DE2213589C2 - Umlaufkolben-Brennkraftmaschine in Mehrfachanordnung - Google Patents

Description

2. Umlaufkolben-Brennkraftmaschin-? in Mehr- ₂₅ gleichmäßiger Lauf erzielt wird.

fachanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

kennzeichnet, daß die Mündungen der Zünd- gelöst, daß nur eiiie für beide Maschineneinheiten

kammer (4) in beiden Maschineneinheiten (3) gemeinsame Zündkammer vorliegt und daß — in

gegenüber dem Anlagebereich des Mantels (3')— Drehrichtung des Kolbens gesehen — hinter jedem

in Drehrichtung des Kolbens gesehen — versetzt ₃₀ Kolbenschieber jeder Maschineneinheit unmittelbar

sind. benachbart zu ihm jeweils eine Aussparung in der

3. Umlaufkolben-Bronnkraf'maschine in Mehr- Kolbennabe vorgesehen ist.

fachanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung gekennzeichnet, daß jedei Ma chineneinheit (3) kommt ohne Absperrschieber für die Zündkammer als Brennkraftmaschine eine weitere Maschinen- ₃₅ und die Einlaßleitungen sowie Auslaßleitungen aus. einheit (17) gleicher Gattung als Nachbrenner Infolgedessen ist die Brennkraftmaschine sehr verzugeordnet ist, welcher jeweils in dem Bereich schleißarm und wenig störanfällig. Die Ausbildung seines Mantels (17'), in welchem die Kolben- nach der Erfindung ermöglicht es. jeden Kolben mit nabe (7) am Mantel (17') anliegt, über eine Zünd- mehreren Kolbenschiebern auszustatten, so daß man kammer (4') mit dem Expansionsraum der Brenn- ₄₀ einen sehr gleichmäßigen Lauf erhält. Die zentral kraftmaschine verbunden ist. gelegene Zündkammer gibt die Leistung auf die

4. Umlaufkolben-Brennkraftmaschine in Mehr- beiden Umlaufkolben beider Maschineneinheiten ab, fachanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- so daß der Zündstoß keine unausgeglichenen kennzeichnet, daß die Kolben der Nachbrenner Momente auf das Maschinengehäuse überträgt. Daüber Zahnräder (11, 12. 19, 20) mit den Kolben 45 bei wirken sich die Aussparungen der Kolbennabe der Brennkraftmaschine gekoppelt sind. dahin aus, daß die Stoßkraft mit einer großen

Komponente in Umfangsrichtung der Kolbennabe wirksam wird. Infolgedessen führt der Zündstoß zu einer hohen, direkten Beschleunigung des Kolbens.

50 Dies führt auch zu einer Verringerung der Lager-

bciastung, weil der in radialer Richtung wirksame Anteil der Stoßkraft verkleinert wird.

Die Ausbildung von Aussparungen in der Kolbennabe jeweils — in Drehrichtung des Kolbens ge-

Die Erfindung betrifft eine Umlaufkolben-Brenn- 55 sehen — hinter jedem Kolbenschieber ist bereits aus kraftmaschine in Mehrfachanordnung mit zwei achs- der britischen Patentschrift 1 033 204 bekannt, so parallelen, über Zahnräder mit einer gemeinsamen daß für dieses Merkmal kein selbständiger Schutz Abtriebswelle verbundenen Einheiten, wovon jede begehrt wird.

Maschineneinheit als Brennkraftmaschine einen aus Ein besonders günstiges Laufverhalten erzielt man jeweils einer Kolbennabe und in dieser radial be- 60 nach der Erfindung dann, wenn die Mündungen der weglichen Kolbenschiebern bestehenden, innerhalb Zündkammer in beiden Maschineneinheiten gegeneines kreiszylindrischen Mantels exzentrisch um- über dem Anlagebereich des Mantels — in Drehlaufenden Kolben aufweist, dessen Kolbennabe je- richtung des Kolbens gesehen — versetzt sind,
weils in dem Bereich des Mantels anliegt, welcher Für eine Nachverbrennung bietet es sich an, daß

der zugeordneten, anderen Einheit gegenüber liegt, 65 jeder Maschineneinheit als Brennkraftmaschine eine wobei zwischen diesen Bereichen beider Maschinen- weitere Maschineneinheit gleicher Gattung als Nacheinheiten eine Zündkammer vorgesehen ist. brenner zugeordnet ist, welcher jeweils in dem Be-Eine solche Brennkraftmaschine nach der deut- reich seines Mantels, in welchem die Kolbennabe

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am Mantel anliegt, über eine Zündkammer mit dem Expansionsraum der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Damit kann man in diesem Nachbrenner zusätzlich Leistung gewinnen und dadurch den Wirkungsgrad bei weitgehender Abgasreinigung erhöhen.

Im Rahmen der Erfindung sind die Kolben der Nachbrenner über Zahnräder mit den Kolben der Brennkraftmaschine gekoppelt. Hierdurch erreicht man, nuß alle Maschineneinheiten völlig synchron laufen.

Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist äußerst verschleißfrei und damit wartungsfrei sowie robust. Die Umlaufkolbtn-Brennkraftmaschine nach der Erfindung eignet siel' sowohl für eine Verbrennung nach dem Ottoprinzip als auch nach dein Dieselprinzip. In ersterem Fall sind in den Zündkammern Zündkerzen vorgesehen. In letzterem Falle sind den Zündkammern jeweils eine Einspritzpumpe und gegebenenfalls eine Glüheinrichtung zugeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen Standes wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung stellt dar

F i g. 1 eine Umlaufkolben-Brennkraftmaschine in Draufsicht, teilweise geschnitten, und

F i g. 2 die Umlaufkolben-Brennkraftmaschine nach F i g. 1 im Querschnitt längs der Schnittlinie B-B in Fig. 1.

Die im folgenden erläuterte Brennkraftmaschine arbeitet nach dem Ottoprinzip, d. h. Brennstoff-Luft-Ansaugung und Fremdzündung. Der Zylinderblock umfaßt eine Mittelplatte 1 (Fig. 1) und zwei Deckplatten 2, die unter Zwischenlage von Dichtungen durch Schrauben od. dgl. miteinander verbunden sind; die konstruktiven Einzelheiten sind jedoch nicht dargestellt. Innerhalb der Mittelplatte 1 sind zwei Maschineneinheiten 3 mit kreiszylindrischem Ma tel 3' eingearbeitet. Die Maschineneinheiten 3 sind zwischen den einander benachbarten Bereichen der Mäntel 3' durch eine Zündkammer 4 miteinander verbunden, die auch eine Zündkerze 5 enthalt. Innerhalb einer jeden Maschineneinheit 3 sitzt auf einer Welle 6, die exzentrisch zum Mantel 3' angeordnet ist, eine Kolbennabe 7. Dio Welle 6 liegt zentrisch innerhalb der Kolbennabe 7. Die Achsen der Wellen 6 beider Maschineneinheiten liegen etwa in der Verbindungsebene der Mantelachsen und sind gegeneinander ningerückt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Anlagebereiche der Kolbennaben 7 auf dem jeweiligen Mantel 3' der Maschineneinheit 3 einander benachbart und durch die Zündkammer <* miteinander verbunden sind. Jede Kolbennabe 7 weist gleichmäßig über den Umfang verteilt Radialschlitze 8 auf, in denen in radialer Richtung Kolbenschieber 9 verschiebbar sind. An einer Kante jedes Radialschlitzes 8 befindet sich eine Aussparung 10. die, in Drehrichtung des Kolbens gesehen, hinter dem jeweiligen Kolbenschieber 9 liegt. In der Zündstellung nach F i g. 2 haben die Kolben eine solche Lage, daß die durch die Aussparung 10 freiliegenden Abschnitte der betreffenden Kolbenschieber 9 etwa quer zur Längsachse der Zündkammer ausgerichtet sind. Infolgedessen wirkt eine große Komponente des Zündstoßes unmittelbar in Umfangsrichtung der Kolbennabe. Die Kolbenschieber 9 können durch Federn nach außen vorgespannt sein. Jedoch reicht es für den Burieb aus, wenn die Kolbenschieber 9 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen gedrängt werden.

Als Nachbrenner : ^;nd weitere gleichartige Maschine-ieinheiten 17 vorhanden, deren Zuordnung zu den Maschineneinheiten 3 weiter unten im einzelnen erläutert wird. In Fig. 1 ist die Maschineneinheit 17 nach der Schnittlinie A-A aufgebrochen. Man erkennt dort die innerhalb der Radialschlitie 8 \erschiebbaren Kolbenschieber 9.

ίο Auf den Wellen 6 der Kolbennaben 7 sitzen Zahniiiderll, die mit einem mittleren Zahnrad 12 einer Antriebswelle 13 kämmen. Zu den Maschineneinheiten 3 führen Ansaugkanäle 14, die im wesentlichen diametral gegenüber der Zündkammer 4 münden und jjeweils mit einem schematisch daiuestellten Vergaser 15 verbunden sind. Außerdem sind Auslaßkanäle 16 vorhanden.

Nach Fig. 2 sind die Maschineneinheiten 17 als Nachbrenner je einer Maschineneinheit 3 zugeordnet.

ao Die jeweilige Kolbennabe 7 mit den Kolbenschiebern 9 ist in gleicl.wf Weise wie bei den Maschieneneinheiten 3 aufgebaut, so daß auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Der Anlagebereich zwischen Kolbennabe 7 und Mantel 17' der

as jeweiligen Maschineneinheit 17 befindet sich jeweils einem solchen Umfangsbereich der zugeordneten Maschineneinheit 3 gegenüber, der in Drehrichtung des Kolbens gegenüber der Zündkammer 4 versetzt ist, also dem Entspannungsbereich. Dieser Umfangs bereich jeder Maschineneinheit 3 ist durch eine Zündkammer 4' mit dem Anlagebereich des zugeordneten Nachbrenners verbunden. Die Kolbennaben 7 der Maschineneinheiten 17 sitzen auf Wellen 18, die jeweils ein Zahnrad 19 tragen, das jeweils über ein Zwischenrad 20 mit dem einen Zahnrad 11 kämmt. Die Maschineneinheiten 17 sind mit Ansaugkanälen 21 und Auslaßkanälen 22 ausgestattet. Ein Vergaser ist für die Nachbrenner uicht erforderlich. Die jeweiligen Drehrichtungen der Kolbennaben 7 sind mit Pfeilen in Fig. 2 angegeben.

Zwischen dem Mantel 3' einer Maschineneinheit 3, dem Umfang der Kolbennabe 7 und den Kolbenschiebern 9 sind mehrere Arbeitskammern entsprechend der Anzahl der Kolbenschieber 9 gebildet.

Die Größe der einzelnen Arbeitskammern ändert sich beim Umlauf des Kolbens, und zwar ist bei der Maschineneinheit 3 das Volumen einer Arbeitskammer im Bereich des Ansaugkanals 14 am größten. Bei der Drehung gegen die Zündkammer 4 hin verringert sich das Volumen einer Arbeitskammer fortwährend, so daß der Kammerinhalt verdichtet wird. Im Bereich der Zündkammer 4 ist das Volumen der Arbeitskammer am kleinsten, und damit ist die Verdichtung dort am höchsten Infolgedessen erfolgt

an dieser Stelle die Zündung. Bei der weiteren Drehung des Kolbens wird'das Volumen der Arbeitskammer wieder größer, so daß sich das Arbeitsmedium entspannen kann. Durch den Auslaßkanal 16 wird das verbrannte Gemisch ausgestoßen.

Schließlich bildet sich bei weitersr Drehung infolge Volumenvergrößerung innerhalb der Kolbenkammer ein Unterdruck aus, so daß ein neues zür.dfähiges Gemisch durch den Ansaugkanal 14 angesaugt wird. Die Maschineneinheiten 17 der Nachbrenner fördern in ihren Ansaugkanälen 21 reine Luft ohne brennstoffzusatz. Es erweist sich, daß bei einer Anordnung der Zündkammern in der dargestellten Weise eine nochmalige Zündung des in den Maschinen-

einheilen 3 nur teilweise verbrannten Gemisches möglich ist, wodurch man eine Nachverbrennung erzielt. Die Zuordnung der Nachbrenner zu dem Entspannungsbereich kann in unterschiedlicher Weise gewählt werden. Jc nach der Zuordnung muß die Wahl des Zündzeitpunktes festgelegt werden.

Die Koppelung der verschiedenen Kolbennat durch Zahnräder stellt eine synchrone Dre aller Umlaufkolben sicher. Da die Kolbcnnab lediglich eine Drehbewegung ohne kreisenden teil ausführen, tritt keine nennenswerte Unw auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

ι ^2 sehen Patentschrift 925 323 ist so ausgebildet, daLi Patentansprüche: die beiden Maschineneinheiten beim Lauf der Ma:,chine abwechselnd als Kompressor und MoUt

1. Umlaufkolben-Brennkraftmaschine in Mehr- arbeiten. Die beiden Maschineneinheiten sind durch fachanordnung mit zwei achsparallelen, über 5 zwei jeweils wechselweise wirksame Zundkammerr, Zahnräder mit einer gemeinsamen Abtriebswelle miteinander verbunden. Es ist eine umfangreiche verbundenen Einheiten, wovon jede Maschinen- Steuereinrichtung zur Steuerung des Durchlasses der einheit als Brennkraftmaschine einen aus jeweils Zündkammern und zur Steuerung der Einlaß- und einer Kolbennabe und in dieser radial beweg- Auslaßleitungen notwendig, so daß diese bekannt liehen Kolbenschiebern bestehenden, innerhalb io Maschine sehr störanfällig ist. Außerdem ist der eines kreiszylindrischen Mantels exzentrisch um- Lauf dieser Maschine recht ungleichmäßig, weil die laufenden Kolben aufweist, dessen Kolbennabe beiden Muschineneinheiten wechselweise als Koni jeweils in dem Bereich des Mantels anliegt. pressor und als Motor arbeiten, so daß ihre welcher der zugeordneten, anderen Einheit gegen- Leistungsabgabe Schwankungen unterliegt, die über über liegt, wobei zwischen diesen Bereichen i₅ ein auf der Triebwelle sitzendes Mittelrad ausbeider Maschineneinheiten eine Zündkammer «eelichen werden müssen. Die bekannte Maschin*, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, hai innerhalb einer Maschineneinheit nur einen daß nur eine für beide Maschineneinheiten (3) Kolbenschieber, so daß sich auch hieraus ein imgemeinsame Zündkammer (4) vorliegt und daß gleichmäßiger Lauf ergibt.

— in Dre^-ichtung des Kolbens gesehen — _ao Autgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung

hinter jedem Kolbenschieber (9) jeder Maschinen- einer Umlaufkolb^n-Brennkraftmaschine der ge

einheit (3) unmittelbar benachbart zu ihm jeweils nannten Art, daß einerseits Steuerelemente für die

eine Aussparung (10) in der Kolbennabe (7) vor- Einlaßleitungen und für die Auslaßleitungen ver

gesehen ist. mieden werden und daß andererseits ein möglichst