DE1290761B

DE1290761B - Kolbenmulde fuer Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit Schlupfeingriff

Info

Publication number: DE1290761B
Application number: DED42993A
Authority: DE
Inventors: Derndinger; Dr-Ing Hans-Otto; Lamm Heinz; Kortner Lothar
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-11-22
Filing date: 1963-11-22
Publication date: 1969-03-13
Also published as: US3288120A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmulde für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit Schlupfeingriff und am Kolben angeordneten Radialdichtungen, wobei die Kolbenmulde aus einem Mittelteil und sich daran tangential anschließenden und in ihrer Tiefe gegen das Mittelteil zunehmenden Einströmnuten besteht.
Bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen insbesondere in Trochoidenbauart ist zur Erzielung annehmbarer spezifischer Verbrauchswerte eine gute Gemischaufbereitung erforderlich, die wiederum maßgeblich durch die Erzeugung von dauerhaften Wirbeln in der Verbrennungsluft bzw. im Brennstoff-Luft-Gemisch gefördert wird.
Bei bekannten Rotationskolben-Dieselmaschinen mit Schlupfeingriff wird das Problem dadurch gelöst, daß eine Kolbenmulde im vorlaufenden Teil jeder Kolbenflanke angeordnet ist und eine flache Nut, die in der Mittellängsachse der Kolbenflanke liegt und etwa in der Mitte der Kolbenflanke beginnt, auf die Kolbenmulde zuläuft. Durch die Nut werden in der Endphase der Verdichtung die beiden Verdichtungsräume miteinander verbunden, so daß aus dem mit Bezug auf die Drehrichtung des Kolbens zurückliegenden Verdichtungsraum Luft in den anderen Verdichtungsraum und damit in die Kolbenmulde gedrückt wird, in welche der Brennstoff mit einer Lochdüse eingespritzt wird.
Für Rotationskolben-Dieselmaschinen mit Schlupfeingriff wurde zur Verbesserung der Gemischbildung auch bereits vorgeschlagen, die Kolbenmulden mit einem achsparallelen Teil zu versehen, an den sich an den beiden Enden in entgegengesetzter Richtung divergierende Kolbenmulden anschließen. Zwei Einspritzdüsen sind hierbei derart angeordnet, daß sie vom achsparallelen Teil der Kolbenmulde aus in entgegengesetzter Richtung spritzen.
Demgegenüber macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, bei einer gemischverdichtenden Rotationskolben-Brennkraftmaschine schon in der Ansaugphase durch die Bewegung des Kolbens Wirbel zu erzeugen, die bis zum Zündzeitpunkt erhalten bleiben. Außerdem einen kompakten Brennraum zu schaffen, in dem z. B. bei Benzineinspritzung eine Konzentration des eingespritzten Brennstoffes zur Erzielung einer Schichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches möglich ist. In Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß das Mittelteil im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Durch die Einströmnuten wird ein großer Teil der während des Saugtaktes in den Saugraum der Brennkraftmaschine strömenden Verbrennungsluft bzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches direkt in das rotationssymmetrische Mittelteil der Kolbenmulde geführt, wo die Verbrennungsluft bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch infolge des tangentialen Anschlusses der Einströmnuten an das Mittelteil eine kreisende Bewegung vollzieht. Der Wirbel wird während des Ansaugens laufend genährt, so daß er vorteilhaft bis in den Kompressionstakt hinein erhalten bleibt. Außerdem wird durch die Anordnung der Einströmnuten vorteilhaft erreicht, daß nach der Zündung zu Beginn der Expansionsphase über diese Einströmnuten eine drosselfreie Verbindung zwischen dem voreilenden und dem nacheilenden Verbrennungsraum über der Kolbenflanke hergestellt wird, was für einen günstigen Verbrennungsablauf vorteilhaft ist. Bei Hubkolbenmaschinen ist es an sich bekannt, den Mittelteil einer Kolbenmulde rotationssymmetrisch auszubilden.
Die kreisende Bewegung der Luft bzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Kolbenmulde kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gefördert werden, daß zentral in dem Mittelteil eine kegel- oder pilzförmige Erhebung angeordnet ist, deren höchste Stelle bis in die Ebene der Kolbenflanke reicht. Im Fall der Einspritzung von Brennstoff kann dieser auf die Erhebung gespritzt werden, so daß er in günstiger Weise verteilt und vom Wirbel in der Kolbenmulde erfaßt wird. Die Erhebung kann gleichzeitig auch als eine Art Verdampferplatte benutzt werden.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt F i g.1 schematisch einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Schlupfeingriff, F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Kolbenflanke und die F i g. 3 und 4 Querschnitte durch Kolbenflanken. Bei der Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Schlupfeingriff nach F i g. 1 ist innerhalb des Mantels 1 mit der zweibogigen inneren Mantelfläche 2 der dreieckige Kolben 3 in Pfeilrichtung 4 auf dem Exzenter einer nicht dargestellten Exzenterwelle umlaufend angeordnet. Im Bereich der achsnahen Zone 5 sind am Mantel 1 der Einlaßkanal 6 und der Auslaßkanal 7 angeordnet. Im Bereich der gegenüberliegenden achsnahen Zone 8 liegt die Zündkerze 9. Zwischen den beiden achsnahen Zonen 5, 8 befindet sich am Mantel 1 die Einspritzdüse 10, durch welche während des Saugtaktes Brennstoff quer durch den Saugraum 11 hindurch gegen eine Kolbenflanke 12 gespritzt wird, wenn sie jeweils die aus F i g.1 ersichtliche Stellung einnimmt. Eine Abdichtung des Kolbens 3 gegen die Mantelfläche 2 erfolgt durch die an den Ecken des Kolbens angeordneten Dichtleisten 13. In Achsrichtung besorgen besondere Dichtungen eine Abdichtung gegen Gas und Öl in Verbindung mit den Seitenteilen des Gehäuses der Maschine.
Damit eine gute Gemischaufbereitung in der Brennkraftmaschine entsteht, ist in jeder Kolbenflanke 12 eine Kolbenmulde angeordnet, die aus einem rotationssymmetrischen Mittelteil 14 und aus zwei Einströmnuten 15,16 besteht, die tangential an das Mittelteil 14 anschließen und in ihrer Tiefe gegen das Mittelteil zunehmen. Wie auch aus F i g. 2 hervorgeht, beginnt die Einströmnut 15 im Bereich der nachlaufenden Kolbenecke und wird bis zur Kolbenmulde 14 hin kontinuierlich tiefer, so daß sie an der tangentialen Einmündung in die Kolbenmulde deren Tiefe aufweist. Die Einströmnut 15 ist am Beginn im Bereich der nachlaufenden Kolbenecke verhältnismäßig breit. Bis zur Kolbenmulde hin nimmt die Breite der Einströmnut kontinuierlich ab. In gleicher Weise ist die Einströmnut 16 ausgebildet, die im Bereich der vorlaufenden Kolbenecke beginnt.
Während des Ansaugtaktes durch den Einlaßkanal 6 in den Saugraum 11 der Brennkraftmaschine strömende Verbrennungsluft wird durch die Einströmnuten 15,16 in Pfeilrichtung 17 in den Mittelteil 14 geleitet, wo sie infolge des tangentialen Anschlusses der Einströmnuten in Pfeilrichtung 18 eine kreisende Wirbelbewegung vollzieht. Diese Wirbelbewegung in Pfeilrichtung 18 wird unterstützt durch die zentrisch in dem Mittelteil 14 angeordnete Erhebung 19, auf welche im Fall der in F i g. 1 veranschaulichten Benzineinspritzung durch die Einspritzdüse 10 der Brennstoffstrahl gerichtet ist, so daß der Brennstoff ringsum gleichmäßig verteilt sich mit der in Pfeilrichtung 18 kreisenden Verbrennungsluft vermischen kann.
Gemäß F i g. 2 beginnen die Einströmnuten 1.5, 16 im Bereich der Kolbenecken in der Mitte des Kolbens und sind schräg nach dem Mittelteil 14 hin geführt. Die beabsichtigte Wirkung läßt sich natürlich auch dann erzielen, wenn die Einströmnuten 15,16 parallel zur Stirnwand des Kolbens verlaufen.
Für die Erhebung 19 in dem Mittelteil 14 sind vielerlei Ausführungsformen denkbar. Nach F i g. 3 kann die Erhebung 19 spitz ausgebildet sein. Im Fall des Ausführungsbeispiels nach F i g. 4 ist die Erhebung 19 abgerundet ausgebildet.
Je nachdem, ob der in der Kolbenmulde 14 in Pfeilrichtung 18 kreisende Luftwirbel in der Kolbenmulde gehalten werden soll oder ob dieser Luftwirbel mehr oder weniger stark aus der Kolbenmulde heraustreten soll, kann die Umfangswandung 20 des Mittelteils 14 der Kolbenmulde entsprechend geformt sein. Die in F i g. 3 mit vollen Linien ausgezogene Umfangswandung 20 läßt den Luftwirbel schwach aus dem Mittelteil heraustreten. Die mit gestrichelten Linien angegebene Form der Umfangswandung 20 a erlaubt, daß der Luftwirbel zum größten Teil aus dem Mittelteil heraustritt und die mit strichpunktierten Linien angedeutete Form der Umfangswandung 20 b bindet den Luftwirbel in dem Mittelteil 14 der Kolbenmulde.

Claims

Patentansprüche: 1. Kolbenmulde für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit Schlupfeingriff und am Kolben angeordneten Radialdichtungen, wobei die Kolbenmulde aus einem Mittelteil und sich daran tangential anschließenden und in ihrer Tiefe gegen das Mittelteil zunehmenden Einströmnuten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (14) im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
2. Kolbenmulde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in dem Mittelteil (14) eine kegel- oder pilzförmige Erhebung (19) angeordnet ist, deren höchste Stelle bis in die Ebene der Kolbenflanke (12) reicht.