DE2234689A1

DE2234689A1 - Drehkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2234689A1
Application number: DE2234689A
Authority: DE
Inventors: David Walker Garside
Original assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Current assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1974-01-24

Description

THE BIRMINGHAM SMALL ARMS CO. LTD., Armoury Road, Small Heath,

Birmingham B 11 2PX/Groß-

britannien

Unser Zeichen:, B

Drehkolbenbrennkraftmaschine

Die. Erfindung betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine, in der .' sich ein. Drehkolben innerhalb eines Hohlraumes-eines· Gehäuses.· .·.'·. dreht, wobei-der Rotor und der Hohlraum so geformt sind," daß Ar-' beitskammern zwischen diesen Teilen ausgebildet werden, deren.· Volumina sich verändern, wenn sich der Drehkolben dreht. Das beste bekannte Beispiel einer Brennkraftmaschine dieser Art weist ein stationäres Gehäuse auf, welches eine zweiflügelige epitrochoidale Bohrung aufweist, in der nach Art eines Planeten sich ein Drehkolben dreht, der im allgemeinen die .Form eines gleichseitigen Dreieckes hat. Die Spitzen des Drehkolbens verbleiben in Dichtung'sanläge mit der Wandung des Hohlraumes und dadurch werden drei Arbeitskammern ausgebildet. Die Erfindung betrifft insbesondere Brennkraftmaschinen, die luftgekühlte Drehkolben aufweist, wobei Kanäle im Drehkolben ausgebildet sind, die mit dem Kanal oder mit Kanälen im Gehäuse fluchten und wobei die Kanäle im Drehkolben einen Teil des Einlaßkanales in die Arbeitskammer der Brennkraftmaschine bilden, derart, daß die angesaugte Luft durch den Drehkolben hindurchgeführt wird und dadurch den Drehkolben kühlt.

Gei.

.TO 9 88 A/0903

Ein Nachteil der Verwendung von eingeführter Luft zur Kühlung des Drehkolbens besteht darin, daß die Luft, die den Drehkolben dreht, selbst erhitzt wird und dies führt zu einer Verminderung des volumetrischen Wirkungsgrades und damit der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine.

Es ist ein Ziel der Erfindung, zumindest die Einwirkung des oben erwähnten Nachteils während der Perioden auszuschalten, in denen die Brennkraftmaschine ein maximales Drehmoment abgeben soll.

Gemäß der Erfindung weist eine Drehkolbenbrennkraftmaschine ein Gehäuse auf, welches einen Hohlraum hat, einen Rotor, der sich in diesem Hohlraum dreht, wobei der Rotor und der Hohlraum so geformt sind, daß Arbeitskammern zwischen diesen Teilen ausgebildet werden, deren Volumina sich verändern, wenn der Drehkolben .sich dreht_? wobei ein. erster Einlaßkanal in einem Teil.des-Rotors ausgebildet ist, derart, daß Luft,.die durch den Einlaßkanal hindurchgeführt wird, durch diesen Rotor hindurchströmt und wobei ein zweiter Einlaßkanal vorgesehen ist, der von einem Ventil oder einer Klappe verschließbar ist, wobei der zweite Einlaßkanal, wenn er geöffnet ist, es ermöglicht, daß Luft in die Brennkraftmaschine eingeführt wird, ohne daß diese Luft durch den Rotor hindurchgeht. '

Das Ventil oder die Klappe im zweiten Kanal ist derart ausgebildet, daß dieses normalerweise geschlossen ist, so daß die Brennkraftmaschine in üblicher Weise arbeitet, wobei die gesamte eingeführte Luft durch den Rotor hindurchgeht mit Ausnahme bei einer maximalen Drehmomentenabgabe, wenn die Klappe geöffnet ist. Bei einer maximalen Drehmomentenabgabe wird wenigstens ein Teil der eingeführten Luft in die Arbeitskammer eingegeben, ohne daß diese Luft durch einen Durchgang durch den Drehkolben vorerhitzt wird, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad erhöht wird. Obwohl, wenn die Klappe offen bleibt, die Luftströmung durch den Drehkolben vermindert wird und der Drehkolben damit weniger gekühlt wird,,

309884/0903

. . Γ23Λ689

ist vorgesehen, daß die Zeitperiode, in der,die Brennkraftmaschine in diesem Zustand arbeitet, kurz ist, so daß die Brennkraftmaschine nicht in schädlicher Weise überhitzt wird. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann. al*s Hauptantrieb für ein Fahrzeug verwendet werden, bei dem lediglich intermittierende Perioden einer maximalen Leistungsabgabe, die von kurzer Dauer sind, erforderlich sind.

Die Klappe kann mechanisch ,betätigt werden und kann beispielsweise eine Drosselklappe sein, die mit dem Vergaser derart verbunden ist, daß diese geöffnet wird, wenn der Vergaser mit voll geöffneter Drosselstellung arbeitet. Alternativ kann die Klappe durch Druck betätigt werden und so ausgebildet sein, daß sich die Klappe automatisch öffnet, wenn der Druck am Brennkraftmaschineneiniaß um eine vorbestimmte Größe unter den atmosphärischen Druck abfällt. . ■ . . :··.·"·- - .-.·.-■-... .-;' .- ,· .·.· '·■

Der zweite Einlaßkanal' muß nicht notwendigerweise physikalisch vom ersten Einlaßkanal getrennt sein, sondern kann beispielsweise durch einen Teil des ersten Einlaßkanals gebildet sein, wobei die Klappe oder das Ventil, wenn es geöffnet ist, diesen Teil des ersten Einlaßkanals mit der Atmosphäre verbindet und eine direkte Einleitung von Luft ermöglicht, die den Teil des Einlaßkanales umgeht, der in dem Drehkolben ausgebildet ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden, die einen Querschnitt einer Brennkraftmaschine darstellt, bei der der Hohlraum ein zweiflügeliges Epitrochoid ist und der Drehkolben im allgemeinen dreieckförmig ausgebildet ist, wobei sich der Drehkolben nach Art eines Planeten innerhalb des Hohlraumes dreht.

Das Gehäuse der Brennkraftmaschine weist einen mittleren Bauteil 1 auf, in dem der zweiflügelige epitrochoidal Hohlraum 2 ausgebildet ist, und es sind ferner zwei Endplatten 3 und H vorgesehen. Eine Welle 5 ist in Lagern 6 und 7 in den Endplatten gelagert und weist ein exzentrisches Lager 8 auf, auf den ein Drehkolben 9

309884/0903

gelagert ist. Ein Schwungrad 23 und ein Gegengewicht 24 sind an beiden Enden der Welle 5 montiert. Der Drehkolben 9 weist an jeder seiner drei Spitzen einen Dichtungsstreifen 10 auf, von dem in der Zeichnung lediglich einer sichtbar ist. Jeder Dichtungsstreifen 10 bewirkt eine Abdichtung zwischen einer Spitze und der Umfangswandung 11'des Hohlraumes 2. Der Drehkolben dreht sich nach Art eines Planeten innerhalb des Hohlraumes 2, wobei die planetarische Bewegung durch ein äußeres mit Zähnen versehenes stationäres Zahnrad 12 gesteuert wird, welches mit einem innenverzahnten Zahnrad 13 kämmt, welches vom Drehkolben getragen wird.

Die Endplatte 3 weist einen Lufteinsatzkanal 1*1 auf, der eine öffnung 15 hat, die das Lager 6 umgibt. Die öffnung ist so geformt, daß sie innerhalb der inneren einhüllenden der Drehkolbendrehung angeordnet ist und deshalb immer vom Drehkolben- ab ge.- ■■"-deckt ist. Das andere Ende der Platte 4 ist in ähnlicher Weise mit einem Kanal 16 und einer öffnung 17 ausgestattet und Luft strömt von der Öffnung 15 in der Endplatte 3 zur Öffnung 17 in der Endplatte 4 durch das Innere des Rotors 9 hindurch, wobei entsprechende öffnungen 18 im Steg des Drehkolbens vorgesehen sind, um eine derartige Luftströmung zu ermöglichen. Zusätzlich sind eine oder mehrere öffnungen 19 im exzentrischen Lager 8 vorgesehen, um dieses Lager mittels Luft zu kühlen. Ein Kanal 20, in dem der Vergaser 21 vorgesehen ist, verbindet den Kanal 16 mit dem Einlaßabschnitt der Brennkraftmaschine. Die Luft, die in die Arbeitskammern der Brennkraftmaschine eingeführt wird, strömt deshalb durch den Kanal I¹J, das Innere des Drehkolbens, den Kanal 16 und den Kanal 20. Ein ölnebel wird vorzugsweise in die Luftströmung eingegeben, so daß zusätzlich zur Kühlung des Drehkolbens die Luftströmung auch die Schmierung der Lager der Brennkraftmaschine besorgt.

Der Kanal 20 weist eine Klappe auf, die geöffnet wird, wenn der maximale Drehmomentenausgang erforderlich ist, wobei die Klappe,

309884/0903

~ D —

wenn sie geöffnet ist, ermöglicht, daß Luft in die Arbeitskammer der Brennkraftmaschine eingeführt wird, ohne daß diese durch das Innere des Drehkolbens hindurchgeht. Die Klappe 22 ist in geeigneter Weiss mit dem Vergaser 21 derart verbunden, daß diese Klappe geöffnet wird, wenn der Vergaser mit voller Öffnungsstellung der Drosselklappe arbeitet. Die Klappe kann auch eine druckbetätigte Klappe sein, die sich automatisch öffnet, wenn der Druck im Kanal 20 um einen vorbestimmten Betrag unter den Atmosphärendruck absinkt. Bei jeder Betriebsweise erfolgt durch die öffnung der Klappe 22 bei maximaler Drehmomentenabgabe, daß ein größerer Teil der Luft in die Brennkraftmaschine direkt von der Atmosphäre eingegeben wird und nicht vorher vorerhitzt wird, und der volumetrische Wirkungsgrad und der Drehmomentenausgang der Brennkraftmaschine werden dadurch verstärkt.

Um optimale Betriebszustand^ während der Zeitspänne- zu , er zi'elen,--■..-in der. die Klappe-.22 offen ist, kann es erforderlich seih, die Gemischeinstellung des'Vergasers in dieser Zeitspänne"abzuändern und dies wird durch ein geeignetes Gestänge zwischen der Klappe und dem Vergaser ermöglicht.

Es sei bemerkt, daß ein verlängerter Betrieb der Brennkraftmaschine mit offener Klappe 22 schädlich ist und zwar deshalb, weil der Drehkolben überhitzt wird. Eine Brennkraftmaschine, die als Hauptantrieb für ein Fahrzeug mit einem hohen Verhältnis von Antriebsleistung zu Gewicht verwendet wird, wie beispiels-· weise bei einem Motorrad mit großer Leistung, arbeitet mit Vollgas während intermittierender Perioden von kurzer Dauer und die Brennkraftmaschine nach der Erfindung kann unter derartigen Be-. triebsbedingungen arbeiten, ohne daß eine unzulässige überhitzung des Drehkolbens erfolgt. ■ . ■ -

30988 4/0903

Claims

- 6 Patentansprüche

1.) Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem Gehäuse, welches einen Hohlraum aufweist, einen Drehkolben, der sich in diesem Hohlraum dreht, wobei der Drehkolben und der Hohlraum so geformt sind, daß Arbeitskammern zwischen diesen Teilen ausgebildet werden, deren Volumina sich verändern, wenn sich der Rotor dreht, gekennzeichnet durch einen ersten Einlaßkanal, der teilweise im Rotor ausgebildet ist, so daß Luft, die durch den Kanal eingeleitet wird, durch den Rotor hindurchströmt und durch einen zweiten Einlaßkanal, der durch eine Klappe verschließbar ist, wobei der zweite Einlaßkanal, wenn er geöffnet ist, es ermöglicht, daß Luft in die Brennkraftmaschine eingeführt wird, ohne daß diese Luft durch den Drehkolben hindurchgeht.

2'. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch·gekenn- · · zeichnet, daß'der zweite Einlaßkanal teilweise durch den ersten Einlaßkanal gebildet wird, daß die Klappe, wenn sie offen ist-, diesen Teil des ersten Einlaßkanals mit der Atmosphäre verbindet und eine direkte Einführung von Luft ermöglicht, die den Teil des ersten Einlaßkanals umgeht, der im Rotor ausgebildet ist.

3. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe derart ausgebildet ist, daß sich diese öffnet, wenn die Brennkraftmaschine eine maximale Leistungsabgabe erzeugen,soll.

4. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe mechanisch betätigt wird und mit dem Vergaser der Brennkraftmaschine über ein Gestänge verbunden ist, welches die Klappe öffnet, wenn der Vergaser bei voller Drosselklappenöffnung oder in der Nähe dieser vollen Drosselklappenöffnung arbeitet.

309884/0903

5. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe durch Druck betätigt wird und so ausgebildet ist, daß diese betätigt wird", wenn der Druck an der Einlaßöffnung der Brennkraftmaschine um eine vorbestim'mte Größe unter den atmosphärischen Druck abfällt.

6. Drehkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Gehäuse aufweist, welches einen mittleren Abschnitt hat, in dem der Hohlraum ausgebildet ist, wobei zwei Endplatten vorgesehen sind, die diesen Hohlraum abschließen, wobei der erste Einlaßkanal einen Kanal in einer ersten der beiden Endplatten aufweist, wqbei ein Kanal vorgesehen ist, der durch den Rotor hindurchgeht und ein Kanal in einer zweiten der beiden Endplatten und .ein Kanal, der den Kanal in der zweiten Endplatte mit einem Einlaß der Brennkraftmaschine" verbindet, wobei die Kanäle in Verbindung· miteinander stehen und wobei die Klappe so ausgebildet ist, daß sie diesen Kanal mit der Atmosphäre verbindet, wenn die Klappe offen ist·;

30988^/0903

, 8

Leerseite