DE1451781C3 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und innenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Mantel mit Radialdichtungen an seinen achsnahen Zonen und einem Kolben mit einer durch zwei teilbaren Anzahl von achsnahen Zonen, dessen Profil eine Trochoide, vorzugsweise eine Epitrochoide ist, wobei im Kolben Ein- und Auslaßkanäle zwischen kolbenstirnwandseitigen Öffnungen und Ein- und Auslaßöffnungen am Kolbenmantel vorgesehen sind.

Eine derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist durch die britische Patentschrift 964 083 bekannt.

Dabei liegen die Öffnungen der im Kolben befindlichen Gaswechselkanäle am Umfang des Kolbens nah beieinander im Bereich der achsfernen Zonen des Kolbens. Zur Durchführung des Viertakt-Verfahrens sind daher zusätzliche' Steuerelemente für den Gaswechsel erforderlich. :;-: .:.--■.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Viertakt-Arbeitsprozeß bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art mit einer Selbststeuerung zu verwirklichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen am Kolbenmantel im Bereich der achsnahen Zonen des Kolbens angeordnet sind.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag werden sowohl für die Steuerung des Viertaktprozesses mitumlaufende Seitenscheiben als auch hin- und hergehende Tellerventile und auch besonders angetriebene Drehschieber vermieden.

Gemäß der Erfindung sind die Ein- und Auslaßöffnungen über im Kolben befindliche Kanäle mit den Ein- und Auslaßöffnungen verbunden, die sich in den Stirnwänden des Kolbens befinden. Dabei erscheint es besonders zweckmäßig, wenn sich die Öffnung für den Einlaßkanal in der einen Kolbenstirnwand und

ίο die Öffnung für den Auslaßkanal in der anderen KoI- ; benstirnwand befinden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung führen die Öffnungen in den Kolbenstirnwänden mittelbar oder unmittelbar jeweils in einen abgedichteten Sammelraum des Gehäuses, wobei insbesondere darauf geachtet ist, daß der oder die Sammelräume für den Gaswechsel gegen die Ölwanne der Maschine hinreichend abgedichtet sind. Hierzu wird zweckmäßig eine berührungsfreie Abdichtung gewählt, die durch Labyrinthe gebildet wird. Im übrigen können an die Gassammeiräume einfach Leitungen nach außen angeschlossen werden, weil die Steuerung der Maschine durch die in der Kolbenumfangsfläche befindlichen Ein- und Auslaßöffnungen im Zusammenhang mit den Dichtleisten erfolgt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbcispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die

Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt duch eine Kreiskolben-Brcnnkraftmaschine, bei welcher das Kolbenprofil durch eine Epitrochoide mit zwei achsnahen Zonen bestimmt ist;

A b b. 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend der Abb. 1, jedoch für eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit vier achsnahen Zonen des Kolbens;

Abb. 3 zeigt in einem gegenüber den Abb. 1 und 2 größeren Maßstab einen Längsschnitt durch eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine, der dem Prinzip nach sowohl als Schnitt für eine Maschine nach A b b. 1 als auch für eine Maschine nach A b b. 2 gelten könnte. Die A b b. 3 ist gegenüber den A b b. 1 und 2 mehr konstruktiv gehalten.

In den drei Abbildungen sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwandt. Wirkungsgleiche Teile sind in der geänderten Ausführung mit einem Strich gekennzeichnet.

Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach A b b. 1 hat einen Kolben 1, dessen Profil durch eine Epitrochoide 2 bestimmt ist, die zwei achsnahe Zonen 3 und 4 hat. Das Profil des Mantels 6 verläuft nach der äußeren Hüllkurve der Epitrochoide 2. Die zur Abdichtung der Arbeitsräume notwendigen radial wirkenden Dichtleisten 7 sind in den Ecken der achsnahen Zonen des Mantels 6 angeordnet. Der Kolben 1 ist auf einem Exzenter 8 drehbar gelagert, dessen in den Seitenwänden 9 des Gehäuses 6 in Lagern 10 (A b b. 3) gelagerte Welle mit 11 bezeichnet ist. Zur kinematischen Lenkung des Kolbens 1 gegenüber dem Mantel 6 ist ein Getriebe vorgesehen, welches aus einem im Mantel 6 feststehenden Hohlrad 12 und einem mit dem Kolben 1. verbundenen Ritzel 13 besteht (Abb. 3). Das Getriebe ist doppelseitig ausgebildet, wobei sich die Zahnräder 12, 13 in vom Kolbenraum getrennten Gehäuseteilen befinden, die jeweils noch durch einen Ring 14 abgegrenzt sind.

Die durch die äußere Hüllkurve der Epitrochoide 2 bestimmte Innenfläche des Mantels 6 bildet zusammen mit Kolben drei Arbeitsräume 15, 16, 17, die jeweils mit einem Brennraum 18 verbunden sind, in

den eine Brennstoffeinspritzdüse 19 einmündet (Abb. 1).

Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine arbeitet im Viertaktverfahren. Die Steuerung des Ladungswechsels geschieht durch eine Einlaßöffnung 20 und eine s Auslaßöffnung 21, die auf demselben Umfangsbogen des Kolbenmantels zwischen den achsnahen Zonen 3 und 4 liegen, indem die Ein- bzw. Auslaßöffnungen 20, 21 entsprechend der Kolbenbewegung die radial wirkenden Dichtleisten 7 überlaufen.

Die Einlaßöffnung 20 und die Auslaßöffnung 21 sind über im Kolben befindliche Kanäle 24, 25 mit einer öffnung 22 bzw. 23 in der Kolbenstirnwand verbunden. Der zwischen der Einlaßöffnung 20 und der Öffnung 22 angeordnete Einlaßkanal ist mit 24 bezeichnet. Dementsprechend ist mit 25 der Auslaßkanal bezeichnet.

Aus der A b b. 3 ist ersichtlich, daß sich die Öffnung 22 für den Einlaßkanal 24 in der einen Kolbenstirnwand und die Öffnung 23 für den Auslaßkanal 25 in der anderen Kolbenstirnwand befinden. Zwecks Vereinfachung der Darstellung sind in der A b b. 3 die Öffnungen 22 und 23 so versetzt gezeichnet, daß sie in dem gezeichneten Schnitt zu sehen sind.

Die Öffnungen 22 und 23 führen in seitliche Sammelräume 26 und 27, die gegen die Ölräume der Maschine abgedichtet sind. Dabei erfolgt die Abdichtung durch berührungsfreie Labyrinthe.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden diese dadurch gebildet, daß mit dem Kolben 1 verbundene Seitenscheiben 28, deren radial nach außen gerichtete scheibenförmige Durchtritte 29 in die Sammelräume 26 bzw. 27 führen, in den den Sammelräumen 26 und 27 vorgelagerten scheibenförmigen Ringraum 30 mit geringem seitlichem Spiel eintauchen.

Die Wirkungsweise der Maschine nach A b b. 1 ist folgende: Die dargestellte Stellung des Kolbens 1 entspricht für den Arbeitsraum 15 der Stellung im oberen Totpunkt. Der Kolben hat zuvor die Verbrennungsluft verdichtet, so daß im Arbeitsraum 15 die Verbrennung vonstatten gehen kann, indem die Düse 19 den Brennstoff in den mit dem Arbeitsraum 15 verbundenen Brennraum 18 einspritzt. Durch den Einlaßkanal 24, der mit dem Arbeitsraum 16 in offener Verbindung steht, wird Verbrennungsluft angesaugt, während Abgase durch den Auslaßkanal 25 aus dem Arbeitsraum 17 ausgeschoben werden. Entsprechend der eingezeichneten Drehrichtung für den Kolben 1 vergrößert sich der Arbeitsraum 16, wogegen sich der Arbeitsraum 17 verkleinert. Wenn die Auslaßöffnung 21 die in Drehrichtung zunächst gelegene Radialdichtung 7 überläuft, ist der Auslaßvorgang beendet. Etwa gleichzeitig ist der Einlaßvorgang für den Arbeitsraum 16 beendet, weil die Einlaßöffnung 20 ebenfalls die in Drehrichtung nächst gelegene Radialdichtung 7 überläuft. Durch Versetzen der Ein- bzw. Auslaßöffnungen 20 und 21 längs des Kolbenumfangs können die Steuerzeiten beliebig verändert werden. Sobald der Arbeitsraum 15 mit dem Auslaßkanal 25 in Verbindung kommt, beginnt für den Arbeitsraum 15 der Auslaßtakt, für den Arbeitsraum 16 dagegen der Verdichtungstakt, für den Arbeitsraum 17 der Einlaßtakt. In der beschriebenen Art folgen für alle Arbeitsräume Einlaß, Verdichtung, Verbrennung mit Expansion und Auslaß in einer dem Viertaktverfahren entsprechenden Weise aufeinander.

Die Maschine nach A b b. 2 unterscheidet sich von der Maschine nach A b b. 1 dadurch, daß der Kolben 1 die zweifache Anzahl achsnaher Zonen und entsprechend mehr Einlaß- und Auslaßkanäle aufweist. Demgemäß ist auch die Anzahl der Arbeitsund Brennräume im Gehäuse größer. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, sie ist allgemein bei parallel- und innenachsigen Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit Kämmeingriff anwendbar, deren Kolben eine durch zwei teilbare Anzahl von achsnahen Zonen aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Parallel- und innenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine, · insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Mantel mit Radialdichtungen an seinen achsnahen Zonen und einem Kolben mit einer durch zwei teilbaren Anzahl von achsnahen Zonen, dessen Profil eine Trochoide, vorzugsweise eine Epitrochoide ist, wobei im Kolben Ein- und Auslaßkanäle zwischen kolbenstirnwandseitigen Öffnungen und Ein- und Auslaßöffnungen am Kolbenmantel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen (20, 2.1) am Kolbenmantel im Bereich der achsnahen ■ Zonen des Kolbens angeordnet sind.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (22) für den Einlaßkanal in der einen Kolbenstirnwand und die Öffnung (23) für den Auslaßkanal in der anderen Kolbenstirnwand befinden.

3. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22, 23) in den Kolbenstirnwänden mittelbar oder unmittelbar jeweils in einem abgedichteten Sammelraum (26, 27) des Gehäuses (6) führen.

4. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der Sammelräume (26, 27) berührungsfrei über Labyrinthe erfolgt.