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Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine
Gegenstand des Hauptpatents ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere
Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Umschließungskörper, dessen mehrbogige
innere Mantelfläche zusammen mit Seitenwänden einen Innenraum begrenzt, der senkrecht
zu den Seitenwänden von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein
mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis
zur Drehzahl der Exzenterwelle steht und an dessen den Seitenwänden benachbarten
Stirnflächen axial bewegliche, das Exzenterlager umgebende und an den benachbarten
Seitenwänden entlanggleitende Dichtungen vorgesehen sind. Um eine Kühlung des Kolbens
derartiger Rotationskolben-Brennkraftmaschinen durch ein gasförmiges Kühlmittel
zu bewirken, ist nach dem Hauptpatent 1136 532 der Kolben mit einem gegen
eine Gehäuseseitenwand hin offenen, von gasförmigen Kühlmittel durchströmten Hohlraum
versehen, wobei in dieser Seitenwand Kühlmitteleinlaßkanäle angeordnet sind, die
innerhalb einer Zone liegen, die von den an dieser Seitenwand entlanggleitenden
Stirnflächendichtungen des Kolbens ständig umschlossen ist. Auf diese Weise wird
eine gute Innenkühlung des Kolbens erreicht.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Kolbenkühlung nach dem Hauptpatent
zu verbessern, da es sich herausgestellt hat, daß bei Hochleistungs-Brennkraftmaschinen
dieser Art und insbesondere bei hohen Drehzahlen die Innenkühlung allein nicht immer
ausreicht, um eine überhitzung des Kolbens zu vermeiden.
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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Maschinenform
zu verwenden, bei welcher die innere Mantelfläche des Umschließungskörpers in an
sich bekannter Weise dreibogig ist und der Kolben vier Ecken aufweist, wobei in
an sich gleichfalls bekannter Weise in dem Gehäuse Kanäle für den Einlaß und Auslaß
von Kühlluft vorgesehen sind, deren Steuerfenster in einem Bogen des Innenraums,
in dem keine Verbrennung stattfindet, angeordnet sind und vom Kolben übersteuert
werden. Auf diese Weise wird außer der Innenkühlung auch noch eine Kühlung der Kolbenflanken
von außen erreicht, wodurch eine Überhitzung des Kolbens auch bei hohen Drehzahlen
wirksam verhindert ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzip
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine
und Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1. Das Gehäuse der Brennkraftmaschine
besteht aus den beiden Seitenwänden 1 und 2 und dem dazwischen angeordneten, im
Querschnitt dreibogigen Umschließungskörper oder Mantel 3. Die Seitenwände 1 und
2 sind mit Lagerflanschen 1' bzw. 2' versehen, in denen über Lager 4 und 5 eine
Welle 6 gelagert ist, die einen Exzenter 7 aufweist, auf welchem über ein Lager
8 der Kolben 9 drehbar angeordnet ist. Der Kolben 9 weist vier Ecken 10 auf, in
denen radial bewegliche Dichtleisten 24 angeordnet sind, die ständig an der inneren
Mantelfläche 11 entlanggleiten, wodurch vier volumenveränderliche Arbeitskammern
32 gebildet werden. Ein Getriebe 12, 13 sorgt für ein bestimmtes Drehzahlverhältnis
zwischen Kolben 9 und Exzenterwelle 6, das im Ausführungsbeispiel 1: 4 beträgt.
Auf der Exzenterwelle 6 sind Schwungräder 14, 42 aufgekeilt, von denen das Schwungrad
14 mit Gebläseschaufeln 15 ausgestattet und durch einen Gehäusedeckel 16 abgedeckt
ist.
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In diesem Gehäusedeckel 16 ist ein Ansaugkanal 17 für Frischgase
angeordnet, der an einen Vergaser angeschlossen ist. Der Lagerflansch 2' der Seitenwand
2 weist Kanäle 19 zur Weiterleitung der Frischgase auf. Diese Kanäle können mit
Leitschaufeln versehen werden und münden in einen Ringraum 20 in der Seitenwand
2, der zu dem Kolben 9 hin offen ist und in der von dessen Stirnflächendichtungen
40 ständig umschlossenen Zone 41 (Fig. 2) liegt. Der Kolben 9 weist einen Hohlraum
21 auf, der zu beiden Seitenwänden 1 und 2 hin offen ist. In. der Seitenwand 1 ist
ein überströmkanal 22 vorgesehen, der von einem ebenfalls innerhalb der von den
Stirnflächendichtungen
40 des Kolbens 9 ständig überdeckten Zone
liegenden Ringraum 23 ausgeht und von der Außenbegrenzung des Kolbens 9 derart übersteuert
wird, daß er den Hohlraum 21 während des Ansaugtaktes einer Arbeitskammer
32 mit dieser in Verbindung bringt. Die Frischgase werden durch den Unterdruck in
der Arbeitskammer und durch das Gebläserad 14 angesaugt und gelangen über die Kanäle
19 und den Ringraum 20 in den Hohlraum 21 des Kolbens 9, von wo aus sie durch den
Ringraum 23 und den überströmkanal 22 in die sich im Ansaugtakt befindliche Arbeitskammer
32 strömen können. Zusätzlich oder an Stelle des Überströmkanals 22 kann auch in
der Seitenwand 2 ein entsprechender lTberströmkanal angeordnet werden. Die Wandungen
des Läuferhohlraumes 21 werden .durch die vorbeistreichenden Frischgase gekühlt,
wobei die Verdampfungswärme der Kraftstoffbestandteile die Kühlwirkung verstärkt.
Rippen 43 dienen zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der überströmkanal 22, durch den das
Kraftstoffluftgemisch nach Freigabe durch die Kolbenkante aus dem Kolbenhohlraum
21 in die betreffende Arbeitskammer überströmen kann, nach der achsennahen Zone
33 der inneren Mantelfläche 11, bezogen auf die Drehrichtung des Kolbens, angeordnet.
Nahe der achsennahen Zone 34 ist eine Zündkerze 45 und vor der dritten achsennahen
Zone 35 ist ein Auslaßkanal 36 für das Ausschieben der verbrannten Gase vorgesehen.
Durch diese Kanalordnung läßt sich bekannter Weise ein vollständiges Viertaktverfahren
in jeder Arbeitskammer durchführen.
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Um eine Außenkühlung des Kolbens 9 zu erreichen, sind in dem Bogen,
der dem mit dem Auslaßkanal 36 versehenen Bogen in Drehrichtung des Kolbens folgt,
ein Einlaßkana137 und ein Auslaßkanal 38 für Frischluft im Mantel 3 vorgesehen.
Jede Arbeitskammer durchläuft also folgende Takte: 1. Ansaugen von Kraftstofflüftgemisch,
2. Verdichten der angesaugten Ladung und Zündung, 3. Expansion, 4. Ausschieben der
verbrannten Gase, 5. Ansaugen von Frischluft, 6. Ausschieben von Frischluft. Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
1'äßt sich auch auf Maschinen anwenden, die mit direkter Kraftstoffeinspritzung
arbeiten, bei denen also reine Luft angesaugt wird, oder auf Maschinen, bei denen
die den Kolben durchströmende Luft nur als Spülluft oder nur als Kühlluft verwendet
wird. Im letzteren Falle fällt der überströmkanal 22 weg, und das Einsatzstück 1'
ist statt dessen mit den Kanälen 19 entsprechenden Kanälen versehen, während die
Zuführung der Frischgase durch einen eigenen Einlaßkanal erfolgt.