DE1301611B

DE1301611B - Innenachsige Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Schlupfeingriff

Info

Publication number: DE1301611B
Application number: DER36984A
Authority: DE
Inventors: Feller Fritz
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-11-27
Filing date: 1964-01-16
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3228183A; GB1008745A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer innenachsigen Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Schlupfeingriff und innenliegenden Dichtteilen mit einem übersetzungsverhältnis 2: 3 und einer innenachsigen Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff und einem übersetzungsverhältnis 2: 3, wobei der Mantel der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine in Drehrichtung des Kolbens gesehen vor jeder achsnahen Zone einen Auslaßkanal und nach jeder achsnahen Zone einen Einlaßkanal aufweist, während die Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Drehrichtung des Kolbens gesehen vor einer achsnahen Zone einen Auslaßkanal und nach einer achsnahen Zone einen Einlaßkanal aufweist, wobei ferner der Einlaßkanal der Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Auslaßkanal der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine und der Auslaßkanal der Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit dem in Drehrichtung folgenden Einlaßkanal der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine verbunden ist und wobei jeder Kolben drehbar auf einem Exzenter angeordnet ist.
Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Bauart sind die beiden Exzenter von Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine und Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine in bezug auf die Mäntel der Maschinen in ihrer Winkelstellung versetzt angeordnet. Bei einer bekannten Maschine besteht dabei der Nachteil, daß bei Öffnung des Auslaßsteuerfensters der Brennkraftmaschine ein schneller Strom heißer Gase auf die innere Mantelfläche trifft, so daß hier Beschädigungen hervorgerufen werden können. Außerdem ist dabei das Expansionsverhältnis erheblich größer als das Kompressionsverhältnis, da die Gase in einen verhältnismäßig großen Raum plötzlich eintreten.
Den obigen Nachteil vermeidet zwar eine andere bekannte Maschine dieser Bauart, die ein größtmögliches Expansionsverhältnis aufweist, jedoch ist hier bei der Kompression ein Kanal erforderlich, der komprimierte Luft enthält und dessen Volumen ungefähr zur Vermeidung größerer Drosselverluste dem beim Abschluß seiner Öffnung entsprechenden Volumen der Arbeitskammer entspricht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile dieser beiden bekannten Vorrichtungen dadurch zu vermeiden, daß sowohl das Expansionsverhältnis als auch das Kompressionsverhältnis in günstigem Rahmen liegen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß beide Exzenter in bezug auf die Mäntel der Maschinen die gleiche Winkelstellung haben.
Die durch Vermeidung der genannten Nachteile durch die phasengleiche Anordnung der beiden Kolben von Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine und Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine sind so erheblich, daß die relativ geringen Verluste, die durch ein überströmen in der Arbeitskammer vom Einlaß zum Auslaß der Viertakt-Brennkraftmaschine entstehen, ohne weiteres in Kauf genommen werden können. - Nachfolgend werden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform mit parallel zueinander angeordneten Exzenterwellen von Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine und Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine, F i g. 2 bis 5 die Maschine gemäß F i g. 1 in verschiedenen Betriebsstellungen, F i g. 6 eine Ausführungsform mit koaxialen Exzenterwellen im Schnitt nach der Linie X-X ge- mäß F i g. 7 und 8, F i g. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Y gemäß F i g. 6, F i g. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Z gemäß F i g. 6.
Der Kreiskolben 10 der Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine wird von einem auf der Exzenterwelle 12 sitzenden Ritzel angetrieben, das in ein Hohlrad 10 c des Kolbens 10 eingreift.
Die Exzenterwelle 13 der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine ist parallel zu der Exzenterwelle 12 angeordnet und treibt den Kreiskolben 11 über ein in ein Hohlrad 11 c eingreifendes, drehfest mit der Welle 13 verbundenes Ritzel. Die beiden Wellen 12 und 13 sind getrieblich derart miteinander verbunden, daß sie mit gleicher Drehzahl und gleichem Drehsinn (in Richtung der Pfeile 8) umlaufen. Die Kolben 10 und 11 laufen innerhalb des von dem Mantel 14 bzw. 15 gebildeten Raumes innerhalb des ruhenden Gehäuses 9 phasengleich um. Die Abdichtung gegenüber dem Mantel 14 bzw. 15 wird durch Radialdichtungen 10 b bzw. 11 b, an den Scheiteln 10 a bzw. 11 a der Kreiskolben 10 bzw. 11 bewirkt. Die Axialdichtung mit den Seitenteilen erfolgt durch aus der Zeichnung nicht ersichtliche Dichtungen. Die Mäntel 14 bzw. 15 umschließen zwei ineinandergreifende Kreiskammern 14 a bzw. 15 a. Die achsnahen Zonen des Mantels 14 liegen bei 21 und 22, während die achsnahen Zonen des Mantels 15 mit 16 und 17 gekennzeichnet sind. Der Kreiskolben 11 der Lademaschine, der größer ausgebildet ist als der Kreiskolben 10 der Brennkraftmaschine, bildet zusammen mit der inneren Mantelfläche und den Seitenteilen Arbeitskammern A, B, C, D, E. Der Kreiskolben 10 der Brennkraftmaschine weist an den radialen Umfangsflächen Kolbenmulden 18, 19 und 20 auf. Der Kreiskolben 10 bildet zusammen mit der inneren Mantelfläche 14 Arbeitskammern F, G, H.
Der Lufteinlaßkanal 23 mündet in Drehrichtung des Kolbens gesehen hinter der achsnahen Zone 17 in die Arbeitskammer A, während der Abgaskanal 24 vor der achsnahen Zone 17 aus der Kammer D austritt. Ein überströmkanal 25 verbindet die Kammer B vor der achsnahen Zone 16 der Abgaslademaschine mit der Kammer F hinter der achsnahen Zone 22 der Brennkraftmaschine. Ein weiterer überströmkanal 26 verbindet die Arbeitskammer H der Brennkraftmaschine vor der achsnahen Zone 22 mit der Arbeitskammer D der Abgas-Lademaschine hinter der achsnahen Zone 16.
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 27 und 28 speisen über Düsen 29 und 30 die Arbeitskammer G mit Brennstoff, der durch die Zünkerzen 31 bzw. 32 gezündet wird, die bei 33 bzw. 34 am Innenmantel angeordnet sind.
Der Arbeitszyklus ergibt sich aus den F i g. 2 bis 5. Wie mit I bis IV gekennzeichnet, vergrößert sich das Volumen der mit dem Einlaß 23 in Verbindung stehenden Arbeitskammer bei Drehung des Kreiskolbens 10, so daß Luft durch den Einlaß 23 angesaugt wird. Diese angesaugte Luft gelangt in eine Niederdruckverdichterstufe V bis VIII und von dort aus in die Hochdruckverdichterstufe IX bis XI. Während der Niederdruckverdichtung befindet sich ein Teil der zu verdichtenden Verbrennungsluft innerhalb der Kreiskammer 15 der Lademaschine und der übrige Teil innerhalb der Kreiskammer 14 der Verbrennungsmaschine. Am Ende der Niederdruckverdichtung befindet sich die gesamte verdichtete Luft innerhalb der Kreiskammer 14 der Verbrennungsmaschine.
Die Verbrennung findet statt, sobald die Luft auf das durch das Kennzeichen XI gekennzeichnete Volumen verdichtet wurde (F i g. 4).
Die darauffolgende Expansion findet in zwei Stufen statt, nämlich in einer Hochdruckstufe XII bis XIV und in einer Niederdruckstufe XV bis XVIII. Die Hochdruckexpansion XII bis XIV findet im wesentlichen völlig innerhalb der Kreiskammer 14 der Verbrennungskraftmaschine statt, während die Niederdruckexpansion XV bis XVIII teilweise oder vollständig in der Kreiskammer 15 der Lademaschine stattfindet.
Der Auspuffhub ist in den F i g. 2 bis 5 durch das sich verkleinernde Volumen XIX bis XXI gekennzeichnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 bis 8 der Zeichnung sind die beiden Kreiskolben 10 d bzw. 11 d mit ihrem Hohlrad auf Exzentern 36 bzw. 37 angeordnet, die auf einer gemeinsamen Welle 35 montiert sind. Die beiden Kreiskolben 10 d und 11 d rotieren demgemäß in ihren Kreiskammern 14 d bzw. 15 d im gleichen Drehsinn und mit der gleichen Drehzahl. Sie haben in den Darstellungen gemäß F i g. 7 und 8 nur scheinbar einen gegenläufigen Drehsinn, weil diese Darstellunaen von zwei verschiedenen Seiten aus betrachtet sind. In gleicher Weise wie in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mündet ein Lufteinlaßkanal 23 d in die Kreiskammer der Lademaschine, und ebenso ist ein Auslaß 24d vorgesehen. Ein Überströmkanal 25 d verbindet die Kreiskammein 14 d und 15 d über Fenster 25 e, 25 f, und ein Überströmkanal 26 d verbindet die Kreiskammern 14 d und 15 d über Fenster 38, 39 des Mantels. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das übersetzungsverhältnis der Exzenter 36, 37 und der Welle 35 2: 3.

Claims

Patentanspruch: Brennkraftmaschine, bestehend aus einer innenachsigen Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Schlupfeingriff und innenliegenden Dichtteilen mit einem übersetzungsverhältnis 2 : 3 und einer innenachsigen Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff und einem übersetzungsverhältnis 2: 3, wobei der Mantel der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine in Drehrichtung des Kolbens gesehen vor jeder achsnahen Zone einen Auslaßkanal und nach jeder achsnahen Zone einen Einlaßkanal aufweist, während die Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Drehrichtung des Kolbens gesehen vor einer achsnahen Zone einen Auslaßkanal und nach einer achsnahen Zone einen Einlaßkanal aufweist, wobei ferner der Einlaßkanal der Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Auslaßkanal der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine und der Auslaßkanal der Viertakt-Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit dem in Drehrichtung folgenden Einlaßkanal der Abgas-Lade-Kreiskolbenmaschine verbunden ist und wobei jeder Kolben drehbar auf einem Exzenter angeordnet ist, d a - durch gekennzeichnet, daß beide Exzenter in bezug auf die Mäntel der Maschine die gleiche Winkelstellung haben.