DE1209356B

DE1209356B - Rotationskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1209356B
Application number: DEC24250A
Authority: DE
Inventors: Harry N Price; Alexander H Raye
Original assignee: Curtiss Wright Corp
Current assignee: Curtiss Wright Corp
Priority date: 1960-06-07
Filing date: 1961-05-30
Publication date: 1966-01-20
Also published as: US3103208A

Description

Rotationskolbenbrennkraf tmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben"Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, das sich aus zwei Seitenteilen und einem dazwischen angeordneten, im Querschnitt mehrbogigen Mantel zusammensetzt und in welchem exzentrisch ein mehreckiger Kolben drehbar angeordnet ist, der an seinen Ecken mit radial beweglichen, an der mehrbogigen Mantelinnenfläche entlanggleitenden Dichtleisten versehen ist und an seinen Stirnflächen axial bewegliche, zwischen den Dichtleisten sich erstreckende Stirnflächendichtungen aufweist, die an den Seitenwänden der Seitenteile entlanggleiten, und wobei in mindestens einer Seitenwand eine Einlaßsteueröffnung vorgesehen ist, die von den Stirnflächendichtungen überschliffen wird.
Wenn die Stirnflächendichtungen während des Umlaufs des Kolbens relativ zum Gehäuse die Einlaßsteueröffnung überschleifen, so kann es vorkommen, daß diese Dichtungen, die durch Federn an die betreffende Gehäuseseitenwand angedrückt werden, an der Schließkante der Einlaßsteueröffnung anschlagen. Dies kann eine Beschädigung der Kanten der Stimflächendichtungen und der Schließkante der Steueröffnung und sogar ein Zerbrechen der Stirnflächendichtungen zur Folge haben.
Bei schlitzgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschinen, bei denen ähnliche Probleme auftreten, ist es bekannt, die Schließkanten der Steuerschlitze so anzuordnen, daß ihr Verlauf von dem Verlauf der überschleifenden Kante des Kolbenringes abweicht. Dadurch wird erreicht, daß die Steuerschlitze scherenartig geschlossen werden, so daß ein Anschlagen der Kolbenringe an den Schließkanten vermieden ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Anschlagen der Stirnflächendichtungen an der Schließkante der Einlaßsteueröffnung zu vermeiden und gleichzeitig den Verbrennungsablauf in der Maschine zu verbessern. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Verlauf der Schließkante von dem Verlauf der überschleifenden Kante der Stirnflächendichtungen derart abweicht, daß das überschleifen an dem radial äußeren Ende der Schließkante beginnt und an dem radial inneren Ende aufhört.
Durch diese Maßnahme wird die Beobachtung ausgenutzt, daß das während der letzten Phase des Ansaugvorganges eingesaugte Kraftstoffluftgemisch besonders kraftstoffreich ist. Da beim Schließen der Einlaßsteueröffnung bereits der Verdichtungstakt begonnen hat, wird das zuletzt in die Arbeitskammer eintretende reiche Kraftstoffluftgernisch nicht wesentlich in der Kammer verteilt, sondern verbleibt überwiegend an der Stelle des Kolbens, an der der zuletzt abgem steuerte Teil der Einlaßöffnung liegt. Diese Stelle liegt bei dem erfindungsgemäßen Verlauf der Schließkante etwa in der Mitte der Kolbenflanke, also in dem Bereich, in dem nach erfolgter Verdichtung die Zündung vor sich geht. Durch die sich ergebende Ladungsschichtung wird also erreicht, daß die Verbrennung in der im Zeitpunkt der Zündung langgestreckten Arbeitskammer verbessert wird. Vorzugsweise erhält die Schließkante einen solchen Verlauf, daß der zuletzt abgesteuerte Teil der Einlaßsteueröffnung an einer Stelle des Kolbens liegt, die bei der Zündung der Zündkerze benachbart ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach F i g. 1, F i g. 3 die erfindungsgemäße Anordnung der Einlaßsteueröffnung im Moment des Überschleifens einer Stirnflächendichtung und F i g. 4 die Lage des Kolbens in bezug auf die Zündkerze im Moment der Zündung.
Es sei zunächst auf F i g. 1 und 2 Bezug genommen. Das Gehäuse 1 der Rotationskolben-Brennkraftmaschine besteht aus den beiden parallelen Seitenteilen 2 und 3 und einem diese verbindenden Mantel 4. Die Innenfläche 5 des Mantels 4 hat im Querschnitt die Form einer zweibogigen Epitrochoide. In dem Gehäuse 1 ist ein Kolben 6 drehbar auf einem Exzenter 7 angeordnet, der einen Teil einer Welle 8 darstellt, die in den Seitenteilen 2 und 3 drehbar gelagert ist. Der Kolben 6 weist drei Ecken 9 auf, welche radialbewegliche Dichtleisten 10 tragen. Diese Dichtleisten gleiten während der Relativbewegung des Kolbens zum Gehäuse ständig an der Innenfläche 5 entlang, wodurch drei volumenveränderliche Arbeits-kammern 11 zwischen den Flanken 12 des Kolbens 6 und der Innenfläche 5 gebildet werden. Die Relativbewegung wird durch ein Getriebe erzwungen, das aus einem am Kolben 6 befestigten Hohlrad 13 und einem damit im Eingriff stehenden Ritzel 14, das am Gehäuse 1 befestigt ist, besteht.
In dem Gehäuseseitenteil 3 ist ein Einlaßkanal 15 angeordnet, der in eine Steueröffnung 16 in der Seitenwand 3 a mündet. Im Mantel 4 sind ein Auslaßkanal 17 und eine Zündkerze 18 vorgesehen. Beim Umlauf des Kolbens 6 in Pfeilrichtung wird Frischgas durch den Einlaßkanal 15 in die Arbeitskammem 11 angesaugt. Diese Gase werden verdichtet, gezündet, expandieren und werden schließlich durch den Auslaßkanal 17 ausgeschoben. Diese vier Takte finden in jeder der Arbeitskammern mit entsprechender Phasenversetzung während einer vollständigen Umdrehung des Kolbens im Gehäuse statt.
Zur Abdichtung des Spaltes zwischen den Stirnflächen 19 und 20 des Kolbens 6 und den benachbarten Seitenwänden 2 a und 3 a sind Stirnflächendichtungen in Form von Dichtstreifen 21 axialbeweglich in Nuten 22 (F i g. 3) im Kolben 6 angeordnet. Diese Dichtstreifen 21 haben im Ausführungsbeispiel L-förmigen Querschnitt und erstrecken sich jeweils zwischen benachbarten Dichtleisten 10. Sie werden durch Federn an die benachbarte Seitenwand 2 a bzw. 3 a angedrückt. Die Gasdichtung wird vervollständigt durch Dichtbolzen 23, die zwischen den Dichtstreifen 21 und den Dichtleisten 10 angeordnet sind.
In F i g. 3 ist die Einlaßsteueröffnung 1.6 im Moment des überschleifens durch die Außenkante 25 des Dichtstreifens 21 in größerem Maßstab gezeigt. Wie ersichtlich, ist die Schließkante 24 so angeordnet, daß sie von der Kante 25 des Dichtstreifens 21 seherenartig überschliffen wird, wobei das überschleifen an dem radial äußeren Ende der Schließkante 24 beginnt und an dem radial inneren Ende aufhört. Durch diese Anordnung der Schließkante wird neben der scherenartigen Führung der Dichtstreifen 21 über die Schließkante 24 erreicht, daß der Abschnitt der Kolbenflanke 12, der zum Zeitpunkt der Zündung der Zündkerze 18 gegenüberliegt, sich beim Schließen der Einlaßsteueröffnung 16 nahe der radial inneren Ecke 26 derselben befindet. Es ist ein bekanntes Charakteristikum von Brennkraftmaschinen, daß der Kraftstoffanteil dem Luftanteil während des Ansaugens etwas nacheilt, so daß das zuletzt in die Arbeitskammer einströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch verhältnismäßig kraftstoffrei ist. Wenn dieses kraftstoffreiche Gemisch, welches sehr gute Verbrennungseigenschaften aufweist, im Zeitpunkt der Zündung in die Nähe der Zündkerze gebracht werden kann, so wird eine Anzahl vorteilhafter Wirkungen erzielt, so vor allem günstigere Zündbedingungen, schnellere und gleichbleibendere Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flammfront, weicherer Betrieb der Maschine und allgemein verbesserte Verbrennung.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich, wird der der radial inneren Ecke 26 der Einlaßsteueröffnung 16 benachbarte Teil der Schließkante 24 von dem Dichtstreifen 21 zuletzt übersteuert, so daß sich das zuletzt eingeströmte kraftstoffreiche Gemisch an einer Stelle der Kolbenflanke 12 befindet, die im Augenblick der Zündung der Zündkerze 18 gegenüberliegt (siehe F i g. 4).
Die Erfindung ist naturgemäß auch für Maschinen 01 geeignet, bei denen nicht nur im Seitenteil 3, sondern auch im Seitenteil 2 ein Einlaßkanal angeordnet ist. Sie ist auch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auch bei Maschinen mit mehr als zweibogiger Innenkontur sowie bei Drehkolbenmaschinen, d. h. Maschinen mit umlaufendem Gehäuse, anwendbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, das sich aus zwei Seitenteilen und einem dazwischen angeordneten, im Querschnitt mehrbogigen Mantel zusammensetzt, und in welchem exzentrisch ein mehreckiger Kolben drehbar angeordnet ist, der an seinen Ecken mit radial beweglichen, an der mehrbogigen Mantelinnenfläche entlanggleitenden Dichtleisten versehen ist und an seinen Stimflächen axial bewegliche, zwischen den Dichtleisten sich erstreckende Stirnflächendichtungen aufweist, die an den Seitenwänden der Seitenteile enlanggleiten, und wobei in mindestens einer Seitenwand eine Einlaßsteueröffnung vorgesehen ist, die von den Stirnflächendichtungen überschliffen wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Verlauf der Schließkante(24) der Einlaßsteueröffnung(16) von dem Verlauf der überschleifenden Kante (25) der Stirnflächendichtungen (21) derart abweicht, daß das überschleifen an dem radial äußeren Ende der Schließkante (24) beginnt und an dem radial inneren Ende aufhört.
2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei im Gehäuse eine Zündkerze angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkante (24) einen solchen Verlauf hat, daß der zuletzt abgesteuerte Teil (26) der Einlaßsteueröffnung (16) an einer Stelle des Kolbens (6) liegt, die bei der Zündung der Zündkerze (18) benachbart ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 684 331, 316 922; schweizerische Patentschrift Nr. 204 028; Zeitschrift: »MTZ«, Heft 2, Februar 1960, S. 33 bis 45.