工作气体能够在进气时就已经是可燃气体或气体混合物，其中所述气体混合物又能够是一种或者多种气体和一种或多种液体和一种或多种固体的混合物。所述工作气体还能够是不可燃的并且只有在燃烧前或燃烧时才输送可燃物质(燃料)，正如例如由柴油发动机所公开的那样。
[0009]根据本发明的内燃机的壳体具有用于工作气体的入口和出口，它们沿周向相互错开并且优选相邻、也就是沿周向相互间隔很小，从而为工作冲程提供尽可能大的周边部分。
[0010]此外，根据本发明的内燃机具有两个分隔器，其中一个布置在入口和出口之间。所述分隔器能够向内和向外运动并且当至少一个工作腔处于分隔器的区域中时将所述至少一个工作腔划分成两个分腔。沿转子的转动方向，工作腔的其中一个分腔位于分隔器前方并且另一个分腔位于分隔器后方。在转子转动期间，沿转子的转动方向位于分隔器前方的分腔的容积变小并且沿转动方向位于分隔器后方的分腔的容积变大。分隔器例如能够是滑动体，所述滑动体在壳体内例如可摆动地和/或可移动地在直的或不直的轨道上向内和向外可运动地导引，其中运动方向可以是径向，但不必非要是径向。分隔器例如受弹簧加载地向内朝转子挤压，从而使得当转子转动时一个工作腔到达所述分隔器的区域内时，所述分隔器向内运动。如果该工作腔的基底在其端部处又向外朝壳体的内壁上升，那么所述分隔器又向外运动。
[0011]其他分隔器沿周向错开并且如此布置，从而当所述其他分隔器位于至少一个工作腔的区域内时，所述至少一个工作腔既不与入口也不与出口连通。在所述其他分隔器和所述其中一个分隔器之间实现工作气体的燃烧和膨胀。在所述其中一个分隔器和所述其他分隔器之间实现工作气体的进气和压缩。
[0012]此外，根据本发明的内燃机具有存储部，工作气体在压缩和燃烧之间进入到所述存储部中。在其转动时，转子将工作气体从工作腔的沿转子的转动方向位于所述其他分隔器前方并且其容积由于转子转动变小的分腔挤入到所述存储部中。在从工作腔挤入到存储部时，工作气体优选进一步压缩，但这不是强制的。工作气体又从存储部流入到工作腔中、优选地流入到先前从中将工作气体挤入到存储部中的同一个工作腔内，但是进入工作腔的沿转动方向位于所述其他分隔器后方并且其容积由于转子转动变大的分腔内。在从存储部流入到工作腔中以后，工作气体在工作腔中燃烧。没有预先设定但是也不排除，在工作气体从存储部流入工作腔期间就已经开始燃烧，在此所述燃烧不应在存储部中进行，也就是说存储部应在火焰或燃烧前沿到达存储部之前与工作腔分隔开。由于工作气体燃烧产生的压力驱动转子转动，所述转子沿周向在所述其他分隔器与至少一个工作腔的沿转子的转动方向位于前方的端部之间起作用，由此使得工作气体的燃烧压力引起施加到转子上的转矩。
[0013]根据本发明的内燃机有以下优点，其没有来回移动的质量体。转子的运动仅仅是以没有不平衡惯性为前提的转动，转子不具有这种不平衡惯性。仅有的转子的自转使得壳体的内横截面能够具有圆形的、尤其是空心柱形的横截面，由此能够简单地并且因此价格低廉地制造壳体。本发明的另一个优点是，转子比较均匀的转动。另一个优点在于，根据本发明的具有可转动的转子和两个作为可运动部件的分隔器的内燃机的机械结构很简单，在此本发明不排除附加的可运动部件。
[0014]根据本发明的内燃机的另一个优点在于，工作腔的沿转子转动方向位于所述其他分隔器后方的其中进行燃烧的分腔的容积线性增大。所述线性的容积增加被证明有利于使得由于燃烧引起的火焰前沿均匀地扩散或工作气体的体积均匀增加。工作腔的发生燃烧的分腔的线性容积增大很可能有利于内燃机的良好的效率。
[0015]根据本发明的内燃机的附加的优点在于大的杠杆臂，借助所述杠杆臂使燃烧的工作气体的压力作用到转子上，也就是在转子的外部区域中。分隔器能够在不拆卸发动机的情况下从外部替换。也能够考虑将转子从流体动力学方面支承在壳体中。
[0016]根据本发明的内燃机尤其为氢气或天然气和氢气的混合物作为燃料而设置，所述燃料要么与空气和/或氧气混合作为工作气体通过入口流入，要么沿转子的转动方向只有在所述其他分隔器后方、也就是为了燃烧时才流入、例如喷入到至少一个工作腔或存储部中。
[0017]本发明的一种设计方案设置了气体控制系统，用于将工作气体从至少一个工作腔挤压到存储部中和/或从存储部挤压到至少一个工作腔中。所述气体控制系统能够具有一个或者多个阀，所述阀的运动例如机械地由转子或由转子引出地或电子地控制。所列举的情况并不是全部情况。
[0018]本发明的一种改进方案规定，所述其他分隔器具有两个滑阀。滑阀的滑动体例如受弹簧加载地向内朝向转子挤压并且在转子转动时由转子机械地移动并且由此受到控制。
[0019]本发明的一种改进方案规定，两个滑阀的滑动体围成存储部。例如两个滑动体中的至少一个滑动体具有凹部，所述凹部由另一个滑动体覆盖并且形成存储部。
[0020]优选根据本发明的内燃机的转子具有三个形状相同并且均匀地分布在周边上的凹部，所述凹部在转子与壳体的内壁之间围成三个工作腔。三个均匀地分布在周边上的工作腔分别在略小于120°的范围内沿周向延伸，这被证明对于内燃机的同步运转和高效率来说很理想。在工作腔数量及其在周边上的分布和/或延伸以及其形状方面的不同方案不被本发明排除在外。
[0021]本发明的一种技术方案规定，至少一个凹部的基底在周边部段中是圆弧形的并且与转子的转动轴线同心地走向。这实现了，当分隔器例如构造成滑动体时，分隔器能够密封地贴靠在所述凹部的基底上。沿周向在圆弧形部段的两个端部处，转子的至少一个凹部的基底向外凸起直至壳体的内壁。尤其在至少一个凹部的沿转动方向位于前方的端部处，所述凹部的基底陡地向外上升直至壳体的内壁或反过来从内壁的角度看陡地下降至基底的圆弧形部段。凹部的基底的这个从壳体的内壁向凹部的基底的圆弧形部段延伸的部段在下文中也被称为凹部的前侧翼。凹部的侧翼的陡度由最大速度限定，两个分隔器能够以所述速度跟随着凹部的前方的、沿转子的转动方向从壳体的内壁向内朝凹部的基底的圆弧形部段下降的侧翼。在凹部的沿转动方向位于后方的端部处，其基底优选更加平坦地上升直至壳体的内壁上，从而使分隔器的加速度保持较低。凹部的基底的在凹部的沿转子的转动方向位于后方的部段处上升至壳体的内周的部段也被称为后侧翼。
[0022]本发明的一种技术方案设置了双倍压缩:为此，转子在其周边上具有至少两个凹部，所述凹部沿周向相互错开并且在转子与壳体的内壁之间围成至少两个工作腔。优选工作腔沿周向相互邻接并且仅通过工作腔之间的转子贴靠在壳体内壁上的部位相互分隔开。这也适用于具有超过两个凹部和超过两个工作腔的转子。附加的、向外和向内可运动的分隔器沿转子的转动方向布置在所述其中一个分隔器后方并且在所述其他分隔器前方。所述附加的分隔器将处于所述分隔器的区域中的工作腔划分成两个分腔。在附加的分隔器区域内，工作腔沿转子的转动方向位于所述其中一个分隔器后方并且在所述其他分隔器前方。相应于内燃机的四个工作冲程，所述其他分隔器位于压缩工作气体的周边部段中。溢流导路将位于附加的分隔器的区域中的工作腔与沿转子的转动方向位于附加的分隔器后方并且位于所述其他分隔器的区域前方或之中的工作腔连接起来。具体来说，溢流导路将工作腔的沿转子的转动方向位于附加的分隔器前方的分腔与另外的工作腔的沿转子的转动方向位于所述其他分隔器前方的分腔连接起来。溢流导路是能够关闭的。如果溢流导路打开，那么位于附加的分隔器的区域中的工作腔在转子转动时将工作气体从沿转子的转动方向位于附加的分隔器前方的分腔挤入到位于所述其他分隔器的区域中的工作腔中、具体来说就是挤入到所述工作腔的沿转动方向位于所述其他分隔器前方的分腔中。因为两个分腔在转子转动时减小其容积，因此内燃机的压缩程度提升、尤其翻倍。在本发明的这种技术方案中，内燃机沿转子的转动方向在附加的分隔器后方具有用于工作气体的附加的入口，通过所述入口工作气体沿转子的转动方向在附加的分隔器后方流入到工作腔中。如果只期望小的压缩程度，那么关闭溢流导路并且只对沿转子的转动方向位于附加的分隔器后方并且在所述其他分隔器前方的工作腔进行压缩。对位于附加的分隔器前方的工作腔进行排气，从而使其不形成会制动转子的压力。本发明的一种技术方案规定，沿转子的转动方向在所述其中一个分隔器后方并且在所述其他分隔器前方对工作气体进行冷却。优选的是，壳体的内壁在所述区域中得以冷却。在所述区域中，工作气体被压缩并且因此升温。对工作气体的这种冷却与对具有机械压缩机或涡轮增压机的内燃机的增压空气的冷却相似，标准是在根据本发明的内燃机中工作气体在内燃机中冷却并且不必为了冷却而向外导出。在压缩期间对工作气体进行冷却能够更大程度地压缩并且改善效率。此外，所述冷却减少了内燃机的热负荷。只要存在溢流导路，那么对溢流导路进行冷却就是为了相同的目的。双倍压缩能够对溢流导路中的工作气体进行有效的中间冷却，由此减少了内燃机的热负荷，这使得从工作气体进入直至在压缩结束时流入存储部或直至燃烧开始的总压缩程度得到提高。由此能够提升内燃机的效率。
[0023]本发明的一种改进方案规定了一种具有多个转子的内燃机，所述这些转子同轴并排地、相互不可转动地优选布置在共同的轴上。所述这些转子相互角度错位，这意味着，其工作腔沿周向相互错开。优选如此选择所述错位，从而使所述这些工作腔尽可能均匀地分布在整个周边上，这意味着，所述四个也可能交叠进行的工作冲程均匀地分布，从而实现转子的尽可能稳定的运转。工作气体在工作腔内相互分隔开，所述工作腔相互不连通。所述转子的错开例如能够通过转子的具有轮廓的轴、例如多棱边轴、轴轮廓、多齿轮廓或诸如此类以及互补的孔轮廓实现。
[0024]本发明的一种技术方案设置了通向存储部的燃料入口、例如燃料喷入口，压缩的工作气体流入到所述存储部中。本发明的这种技术方案延长了直到燃烧开始之前提供给工作气体与燃料混合的时间段。附加地还通过工作气体在从存储部流入沿转子的转动方向位于所述其他分隔器后方的工作腔中时的涡流改善了工作气体与燃料的混合，在所述工作腔中进行燃烧。
[0025]本发明的一种技术方案规定，将内燃机构造成预热塞发动机。这种技术方案尤其设置用于借助氢气或者类似迅速燃烧的燃料或者作为燃料的一部分运行内燃机。本发明的这种技术方案简化了内燃机，因为这种内燃机无需受控点火。【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面借助附图中所示的实施例详尽阐述本发明。这四幅附图示出了具有不同的转子转动部位和不同的工作气体状态的根据本发明的内燃机的径向剖面图。所述附图应理解为用于阐述并理解本发明的、简化的、不符合实际比例的示意图。
[0027]所述附图应理解为用于理解和阐述本发明的、简化的且示意性的示图。
[0028]附图中所示的、根据本发明的内燃机I具有转子2，所述转子能够围绕转动轴线3转动。转子2在其周边上具有三个凹部4，所述凹部形成工作腔5。所述凹部4均匀地分布到周边上、也就是相互错开120°地布置并且沿周向分别在稍小于120°的范围内延伸。凹部4的基底6在沿周向处于中心的部段7内圆弧形且与转动轴线3同心地走向。在沿转动方向位于前方的端部处，凹部4的基底6相对陡地(但不是径向)向外凸起直至内燃机I的壳体9的内壁8。在沿转动方向位于后方的端部处，转子2的凹部4的基底6较平缓地向外凸起直至壳体9的内壁8。转子2的转动方向、也就是指预先设定的转动方向在附图中以圆弧箭头P表示。凹部4的基底6的朝向壳体9的内壁8上升的部段在下文中也被称为前侧翼或后侧翼35、36。
[0029]壳体9的内壁8是柱形的并且与转子2的转动轴线3同心。转子3贴靠在三个部位10处，也就是在其凹部4之间，平面地并且密封地贴靠在壳体9的内壁8上，其中“密封地”不一定是指密闭密封的贴靠，而更多是指良好的密封效果之间的良好的平衡，所述密封效果能够在摩擦阻力小且磨损低的情况下利用小的压力损耗实现良好的压缩和燃烧。
[0030]转子2的凹部4在内部转子2与外部壳体9的内壁8之间围成工作腔5。壳体9的端壁11在侧面封闭工作腔5。
[0031]在壳体9中径向可移动地导引四个滑动体12、13、14、31，所述滑动体由弹簧元件
15、16、17、32向内朝向转子2或基底6对其形成工作腔5的凹部4进行加载。所述四个滑动体12、13、14、31形成三个分隔器18、19、27，当工作腔5处于滑动体12、13、14、31的区域中或滑动体12、13、14、31处于工作腔5中时，所述分隔器将工作腔5划分成两个分腔，其中一个分腔沿转子2的转动方向P位于分隔器18、19、31前方并且另一个分腔位于其后方。
[0032]分隔器18、19、27沿周向分别相互错开大约120°。所述三个分隔器中的一个分隔器18位于入口 20与出口 21之间，其中沿转子2的转动方向P，入口 20直接在所述其中一个分隔器18后方通入到相应的工作腔5中并且出口 21直接在所述其中一个分隔器18前方通入到相应的工作腔5中。
[0033]受弹簧加载的滑动体12、13、14、31密封地贴靠在转子2的周边上或凹部4的基底6上。所述密封不一定要密闭密封，而是如对部位10那样去描述，在所述部位处，转子2在所述凹部4之间贴靠在壳体9的内壁8上。
[0034]其他两个滑动体13、14利用平面侧相互贴靠并且共同形成另一分隔器19，所述分隔器沿转子2的转动方向P相对分隔器18错开大约240°地布置。所述其他两个滑动体
13、14在其相互贴靠的平坦侧上具有凹部，所述凹部形成存储部22。其他两个滑动体13、14的相互背离的内棱边被斜槽23穿断，所述斜槽没有穿断所述滑动体13、14的整个内端面。
[0035]沿转子2的转动方向P在另一分隔器19后方不远处，内燃机I具有用于自点火的预热塞(Gliihkerze) 24。也可能是自点火,如其由柴油发动机所公开的那样,或者是利用火花塞外部点火，如其由汽油发动机和汪克尔发动机所公开的那样。第四滑动体31在此称为附加的滑动体31，其形成附加的分隔器27。其相对于其他滑动体12、13、14或分隔器18、19相差大约120°布置在壳体9中，沿转子2的转动方向P位于所述其中一个滑动体12后方并且在其他滑动体13、14前方并且沿周向大约位于所述其他滑动体12、13、14之间中心处，具体来说位于其他滑动体12、13、14之间的较长的周边部段内。也就是说，附加的滑动体31布置在其中压缩工作气体的区域内。
[0036]沿转子2的转动方向P，紧邻附加的滑动体31前方分出溢流导路28，所述溢流导路沿转子2的转动方向P在其他滑动体13、14前方一段通入到工作腔5中。溢流导路28能够借助阀33关闭，所述阀布置在溢流导路28通入到位于其他滑动体13、14前方的工作腔5中的部位附近。借助另一阀34能够对沿转子2的转动方向P位于附加的滑动体31前方的工作腔5进行排气。用于工作气体的另一入口 29沿转子2的转动方向P直接在附加的滑动体31后方通入到工作腔5中。
[0037]作为工作气体设置了空气，作为燃料设置了比例大约为1:2的氢气和天然气的混合物。同样也可以仅用氢气作为燃料运行内燃机I。原则上也可以将其他气体、例如氧气作为工作气体，并且将液体燃料如汽油、柴油或煤油、可燃气体又或者可燃固体例如炭黑粉末作为燃料，又或者是这些材料的混合物。
[0038]根据本发明的内燃机I按照四冲程原理工作，其功能和所述工作腔5之一中的工作气体的状态在下文中在转子2转动期间描述。在转子2沿预先设定的转动方向P转动时，工作气体通过入口 20流入到工作腔5中位于入口 20的区域中的那个工作腔中(图1)。工作腔5沿转子2的转动方向在所述其中一个分隔器18后方的分腔的容积由于转子2的转动变大，从而使得内燃机I吸入工作气体。然而还可以是增压的内燃机1，也就是说工作气体处于压力下并且流入到工作腔5中。在转子2转动时，转子2贴靠在壳体9的内壁8上的三个部位10中之一经过所述其中一个滑动体12和所述入口 20，其中所述部位将滑动体12向外挤压，所述滑动体在所述部位10后方又向内推入形成工作腔5的、沿转子2的转动方向P下一个凹部4中。在经过入口 20时，部位10在工作腔5的后端部处将工作腔5与入口 20分隔开，工作气体被包围到工作腔5中。
[0039]工作腔5沿转子2的转动方向P在附加的滑动体31前方的分腔容积由于转子2的转动变小，由此压缩该分腔容积内的工作气体并且通过溢流导路28流入到沿转子2的转动方向P在所述工作腔5前方的工作腔5内，工作气体从所述工作腔5通过溢流导路28流出。溢流导路28内的阀33此时是打开的。
[0040]通过沿转子2的转动方向P在附加的分隔器31后方的入口 29，工作气体流入到工作腔5中。由于转子2的转动，工作腔5沿转子2的转动方向P在附加的滑动体31后方的分腔的容积增大，由此吸入工作气体。在此也能够流入处于压力下的工作气体。在转子2继续转动时，转子2贴靠在壳体9的内壁8上的并且沿转子2的转动方向P位于工作腔5的前端部处的部位10经过其他两个滑动体13、14，并且转子2贴靠在壳体9的内壁8上的并且沿转子2的转动方向P位于工作腔5的后端部处的部位10经过附加的滑动体31且随后立即经过另一入口 29，由此将所述工作腔5与入口 29分隔开。工作腔5的沿转子2的转动方向P位于其他滑动体13、14前方的分腔的容积变小。工作气体在所述工作腔5内被压缩。
[0041]压缩的工作气体从溢流导路28流入到工作腔5中，这会提高、几乎翻倍压缩程度。[0042]通过关闭溢流导路28中的阀33并且打开阀34能够切断双倍压缩，利用所述阀34能够对沿转动方向P位于附加的滑动体31前方的工作腔5进行排气。因此，沿转动方向P在附加的滑动体31前方不进行压缩。
[0043]当其他两个滑动体13、14在凹部4的基底6的圆弧形的中心部段7中密封地贴靠在基底6上(图1)时，只有沿转动方向P位于后方的其他滑动体14借助其连续的内棱边密封地贴靠在工作腔5的基底6的上升的后侧翼36上(图2)。沿转子2的转动方向P位于前方的其他滑动体13通过如在图2中看到的斜槽23将工作腔4沿转子2的转动方向P在其他分隔器19前方的分腔与其他两个滑动体13、14之间的存储部22相连接。如同样在图2中看出的那样，其他两个滑动体13、14通过其贴靠在工作腔5的上升的后侧翼36上向外并且相对移动。通过滑动体13、14相对移动，使得在其他两个滑动体13、14的相互贴靠的平面侧中形成存储部22的凹部朝向其他两个滑动体13的沿转子2的转动方向P位于前方的滑动体的斜槽23打开。通过其转动，转子2将压缩的工作气体从工作腔5挤压到存储部22中。
[0044]在位于附加的分隔器27前方以及其他分隔器19前方的周边部段中，壳体9具有冷却部25，所述冷却部在附图中通过冷却片表示。在沿转子2的转动方向P位于附加的分隔器27前方以及其他分隔器19前方的工作腔5中进行压缩期间，壳体9的冷却部25冷却工作气体，这实现了内燃机I的更大程度的压缩，由此改善其效率并且减少热负荷。溢流导路28同样具有通过冷却片表示的冷却部37。
[0045]当沿转子2的转动方向P在工作腔5的后端部上的部位10经过其他两个滑动体
13、14时，终止从工作腔5压缩和挤压工作气体。两个滑动体13、14密封地贴靠在部位10上，从而使得存储部22与沿转子2的转动方向P位于转子2的部位10前方以及后方的工作腔5分隔开(图3)，所述转子2的部位10处于所述两个工作腔5之间。
[0046]通过燃料入口 30将燃料喷入到存储部22中。所述燃料是氢气或比例为大约2:1的天然气和氢气的混合物。也能够喷入其他燃料。还能够将燃料喷入到沿转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的工作腔5中。在那里，燃料能够附加地或者替代地被喷入存储部22中。此外，还能够将水喷入到沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的其中有工作气体燃烧的工作腔5中，用于为了热卸载进行内部冷却和/或提高内燃机I的效率(未示出)。当通过入口 20、29流入的工作气体是不含燃料的空气时，将燃料喷入到存储部22和/或沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的工作腔5中。通过入口 20、29还能够使已经含有燃料的工作气体、也就是空气和燃料的混合物流入。在这种情况下，能够省去将燃料喷入到存储部22和/或沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的工作腔5中。但也能够考虑，尽管如此还是将附加的燃料喷入到存储部22和/或沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的工作腔5中。
[0047]在转子2继续转动时，其他两个滑动体13、14再次沿着工作腔5的从壳体9的内壁8向工作腔5的基底6的圆弧形的部段7下降的前侧翼35滑动，正如在图4中看出的那样。在此，沿转子2的转动方向P位于前方的其他滑动体13借助其连续的内棱边密封地贴靠在侧翼35上，而沿转子2的转动方向P位于后方的其他滑动体14的斜槽23则将存储部22与当前沿转子2的转动方向P位于所述其他两个滑动体13、14后方的工作腔5相连接。因为所述其他两个滑动体13、14在倾斜下降的前侧翼35上在工作腔5的沿转子2的转动方向P的前端部上相对移动，因此存储部22朝斜槽23打开，工作气体从存储部22流入到工作腔5的沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的分腔内。当其他两个滑动体13、14借助其朝向转子2的端面贴靠在工作腔5的基底6的圆弧形的中心部段7上时，工作气体停止从存储部22流入到工作腔5中，正如图1所示的那样。因此，所述其他两个滑动体13、14形成气体控制系统，其控制工作气体从在转子2转动时位于所述其他两个滑动体13、14前方变小的工作腔5流入到存储部22中，并且随后控制工作气体从存储部22流入到位于其他两个滑动体13、14后方的、在转子2转动时又变大的工作腔5中。
[0048]当其他两个滑动体13、14已经关闭存储部22并且转子2的借以密封地贴靠在壳体9的内壁8上的部位10已经经过了预热塞24时(就在转子2在图1中所示的转动位置后不久)，工作气体自动在预热塞24处点火。也能够按照柴油发动机的形式在没有预热塞的情况下自点火，或者借助火花塞替代预热塞24点火。自点火的优点是，其不需要点火控制。工作气体的燃烧引起压力升高，所述压力升高作用到工作腔5的基底7的前侧翼35上并且将转矩作用到转子2上，所述转矩驱动所述转子转动。工作气体在工作腔5的沿转子2的转动方向P位于其他两个滑动体13、14后方的、由于转子2转动而变大的分腔5中膨胀，直至转子2在工作腔5的沿转子2的转动方向P的前端部上贴靠到壳体9的内壁8上的部位10已经经过出口 21，从而使工作腔5与出口 21相连接并且使工作气体流出。然后重新开始循环。
[0049]工作气体的所述四冲程循环在所有三个工作腔5内不断发生，从而除了中断几乎不断地驱动转子2，这使得转子2能够比较匀速地运转。
[0050]四个滑动体12、13、14、31的运动由转子2的轮廓控制、也就是由形成工作腔5的凹部4的基底6的形状以及工作腔5之间的转子2贴靠在壳体9的内壁8上的部位10控制。转子2形成所谓的凸轮盘，所述凸轮盘机械地控制所述滑动体12、13、14、31的运动。所述其他两个形成其他分隔器19的滑动体13、14同时也以所述方式形成用于控制气体进出存储部22的滑阀。
[0051]转子2通过形状锁合不可转动地容纳在转动轴线26上。轴26具有多齿轮廓并且转子2具有孔，所述孔具有一致的配对造型。如此选择轴26和转子2的孔的多齿轮廓，从而使其他转子2能够以例如30°的角度错位安装到轴26上。内燃机I由此能够同轴并排具有多个转子2，所述转子通过径向的中间壁相互分隔开。如此选择转子2的角度错位，从而使转子2的工作腔5均匀地沿周向相互错开。
【权利要求】
1.内燃机(1)， 具有转子(2 )，所述转子能够围绕转动轴线(3 )转动， 具有壳体(9)，所述壳体具有圆形的且与所述转子(2)同心的内横截面， 其中，所述转子(2)在其周边上具有至少一个凹部，所述凹部在有限的周边部段上延伸，在所述凹部的两个端部处，所述转子(2)贴靠在所述壳体(9)的内壁(8)上并且所述凹部在所述转子(2)与所述壳体(9)的内壁(8)之间围成工作腔(5)， 其中，所述壳体(9)具有用于工作气体的入口(20)和出口(21)， 具有能够向内和向外运动的分隔器(18、19)，所述分隔器布置在所述入口(20)与所述出口(21)之间，所述分隔器贴靠在所述转子(2)的周边上并且当所述至少一个工作腔(5)位于所述分隔器(18、19)的区域中时划分所述至少一个工作腔(5)， 具有其他能够向内和向外运动的分隔器(18、19)，所述分隔器贴靠在所述转子(2)的周边上、当所述至少一个工作腔(5)位于所述其他分隔器(18、19)的区域中时划分所述至少一个工作腔(5)，并且如此布置所述分隔器，从而当所述至少一个工作腔(5)既不与所述入口(20)也不与所述出口(21)连通时，所述分隔器位于所述至少一个工作腔(5)的区域中，并且 具有存储部(22)，当所述至少一个工作腔(5)的沿转子的转动方向位于所述其他分隔器(18、19)前方的分腔在所述转子(2)转动的情况下变小时，所述转子(2)将工作气体从所述至少一个工作腔 (5)挤压到所述存储部中，并且沿所述转子(2)的转动方向在所述其他分隔器(18、19)后方又使所述工作气体从所述存储部流入到所述至少一个工作腔(5)中， 其中，所述工作气体在所述至少一个工作腔(5)中沿所述转子(2)的转动方向在所述其他分隔器(18、19)后方燃烧，其中，所述至少一个工作腔(5)在燃烧期间与存储部(22)分隔开。
2.按照权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述存储器(22)具有气体控制系统。
3.按照权利要求2所述的内燃机，其特征在于，所述其他分隔器(18、19)具有两个滑阀。
4.按照权利要求3所述的内燃机，其特征在于，所述两个滑阀的滑动体(12、13、14)围成所述存储部(22)。
5.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述转子(2)具有三个分布在周边上的凹部(4 )，所述凹部在所述转子(2 )与所述壳体(9 )的内壁(8 )之间围出三个工作腔(5)。
6.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述至少一个凹部(4)具有基底(6)，所述基底具有在所述转子(2)的径向剖面中呈圆弧形的并且与所述转子(2)的转动轴线(3)同心的部段(7)，由所述至少一个凹部(4)的基底(6)中的所述部段沿两个周向上升直至所述壳体(9)的内壁(8)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述转子(2)在其周边上具有至少两个凹部(4)，所述凹部在所述转子(2 )与所述壳体(9)的内壁(8)之间围出至少两个工作腔(5)，所述内燃机(I)沿转子(2)的转动方向(P)在所述其中一个分隔器(12)后方并且在所述其他分隔器(13)前方具有附加的、能够向内和向外运动的分隔器(27)，所述分隔器(27)贴靠在所述转子(2)的周边上并且当所述工作腔位于所述附加的分隔器(27)的区域中时划分所述工作腔(5)，所述内燃机(I)具有溢流导路(28)，当所述工作腔(5)之一沿所述转子(2)的转动方向位于所述其中一个分隔器(18、19)后方并且当另一工作腔(5)沿所述转子(2)的转动方向位于所述其他分隔器(18、19)前方时，所述溢流导路将所述工作腔(5)之一与所述另一工作腔(5)相连接，并且所述内燃机(I)沿所述转子(2)的转动方向在所述附加的分隔器(27)后方具有入口(29)。
8.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述溢流导路(28)是能够关闭的。
9.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述壳体(9)沿所述转子(20)的转动方向在所述其中一个分隔器(18、19)后方并且在所述其他分隔器(18、19)前方具有冷却部(25)。
10.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述溢流导路(28)具有冷却部(37)。
11.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机(I)具有多个共轴的、相互不可转动的转子(2)，所述转子的工作腔(5)相互分隔开并且沿周向相互错开。
12.按照上述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机(I)具有通向所述存储部(22 )的燃料入口( 30` )。
【文档编号】F01C21/18GK103764951SQ201280024701
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年3月21日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】赖因哈德·迪姆 申请人:赖因哈德·迪姆