DE1526380A1 - Gemischverdichtende Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft · O 4 D 3 8 O Daim 7076/4

Stuttgart - Untertürkheim 5. Mai 1966

Gemischverdichtende Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in Trochoidenbauart, mit einem aus einem Gehäusemantel und Seitenteilen bestehenden Gehäuse, mit einem mehreckigen Kolben in dem Gehäuse, der auf dem Exzenter einer in den Seitenteilen gelagerten Exzenterwelle relativ zum Gehäuse und zur Exzenterwelle umlaufend angeordnet ist, und mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal, deren Steueröffnungen in der Laufbahn des Gehäusemantels angeordnet sind und die vom Kolben gesteuert werden.

Im praktischen Betrieb von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart hat es sich gezeigt, daß in der Saugkammer und in der Verdichtungskammer beim Leerlauf, d.h.. bei geschlossener Drosselklappe., sieh das Frischgas jeweils im Bereich der nachlaufenden Kolbenecke befindet, und daß bei Teillast, vor allem bei Vergaserbetrieb, jeweils im Bereich der nachlaufenden Kolbenecke ein überfettetes Gemisch vorhanden ist. Bei Leerlauf kommt dies daher, daß wegen der großen Überströmquerschnitte bei der geschlossenen Drosselklappe zunächst Abgas vom Auslaß her angesaugt wird und erst nach Schluß des Auslasses Frischgas in den nachlaufenden Teil der Saugkammer eintritt. Bei Teillast sammeln sich im nachlaufenden Teilder Saugkammer nicht vergaste Brennstofftröpfchen infolge ihrer größeren Masse. Das

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Frischgas ist sehr schlecht zündfähig, weil es erst dann an die Zündkerze kommt, wenn der Druck schon abgefallen ist, und weil die großen Brennraum oberflächen eine Abkühlung bewirken. Bei Leerlauf ergibt sich ein unregelmäßiger Lauf der Brennkraftmaschine, weil das Gemisch nicht regelmäßig zündet. Bei Vergaserbetrieb dagegen muß man sehr reich einstellen, damit an der Zündkerze noch zündfähiges Gemisch vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile beim Betrieb von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen zu beseitigen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise im Gehäusemantel an einer Stelle, an der im Augenblick des Überstreichens durch eine Kolbenecke zwischen der Verdichtungskammer und der Saugkammer ein Druckgefälle in Richtung nach der Saugkammer besteht, ein diese beiden Kammern verbindender Überströmkanal angeordnet ist, und daß in diesem Überströmkanal in der Nähe der Verdichtungskammer ein Drosselorgan angeordnet ist, das bei Leerlauf und Teillast geöffnet und im übrigen geschlossen ist.

Durch die Erfindung gelingt es auf einfache Weise, bei geöffnetem Drosselorgan in dem Überströmkanal Frischgas vom nachlaufenden Teil der Verdichtungskammer durch den Überströmkanal hindurch in den vorlaufenden Teil der Saugkammer zu drücken. Das Frischgas kommt dadurch im Zündtotpunkt an eine Stelle, wo es sich im Bereich der Zündkerze befindet. Gleichzeitig wird eventuell Vorhände- ' nes Kondensat durch die hohe Geschwindigkeit in dem Überströmkanal verdampft und aufbereitet. An der Zündkerze befindet sich ein gut zündfähiges Gemisch, im Bereich des nachlaufenden Teiles der Ver-

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dichtungskammer dagegen Abgas bzw. ein mageres Gemisch. In der Saugkammer ist im vorlaufenden Teil das übergeschobene Frischgas vorhanden, im mittleren Teil ist Abgas und im nachlaufenden Teil'ist schließlich wieder angesaugtes Frischgas vorhanden, das dann bei der weiteren Drehung des Kolbens wieder in den vorlaufenden Teil der nächsten Kammer geschoben wird. Man kann auf diese Weise sehr viel ärmer fahren und bekommt auf alle Fälle immer eine einwandfreie Verbrennung. Die Abgase enthalten keine unverbrannten Bestandteile mehr.

Auch für den Kaltstart ist der Überströmkanal von großem Nutzen, weil kondensierter Brennstoff immer.zurückbleibt und schließlich über den Oberströmkanal wieder auf die vorlaufende Seite gebracht wird und nicht etwa in die Kerambohrung hineingeschoben wird. Wenn auch nach dem Überströmkanal noch Kondensat vorhanden ist, wird dieses wiederum zurückbleiben und schließlich übergeleitet werden, solange, bis aller Brennstoff verdampft ist. Bei Vollgas verhält sich die Brennkraftmaschine genau wie bisher, weil dann das Drosselorgan geschlossen ist. Bei Vollgas ist die Brennstoff-Aufbereitung infolge der hohen Temperaturen besser. Die Gemischverteilung ist gleichmäßiger, da der Restgasanteil geringer ist, d. h. es wird über den ganzen Ansaugtakt angesaugt. Bei Einspritzung von Brennstoff kann man die Einspritzung so durchführen, daß das Gemisch am Ende sogar ärmer ist. Bei Vollgas muß das Drosselorgan im Überströmkanal auch deshalb geschlossen sein, weil der Kompressionsverlust dann nicht tragbar ist.

Es ist bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen anderer Bauart bekannt, im Gehäuse einen Überströmkanal vorzusehen, der zwei benachbarte Arbeitskammern kurzzeitig miteinander verbindet, wenn ein Druckgefälle in Richtung auf die nachlaufende Arbeitskammer be-

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steht. Dieser Überströmkanal dient dazu, die Kompression und dadurch die Leistung des Motors zu verändern. Zu diesem Zweck ist im Überströmkanal ein regelbares Ventil angeordnet, durch welches der Überströmquerschnitt veränderbar ist, um einen mehr oder weniger großen Teil der verdichteten Ladung in die Ansaugkammer zurückschieben zu können. Der Überströmkanal ist mit dem Vergaser verbunden, bildet also gleichzeitig einen Teil des Ansaugsystems. Ferner ist es bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart bekannt, Überströmkanäle vorzusehen, in welche Brennstoffleitungen münden, durch welche eine xsn einer Vorrichtung dosierte Menge flüssigen Brennstoffes in den Überströmkanal eingebracht wird. Schließlich ist es auch bekannt, einen Überströmkanal vorzusehen, um mit überströmender Luft eine Sperre gegen den Übertritt von Abgas in den Saugraum zu errichten. Der Gedanke, zündfähiges Gas durch den Überströmkanal von einer ungünstigen Stelle an eine günstige Stelle zu transportieren, läßt sich aus den bekannten Anordnungen von Überströmkanälen nicht ableiten.

In weiterer Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung kann der Eintrittsquerschnitt des Überströmkanales an der Verdichtungskammer und der Austrittsquerschnitt an der Saugkammer etwa gleich weit von der langen Achse des Gehäusemantels entfernt liegen und der Abstand zwischen den beiden Querschnitten kann so gewählt werden, daß die Überströmdauer etwa 90° bis 130° Exzenterwellenwinkel beträgt.

Vorteilhaft kann das Drosselorgan mit der Drosselklappe im Einlaßkanal verbunden sein.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine üblicher Bauart ohne erfindungsgemäßen Überströmkanal und

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit Überströmkanal.

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Nach Fig. 1 ist in dem Gehäusemantel 1 der Brennkraftmaschine neben dem Auslaßkanal 2 der Einlaßkanal 3 angeordnet. Die Steueröffnungen beider Kanäle liegen in der im Gehäusemantel 1 vorgesehenen Laufbahn^ für den Kolben 5, der auf dem Exzenter 6 der Exzenterwelle 7 in Pfeilrichtung 8 umlaufend angeordnet ist. Bei seinem Umlauf steuert der Kolben 5 mit seinen Ecken, in denen Dichtleisten 9 angeordnet sind,, den Einlaßkanal 3 und den Auslaßkanal 2.

Wenn bei Leerlaufdrehzahlen die im Einlaßkanal angeordnete Drosselklappe 10 geschlossen ist, befindet sich in der Saugkammer 11 und in der Verdichtungskammer 12 zum größten Teil nur Abgas. Lediglich im Bereich der jeweils nachlaufenden Kolbenecken sind die horizontal schraffierten Anteile von Frischgas vorhanden, die in der Verdichtungskammer 12 nicht bis in den Bereich der Zündkerze 13 zum Zeitpunkt der Zündung gelangen. Bei Teillast und insbesondere bei Vergaserbetrieb sind die größten Teile der Saugkammer 11 und der Verdichtungskammer 12 mit einem mageren, zur Zündung im allgemeinen nicht ausreichenden Gemisch angefüllt, während in den Bereichen der jeweils nachlaufenden Kolbenecken die horizontal schraffierten Anteile eines überfetteten Gemisches vorhanden sind. Dieses überfettete Gemisch ist schlecht zündfähig, weil es erst an die Zündkerze 13 kommt, wenn der Druck schon abgefallen ist, so daß es deshalb schlechter verbrennt.

Um die Frischgasanteile von der jeweils nachlaufenden Kolbenecke an die jeweils vorlaufende Kolbenecke zu transportieren, ist gemäß Fig. 2 an dem Gehäusemantel 1 der Überströmkanal 14 an einer Stelle angeordnet, an der im Augenblick des Überstreichens durch eine Kolbenecke zwischen der Verdichtungskammer 12 und der Saugkammer ein Druckgefälle in Richtung nach der Saugkammer vorhanden ist. Der Eintrittsquerschnitt 15 des Überströmkanals liegt in der Verdichtungs-

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kammer 12, der Austrittsquerschnitt 16 in der Saugkammer 11. Beide Querschnitte sind von der langen Achse 17 des Gehäusemantels 1 gleich weit entfernt. Insgesamt beträgt der Abstand der Querschnitte etwa 30 bis 40 Grad Exzenterwellenwinkel. In der Nähe des Eintrittsquerschnittes 15 ist das Drosselorgan 18 angeordnet, das mit der Drosselklappe 10 im Einlaßkanal 3 derart verbunden ist, daß es bei Leerlauf und Teillast offen, im übrigen aber geschlossen ist.

Der nach Fig. 1 und 2 zunächst jeweils im Bereich der nachlaufenden Kolbenecke angeordnete Anteil an Frischgas (horizontal schraffiert) ist bei der Brennkraftmaschine nach Fig. 2 aus der Verdichtungskammer 12 durch den Überströmkanal 14 in die Saugkammer 11 gedrückt worden, und zwar in den vorlaufenden Teil der Saugkammer, so daß das Frischgas dann mit dem Umlauf des Kolbens in der Verdichtungskammer 12 direkt vor die Zündkerze 13 gelangt. Die nicht schraffierten Teile der Saugkammer 11 und der Verdichtungskammer 12 sind bei geschlossener Drosselklappe 10 im Ansaugkanal 3 jeweils mit Abgas gefüllt. Trotz dieser verhältnismäßig hohen Anteile an Abgas wird durch den Transport des Frischgasanteiles von der nachlaufenden zur vorlaufenden Kolbenecke eine sichere Zündung gewährleistet. Man kann auf diese Weise sehr viel ärmer fahren und man bekommt auf alle Fälle immer eine gute Verbrennung. Die Abgase enthalten keine unverbrannten Bestandteile mehr.

Das Drosselorgan 18 ist in geeigneter Weise mit der Drosselklappe derart verbunden, daß mit zunehmender Öffnung der Drosselklappe 10 > das Drosselorgan 18 geschlossen wird, so daß Kompressionsverluste vermieden werden.

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Claims (3)

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1. /tSemischverdichtende Rotationskolben-Brennkraftmaschine j — insbesondere in Trochoidenbauart, mit einem aus einem Gehäusemantel und Seitenteilen bestehenden Gehäuse, mit einem mehreckigen Kolben in dem Gehäuse, der auf dem Exzenter einer in den Seitenteilen gelagerten Exzenterwelle relativ zum Gehäuse und zur Exzenterwelle umlaufend angeordnet ist, und mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal, deren Steueröffnungen in der Laufbahn des Gehäusemantels angeordnet sind und die vom Kolben gesteuert werden, · dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im Gehäusemantel an einer Stelle, an der im Augenblick des Überstreichens durch eine Kolbenjcke zwischen der Verdi chtungskammer (12} und der Saμgkammer (11) ein Druckgefälle in Richtung nach der Saugkammer besteht, ein diese beiden Kammern verbindender Überströmkanal (14) angeordnet ist., und daß in diesem Überströmkanal in der Nähe der Verdichtungskammer ein Drosselorgan (18) angeordnet ist, das bei Leerlauf und Teillast geöffnet und im übrigen geschlossen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt (15) des Überströmkanales (14) an der Verdichtungskammer (12) und der Austritts querschnitt (16) an der Saugkammer (11) etwa gleich weit von der langen Achse (17) des Gehäusemantels (1) entfernt liegen und der Abstand zwischen den beiden Querschnitten etwa eine Überströmdauer von 90 bis 130 ° Exzenterwellenwinkel ergibt.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (18) mit der Drosselklappe (10) im

Einlaßkanal (3) verbunden ist. 009825/0

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