DE1576940A1

DE1576940A1 - Kreiskolbenverbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE1576940A1
Application number: DE19671576940
Authority: DE
Inventors: Kenichi Yamamoto
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1966-11-16
Filing date: 1967-11-17
Publication date: 1970-05-14
Also published as: US3476092A; GB1199294A

Description

Toyo Kogyo Kabushiki Kaisha

Krei skolbenve rbrennungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine. Kreiskolbenverbrennungsmaschine des N und N+1 flügeligen Typs, bestehend aus einem Gehäuse, aus zwei axial im Abstand angeordneten Mänteln, zwei Stirnwänden, die die axial äußeren Enden der Mäntel verschließen und einer Zwischenwand, die zwischen den Mänteln so angeordnet ist, daß zwei Höhlräume gebildet werden, einer rotierenden Exzenterwelle, die sich durch die Hohlräume erstreckt und zwei Exzenter aufweist, die jeweils in einem der Hohlräume angeordnet sind, jeweils einen rotierenden Kolben auf den Exzentern, wobei zwischen Kolben und Gehäuse die Arbeitskammern gebildet werden, und Ansaugöffnungen, die in den Stirnwänden oder der Zwischenwand angeordnet sind_e

Bei den Kreiskolbenverbrennungsmaschineη des N und N+1 flügeligen Typs ist eine Art bekannt, bei der die Ansaugöffnungen für die Füllung der Arbeitskammerη mit einem Brennatoff-Luftgemisch in dem hantel dea Gehäusee angeordnet sind, und eine andere Art, bei der die Ansaugöffnungen in den Gehäuse-Stirnwänden angeordnet sind. Beide Arten sind in der GB-P 1128 925 ausführlich beschrieben.

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Neue UΓΪ'„erjagen (Art 7 §I Abs. 2 Mr. I Satz 3 des Änderungsgss. v. 4. 9.1967) - 2 -

In der Praxis ergeben sich bei der Kreiskolbenmaschine mit den in den Stirnwänden angeordneten Ansaugöffnungen folgende Nachteile.

Bei Kreiskolbenverbrennungsmaschinen mit zwei rotierenden Kolben sind die zwei Exzenter auf der Exzenterwelle um 180° versetzt zueinander angeordnet, und auf diesen sind die Kolben, mit wenigstens drei Ecken, in den entsprechenden Hohlräumen angeordnet. Daher bilden die jeweiligen Kolben zusammen mit dem Gehäuse Arbeitskammern, in denen derselbe Arbeitsrythmus, lediglich mit geringer Phasenverschiebung, durchgeführt wird. Vergleicht man z.B. die Ansaugphase, so wird bei der einen Arbeitskammer gerade das Ansaugen beendet, während in der anderen Kammer das Ansaugen beginnt.

Daher sind, wenn nur ein einziger Vergaser mit den Ansaugöffnungen für beide Kammern durch sich gabelnde leitungen verbunden ist, beide Kammern durch die Ansaugöffnungen und leitungen miteinander verbunden. Infolge der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern ist es unmöglich, diese mit einem ausreichenden Gemisch zu füllen, da das Brennstoff-Luftgemisch von der einen Kammer, die gerade schließt, durch die Ansaugöffnungen zu der anderen Kammer, die mit dem Ansaugen beginnt, fließt.

Hierbei handelt es sich um die sogenannte Minderung der Ansaugleistung durch die Ansaug-Beeinflussung. Um dies zu verhindern, muß jede Kammer einen getrennten Vergaser aufweisen, so daß eine Kreiskolbenverbrennungsmaschine mit zwei Kolben, zwei primäre und zwei sekundäre, also insgesamt vier Vergaser aufweist. Demzufolge wird die Vergaser anordnung größer und wesentlich kompli-* zierter.

Es ist daher d'ie Aufgabe der Erfindung, eine Kreiskolbenverbrennungsmaschine mit zwei Kolben zu schaffen, bei der die Ansaugöffnungen in den Stirnwänden und in der Zwischenwand angeordnet

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sind, und die so gestaltet ist, daß die Motorleistung in einem passenden Bereich entsprechend den Erfordernissen durch eine Vergaseranordnung, die einfach im Aufbau und gering in der Größe ist, verbessert wird, und wobei soweit wie möglich verhindert wird, daß eine Minderung der Ansaugleistung des Brennstoff-Luft« ■gemisches durch eine Beeinflussung zwischen den beiden Kammern auftritt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß primäre Ansaugöffnungen, die sich in jeden der Hohlräume öffnen, in den Stirnwänden oder der zwischenwand angeordnet sind, daß sekundäre Ansaugöffnungen, die sich in jeden der Hohlräume öffnen, in der Zwischenwand oder den Stirnwänden angeordnet sind, daß eine Mehrfach-Vergaseranlage mit drei Vergasern vorgesehen ist, wobei wenigstens ein primärer Vergaser mit den primären Ansaugöffnungen und die übrigen als sekundäre Vergaser mit den sekundären Öffnungen verbunden sind.

Die übrigen merkmale der Erfindung, die sich auf verschiedene Anordnungen und Ausführungen beziehen, werden' vorzugsweise anhand der zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kreiskolbenverbrennungsmaschine,

Fig. 2 ' einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße rLreiskolbenverbrennungsmaschine und

Fig. 3+4 Längsschnitte durch abgewandelte Ausführungsformen.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weist das Motorengehäuse zwei axial im Abstand zueinander angeordnete jläntel 1 auf, die je eine zweiflügelige epitrochoidal innere Umfangsoberfläche haben. An den axial äußeren Enden dieser Mantel 1 sind Stirnwände 2 befestigt, und zwischen den axial im Abstand voneinander vorliegenden Wänden 1 ist eine Zwischenwand 2' vorgesehen, wodurch zwei Hohlräume in dem luotorgehäuse gebildet werden. Durch die Mitte dieses Gehäuses erstreckt sich eine Exzenterwelle 5, die drehbar in den Wellenlagern, die in jeder Stirnwand 2 und Zwischenwand 2' vorge-

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sehen sind, angeordnet ist, Sie besitzt zwei axial im Abstand zueinander angeordnete Exzenter 6 und 6', die im Abstand so angeordnet sind, daß jeweils eine in einem der oben beschriebenen Hohlräume vorliegt. An jedem der Exzenter 6 und 6¹ ist ein Kolben 3 mit drei Ecken angeordnet. Jede Ecke des Kolbens 3 weist eine Radialdichtung 4 auf, die eine Abdichtung gegenüber der inneren Umfangsoberflache der Mantel 1 bewirkt. Diese Kolben 3 weisen jeweils praktisch flache sich gegenüberliegende Stirnflächen auf, und an «jeder Stirnfläche der Kolben ist eine Innendichtung 9 angeordnet, die eine Abdichtung gegenüber der benachbarten inneren Oberfläche der Stirnwände bewirkt, um so ein Lecken des Kühlöls und/oder Schmieröls radial nach außen zu verhindern. Benachbart zu der radial äußersten Kante der Stirnflächen des Kolbens und radial im Abstand nach außen bezüglich der Innendichtung 9 ist eine Außendichtung 7 vorgesehen, deren Streifen sich zwischen einem Paar der Eadialdichtungen 4 erstreckt und jedes Ende dieser Radialdichtungen 4 und der Streifen 7 ist mit einer Verbindungsdichtung θ kombiniert, die in jeder Ecke des Kolbens 3 angeordnet ist· Dadurch werden eine Mehrzahl abgedichteter Arbeitskammern zwischen dem Kolben und der inneren Oberfläche des Motorengehäuses gebildet , wobei jede dieser Arbeitskammern ihr Volumen verändert, sobald in der weiter unten erläuterten Weise der Kolben 3 seine Planetenbewegung ausführt.

In der Pig. 1 zeigt die dort wiedergegebene gestrichelte Linie W den Weg, entlang dessen sich die Verbindungsdichtungen bewegen, wenn der Kolben 3 seine Planetenbewegung ausführt. Der in der Pig. 1 mit dem Bezugszeichen X gezeichnete Kreis gibt die Bewegung der Innendichtung wieder. Ein Mehrfachvergaser 15 (Pig. 2 und 3)» der einen primären Vergaser 16 aufweist, ist mit den Arbeitskammern durch die primären Ansaugöffnungen 11 und 12 verbunden. Die Ansaugöffnungen 11 und 12 sind bei der in der Pig. 2 gezeigten Ausführungsform in der Zwischenwand 2¹ angeordnet und mit dem Vergaser durch eine gemeinsame Leitung 19 verbunden. Bei der abgewandelten Ausführungsform nach der Pig· 3 sind die Ansaug—

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öffnungen 11 und 12 in den Stirnwänden 2, 2 vorgesehen und über. Leitungen 19a und 19b mit dem Vergaser 16 verbunden. In der Vergaservorrichtung 15 sind getrennt zwei sekundäre Vergaser 17 und 18 vorgesehen, die getrennt mit den Arbeitskammern über sekundäre Ansaugöffnungen 13 und 14 mit unabhängigen Leitungen 20 und 20· verbunden sind.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 sind die sekundären Ansaugöffnungen 13 und 14 in den Stirnwänden 2, und in der abgewandelten Ausführungsform nach.der Fig. 3 in der Zwischenwand 2' vorgesehen. Zum Zünden des komprimierten Gasgemisches kann in herkömmlicher Weise eine Zündvorrichtung vorgesehen sein, so daß die Phasen des Anaaugens, der kompression, der Verbrennung, der Expansion und des Ausstoßens während der Planetenbewegung des Kolbens im Inneren des Motorengehäuses auftreten.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere abgewandelte erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der eine Mehrfachvergaseranlage zwei primäre Vergaser 16, 16' und einen sekundären Vergaser 18 aufweist. Die primären Vergaser sind getrennt in der Vergaservorrichtung 15 angeordnet. Dieselben sind mit den benachbarten Arbeitskammern durch die primären Ansaugöffnungen 11 und 12 verbunden, die getrennt in der Zwischenwand 2' angeordnet sind und mit einem der. Vergaser 16, 16' mittels der getrennten Leitungen 19c und I9d verbunden sind. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist der mit dem Bezugszeichen 18 angegebene sekundäre Vergaser mit den Arbeitskammern durch die sekundären Ansaugöffnungen 13 und 14» die in den Stirnwänden 2 entsprechend angeordnet sind, mittels der Leitungen 20 und 20^f verbunden. Im Innern der Leitungen 20 und 20' liegen bei dieser Ausführungsform Drosselventile 23 und 34 vor, die manuell und/oder automatisch und einzeln und/oder gleichzeitig zum Steuern der sekundären Ansaugleitungen betätigt werden. In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführung wird der primäre Vergaser 16 bei niedrigen Geschwindigkeiten und geringer Belastung betätigt, und die sekundären Vergaser 17, 18 werden

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allein oder in Verbindung mit dem primären Vergaser 16 bei hohen Geschwindigkeiten und hoher Belastung betätigt. Entsprechend dieser unterschiedlichen Betätigung sind die primären Ansaugöffnungen 11, 12 und die sekundären Ansaugöffnungen 13i 14 ausgebildet. Das bedeutet z.B., daß die Abmessungen der sekundären Ansaugöffnungen größer sind als die der primären, und daß sich entsprechend die sekundäre Ansaugöffnung früher zur der Arbeitskammer öffnet und später schließt als die primäre Ansaugöffnung. Die primären Ansaugleitungen 19, 20, 20· werden demgemäß so ausgebildet, daß sie für ein Arbeiten bei geringen Geschwindigkeiten und geringen Belastungen geeignet sind, d.h., es handelt sich bei der oder diesen Leitungen um Hohre mit relativ kleinem Querschnitt, so daß höhere Fließgeschwindigkeiten entstehen. Andererseits werden die sekundären Ansaugleitungen 20, 20' so ausgebildet, daß ein Ansaugen bei hoher Geschwindigkeit und starker Belastung ermöglicht wird, d.h., die sekundäre Ansaugleitung weist einen größeren Querschnitt auf, so daß ein stärkerer Fluß erfolgen kann.

Bei der Ausführung gemäß der Fig. 2 und 3 ist ein einzelner primärer Vergaser 16 mit den Ansaugöffnungen 11 und 12 verbunden, so daß die Arbeitskammern in der Ansaugphase in beiden Hohlräumen über die primären Ansaugöffnungen 11, 12 und die primäre Ansaugleitung 19 oder Leitungen 19a, 19b miteinander verbunden sind und eine Beeinflussung erfolgt, während die sekundären Ansaugöffnungen 13, 14 mit den entsprechenden Vergasern durch getrennte Ansaugleitungen 20, 20' verbunden sind, wodurch eine AnsaugbeeinflusBung durch die sekundären Ansaugöffnungen 13, 14 vollstän·· dig ausgeschaltet wird. Dadurch wird die Motorleistung insbesondere während der Arbeit bei hoher Geschwindigkeit und hoher Be-, lastung erheblich verbessert.

Auch wenn der'Motor so gebildet ist, daß - wie vorher erwähnt die primären Ansaugöffnungen 11, 12 sich später öffnen und früher schließen als die sekundären Ansaugöffnungen, ist es möglich, so

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weit wie möglich die *>elt während der die zwei Arbeitskammer η in der Ansaugphase durch die primären.Ansaugöffnungen 11, 12, miteinander verbunden sind, zu verkürzen. Dies hat eine weitere ■^eistungsverbesserung zur Folge.

■Bezüglich der Ausführungsform nach der Fig. 3 ergibt sich weiterhin, daß eine Beeinflussung des Ansaugvorganges weiter, vermindert wird, da die primären Ansaugöffnungen in den axial äußersten Stirnwänden vorliegen und der primäre Ansaugvorgang durch die längeren primären Ansaugleitungen erfolgt.

In der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Drosselventile 23 und 24 in den sekundären Ansaugleitungen 20 und 20* vorgesehen, die manuell und/oder automatisch aufgrund entweder der Umlaufgeschwindigkeit des Motors oder der Belastung oder beider Faktoren betätigt werden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wird die Ansaug-Beeinflussung durch die sekundären Ansaugöffnungen durch die Drosselventile 23 und 24 verhindert, während der Motor in Betrieb ist, lediglich unter dem Angebot des Brennstoff-Luftgemisches von den primären Vergasern 16 und 16'. Die Lage dieser Drosselventile 23 und 24 kann wahlweise festgelegt werden, wobei sie vorzugsweise jedoch dicht an den sekundären Ansaugöffnungen 13 und 14 angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform wird, da die primären Ansaugöffnungen 11, 12 mit den jeweiligen primären Vergasern 16, 16', die getrennt in der Vergaseranordnung 15 angeordnet sind, verbunden sind, eine Beeinflussung des primären Ansaugvorganges einwandfrei ausgeschaltet, und der Querschnitt der primären Ansaugleitung kann wahlweise bestimmt werden. Da die primären Ansaugleitungen 19c und 19d in ausreichender Weise verkürzt werden können, kann auch der Fließwiderstand des Brennstoff-Luftgemisches darin weitestgehend vermindert werden. Ein weiterer spezifischer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß aufgrund der Anordnung der Drosselventile 23 und 24 die Ansaug-Beeinflussung durch die sekundären Ansaugleitungen 20 und 20· blockiert wird und die Motorenleistung bei einem Betrieb des Motors mit den primären Vergasern 16, 16'

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nur für niedrige Geschwindigkeiten und geringen Belastungen erheblich verbessert werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Vergaseranordnung vereinfacht und zugleich wird der Vt'irkungsgrad der jvreiskolbenverbrennungsmaschine mit zwei Kolben bei niedrigen Geschwindigkeiten und niedrigen Belastungen oder hohen Geschwindigkeiten und starken Belastungen verbesserte

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

ο Kreiskolbenverbrennungsmaschine des trochoidalen Ii und N+1 flügeligen Typs, bestehend aus einem Gehäuse, aus zwei axial im Abstand angeordneten Mänteln, zwei Stirnwänden, die die axial äußeren Enden der Mäntel verschließen und einer Zwischenwand, die zwischen den Mänteln so angeordnet ist, daß zwei Hohlräume gebildet werden, einer rotierenden Exzenterwelle, die sich durch die Hohlräume erstreckt und zwei Exzenter aufweist, die jeweils in einem der Hohlräume angeordnet sind, jeweils einen rotierenden kolben auf den Exzentern, wobei zwischen Kolben und Gehäuse die Arbeit skainmern gebildet worden, und Ansaugöffnungen, die in den Stirnwänden oder der Zwischenwand angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß primäre Ansaugöffnungen (11, 12), die sich in jeden der Hohlräume öffnen, in den Stirnseiten (2,2) oder der Zwischenwand (2¹) angeordnet sind, daß sekundäre Ansaugöffnungen (13, 14), die sich in jeden der Hohlräume öffnen, in der Zwischenwand (2^f) oder den Stirnwänden (2,2) angeordnet sind, daß eine Mehrfach-Vergaseranlage (15) mit drei Vergasern (16, 16', 17, 18) vorgesehen ist, wobei wenigstens ein primärer Vergaser mit den primären Ansaug- öffnungen und die übrigen als sekundäre Vergaser mit den sekundären Öffnungen verbunden sind.
2. Kreiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Vergaseranlage (15) einen primären (16) und zwei sekundäre Vergaser (17, 18) aufweist, und daß der primäre Vergaser (16) mit beiden primären Ansaugöffnungen (11, 12), und die sekundären Vergaser (17, 18) getrennt mit j.eweils einer sekundären Ansaugöffnung (13, 14) verbunden sind.

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3. ^reiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Ansaugöffnungen (11, 12) in der Zwischenwand (2¹) und die sekundären Ansaugöffnungen (13, 14) in den Stirnwänden (2,2) vorgesehen sind, daß der primäre Vergaser (16) mit beiden primären Ansaugöffnungen (11, 12) durch eine gemeinsame Ansaugleitung (19) verbunden ist, und daß die sekundären Vergaser (17, 18) über getrennte leitungen (20, 20') getrennt mit den entsprechenden sekundären Ansaugöffnungen (13, 14) verbunden sind,
4· Kreiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Ansaugöffnungen (11, 12) in den Stirnwänden (2,2) und die sekundären Ansaugöffnungen (13, 14) getrennt in der Zwischenwand (2¹) angeordnet sind.
5. Kreiskolbenverbrennungsmaschine nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Ansaugöffnungen (13, 14) so gestaltet sind, daß sie früher öffnen und später schließen als die primäre AnsaugSffnung.
6. Kreiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Vergaseranlage (15) zwei primäre Vergaser (16, 16¹) und einen sekundären Vergaser (18) aufweist, und daß die primären Vergaser (16, 16·) getrennt mit den entsprechenden primären Ansaugöffnungen (11, I2)und der sekundäre Vergaser (18) mit beiden sekundären Ansaugöffnungen (13, H) verbunden ist.

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7· Kreiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Ansaugöffnungen (11, 12) getrennt in der Zwischenwand (2¹) angeordnet sind, daß die sekundären Ansaugöffnungen (13, 14) in den Stirnwänden (2,2) angeordnet sind, und daß die primären Vergaser (16, 16'), getrennt durch kurze primäre Ansaugleitungen (19c, 19d), mit den entsprechenden primären Ansaugöffnungen (11, 12), und der sekundäre Vergaser (1ö) mit den beiden sekundären Ansaugöffnungen (13,14) durch lange Ansaugleitungen (20, 20') verbunden ist.
8. kreiskolbenverbrennungsmaschine nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Ansaugleitungen (20, 20') ein in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl oder Belastung oder beiden arbeitendes Drosselventil (23, 24) aufweisen.

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