DE1929097A1

DE1929097A1 - Kreiskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1929097A1
Application number: DE19691929097
Authority: DE
Inventors: Manthey Dipl-Ing Harald
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1969-06-09
Filing date: 1969-06-09
Publication date: 1970-12-23
Also published as: FR2050093A5

Description

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Fried, Krupp Gesellschaft mit beschi¹ änkteij* Haftung

in· Essen

Kreiskolberibrennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht", sl.oh-.auf eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine mit einem feststehenden Gehäuse aus einem mehrbogigen Gehäusemantel und Seitenteilen, die zusammen mit dem Gehäusemantel einen Innenraum begrenzen^ welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein Kolben drehbar gelagert ist, dessen Außenkoritur im Querschnitt die Form einer mehrbogigen Epitrochoide aufweist, wobei in den Bogenkanten des Gehäusemantels auf der Außenfläche des Kolbens gleitende Radialdichtungeh, z.B. in Form von Dichtleisten angeordnet sind, die die zwischen Kolben und Gehäuse gebildeten^ mit der Kolbendrehung volumenveränderlichen Kammern gegeneinander abdichten.

Derartige Maschinen sind wegen der durch ihre Geometrie bedingten kleinen Kompressionsvolumina bekanntlich für hohe Verdichtungsverhältnisse, wie sie Dieselmotoren erfordern, geeignet. Ein Betrieb dieser Maschinen ist bisher jedoch nur dann Im Viertaktverfahren möglich, wenn zusätzliche Steuerungsteile, wie z,B» Ventile oder Drehschieber verwendet werden. Diese Steuerungsteile verursachen vor allem bei hohen Drehzahlen oft

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erhebliche Schwierigkeiten, Die/»i»ä au vermeiden und eine im Viertaktverfahren zu betreibende Maschine ohne derartige öteuerungsteile zu schaffen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Danach wird vorgeschlagen, daß der Kolben mit gerader

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EpitroGhoidenbogenzahl ausgeführt ist und In jeder zweiten Bogenflache LadungsweehselÖffniingen. angeordnet . ί sind, die durch---im Kolben untergebrachte Gas führungen - , mit Ubertrittsöffnungen in den Stirnflächen des Kolbens*:: verbunden sind, welchen entsprechende Mündungen von ...: im Gehäuse angeordneten Gaskanälen in den Seitenteilen des Gehäuses zugeordnet sind. Damit liegt eine Gas- -v> Wechselsteuerung vor, die einen einwandfreien Betrieb der Maschine im Viertaktverfahren ermöglicht. Hierbei empfiehlt sich, die Übertrittsöffnungen in dem den Ladungswechselöffnungen zugeordneten Teil des Kolbens anzuordnen.

Zweckmäßig liegen in dem in Drehriehtung des Kolbens nachlaufenden Teil der betreffenen Bogerif lache die Einlaßöffnung und in dem vorlaufenden Teil die Auslaßöffnüng. Dadurch wird die Volumenänderimg der einzelnen Arbeitskammern besonders günstig für das Ansaugen von Frischgas und das Aussehieben der Abgase genutzt.

Zur Vermeidung von Gaswechselverlusten können dLe Mündungen und Übertrittsöffnungen für den Einlaß und Auslaß auf verschiedenen Selten des Kolbens bzw. Gehäuses angeordnet sein. Die Abdichtung der Gasübertrittsstellen zwischen Kolbenstirnflächen und Gehäuseseitenteilen in radialer Richtung nach innen ist durch in den Gehäuseseitenteilen angeordnete Axialdichtungen möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Maschine als zweizeilige Maschine auszuführen und die beiden Kolben auf einem gemeinsamen Exzenter zu lagern und durch eine Hohlwelle miteinander zu verbinden 3owle den Zwischenraum zwischen den beiden

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Kolben für die Frischgaszuführung zu verwenden. Dadurch ergibt sich ein größerer Übertrittsquerschnitt für die Ansaugluft und damit eine bessere Ausnutzung der verbrennungstechnischen Gegebenheiten. Außerdem sind zwischen den Kolben keine inneren Radialdichtungen erforderlich.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und zwar in

Fig· 1 eine einzellige Kreiskolbenbrennkraftmaschine im Längsschnitt in

Fig. 2 dieselbe Maschine im Schnitt nach der Linie H-II in Pig. I, in

Fig· 3 bis 8 die verschiedenen Kolbenstellungen während eines Umlaufs, in

Fig. 9 eine zweizeilige Kreiskolberibrennkraftmaschine im Längsschnitt.

In einem dreibogigen Gehäuse 1 sind im Gehäusemantel drei Brennräume 2 angeordnet« deren jede einer Arbeitskammer 5 zugeordnet ist. In den Seitenteilen 4 und 5 des Gehäuses 1 liegen Gaskanäle, und zwar im Seitenteil 4 die Lufteinlaßkanäle 6 und im Seitenteil 5 die Abgaskanäle 7· Die Mündungen der Lufteinlaßkanäle und der Abgaskanäle liegen jeweils einander gegenüber und korrespondieren in der betreffenden Arbeltsstellung jeweils mit Übertrittsöffnungen in den Stirnflächen des Kolbens 8. Dieser hat im Querschnitt die Form einer zweibogigen Epitrochoide. Auf der einen Bogenfläche 9 ist er in deren in Drehrichtung nachlaufendem Teil mit einer Einlaßöffnung Io für die Verbrennungsluft und im vorlaufenden Teil mit einer Auslaßöffnung 11 für das Abgas versehen. Diese beiden Ladungsweehselöffnungen sind über Gasführungen 12 und 13 mit den

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Ubertrittsöffnungen verbunden. Die Ubertrittsöffnungen sind im wesentlichen durch bogenförmige, der Außenkontur des Kolbens 8 bzw. der Kontur des Exzenters 1^l angepaßten Begrenzungskanten gebildet. Die Abdichtung der Gasübertrittsstellen zwischen den Übertrittsöffnungen lind den Mündungen der Gaskanäle gegen die Kolben- und Exzenterwellenlagerung sowie das Synchroniτ sierungsgetriebe 17 erfolgt durch einen Kolbenring 16..-;. Zur Verbesserung der Abdichtung gegen die Arbeitskammern 3 sind in dem Steg 18 zwischen den Übertrittsfc öffnungen und der Kolbenkante Vertiefungen oder Rillen angeordnet, die durch Labyrinthwirkung KurzSchlußströmungen vermindern. Die Arbeitskammern 5 sind während der Kompression und der Expansion durch ein Dichtsystem, bestehend aus Radialdichtleisten 19, Dichtstreifen 22 und Dichtbolzen 15 allseitig abgedichtet.

Figur ]5 zeigt die Kolbenstellung im Gehäuse bei Beginn des Ansaugtaktes für die obenliegende Arbeitskammer 3· Die Drehung des Kolbens 8 erfolgt auch hier gegen den Uhrzeigersinn. Während der Drehung (Fig· 4) erfolgt die Füllung der obenliegenden Arbeitskammer 3, Sobald die Einlaßöffnung Io die benachbarte Radialdichtleiste ψ 19 überstrichen hat (Fig. 5), beginnt die Verdichtung. Figur 6 zeigt die dem Kompressionsmaximum zugeordnete Kolbenstellung. Nach der Zündung beginnt die Expansion (Fig. 7)t der dann das Ausschieben der Abgase (Fig. 8) folgt. Das Arbeitsverfahren für die beiden anderen Arbeitskammern verläuft entsprechend.

Die zweizeilige Kreiskolbenmaschine nach Figur 9 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die vorbeschriebene einzellige. Auch hier liegen die Gasübertrittsstellen jeweils auf verschiedenen Kolbenseiten.

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Der Luf teinlaß erfolgt hler wischen-! den -,beiden' Kolben 8, die durch eine Hohlwelle 2o miteinanderverbunden . sind. Da diese Verbindung .gasdicht ist, entfällt hier eine Abdichtung gegen Lager und Getriebe, Der zwischen den Kolben 8 liegende Gehäuseteil 21 enthält den Lufteinlaßkanal 6» Die Abgaskanäle 7 sind-in jedem der beiden GehäuseaeiteriteiIe angeordnet. ·

A η s ρ r U c he:

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Claims

Pa t entan Sprüche:

1.! Kreiskolbenbrenrikraf tmaschine mit einen fest-"—' stehenden Gehäuse, bestehend aus einem mehrbogigen · Gehäusemäntel und Seitenteilen, die zusammen mit dem Gehäusemantel einen Innenraum begrenzen, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein Kolben drehbar gelagert ist, dessen Außenkontur im Querschnitt die Form einer mehrbogigen Epitrochoide aufweist, wobei in den Bogenkanten des Gehäusemaiitels auf der Außenfläche des Kolbens gleitende Radialdichtungen, z.B. in Form von Dichtleisten angeordnet sind, die die zwischen Kolben und Gehäuse gebildeten mit der Kolbendrehung volumenveränderlichen Arbeitskaramern gegeneinander abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) mit gerader Epitrochoidenbogenzahl ausgeführt 1st und in jeder zweiten Bogenflache (9) Ladungswechselöffnungen angeordnet sind, die durch im Kolben (8) untergebrachte Gasführungen (12, 157) mit Übertrittsöffnungen in den Stirnflächen des Kolbens 8 verbunden sind, welchen entsprechende Mündungen von im Gehäuse (1) angeordneten Gaskanälen (6, 7) in den Seltenteilen des Gehäuses (1) zugeordnet sind,

2. Kreiskolbenbrennkraftmaschiiie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertrittsöffnungen in dem den Ladungswechselöffnungen zugeordneten Teil des Kolbens (8) angeordnet sind.

3· KreiskolbenbrennkraftmasGhlne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet« daß In dem in Drehriohtung

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des Kolbens (8) nachlaufenden Teil der betreffenden Bogenflache (9) die Einlaßöffnung (lo) und in dem vorlaufenden Teil die Auslaßöffnung (11) liegt.

4. KreiskolbenbrennkraftniaEGhine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen und Übertrittsöffnungen für den Einlaß und Auslaß auf verschiedenen Seiten des Kolbens (8) bzw. Gehäuses (1) angeordnet sind«

5c Kreiskolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der Gasübertrittsstellen zwischen Kolbenstirnflächen und Gehäuseseitenteilen (4, 5) in radialer Richtung nach außen und innen durch in den Gehäuseseitenteilen (4, 5) angeordnete Axialdichtungen (5) erfolgt.

6. Kreiskolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, daß'bei einer Ausführung als zweizeilige Maschine die beiden Kolben (8) auf einem gemeinsamen Exzenter (14) gelagert und durch eine Hohlwelle (2o) miteinander verbunden sind und der Zwischenraum zwischen den beiden Kolben (8) für die Frischgaszuführung dient.

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