DE1526392A1

DE1526392A1 - Rotationskolbenbrennkraftmaschine,insbesondere Kreiskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1526392A1
Application number: DE19661526392
Authority: DE
Inventors: Keylwert Dipl-Ing Johann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1966-03-17
Publication date: 1970-04-23
Also published as: AT287395B; GB1166713A; US3452723A; SE325169B

Description

Rotationskolbenbrennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolbenbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenbrennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolbenbrennkraftmaschine, bei welcher das Kolbenprofil durch eine Trochoide, vorzugsweise Epitrochoide, bestimmt ist und dementsprechend das Gehäuseprofil nach der äußeren Hüllkurve der Trochoide verläuft.

Die in der letzten Zeit durchgeführten Entwicklungsarbeiten an einer Rotationskoxbenbrennkraftmaschine mit Schlupfeingriff und innerer Hüllfigur der frochoide haben gezeigt, daß es aus Gründen der Erzielung einer besseren Verbrennunj; zweckmäßig ist, eine Rotationskolbenbrennkraftmaschine in Betracht zu ziehen, bei der eine beliebige Gestaltung des Brennraumes wie bei Ilr.bkolbenbrennkraftmaschinen möglich ist. Pur die vorstehend erwähnte Rotationskolben-brennkraftmaschine mit Kämmeingriff und äußerer Hüllfigur triffü dies zu. Es erscheint daher angezeigt, einer solchen Rotationskolbenbrennkraftmaschine zum Erfolg zu verhelfen.

Der Fachwelt sind diese Überlegungen an sich geläufig. Der Entwicklung einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine mit Kämmeingriff und äußerer Hüllfigur standen jedoch bisher erhebliche Schwierigkeiten im Ilinblik auf die Durchführung des erwünschten Yiertakt-

009817/0550 _BAD original

KLÖCKNER.HUMBOLDT-DEUTZ AG ■ KÖLN - 2 - 9.;.MOÜ

D ί ./26

Verfahrens etvcgegen. Wie aus der Lioeracur zw. entnehmen is^:., war ur;.n diesbezüglich bisher der Ileinung, daß zur VerwirklIviainj des 7i>.-r- ^'J:.tverfah ens '.Jellerveiioile, Drehschieber oder ni ,.-iElaufendo Seiuenscheiben für den Steuer vor gang notwendig v/ären, die einen erheblichen Aufwand bedeuten und in manch anderer Hinsicuu auch noch beträchtliche Schwierigkeiten bereiten.

Gegenüber der von der Fachwelt in der Entv/icklüng Ievorzu^ten Rotationskolbenbrennkraitmaschine mit Schlupfeingriff and innerer Hüllfigur der Trochoide weist die hier in Rede stehende Ro^ationskolbenbrennkraftmaschine eine Vielzahl von sleiclr..äßi~ ε'.ι-.f den Umfang verteilter Brennräiune und somit a-.ich Abgaslei ür-n^en b.j.£. Da für viele Verwendungszwecke eine Vielzahl von Abj&sleitangen unvorteilhaft ist, muß bei der Entwicklung auch dexa Proclem der Abj· slei tunken besondere Aufmerksamkoii; gewi^ao": worden.

Angesichts der /ors Gehenden Aus führung-, η ist es η -.-aiehr A _'gfc.1-ü der Erfindung, im Zusanimennang mi υ einec geringen Aufwand für die Verwirklichung des Vi er tak over fahr ens den Aufbc-.u d«r I-Iasci-ine hinsichtlich der Abführung der heißen Abgase besonders vorbeiiiiai ,s zu gestalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Urafang des Kolber.s eine durch zwei teilbare Anaahl von achsnahen Zonen aufweise und zwischen zwei aufeinanderfolgenden achsnahen Zonen sowohl mit einer Einlaßsteueröffnung als auch mit einer Auslaßsxeueröffnung versehen ist, die über im Kolben befindliche Kanäle od.dgl. nit Ein- und

009817/0550 . "-3 -

BAD ORiGiNAL

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZAG-KÖLN ~3>- 9.3.1966

D 66/26

Ί526392

Auslaßöffnungen verbunden sind, die sich in den Stirnflächen des Kolbens befinden, wobei sich die Einlaßöffnungen auf einer Btirnfläohe des Kolbens und die Auslaßöffnungen auf der anderen Stirnfläche des Kolbens befinden, und daß die Grundform der Maschine zwei Kolben aufweist, die mit ihren Auslässen einander zugerichtet sind.

Durch den erfindunjsgemäßen Vorschlag werden zusätzliche bewegliche Steüerorgane zur Verwirklichung des Yiertaktverfahrens vermieden. Die im Zusaramenhanj mit der besonderen Steuerung für den Viertakt vorgeschlagene Grundform der Maschine gewährleistet eine zentrale Sammlung der Abgase, die vom friebwerksraua vollkommen getrennt und gegenüber der Exzenterwelle leicht abgeschirmt werden kann. Bs ist ein Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Haschine, daß bei ihr keine Abdichtung des Getriebes zur kinematischen lenkung des Kolbens gegen Abgf-.se erforderlich ist. Die Abdient,..ng der Exzenterwelle jejen AV^.se er.'ol;t gemäß der Erfindung du.ch ein die Exzenterwelle umgebenes Vert-i. ι ingsjlied zwischen den beide:: .loüen. Von besonderem Yoruell kann j3 hierbei sein, wenn das Verbindungsglied zwischen den bei den Kolbe·, ,die beiden Kolben drehlcrtiftschlüssig miteinander ■■ eroinif-. Diese- Ilaßnahne jes^atcet es. das bei <i--r Ilascliine notwendige Svr.ohiv.*.' si: rgetriete einfacher z-a bauen und di:- Kräfte synnetrisoh ζλ · -seilen. Zur Abschirmung der Exzenterwelle jegei. iii }\Qiiicn AVj?.se kann dr.s VertindungsJ.ied zwischen den beiden Kolter mit ein:r Wärruisllation oder nit einer Kühlung oder nit leiden "ersehe:, werä-.':;. Vo·.: besonderem Vorteil ist es, wenn zu beiden Seiten

- 4 009817/0550

BAD

- 4 - 9-3.1966

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AO · KÖLN ρ 66/26

der Maschine, also auf den Einlaßseiten der Kolben, je ein Synchronisiergetriebe angeordnet ist.

Da die Auslaßöffnungen aller Brennkrammern in einen gemeinsamen Ab gas samraelrauin einmünden, ist es bei Vielkammermaeohinen notwendig, darauf zu achten, daß sich die Auspuffe gegenseitig nicht stören. Erfindungsgemäß werden hierzu in den gemeinsamen Abgassammelraum Mittel eingebaut. Solche Mittel sind beispielsweise ein mittiges Labyrinth, welches den AbgasBammelraum in zwei Räume unterteilt, wobei es lediglich Aufgabe des Labyrinthes ist, die gegenseitigen Druckstöße abzufan en. Das Labyrinth hat nicht die Aufgabe einer Dichtwirkung im üblichen Sinne, weil auf beiden Seiten desselben Abgas vorhanden ist. Eine gegenseitige Störung der Auspuffe kann auch durch eine geeignete Umlenkung der Abgase beim Auströmen aus den Auslaßöffnungun erzielt werden. Dies kann geschehen durch' an die Auelaßöffnungen des Kolbens abgeschlossene Umlenketücke, z.B'. kurze Rohrkrümmer. Diο Wirkung solcher Krümmer kann auch dadurch er- \ zielt werden, daß die zu den Auslaßöffnungen führenden Kanäle -im Kolben im Bereich der Auslaßöffnungen geneigt zu den Stirnfläohen des Kolbens verlaufen.

Die Erfindung ist nich, auf die Verwendung von nur zwei Kolben be- , ,',! schränk:. In Rannen der Erfindung ist es durchaus möglich, daß mehre- \, re der erfindungsgemäßen Grundeinheiten auf einer Maschinenwelle . \ sitzen. ?ür solche Ausführungen bietet sich dann noch die vorteilhaft· Möglichkeit, daß gegenüberliegende Einlasse in ähnlicher Weise die Anlässe miteinander verbunden sind.

009817/0550 - 5 -

BAD ORIGINAL

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZAO-KÖLN ~ 5 - 9.3-1''ΰ6

D 66/26

In d-er Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.· *

Die Abbildungen 1 bis 3 zeigen Längsschnitte durch Kreiskolbenbrennkraftmaschinen mit Kämmeingriff.

Die Abb. 4 zeigt einen Querschnitt durch die in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellten Kreiskolbenbrennkraf^maschinen.

Die Abbildungen 5 und 6 seifen in einem gegenüber den Abbildungen 1 bis 4 vergrößerten Haßstab Einzelheiten an den Ko.Lb(.:i.

Die in den Zeichnungen gleichen l'eile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Abb. 1 zeigt eine Kreiskolbenbrennkrafmaschine mit zwei Kolben Das Profil der Kolben ist durch eine Epicrochoide bestimmt. Dementsprechend verläuft das Profil der Gehäuse 2 nach der äußeren Hüllkurve der Epitrochoide. In die Bohrungen der Kolben 1 sind Laufbüchsen 3 eingesetzt, mit denen sie auf einem gemeinsamen Exnenter gelagert sind. Die beiden Kolben 1 sind durch eine die Exzenterwelle 4 mit Spiel umgebende Hülse 5 drehkraftschlüssig verbunden.

Die durch die äußere Hüllkurve 6 der Epilrochoide bestimmte Innenmanbelfläche 7 des Gehäuses 2 bildet zusammen mit der äußeren Um-

009817/0550

BAD ORIGINAL

- ο - 9.5.19ου

KLÖCKNER-HUMBOLOT-OEUTZ AO ■ KÖLN J) Q .'λ/26

iangsflache 'j der Kolben 1 jeweils füru" Arbeiosrriur.ie £, ^:i, H), i1 und 12, die wiederum jeweils nil; einen Brennraum '\'l< vevlunden sind, in deu eine Bronnsboffyinspribuduso ;' einmünde;.

Die KrutskoIKinbrennkraf'cnr.schine a""bei i;e < im Vier <,:.kbverfahren. Die Steuerung des Ladungswcchsels geschiebe el·, roh Linlf-.ISs beueröf frmngen und Auslaßs'.eueriuijen 16, die hier auf ein- und denselben iinfangsbogen des Kolbens zwischen zwei achsnahen Zonen 17 md 18 Iiο ;on, in den die S beueröffnun^en eni;sprechend der Kolbenbewe.;unfj di¹.- radial wirkenden Dichtleisben 19 überlaui'en. Dio Diol. 1;leio t:.n 19 sitzen in besonderen DichuleisLenträgern 20 des Gehäuses 1.

Die Einlaßsteuerörfnunje-'i 15 und di·; Auslai3s beueröf fnunjen 1G si..el über in Kolben 1 befindliche Kanäle 21, 25 od.dgl. mit einer Einlaßöffnung 23 bzw. Auslaßöffriunj 24 verbanden. De>· zwischen der L'inlaßs beueröf fnun,j 13 und der Einlaßöffnung 23 angeordnete Einlaßkanal is der Kanal 21. Dementsprechend is. 22 der Kf-.nal zwischen der Auslaßsteueröffnun^j 1o und der Auslaßöff::iinj 2>' .

Aus der Abb. 1 isb ersichtlich, dai; sie"., die Einlaßöffnung 2'j w f der einen Stirnfläche des Kolbens 1 und dir. Av.slaßöffiv.in/; 24 ?. χ der anderen Stirnfläche des Kolbens 1 befindet.

Die Wirkungsweise der Ilaschine ist folgende:

Die darges bellte Stellung des Kolbens 1 enbsprich>, für den Arbeitsraum 6 der Stellung im oberen xotpunkt. Der Kolben 1 h-.-.u

009817/0550 " ⁷ "

^BAD ORIG,_NAL

KLoCKNERHUMBOiOT-DCUTZ AQ KÖLN - 7 - 9·?. 1966

D 66/26

«uvüi¹ die Verbrennungsluft verdichtet, so daü im Arbeitsraum 8 die Verbrennung vonetatten gehen kann, indem die Düse 14 den Brennstoff in den mit dem Arbeitsraum 8 verbundenen Brennraum 13 einspritzt. Durch den Einlaßkanal 21, der mit dem Arbeitsraum 9 in offen r Verbindung steht, wird Verbrennungsluft angesaugt, während die Abgase du~ ch den Auslaßkanal 22 aus dem Arbeitsraum 10 ausgeschoben werden. Entsprechend der eingezeichneten Drehrich«ung für den Kolben 1 vergrößern sich der Arbeitsraum ^rt. wogegen sich der Arbeitsraum 10 verkleinert. Wenn di . Auslaßs-eueröffnung 16, die die in Drehrichtung zunächst gelegene Radialdichtung 19 überläuft, ist der Auslaßvorgang beendet. Etwa gleichzeitig is ι der Einlaß-Vorgang für den Arbeitsraum 9 beendet, weil die Einlaßsteuer-

öffnung Yj ebenfalls die in Drehriciiuunr: nächst gelegene Radialdichtung 19 überläuft. Durch den Abstand der- Steueröffnungen 1:> und 16 können die Steuerzeiten beliebig verändert werden. Sobald der Arbeitsraum θ mit dem'Auslaßkanal 22 in Verbind-¹Hg kommt, beginnt für den Arbeitsraum 8 der Auslaßiakl, fü> den Arbei»sreuia 9 dagegen der Verdichtungstakt, für den Arbeitsra.in 10 der Einlaß takt. In der beschriebenen Art folgen für r^lle Arbeitsr*äune Einlaß, 7erdichtung, Verbrennvw.j mit Expansion und A^islaß in einer dem Viertaktverfahren entsprechenden Weise aufeinander.

Die maschine w^isü- die Besonderheit a :", daß die Gr .ndfor:.: derselbe:., wie schon beaoliriebei-, ^v-.¹! foil:er. 1 an'weis;, die r.it ihrer. AuslaiBöffr.'-.-goi: ?Λ einander zx gericht sir.u. Da'-ei "ΛΙ -ien die AuslaQeJi,-.:.jen 2·' dor beiden Halben 1 in einen gnaeinsai-ien 3:-r.;ael-

009817/0550

BAD ORIGINAL

KLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AQ · KÖLN - 8 - 9·3 . 1966

D 66/26 - ·

raum 2'j. Die Exzenterwelle 4 ist gegen die heißen Auspuff gase durch die Hülse 5 abgeschirmt, die eine Isolierschicht 26 und einen Kühlraum 27 aufweist. An den Sammelraum 25 ist eine Auspuffleitung 28 angeschlossen.

Die notwendigen Getriebe zur kinematischen Lenkung der Kolben 1 sind

auf den Außenseiten der Kolben 1 angeordnet. Sie bestehen jeweils-

aus einem mit dem Kolben verbundenen außen verzahnnten Zahnrad 29

und einem ortsfesten innenverzahnten Zahnrad 30.

Der Einlaß zu den beiden Kolben 1 erfolgt jeweils durch eine Leitung 31 in den Lagerdeckeln 32 für die Exzenterwelle 4. An die Lagerdeckel 32 schließen sich die äußeren Seitenscheiben 33 an, die die Seitenabdichtungen 34 enthalten. Die inneren Seitenscheiben werden durch die den Sammelkanal 25 umschließenden Wandungen gebildet. Sie enthr.lten ebenfalls Seitenabdichtungen 34.

Zwischen den Lagerdecl:eln J2 und den Seitenscheiben 33 befindet siel] jeweils ein Kingraum 35, der die Einlaßöffnungen 23 mit den Leitungen ;1 verVinde ύ. Die Ringräurne 35 sind durch Labyrinthdichv ngen 36 gegenüber den Zahnrädern und. Lagerungen der Haschine abge-«' dichtet.

Di-: Kr-2iskolLe.nbrfci'.nkrarunaschine nach Abb. 2 unterscheidet sich c: ι.? Jüni^oii na ;L Ai.b. ' dadurch, daß bei ihr mehrere Grundein-

009817/0550

BAD

KLÖCKNMHUMBOLOTDCUTZAOKÖLN - 9 - 9.3.1966

D 66/26

■Λ

heiten von je'zwei Kolben auf einer Exzenterwelle angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, gegenüberliegende Einlasse in ähnlicher * Weise zusammenzufassen, wie es erfindungsgemäß mit den Auslassen geschieht. Solche zusammengefaßte Einlasse sind in der Abb. 2 mit 37 bezeichnet.

Die Abb. 3 zeigt eine Maschine gemäß Abb. 1. Bei ihr ist jedoch Vorsorge getroffen, daß sich die Auslässe gegenseitig nicht stören. Aus diesem Grunde ist der Sammelra im für den Auslaß durch ein mittiges Labyrinth 38 in zwei Räume 39 und 40 unterteilt. Die Wirkung des Labyrinths kann auch dadurch erzielt werden, daß der Sammelraum im Bereich der Auslaßöffnungen durch eine einfache umlaufende Scheibe unterteilt ist. Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung der Störung der Auslässe stellen an die Auslaßöffnungen der Kolben angeschlossene Umlenkstücke 41 für die Abgase dar (Abb. 6). Eine Störung kann u.U. auch schon dadurch verhindert werden, daß die zu den Auslaßöffnungen führenden Kanäle 22 geneigt zu den Stirnflächen des Kolbens 1 verlaufen (Abb. j>).

Die Erfind -Hg ist nicht auf die dargestellte und beschriebene KruiskoLbvj-ibrennkrax'vLiusenine beschränkt, £>ie ist selbstverständlich ui .> ;.lloii iL:· .-.. /f seilen a u:ii -'Ur Drehkolbenbr jnnkrt'.i .'üi α diine:. anwendbar.

- 10 -

009817/0550 ^ßAD original

Claims

- «s - 9.5.1966

KLÖCKNER.HUMBOLDT-DEUTZ AQ · KÖLN ^- _D 55/26

Patentansprüche

Ro Lationskolbenbrennkraf tmr.schine , insbesondere Krei3-olbenbrennkre.i't'naschine, box welcher dag Kolbeaprofil <1< r-:h ei.10 l'rochoide, vorzugsweise Epiurochoide, bestimmu ist und denenusprechond das Gehäuseprofil m.ch der äußeren Küllkurve der Trochoide verläuft, dadurch gekennzeichne τ, daß der Umfang des KolLor.53 eine durch zwei teilbare Anzahl von achsnahen Zonen aur/weis^ und zwischen zwei aufeinanderfolgenden achsnahen Zonen sowohl i.ii'o elnoi Einlaßsteueröffnung als auch mit einer Auslaßsteueröffnung versehen ist, die über im Kolben befindliche Kanäle od.djl. mit Uin- und Auslaßöffnun^en verbunden sind, die sich in den Stirnflächen des Kolbens befinden, wobei sich die Einlaßöffnungen auf einor Stirnfläche des Kolbens und die Auslaßüffnungen auf der anderen Stirnfläche des Kolbens befinden, und daß die G-rundorm der Maschin* zwei Kolben aufweist, die mit ihren Auslässen einander zugerichte: sind.

2. Iiotafcionskolbenbrennkraf^maschine m.ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die !Exzenterwelle zwischen den beiden Kolbe;¹, ^e je η die Auspuffgase dichtend abjeschira j is.,, durch ein die Uxzeiuerv/ylle umgebendes Verbindungsglied zwischen deu beiden Loluon.

3. Ro'tationakolbenbrennkraJcmaschine nach Anspruch 2, <\·ι-dur-;h -.^kennzeichne I:, d;..ß das /"erbindungsjliod :;\/isc.ie^v! den beiden Kolben die beiden Kolben drehkraf üsoMüssi.; -;i Loii·.; .-der ■'<-!■-binde c.

008117/0550 _{ßAD n} ■ " ¹¹ "

^eAD ORIGINAL

■■ ■ ι

*i6cKNUt.Humoi0r.otinz mi-Köln - 11 - 9. ? . 1966

D Ü6/26

'. · Rotaüionskoli.'-'nbrennkraf üiaaschine nach den Ansprüchen 2

und ", dadurch gekennzeichnet,, daß das Verbindungsglied zwischen den beiden Kolben vorzugsweise zum Abgas hin nit einer Wärmeisolation und/oder Kühlung /ersehen ist.

5. Hofcationekolbonbronnkrartnaschine nach den Ansprüchen 1 bis

Ίι dadurch Gekennzeichnet,, daß die AuslaßöJfnunjen der beiden Kolben in einen joneinsamen Samuel raum münden.

·;. Ho i.-iitionskolbenbrcunkr?.!'»machine iv.el: den Ansprüchen 1 bis

■,·, dadurch jekennzeichiii.t, daß in d .m S·...:". I¹¹ ~i mittel vorgesehen s:!:'I, die ein«.· jeje.iseitijje Störung doi- A ;.sp iJi'e d*.-r leiden Kolben vermeide.!.

V. Ro..iuions]:ulbenbrennkraf tnaechin«. ra<_l. Anspr .cL G, dad rch

nr-ui^Liii';., d^riß der S'^araclraua durch ein :.ii*tijes Luhyrin ¹Ii
:w ο i liä ine im L e r: ν i 1,. is,.

..:. 1ln-\ ions::"ll:!3nl3runnkri::"-,ar.3oi-i;i' nacli Anspruch 7, dadiuch

jekenn::ei ·.: ο ,, <J^.ß der Sanuielraiun im Lere-ioli dei- A.slaßöi'i'n -.n_b"cn d'.^;roh eine ■.:;:" au."ende S \.eibe -n_u-.irtGilt is..

lio .·■· ·. i vis.;^J.bo..'i:r irnkrni'„nase'ii.. ^ --i-i ·.. A:.sprach -J, Crjiwzi: jekeun:;e; c·: t ., u .3 ·.» . äj : A slaßörfn ir^er*. der KoI": er "JcIc-r.".:stü.*!:e i'iir die Abgase an.;e3chloaaen sind.

009817/0550

BAD ORlGJNAL

rfLÖCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AG ■ KÖLN _ "| 2 - 9.3.1966

D 66/26 . -

1Ü. Ho ta uio:is];<;O.l:eiibrennkrai'o] i"sohine nach Anspruch 9, dadurch izeichne b, daß die zu den Auslaßöffnungen rührenden Kanäle

jeneigt :yi den S ',!ruf lachen dor Kolben verlaufen.

11. Ho .,ationskolbenbi'ennkraf biiiaschine nach den Ansprüchen 1 lis 10, rieh rch jej :._:\\-<.zci'.:hne υ, daß bei der Anordnung mehrerer G:· '"T':i-ihsi Len a^i eir".·;-.· L'x^ento^welle die sioh gegenüberliegenden ^inj.ilsc. i ^[ ähnlic]v..r Weise wie die Auslasse miteinander verbunden sind.

009817/0550 ^SAD original