DE1576204C3

DE1576204C3 - Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart

Info

Publication number: DE1576204C3
Application number: DE1576204A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. 7107 Neckarsulm Froede
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Audi AG
Priority date: 1967-04-15
Filing date: 1967-04-15
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE1576204A1; US3531932A; DE1576204B2; FR1564165A; GB1164098A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem mehreckigen Kolben, der in einem Gehäuse, das aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und Seitenteilen besteht, exzentrisch drehbar angeordnet ist, und mit Einlaß- und Auslaßöffnungen im Mantel und/oder in den Seitenteilen für Einlaß- bzw. Auslaßkanäle. Eine derartige Brennkraftmaschine ist z. B. in der US-PS 2 988 065 beschrieben.

Es ist bekannt, daß hohe Temperaturen im Auslaßkanal den Anteil schädlicher Bestandteile im Abgas verringern. Es ist ferner bekannt, daß eine Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen unter anderem durch Zuführung von Sekundärluft zu den Abgasen im Auslaßkanal erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine Abgasentgiftung mit einfachen Mitteln zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß — in Kolbendrehrichtung gesehen — vor der Auslaßöffnung eine Vorauslaßöffnung für eine Vorauslaßleitung vorgesehen ist, die in den Auslaßkanal mündet.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine im Auslaßkanal eine erheblich höhere Temperatur herrscht als bei üblichen Kreiskolben-Brennkraftmaschinen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die in der expandierenden Arbeitskammer befindlichen Gase im Moment der Freigabe der Vorauslaßöffnung eine wesentlich höhere Temperatur haben als in dem Augenblick, in dem die normale Auslaßöffnung freigegeben wird. Demzufolge heizen die durch die Vorauslaßleitung in den Auslaßkanal überströmenden Verbrennungsgase den letzteren in einem solchen Maße auf, daß die anschließend durch die normale Auslaßöffnung in den Auslaßkanal eintretenden Abgase zersetzt werden, womit der Anteil an schädlichen Bestandteilen verringert werden kann.

Aus der FR-PS 1 339 052 ist es bei Kreiskolben-Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art bekannt, eine Vorauslaßöffnung vorzusehen. Die daran anschließende Vorauslaßleitung mündet jedoch nicht wie bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag in den Auslaßkanal, sondern in die ansaugende bzw. verdichtende ,-j

Arbeitskammer zu dem Zweck, durch das Einführen von unter Druck stehenden Gasen in dieser Arbeitskammer eine Turbulenz zu erzeugen, welche eine gute Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft und damit eine verbesserte Verbrennung bewirken soll.

Um eine möglichst umfassende Aufheizung des Auslaßkanals und der diesen durchströmenden Abgase zu erreichen, ist es zweckmäßig, den Auslaßkanal von einer Ringkammer zu umgeben; die einerseits mit der Vorausleitung und andererseits durch eine Mehrzahl von Öffnungen mit dem Inneren des Auslaßkanals verbunden ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, den Auslaßkanal insbesondere im Bereich des Gehäuses gegen Wärmeableitung zu isolieren. Diese Isolierung kann durch einen geschlossenen Ringraum erfolgen, der zwischen dem Auslaßkanal und dem umgebenden Gehäuse vorgesehen ist. Eine zusätzliche Erwärmung der in den Auslaßkanal eintretenden Abgase kann dadurch erreicht werden, daß im Auslaßkanal nahe der Auslaßöffnung ein an sich bekannter Glüheinsatz vorgesehen ist, der gegen die Wandung des Auslaßkanals wärmeisoliert ist.

Die vorher beschriebenen Maßnahmen zur Aufheizung des Auslaßkanals bzw. der diesen durchströmen-

den Abgase können mit Maßnahmen zur Erzielung einer Nachverbrennung kombiniert werden. Zu diesem Zweck kann in den Auslaßkanal und/oder in die Vorauslaßleitung eine Leitung zur Zuführung von Sekundärluft münden. Zweckmäßigerweise wird auch hierbei 5 der Auslaßkanal bzw. die Vorauslaßleitung von einer Kammer umgeben, die einerseits mit der Luftzufuhrleitung und andererseits über eine Mehrzahl von öffnungen mit dem Inneren des Auslaßkanals bzw. der Vorauslaßleitung in Verbindung steht.

Um für die Förderung der Sekundärluft keine eigene Luftfördereinrichtung vorsehen zu müssen, kann entsprechend einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag (DT-PS 1 301 615) eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit dreibogiger innerer Mantelfläche und viereckigem Kolben verwendet werden, bei der in einen Bogen des Gehäuseinnenraums ein Saug- und ein Druckkanal für Luft mündet, wobei dieser Druckkanal mit dem Auslaßkanal und/oder mit der Vorauslaßleitung in Verbindung steht.

Drei Ausführungsbeispiele werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit zweibogiger innerer Mantelfläche in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit dreibogiger innerer Mantelfläche und

F i g. 3 eine Teilansicht der in F i g. 2 dargestellten Maschine mit einer anderen Ausführung der Erfindung.

Die in F i g. 1 gezeigte Kreiskolben-Brennkraftmaschine weist einen Mantel 1 mit zweibogiger Innenfläche 2 auf. Auf dem Exzenter 3 einer Exzenterwelle 4 ist ein dreieckiger Kolben 5 drehbar gelagert, der mit seinen Ecken 6 ständig an der inneren Mantelfläche 2 entlanggleitet. Dadurch werden drei volumenveränderliehe Arbeitskammern 7 a, 76 und Tc gebildet, in denen jeweils ein Viertakt-Verfahren mit entsprechender Phasenverschiebung stattfindet.

Im Mantel 1 sind ein Einlaßkanal 8 für Frischgase, eine schematisch angedeutete Zündkerze 9 und ein Auslaßkanal 10 vorgesehen. Die Steueröffnungen 8a und 10a der Kanäle 8 und 10 werden von den Ecken 6 des Kolbens 5 übersteuert. In der dargestellten Lage des Kolbens 5 beginnt für die Arbeitskammer 7a der Ansaugtakt, während sich die Arbeitskammer Tb im Verdichtungstakt befindet und die Kammer Tc sich dem Ende ihres Expansionstaktes nähert.

In Drehrichtung D des Kolbens 5 ist im Mantel 1 vor der Auslaßöffnung 10a eine Vorauslaßöffnung 11 vorgesehen, die durch eine Vorauslaßleitung 12 mit einer Ringkammer 13 in Verbindung steht. Die Ringkammer 13 umgibt den Auslaßkanal 10 und ist mit dem Inneren desselben durch Öffnungen 14 verbunden. In F i g. 1 hat der Kolben 5 soeben die Vorauslaßöffnung 11 gegenüber der Arbeitskammer Tc freigegeben, so daß noch nicht vollständig expandierte Gase mit großem Wärmeinhalt durch die Vorauslaßleitung 12, die Ringkammer 13 und die öffnungen 14 in den Auslaßkanal 10 überströmen können. Der Auslaßkanal 10 wird hierdurch so stark erwärmt, daß der Anteil von schädlichen Bestandteilen in den Abgasen, die nach weiterer Drehung des Kolbens 5 durch die dann freigegebene Auslaßöffnung 10a in den Auslaßkanal 10 eintreten, verringert wird. Zur zusätzlichen Aufheizung dieser Abgase kann im Auslaßkanal 10 nahe der Auslaßöffnung 10a ein an sich bekannter Glüheinsatz 15 in Form eines Leitbleches vorgesehen werden, der gegenüber der Wandung des Auslaßkanals 10 wärmeisoliert ist.

Um eine Nachverbrennung der Abgase im Auslaßkanal 10 zu erreichen, ist es bekannt, in den Auslaßkanal Sekundärluft einzuführen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 kann diese Luftzuführung zum Auslaßkanal 10 oder auch zur Vorauslaßleitung 12 erfolgen.

Um eine eigene Luftfördereinrichtung zu vermeiden, ist bei der Ausführung gemäß F i g. 2 und 3 eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart vorgesehen, deren Mantel Γ eine dreibogige Innenfläche 2' aufweist und deren viereckiger Kolben 5' mit dem Mantel 1' vier volumenveränderliche Arbeitskammern 16a, 166,16c und 16c/bildet. In den Bogen 17a des Gehäuseinnenraums mündet der Einlaßkanal 8 und von dem Bogen XTb geht der Auslaßkanal 10 aus. Der Gehäusebogen 17c weist in seinem in bezug auf die Drehrichtung D des Kolbens 5' voreilenden Bereich eine Luftansaugöffnung 18 und in seinem nacheilenden Bereich eine Ausschuböffnung 19 auf.

Bei Drehung des Kolbens 5' in Richtung des Pfeiles Ό findet in jeder Arbeitskammer ein Arbeitsverfahren statt, das die normalen vier Takte des Ansaugens, Verdichtens, Expandierens und Ausschiebens und daran anschließend einen Luftansaug- und einen Luftfördertakt umfaßt. Die Kammer 16a befindet sich gerade im Ansaugtakt. Die Kammer 166 ist nahe dem Ende ihres Expansionstaktes. Die Kammer 16c hat ihren Ausschubtakt beendet und kommt nach weiterer Drehung des Kolbens mit der Ansaugöffnung 18 in Verbindung. Die Kammer \%d steht mit der Ausschuböffnung 19 in Verbindung, wodurch bei weiterer Drehung des Kolbens 5' die vorher in die Kammer 16d eingesaugte Luft durch die an die Ausschuböffnung 19 anschließende Leitung 20 in eine Ringkammer 21 gefördert wird, die den Auslaßkanal 10 umgibt und mit dem Inneren desselben durch Öffnungen 22 in Verbindung steht. Der Auslaßkanal 10 ist wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 von einer weiteren Ringkammer 13 umgeben, die durch Öffnungen 14 mit dem Inneren des Auslaßkanals 10 und durch die Vorauslaßleitung 12 mit der Vorauslaßöffnung 11 in Verbindung steht. In der dargestellten Lage des Kolbens 5' wird somit gleichzeitig einerseits Sekundärluft durch die Leitung 20 und andererseits heißes Abgas durch die Vorauslaßleitung 12 in den Auslaßkanal 10 gefördert. Dadurch ergibt sich eine Nachverbrennung der durch die Auslaßöffnung 10a abströmenden Abgase bei erhöhter Temperatur, womit die Bildung schädlicher Bestandteile weitgehend vermieden wird.

Die Ausführung gemäß F i g. 3-entspricht weitgehend derjenigen gemäß F i g. 2 mit dem Unterschied, daß die Leitung 20 nicht in den Auslaßkanal, sondern in die Vorauslaßleitung 12 mündet. Die Vorauslaßleitung 12 ist dabei von einer Ringkammef 2Γ umgeben, die durch Öffnungen 22' mit dem Inneren der Vorauslaßleitung 12 in Verbindung steht. Hierdurch wird eine besonders wirkungsvolle Nachverbrennung bei geringeren Motorbelastungen erreicht. Bei der Ausführung gemäß F i g. 3 ist der Auslaßkanal 10 gegenüber dem umgebenden Gehäuse dadurch wärmeisoliert, daß zwischen dem Auslaßkanal 10 und dem Gehäuse ein geschlossener Ringraum 23 vorgesehen ist. Dadurch wird die Wärmeabgabe auf das Gehäuse verringert.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Steueröffnungen 8a, 11 und 19 in der inneren Mantelfläche 2 bzw. 2' angeordnet. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, diese Steueröffnungen auch in einem oder beiden Seitenteilen des Gehäuses vorzusehen. Desgleichen könnte die Luftansaugöffnung 18 in F i g. 2 auch in

der inneren Mantelfläche 2' angeordnet werden, obgleich es zur Vermeidung einer Überschneidung zwischen dem Ausschubtakt für die verbrannten Gase und dem Ansaugtakt für Luft zweckmäßig ist, die gezeigte Anordnung zu wählen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem mehreckigen Kolben, der in einem Gehäuse, das aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und Seitenteilen besteht, exzentrisch drehbar angeordnet ist, und mit Einlaß- und Auslaßöffnungen im Mantel und/oder in den Seitenteilen für Einlaß- bzw. Auslaßkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß — in Kolbendrehrichtung (D) gesehen — vor der Auslaßöffnung (10a) eine Vorauslaßöffnung (U) für eine Vorauslaßleitung (12) vorgesehen ist, die in den Auslaßkanal (10) mündet.

2. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (10) von einer Ringkammer (13) umgeben ist, die einerseits mit der Vorauslaßleitung (12) und andererseits durch eine Mehrzahl von Öffnungen (14) mit dem Inneren des Auslaßkanals (10) verbunden ist.

3. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (10) nahe der Auslaßöffnung (10a) einen an sich bekannten, gegen die Wandung des Auslaßkanals (10) wärmeisolierten Glüheinsatz (15) aufweist.

4. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (10), insbesondere im Bereich des Gehäuses, wärmeisoliert ist.

5. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslaßkanal (10) und dem umgebenden Gehäuse ein geschlossener Ringraum (23) vorgesehen ist.

6. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Auslaßkanal (10) und/oder in die Vorauslaßleitung (12) eine Leitung (20) zur Zuführung von Sekundärluft mündet.

7. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (10) bzw. die Vorauslaßleitung (12) von einer Ringkammer (21 bzw. 21') umgeben ist, die einerseits mit der Luftzufuhrleitung (20) und andererseits über eine Mehrzahl von Öffnungen (22 bzw. 22') mit dem Inneren des Auslaßkanals (10) bzw. der Vorauslaßleitung (12) in Verbindung steht.

8. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7 mit einer dreibogigen Innenmantelfläche und einem viereckigen Kolben, wobei vier Arbeitskammern wechselnden Volumens gebildet werden, und wobei ein Gehäusebogen noch eine Ansaugöffnung und eine Ausschuböffnung für Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschuböffnung (19) mit dem Auslaßkanal (10) und/oder mit der Vorauslaßleitung (12) in Verbindung steht.