DE2133880C3 - Betätigbares Absperrorgan für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein betätigbares Absperrorgan für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäusemantel, der einen Einlaßkanal mit einer in die Ansaügkammer mündenden Einlaßöffnung aufweist, in deren Bereich das Absperrorgan angeordnet ist.

Aus der DE-OS 15 26 433 ist ein betätigbares Absperrorgan der oben genannten Art bekannt, welches ein Eindringen Verbrannter Gase in defl

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65 Einlaßkanal erschwert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine eingangs genannter Art, das Absperrorgan als nachstellbare Vorrichtung derart auszubilden, daß der zwischen ihr und der Gehäusemantel-Innenwandung verbleibende Toiraum möglichst klein ist und die Strömung bei geöffneter Absperrvorrichtung weitgehend ungestört bleibt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, jaß das Absperrorgan eine Vorrichtung ist, deren Verschlußklappe in ihrem mittleren Bereich mit einer zur Achse des Einlaßkanals geneigt verlaufenden, in einer Muffe axial verschiebbar gelagerten Schubstange und in ihrem bei geöffneter Stellung der Einlaßöffnung benachbarten Randbereich mit einem Ende eines Lenkers gelenkig verbunden ist, dessen anderes Ende mit Bewegungsspiel in Achsrichtung der Schubstange in einer Lagervorrichtung der Muffe unter Einwirkung einer Rückhaltekraft gehaltert ist, die der Schließbewegung der Absperrvorrichtung entgegenwirkt

Durch diese Art der Lagerung der Verschlußklappe wird erreicht, daß sich beim Schließen der Absperrvorrichtung die Verschlußklappe in einer kombinierten Dreh- und Translationsbewegung ihrer Schließstellung nähert, ohne daß dabei Teile der Absperreinrichtung zur Einlaßöffnung hin vorragen. In der Schließstellung kann c'ie Absperrklappe daher in unmittelbarer Nähe zur Einlaßöffnung angeordnet sein mit entsprechend geringem Totraum, ohne daß befürchtet werden muß, daß Teile der Absperreinrichtung während des Betriebes kurzzeitig in die Ansaugkammer hineinreichen. Durch die der Schließbewegung der Absperrvorrichtung entgegenwirkende Rückhaltekraft wird erreicht daß die Verschlußklappe am Ende der Schließbewegung eine reine Translationsbewegung durchführt, wodurch ein automatisches Nachstellen der Absperrvorrichtung möglich wird. Dies ist bei der vorgesehenen Verwendung der Absperrvorrichtung in einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine von großer Bc leutung, da die hohe Betriebstemperatur die Verwendung gummielastischer Dichtungen ausschließt. Durch die geneigte Anordnung der Schubstange relativ zur Achse des Einlaßkanals wird erreicht, daß die Strömung bei geöffneter Absperrvorrichtung weitgehendst ungestört bleibt. Bedingt durch die doppelgelenkige Lagerung der Verschlußklappe unter Verwendung eines Lenkers wird erreicht, daß ?u Beginn der Schließbewegung von der Verschlußklappe eine schnelle Kippbewegung durchgeführt wird, die eine dementsprechend rasche Querschnittsverringerung des Einlaßkanals zur Folge hat. so daß das Eindringen verbrannter Gase in den F.inlaßkanal stark begrenzt wird. Schließlich ist die Absperrvorrichtung relativ einfach ein- und ausbaubar, da sämtliche bewegten Teile mit der Muffe verbunden sind.

Aus der US-PS JO 13 579 ist eine Absperrvorrichtung als solche bekannt, deren Verschlußklappe in ihrem mittleren Bereich mit einer in einer Muffe axial verschiebbar gelagerten Schubstange und in ihrem Randbereich mit einem Ende eines Lenkers gelenkig verbunden ist. Diejenige Endstellung, in der die Schubstange soweit wie möglich in Richtung zur Verschlußklappe hin vorgeschoben ist, ist in Fig, 2 der US-PS 30 13 579 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Diese Endstellüng ist die öffnungsstellur.g der bekannten Absperrvorrichtung, wohingegen beim Anmeldur.gsgegenstand dieser Stellung die Schließstellung entspricht. In dieser Stellung ist die bekannte Absperrvorrichtung im Gegensatz zur Erfindung nicht nächste!!-

bar. Da die Schubstange bei der bekannten Vorrichtung längs der Mittellängsachse des Einlaßkanals verläuft, wird die Strömung bei geöffneter Absperrvorrichtung sowohl durch die Schubstange selbst als auch durch einen radial in den Einlaßkanal ragenden Haltevorsprung für die Muffe empfindlich gestört

Die auf das andere Ende des Lenkers einwirkende Rückhaltekraft kann vorieilhafterweise entweder eine reibungsbedingte Rückhaltekraft oder eine von elastischen Rückhoimitteln herrührende Rückstellkraft sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das andere, in der Lagervorrichtung der Muffe gehaltene Ende des Lenkers mit einem Querzapfen versehen, der in einem parallel zur Schubstange verlaufenden Langloch der Lagervorrichtung verschiebbar ist In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist das Langloch durch den Raum zwischen der Schubstange und einem an der Muffe angebrachten Fortsatz gebildet.

Um die Absperrvorrichtung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln zu steuern, wird vorgeschlagen, daß die Schubstange von einem mit einem Gaspeda¹ gekoppelten Schwenkhebel betätigbar ist. Dabei kann der Schwenkhebel drehfest auf einer mit einer Vergaserklappe verbundenen Welle angebracht sein.

Die Kopplung zwischen Schwenkhebel und Zugstange erhält man in einfacher Weise dadurch, daß der Schwenkhebel an einem Ende mit einer Verdickung mit kreisförmigem Umriß versehen ist. die in eine Ausnehmung der Schubstange eingreift.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es. zeigt

Fi g. 1 eine Schnittansicht eines in eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine eingebauten, betätigbaren Absperrorgans in Öffnungsstellung und

Fig.2 eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. I,jedoch in Schließstellung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Gehäusemantel 1 sowie ein Kolben 2 '^!er Rotations-Brennkraftmaschine lediglich teilweise dargestellt Der Gehäusemantel 1 wird innen durch eine zylindrische Gehäusemantel-Innenwandung 3 begrenzt, deren Querschnitt die Form einer Trochoide mit zwei Lappen hat. Der Kolben 2 hat die Form eines Prismas mit einem Querschnitt in Form eines Bogendreiecks, Jessen Kanten mit der I.nenwandung 3 des Gehäusemantels 1 zusammenwirken. Die Innenwandung 3 bildet die Umfangsfläche des Arbeitsraumes der Brennkraftmaschine. Nicht dargestellte Seitenteile begrenzen zusammen i.iit der Innenwandung 3 einen Innenraum, der durch den Kolben 2 in Arbeitskammern, wie bei 4 dargestellt, untei teilt wird.

Die Brennkraftmaschine besitzt einen Einlaßkanal 5. der durch den Gehäusemantel 1 tritt und durch eine Einlaßöffnung 6 in das Gehäuseinnere mündet. Am Kanal 5 ist vor der Einlaßöffnung 6 eine (nicht dargestellte) Speisevorrichtung, z. B. ein Vergaser vorgesehen, die die Brennkraftmaschine mit einem Zündgemisch speist. Die Speisevorrichtung enthält ein (nicht dargestelltes) Hauptdrosselorgan, 7. B. eine Vergaserklappe, welche in den Kanal i> eingebaut ist und durch ein Gaspedal betätigbar ist.

Die Brennkraftmaschine besitzt ferner einen Aüslaßkanal 7, der durch den Gehäusemanlel 1 tritt und mit dem Gehäuseinnenraum über eine Auslaßöffnung 8 in Verbindung steht

Das Öffnen und Scl/feßen der Einlaßöffnung 6 und der AüsläßöffnUng 8 wird durch den Kolben 2 der Brennkraftmaschine gesteuert Bei seiner Drehbewegung nimmt drr Kolben 2 während Bruchteile des Arbeitstcktes Stellungen ein, in denen die Einlaßöffnung 6 mit der Auslaßöffnung 8 in Verbindung steht Eine derartige Stellung ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt

Im Einlaßkanal 5 ist eine Absperrvorrichtung 9 vorgesehen, die den Eintritt verbrannter Gase in den Einlaßkanal 5 verhindert, wenn der Motor mit geschlossener oder nur wenig offener Vergaserklappe arbeitet, d. h. im Teillastbetrieb oder bei einer Drehzahlverringerung oder im Langsamlauf.

Die Absperrvorrichtung 9 ist mit einer Verschlußklappe 10 ausgebildet, welche von einem Steuermechanismus 11 gesteuert wird. Die vollständig geöffnete Verschlußklappe 10 wird vom Mechanismus 11 in einer zur Achse des Einlaßkanals 5 etwa parallelen Richtung (siehe Fig. 1) eingestellt Zum Schließen des Einlaßkanals 5 wird die Verschlußklappe 10 vom Mechanismus 11 quer zur Achse des Einlaßkanals 5 (siehe Fig.2) eingestellt und zwar in einer mittleren Entfernung ö (siehe F i g. 2) von der Gehäusema,.„el-Innenwandung 3 der Arbeitskammer der Brennkraftmaschine, welche kleiner ist als die Hälfte /(siehe F i g. 1) der Abmessung der Klappe 10 in Achsrichtung bei offener Klappe 10.

Im allgemeinen hat der Einlaßkanal 5 einen Kreis_Muerschniti. Die Klappe 10 wird dann von einer ' ebenen Scheibe gebildet.

Der Steuermechan.smus 11 enthält eine in einer Muffe 13 gleitende zylindrische Schubstange 12. Die Muffe 13 liegt schräg zur Achse des hinlaßkanals 5 und springt in Richtung auf die Einlaßöffnung 6 in den durch den Gehäusemantel 1 tretenden Abschnitt des Einlaßkanals 5 vor.

Die Schubstange 12 trägt an einem Ende einen Gabelkopf 14. welcher aus der Muffe 13 in den Einlaßkanal 5 vorspringt. An diesem Gabelkopf 14 ist ein Lappen 15 angelenkt, der am mittleren Bereich der Klappe 10 fest angebracht ist

Das andere Ende der Schubstange 12 ist mit einer Ausnehmung 16 versehen, die mit eine;· ebenen. bHttchenförmigen Verdickung 17 mit kreisförmigem Umriß, die an einem eine Längsverschiebung der Schubstange 12 in Abhängigkeit von der Motorbelastung bewirkenden Steuerorgan angebracht ist, zusammenwirkt.

Dieses Steuerorgan wird zweckmäßigerweise von einem Schwenkhebel 18 gebildet, welcher an einer Welle 19 angebracht ist. die wiederum drehfest mit einer Betätigungsvorrichtung der Vergaserklappe verbunden ist. Der Schwenkhebel 18 nimmt die in Fig. 1 dargestellte Stellung ein. wenn die Brennkraftmaschine unter Vollast oder nahezu unter Vollast arbeitet, J. h. wenn die Vergaserklappe vollständig oder fast vollständig geöffnet ist.

In der Muffe 13 ist ein Längsschlifz 20 für den Durchtritt des Schwenkhebels 18 vorgeseht.. der auch Wirikelausschläge des Schwenkhebels 18 zuläßt.

Der Sieuermechanismus 11 enthält einen Lenker 21. dessen eines Enc"; an einem Querzapfen 22 schwenkbar ist, welcher in die Muffe 13 am Ende des in den Einlaßkanal 5 vorspringenden Muffenabschnitts einge* setzt ist. Das andere Ende des Lenkers 21 ist im Randbereich der Klappe 10 angelenkt, und zwar in dem Abschnitt der Klappe 10, welcher bei geöffneter Klappe 10 der Einlaßöffnung 6 am nächsten liegt. Dort isf an der Klappe 10 ein Lappen 23 angebracht, welcher zur Ebene der Klappe 10 senkrecht liegt und an dem der Lenker 21 angelenkt ist

Der Querzapfen 22 ist in ein sich in Richtung der Achse der Muffe 13 erstreckendes Langloch 24 eingesetzt, welches durch den Raum zwischen einem laschenförmigen Fortsatz 25 und einer der Lasche 25 gegenüberliegenden Zone der Außenfläche der Schubslange 12 gebildet wird. Der Fortsatz 25 bildet eine Verlängerung des Endes der Muffe 13 und ist mit einer in bezug auf die Achse der Muffe 13 radial nach innen laufenden Randleiste versehen. Die Randleiste der Lasche 25 verhindert den Austritt des Querzapfens 22 aus dem Längloch 24 in Muffenlängsrichtung zur Einlaßöffnung 6 hin; der Querzapfen 22 kann sich zwischen den Längsenden des Randlochs 24 bewegen.

Es können (nicht dargestellte) elastische Rückholmittel vorgesehen werden, welche auf den Querzapfen wirken und diesen von der Einlaßöffnung 6 zu entfernen suchen.

Im Einlaßkanal 5 ist ein gegenüber der Gehäuseman

ger, ebener Sitz 26 (Fig. 1) für die Klappe IO vorgesehen. Der mittlere Abstand zwischen der Ebene des Sitzes 26 und der Gehäusemantel-Innenwandung 3 ist d (F i g. 2). d beträgt größenordnungsmäßig einige Millimeter, z. B. drei oder vier Millimeter.

Wenn der an den Einlaßkanal 5 angeschlossene Vergaser ein Vergaser mit Doppelkörper und einem ersten (nicht dargestellten) Einlaßkanal zur Speisung im Langsamlauf und bei Teillast und einem zweiten, dem dargestellten Kanal 5 entsprechenden Einlaßkanal zur Speisung bei Vollast ist, so ist die Klappe 10 in diesem zweiten Kanal angeordnet, um diesen vollständig zu schließen, wenn der Motor im Langsamlauf oder bei Teillast oder bei Drehzahlverringerung arbeitet.

Wenn der an den Einlaßkanal 5 angeschlossene Vergaser jedoch ein Vergaser mit einem einzigen Körper ist, so ist die Klappe 10 so ausgebildet, daß sie in Schließstellung die Speisung gestattet, wenn die Vergascrklappe teilweise offen ist. z. B. im Langsamlauf oder bei Teillast

Die Arbeitsweise der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Absperreinrichtung 9 wird im folgenden beschrieben.

Ef sei zunächst der Fall betrachtet, daß die Klappe 10 von der in F i g. 1 dargestellten Öffnungsstellung in ihre in F i g. 2 dargestellte Schließstellung übergeht.

Dieser Fall entspricht z. B. dem einer Drehzahlverringerung. Bei Loslassen des Gaspedals wird die (nicht dargestellte) vorher geöffnete Vergaserklappe geschlossen, der Motor geht von Vollast zu einer sehr geringen Belastung oder zur Belastung Null über

Das Loslassen ^es Gaspedals bewirkt die Drehung des Schwenkhebels 18 im Gegenuhrzeigersinn. Die Verdickung 17 schiebt dabei die Schubstange 12 in F i g. 1 von links nach rechts. Infolge der Reibung, oder gif. der auf den Querzapfen 22 wirkenden elastischen Rückholmittel, wird der Querzapfen 22 in den von der Einlaßöffnung 6 am weitesten entfernten Abschnitt des Langlochs 24 gehalten. Der Lappen 23 beschreibt dann einen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt im Querzapfen 22 liegt und dessen Radius gleich der Länge / des Lenkers 21 ist Gleichzeitig nimmt der sich in Längsrichtung mit der Schubstange 21 verschiedene Gabelkopf 14 bei dieser Translationsbewegung die Achswelle mit, an der der Lappen 15 angelenkt ist Der Lappen 23 führt also eine kombinierte Bewegung aus, nämlich eine Translationsbewegung infolge der Verschiebung der Schubstange 12 und eine Drehbewegung infolge der Einwirkung des Lenkers 21 auf den Lappen 23. Dies hat zur Folge, daß die Klappe 10 eine Kippbewegung um die den Lappen 15 tragende Achswelle im Gegenuhrzeiger· sinn ausführt.

Die Abmessungen sind so gewählt, daß dann, wenn sich die Klappe 10 um einen Winke! von etwa 90° gedreht hat und quer zur Achse des Einlaßkanals 5 liegt, das weitere Kippen der Klappe im Gegenuhrzeigersinn entweder durch das Zusammenwirken des Gabelkopfs 14 und eines Teils der Klappe 10 oder durch Zusammenwirken eines dem Lappen 23 diametral gegenüberliegenden Abschnitts der Klappe 10 und des dem Auslaßkanal 7 am nächsten liegenden Abschnitts des Sitzes 26 verhindert wird.

Eine zusätzliche Verschiebung der Schubstange 12 in Richtung auf die Einlaßöffnung 6 erzeugt dann einerseits eine Längsverschiebung des Querzapfens 22 in der Ausnehmung 24 in Richtung auf die Einlaßöffnung 6 und andererseits das vollständige Andrücken der kriar»n#» 10 an Hpn 9\'it7 9fi iinH Hii

Einlaßöffnung 6. Diese letzte Bewegungsphase kann eine reine Translationsbewegung der Klappe 10 in einer zur Achse der Muffe 13 parallelen Richtung sein, wobei sich dann der gesamte Umfang der Klappe 10 gleichzeitig an den Sitz 26 anlegt. Diese Translationsbewegung erhält man dann, wenn die Klappe 10 durch Zusammenwirken des Lappens 15 (oder des mittleren Bereichs der Klappe 10) mit dem Gabelkopf 14 an einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn gehindert ist.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Klappe 10 während ihrer Schließbewegung zu keinem Zeitpunkt und mit keinem Klappenabschnitt <n die Arbeitskammer (4) vorspringt.

Ferner ist zu bemerken, daß der tote Raum im Einlaßkanal 5. in welchem die verbrannten Gase bei geschlossener Klappe 10 eintreten können, infolge des geringen Betrages des Abslands däußerst klein ist.

Von Beginn der Schließung der Klappe 10 an, d. h. sobald die Brennkraftmaschine nicht mehr mit Vollast arbeitet, erhält man eine wirksame Drosselung des Einlaßkanals 5, da die Anfangsphase der Bewegung der Klappe 10 deren Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn ι, die den Lappen 15 tragende Achswelle umfaßt.

Der Übergang der Klappe 10 aus ihrer Schließstellung (Fig. 2) in ihrer Öffnungsstellung (Fig. 1) geht ohne weiteres aus dem vorstehenden hervor.

Wenn die (nicht dargestellte) Vergaserklappe vollständig geöffnet wird, so daß der Motor vom Teillast-zum Vollastbetrieb übergeht, dreht sich der Schwenkhebel 18 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn und verschiebt dabei die Schubstange 12 in F i g. 2 von rechts nach links.

Da der Querzapfen nicht mehr am in den Fi g. 1 und 2 linken Ende des Langlochs 24 anliegt, erzeugt die Verschiebung des Gabelkopfes 14 und des Lappens 15 von rechts nach links in Fi g. 2, insbesondere, wenn der Querzapfen 22 unter der Wirkung der o. g. elastischen Rückholmittel steht, die Verschiebung des Querzapfens 22 im Langloch 24 in einer zur Achse der Muffe 13 parallelen Richtung. Das gleiche gilt für den Lappen 23,

so daß die Klappe 10 zu Beginn ihrer Öffnung eine Translationsbewegung ausführt, bis der Querzapfen 22 an dem von der Einlaßöffnung 6 entfernten Ende des Langlochs 24 anschlägt

Von diesem Augenblick an beschreibt der Lappen 23 um den Querzapfen 22 einen Kreisbogen im Uhrzeigersinn, da sich der Querzapfen 22 nicht weiter verstellen kann. Dies hat zur Folge, daß die Klappe 10 eine Kippbewegung im Uhrzeigersinn um die eine Transla-

tionsbewegung von rechts nach links ausführende Achswelle des Lappens 15 ausführt.

Am Ende des Öffnungsschubs liegt die Klappe IO angenähert in der Achse des Einlaßkanals 5 und dringt mit keinem Teil in die Arbeitskammer 4 vor.

Die Durchtrittsöffnung für die vom Vergaser kommenden frischen Gase ist völlig geöffnet, was für den Retrieb unter Vollast günstig ist.

Bei vollständig geschlossener Absperreinrichtung ist der lote Raum im Einlaßkanal, in welchen die verbrannten Gase eintreten können, weitgehend verringert. Weiin die Brennkraftmaschine nicht mehr mit Vollast arbeitet, erhält man eine wirksame Drosselung des Einlaßkanals infolge der schnellen Kippbewegung der Klappe 10. Hierdurch wird das Eindringen verbrannter Gase begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Betätigbares Absperrorgan für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäusemantel, der einen Einlaßkanal mit einer in die Ansaugkammer mündenden Einlaßöffnung aufweist, in deren Bereich das Absperrorgan angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan eine Vorrichtung (9) ist, deren Verschlußklappe (10) in ihrem mittleren Bereich mit einer zur Achse des Einlaßkanals (5) geneigt verlaufenden, in einer Muffe (13) axial verschiebbar gelagerten Schubstange (12) und in ihrem bei geöffneter Stellung der Einlaßöffnung (6) benachbarten Randgebiet mit einem Ende eines Lenkers (21) gelenkig verbunden ist, dessen anderes Ende mit Bewegungsspiel in Achsrichtung der Schubstange (12) in einer Lagervorrichtung (24,25) der Muffe (13) unter Einwirkung einer Rückhaltekraft gehaltert ist, die der Schließbeü igung der Absperrvorrichtung (9) entgegenwirkt.

2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere, in der Lagervorrichtung (24, 25) der Muffe (13) gehaltene Ende des Lenkers (21) unter Einwirkung einer reibungsbedingten Rückhaltekraft steht

3. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere, in der Lagervorrichtung (24, 25) der Muffe (13) gehaltene Ende des Lenkers (21) mit einem Querzapfen (22) versehen ist der in einem parallel zur Schubstange (12) verlaufenden Langloch (24) der Lagervorrichtung (24,25) verschieböar ist.

4. Absperrorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lang .och (24) durch den Raum zwischen der Schubstange (12) und einem an der Muffe (13) angebrachten Fortsatz (25) gebildet ist.

5. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (12) von einem mit einem Gaspedal gekoppelten Schwenkhebel (18) betätigbar ist.

6. Absperrorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (18) drehfest auf einer mit einer Vergaserklappe verbundenen Welle (19) angebracht ist.

7. Absperrorgan nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (18) an einem Ende mit einer Verdickung (17) mit angenähert kreisförmigem Umriß versehen ist, die in eine Ausnehmung (16) der Schubstange (12) eingreift.

8. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Verschüußklappe (10) kreisförmigen Umriß hat.