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Die Erfindung betrifft eine mittelachsige Umlaufkolben-Brennkraftmaschine
mit in einem Gehäuse verzögert und beschleunigt umlaufenden Kolben, wobei im Gehäuse
eine mit dem Arbeitsraum verbundene Verbrennungskammer angeordnet ist. Umlaufkolbenmaschinen
mit einer derartigen Verbrennungskammer sind bisher als Fremdzündermaschinen in
der Form bekannt, daß die Verbrennungskammer die Form einer seitlichen Ausbauchung
des Arbeitsraumes hat, die mit diesem durch eine große, der gegenseitigen Durchdringung
entsprechende Öffnung, verbunden ist. Eine irgendwie geordnete und in dieser Weise
vorhersehbare Strömung der Ladung in der Verbrennungskammer ist dabei nicht zu erwarten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Umlaufkolben-Brennkraftmaschinen
durch Verbesserung der Verbrennung weiterzuentwickeln und auf diesem Weg eine gute
Aufbereitung des Kraftstoffes zu sichern. In diesem Sinne ist es weiterhin Aufgabe
der Erfindung, Umlaufkolben-Brennkraftmaschinen derart weiter auszugestalten, daß
sie für das Dieselarbeitsverfahren mit zerklüftetem Brennraum geeignet sind.
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Gemäß der Erfindung ist die Verbrennungskammer durch einen Zufuhr-
und einen Abfuhrkanal mit dem Arbeitsraum verbunden, wobei die Mündung des Zufuhrkanals
derart angeordnet ist, daß sie während der Expansionsphase vom nachlaufenden Kolben
überdeckt ist und die Mündung des Abfuhrkanals so angeordnet ist, daß sie während
der Kompressionsphase vom vorlaufenden Kolben überdeckt ist. Dadurch wird eine intermittierende
Gleichstrombewegung der Ladung in den Kanälen und im Zusammenhang damit eine geordnete
Strömung in der Verbrennungskammer erzielt, die eine gute Aufbereitung des Kraftstoffes
ermöglicht.
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In Weiterausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der
Abfuhrkanal zumindest annähernd den gleichen freien Durchtrittsquerschnitt aufweist,
wie die Verbrennungskammer. Dadurch wird erzielt, daß die brennenden Gase bzw. Verbrennungsgase
aus der Verbrennungskammer mit nur geringsten Strömungsverlusten in den Arbeitsraum
überströmen. Während bei Hubkolbenmaschinen mit Nebenbrennraum die brennenden Gase
auf dem Rückweg vom Nebenbrennraum immer unter Drosselverlusten den überströmkanal
passieren müssen, obwohl dieser im wesentlichen nur für die Strömung in den Nebenbrennraum
hinein von Bedeutung ist, ist durch die Anordnung gemäß der Erfindung erzielt, daß
durch das Einströmen der Ladung in die Verbrennungskammer durch den Zufuhrkanal
die zur Aufbereitung des Kraftstoffes und zumindest die erste Phase des Verbrennungsvorganges
gewünschte Strömung erzielt wird, andererseits aber Drosselverluste auf dem Weg
aus der Verbrennungskammer in den Arbeitsraum zumindest weitgehend vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung verengt sich der freie
Durchtrittsquerschnitt des Zufuhrkanals zur Verbrennungskammer hin und mündet dieser
tangential in die Verbrennungskammer, wobei diese eine stetig gekrümmte Wand aufweist.
Auch dadurch wird ein günstiger Strömungsverlauf erzielt und zwar wird die Strömung
im Zufuhrkanal beschleunigt und an der Wand der Verbrennungskammer stetig zu einer
Wirbelströmung umgelenkt. Es ist eine mit Selbstzündung arbeitende Hubkolbenmaschine
mit einer Wirbelkammer bekannt, bei der eine mit einem Kraftstoffspeicher verbundene
Vorlagerungskammer vorgesehen ist, die durch zwei Kanäle mit dem Weg der Verbrennungsluft
verbunden ist, von denen einer in den Hauptbrennraum oder den diesem nahen Teil
des überströmkanals mündet und der andere im Bereich der engsten Stelle des überströmkanals
mündet, wobei diese Kanalanordnung dazu dient, den Kraftstoff einspritzpumpenlos
unter Ausnutzung des Druckgefälles am Weg der Verbrennungsluft in diese einzusprühen.
Es kann als naheliegend angesehen werden, diese Anordnung auf eine Umlaufkolbenmaschine
gemäß der Erfindung zu übertragen. Bei der Hubkolbenmaschine der genannten Art wird
der Kraftstoff während des Ansaugtaktes in die Vorlagerungskammer gesaugt. Da bei
einer Umlaufkolben-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung dieser Effekt nicht auftritt,
ist, um eine solche Anordnung auch bei einer Umlaufkolbenmaschine anwenden zu können,
gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung zur weiteren Anpassung der bekannten
Anordnung an die Erfordernisse der Umlaufkolben-Brennkraftmaschine, ein weiterer
von der Vorlagerungskammer ausgehender Kanal vorgesehen, der andererseits in der
Wand des Arbeitsraumes in einem Bereich mündet, der während der Ansaugphase den
Arbeitsraum begrenzt. Dadurch wird es ermöglicht, auch eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine
mit Selbstzündung einspritzpumpenlos zu betreiben, wobei durch den dritten Kanal
der Kraftstoff in die Vorlagerungskammer angesaugt wird und durch das beim Strömen
der Verbrennungsluft durch den Zufuhrkanal auftretende Druckgefälle in diesem in
die Verbrennungsluft eingeführt wird. Der von der Vorlagerungskammer ausgehende,
in den dem Verbrennungsraum nahen Teil des Zufuhrkanals mündende Kanal mündet zweckmäßigerweise
an dessen engster Stelle oder zwischen dieser und der Verbrennungskammer, jedoch
in solchem Abstand von dieser, daß von der Luftströmung im überströmkanal mitgerissene
Kraftstofftröpfchen bis zur Einmündung in die Verbrennungskammer auf zumindest annähernd
die gleiche Geschwindigkeit wie die Luft beschleunigt werden. Dabei ist es besonders
zweckmäßig, wenn die lichte Weite des Zufuhrkanals auf die durch diesen während
der Verdichtungsphase zu drückende Luftmenge und auf den Krümmungshalbmesser der
Verbrennungskammer, in die der Zufuhrkanal tangential einmündet, derart abgestimmt
ist, daß die Luftgeschwindigkeit beim Eintritt in die Verbrennungskammer so groß
ist, daß in dieser eine Rotationsströmung derart hoher Strömungsgeschwindigkeit
entsteht, daß die von der Luftströmung mitgerissenen Kraftstofftröpfchen auf die
Wand der Verbrennungskammer ausgeschleudert werden. Zweckmäßigerweise ist an der
Einmündung des dritten Kanals, der in der während der Ansaugphase den Arbeitsraum
begrenzenden Wand mündet, an der Einmündung in die Vorlagerungskammer eine Einrichtung,
beispielsweise eine für Gas gut zu passierende, aber für Flüssigkeiten kaum passierbare
Drossel oder ein Ventil vorgesehen, die bzw. das das Eindringen von Kraftstoff in
diesen dritten Kanal, der auch mit einem Leckkraftstoffabfluß verbunden sein kann,
verhindert. Der Kraftstoff kann aber auch durch eine Fördereinrichtung, beispielsweise
eine Pumpe, der Vorlagerungskammer zugeführt, insbesondere
willkürlich
bemeßbar dosiert zugeführt werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Blick in ein aufgeschnittenes
Gehäuse einer Umlaufkolbenmaschine; F i g. 2 zeigt einen anderen Schnitt durch den
in F i g. 1 dargestellten Teil der Umlaufkolbenmaschine; F i g. 3 zeigt einen weiteren
Schnitt durch eine ähnliche Rotationskolbenmaschine, die gleichzeitig weiter ausgestaltet
ist, durch eine Einrichtung zum einspritzpumpenlosen Zuführen des Kraftstoffes.
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Das Gehäuse der Umlaufkolben-Brennkraftmaschine besteht aus einer
ebenen Wand 1 und einer zylindrischen Wand 2, wobei in diesem Gehäuse zwei
Umlaufkolben 24 mit ungleichförmiger Geschwindigkeit um die Mittelachse des
Gehäuses umlaufen, die an die Wände 1 und 2 mit Dichtungen
25 anliegen. In der ebenen Wand 1 des Gehäuses liegt die Mündung
3 des Zufuhrkanals 4, der andererseits mit seiner Mündung 5 in die
Verbrennungskammer 6 einmündet und zwar derart, daß eine Wand des Zufuhrkanals
4 an einer Stelle stetig absatzlos tangential in die Wand der Verbrennungskammer
6 übergeht. Die Verbrennungskammer 6 ihrerseits ist als Hohlzylinder ausgestaltet
und mündet mit der Mündung 7 in der ebenen Wand 1 des Gehäuses. Die Achse
des Zufuhrkanals 4 bildet mit einer senkrecht auf der Achse der Verbrennungskammer
6 stehenden Ebene einen spitzen Winkel, so daß die durch den Zufuhrkanal
4 strömenden Gase in die Kehle zwischen der zylindrischen Wand der Verbrennungskammer
6 und deren hinterer Wand 8 hingeleitet werden.
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In F i g. 2 ist der Schnitt durch die Verbrennungskammer 6 durch deren
Mittelachse gelegt, so daß die räumliche Anordnung nochmals besser zu erkennen ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während zwischen den beiden Umlaufkolben
24 die Verdichtung erfolgt, liegt die Mündung 3 des Zufuhrkanals
4 zwischen den Kolben 24 offen, so daß durch den Zufuhrkanal
4
verdichtete Luft in die Verbrennungskammer 6 übergedrückt wird und in dieser
eine kräftige Rotationsströmung bildet. Nunmehr wird durch in der Zeichnung nicht
dargestellte Weise Kraftstoff in die Verbrennungskammer 6 eingeführt und in dieser
zur Entzündung gebracht. Durch die weiter wandernden Umlaufkolben 24 ist
inzwischen die Mündung 3 abgedeckt worden und die Mündung 7 freigegeben worden,
so daß nunmehr die Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer 6 ungehindert durch
die öffnung 7 zwischen die Umlaufkolben 24 strömen.
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In F i g. 3 ist ein ähnlicher Ausschnitt aus einer weiter ausgestalteten
Umlaufkolben-Brennkraftmaschine dargestellt, wie in F i g. 2, wobei jedoch die Schnittebene
durch den Zufuhrkanal 14 gelegt ist und somit nahezu senkrecht steht auf
der Achse der Verbrennungskammer 16.
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In diesem Fall liegt also die ebene Wand 1 in einem Winkel
zur Blickrichtung, so daß von der Schnittstelle aus auf die Außenseite der ebenen
Wand des Gehäuses 1 gesehen wird. Der Zufuhrkanal 14
mündet mit der
Mündung 13 in der inneren Seite der ebenen Wand 1 und mit der Mündung 15 in die
Verbrennungskammer 16. Die Verbrennungskammer 16
ihrerseits mündet
wiederum mit der Mündung 17 in der ebenen Wand 1. In der Gehäusewand
1 unterhalb des Zufuhrkanals 14 sind zwei Bohrungen 9 und
10 angeordnet. Die Bohrung 10 ist in ihrem wesentlichen Teil erweitert
zu einer Vorlagerungskammer 11. Die Bohrung 9 geht durch die Vorlagerungskammer
11 hindurch und ist auf ihrem weiteren Teil durch einen Blindstopfen 12 abgeschlossen.
In die Bohrung, deren oberes Ende die Vorlagerungskammer 11 bildet, ist ein dieselbe
begrenzender Stopfen 18 eingeschoben, der seinerseits eine Bohrung 19 aufweist,
an die mittels einer Muffe 21 ein Rohr 20 angeschlossen ist, das zu
einem Kraftstoffspeicher führt. Auf der anderen Seite weist der Stopfen
18 einen rohrförmigen Fortsatz 22 auf. Ein dritter, in der Zeichnung
nicht weiter zu erkennender Kanal geht von der Mündung 23 in die Vorlagerungskammer
aus und endet in der ebenen Wand 1 an einer Stelle, an der diese den im Gehäuse
wandernden Arbeitsraum während der Ansaugphase begrenzt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während in dem im Gehäuse wandernden
Arbeitsraum angesaugt wird, pflanzt sich der Saugunterdruck über die Mündung
23 in die Vorlagerungskammer 11 fort, so daß durch die Bohrung
19 und das Rohr 20 Kraftstoff in die Vorlagerungskammer 11 eingesaugt
wird. Während der Verdichtungsphase im Arbeitsraum sind die Mündungen 13 des Zufuhrkanals
14 und die Mündung der Bohrung 9 von dem Drehkolben freigegeben und stehen
mit dem Arbeitsraum in Verbindung. Dadurch wird einerseits verdichtete Luft durch
den Zufuhrkanal 14 in die Verbrennungskammer 16 gedrückt und andererseits
Luft durch die Bohrung 9 in die Vorlagerungskammer 11 gedrückt und sprüht
aus dieser durch die Bohrung 10 Kraftstoff in den überströmkana114. Im Zufuhrkana114
wird der Kraftstoff von der Luftströmung erfaßt und in die Verbrennungskammer
16 mitgerissen, wo der Kraftstoff von der Rotationsströmung auf die Wand
der Verbrennungskammer 16 ausgeschleudert wird und von dieser verdampft und
verbrennt. Bis zum Beginn des wesentlichen Teils der Verbrennung ist der Arbeitsraum
zwischen den Kolben 24 im Gehäuse weitergewandert, so daß die Mündung 13
und die Mündung der Bohrung 9 von dem den betrachteten Arbeitsraum nachlaufenden
Umlaufkolben 24 verdeckt sind, während die Mündung 17 der Verbrennungskammer
16 freigegeben ist, so daß die Arbeitsgase aus der Verbrennungskammer 16
durch die Mündung zwischen die Umlaufkolben strömen.