DE1451878A1

DE1451878A1 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1451878A1
Application number: DE19651451878
Authority: DE
Inventors: Yoshitsugu Hamada
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-24
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3319612A; GB1125125A

Description

P 14 51 878.6 (T 983 Ia/46a5)

Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, inabesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem wassergekühlten Gehäuse, dessen Mantel mit mehrbogiger Innenfläche zusammen mit ebenfalls wassergekühlten Seitenteilen einen Innenraum begrenzt, der senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert iat, der mit einer in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle stehenden Drehzahl umläuft, und Hohlräume enthält, die mit in den Seitenteilen vorgesehenen Einlaß- und Überströmkanälen fUr ein der Kühlung des Kolbens dienendes Brennstoff-Luftgemisch in Verbindung stehen.

Bei den bekannten Rotationskolben-Brennkraftmaschlnen dieser Art (dt.Pat. 1 136 532) sind die Itlhrungewände für das durch den Hohlraum zum Zwecke der Kolbenkühlung hindurchströmende Brennstoff-Iuftgemisch im wesentlichen parallel zur Exzenterwelle angeordnet. Durch die Bewegung des Kolbens wird auf das angesaugte Brennstoff-Luftgemisch innerhalb dieses Hohlraumes eine Kraft ausgeübt, die die Gasströmung stört und somit die Aufladung der Brennkraftmaschinen verschlechtert.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs erläuterten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß ohne Störung der Gasströmung, ä_oh.» OiUt¹S eine nachteilige Beeinträchtigung der Aufladung der Brennkraftmaschine eine gute Kühlung dea Kolbens erzielt wird. Da gasgekühlte Kolben allgemein eine höhere Temperatur aufweisen als flüssigkeitsgektthlte Kolben, soll auch noch eine Überhitzung des Lagers des Kolbens vermieden werden.

Biese Aufgabe wird erflnäungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlräume in dem Kolben Führungsbande für das Brennst off -Luftgemisch: enthalten, die parallel ssu dem aus einer Vektoraddition der Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens und der mittleren Geschwindigkeit des den Kolben durchströmenden Brennstoff-luftgemisches resultierenden Vektors für die Relativgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches gegenüber dem Kolben verlaufen. Durch die führung der Gasmischung In einer Richtung, die sich aus der vektoriellen Addition der auf diese Gasmischung einwirkenden Kräfte ergibt, wird eine störungsfreie Strömung ermöglicht, die bei ausreichender Kühlung des Kolbens eine gute Füllung der Arbeitskammer ermöglicht. Bei Lagerung des Kolbens auf dem Exzenter der Exzenterwelle mittels eines mehrschallgen Lagere wird dessen überhitzung dadurch vermieden, daß die äußere, an dem Kolben anstoßende Lagerschale des Lagers auf Ihrer dem Kolben zugewandten Außenseite mit einer sich über nahezu die gesamte Breite der Schale erstreckenden rundumlaufenden Nut versehen ist. Hierdurch wird der Wärmeübergang von dem Kolben auf das Lager durch nahezu vollständige Unterbrechung der wärmeleitenden Xeile weitgehend unterbunden, wobei die in der umlaufenden Nut eingeschlossene Luft als

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Isolierung dient. Bei dieser Ausgestaltung werden aufwendige Kanalführungen für das zur Kühlung dienende Brennst off -üuftgerais eh vermieden, da die erforderliche Kühlleistung wesentlich geringer ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt* Es sseigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungebeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der Pig.1;

Pig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Mnie B-B der Pig.2;

Pig.3a ein Diagramm, das die relativen Geschwindigkeiten des Gasgemisches geiaäß Pig.3 veranschaulicht;

Fig. 4 ein vergrößerten Detail aus dem Schnitt gemäß Pig.1.

Die,dargestellte Kreiskolben-Brennkraftmaschine enthält ein Gehäuse,bestehend aus einem feststehenden Mantel 1, dessen Innenfläche die Porm einer mehrbogigen Epitrochoide aufweist. An beiden Seiten des Mantels sind Seitenteile 3 und 5 vorgesehen, die zusammen mit dem Hantel einen Innenraum begrenzen, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle 7 durchsetzt ist, auf deren Exzenter 7a mittels eines Lagers 11 ein Kolben 9 drehbar angeordnet ist. Ober ein Hohlrad 15 und ein an dem Seitenteil^ angeordneten Ritzel 13, das mit dem Hohlrad 15 kämmt, wird erreicht, daß der Kolben ra.lt einem bestimmten Übersetzungsverhältnis gegenüber der Exzenterwelle in gleicher Drehrich-

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- 4 richtung wie dieae rotiert.

Zur Kühlung des Gehäuees sitm ein Kühlkanal 17 iia Mantel 1 UBd Etthlkanäle 19 bsw· 21 in den Seitenteilen 3 und für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen *

Jede der Kolbenflaolce begrenzt aussnraien mit der epitrochoidalen Innenfläche des Mantels 1 eine Arbeitskammer 23 _f deren Volumen sieh bei eines? Drehbewegung des Kolbens 9 vergrößert, eo daß in dieser Arbeitskammer ein Unterdruck entsteht· In dem Seitenteil 3 des Gehäuses ist ein Einlaötoanal 25 vorgesehen. Innerhalb des Kolbens 9 sind Hohlräume 27 vorgesehen,, die nacheinander über einen im Seitenteil 5 vorgesehenen Qberströmkanal 29 io Verbindung kommen^ der in die Arbeitskammer einmündet* Während des Ansaugvorgßnges gelangt also ein frisches Breanstoff-Iiuftgeiniech über den Einlaßkanal 25, einen Hohlraum 27 und den Überströmlcanal in die Arbeitskammer 23» wobei das Brennstoff-üuftgemiseh mit Schmieröl versetzt sein kann.

In dem GeschttindigteeitsßiegramEi gemäß Pig, 3a stellt der Vektor Vm die. mittlere.Geschwindigkeit des dem Kolben durchströmenden Gasgemisches dar5.der Vektor-U die Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens 9 und demgemäß der Vektor V die Geschwindigkeit deo gasförmigen Gemisches relativ sua Kolben.

Innerhalb des Hohlraumes 27 ist eine Pührungßwflnd 51 vorgesehen, welche jäusaanaen mit Piihrungsufinden 33 und 35* die den jeweiligen Hohlraum 27 begrenzen, in Richtung des Vektors V angeordnet aind. Hierdurch wird eine störungsfreie Strömung ermöglicht, die eine gute Füllung; der Arbelts

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kammer zur Folge bat. Durch die Strömung des kalten, gasförmigen Gemisches durch den Kolben 9 wird in Verbindung mit den Värmeabfluß über die Stirnflächen-Sichtungen eine wirksame Kühlung des Kolbens erzielt. Außerdem dient bei Zusatz von Schmieröl das Brennstoff-Luftgeraiseh auch sur Schmierung des lagern 11 sowie weiterer lager 39 und 4-1, die zur ^Tagerung der Exzenterwelle dienen.

Wie aus Pig.4 ersichtlich, weist das lager 11,das als Nadellager ausgebildet ist, einen äußeren lagerring 11a auf, an dessen äußeren Umfang eine Umfangsnut 11b τοη beträchtlicher Breite vorgesehen 1st. Der lagerring 11a stützt sich somit nur über schmale Randleisten an dem Kolben 9 ab, so daß er nur mit sehr geringen wärmeleitenden flächen mit dem Kolben 9 in Verbindung steht.

Obgleich sich das Ausführungsbeispiel nur auf eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine bezieht, ist es verständlich, daß eine derartige Ausgestaltung und Anordnung der Hohlräume zur Kühlung des Kolbens auch bei Drehkolben-Brennkraftmaschinen, d.h. Rotationskolbenmaschinen« bei denen, das Gehäuse einen Außenläufer bildet, In welchem der Kolben exzentrisch um eine feststehende Achse umläuft, anwendbar ist*

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Claims

H51878 - 6 Patentansprüche »mm ■■—!»■

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmasohlne mit einem wassergekühlten Gehäuse, dessen Hantel mit mehrbogiger Innenfläche zusammen mit ebenfalls wassergekühlten Seitenteilen einen Innenraun begrenzt, der senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, der mit einer in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle stehenden Drehzahl umläuft, und Hohlräume enthält, die mit in den Seitenteilen vorgesehenen Einlaß- und Oberstrumkanälen für ein der Kühlung des Kolbens dienendes Brennstoff-Luftgemisch in Verbindung stehen, dadurch, gekennzeichnet, daß die Hohlräume (27) In dem Kolben (9) Führungswände (31,33,35) für das Brennstoff-Luftgemisch enthalten, die parallel zu dem aus einer Vekto'raddltion der Umfangsgeschwindigkeit (U) des Kolbens und der mittleren Geschwindigkeit (V_ffl) des den Kolben durchströmenden Brennstoff-Luftgemisches resultierenden Vektor (V) für die Relativgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches gegenüber dem Kolben verlaufen.

2. BrenB&t'Aftnaeoeine nach Anspruch 1, deren Kolben Über ein mehrschallges lager auf dem Exzenter der Exzenterwelle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß 'die äußere, an den Kolben (9) anstoßende Lagerschale (11a) des Lagere (11) auf ihrer dem Kolben zugewandten Außenseite mit einer sieh über nahezu die gesamte Breite der Schale erstreckenden rundumlaufenden Nut (11b) versehen ist.

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