DE2303419C3 - Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Schlupfeingriff zwischen einem mehreckigen Kolben und einem Mantel, der Ein- sowie Auslaßöffnungen und eine Nebenbrennkammer mit einer Brennstoffeinspritzdüse und mindestens einer Zündkerze aufweist, wobei die Nebenbrennkammer — in Kolbenlaufrichtung gesehen — nach der kurzen Achse angeordnet und über einen Verbindungskanal mit einer Hauptbrennkammer verbunden ist. Eine derartige Kreiskolben-Brennkraftmaschine ist aus der US-PS 35 08 530 bekannt. Bei einer solchen Brennkraftmaschine ist zwar die Nebenbrennkammer im Mantel angeordnet; jedoch liegt hier der Verbindungskanal zwischen der Hauptbrennkammer und der Nebenbrennkammer etwa parallel zur großen Achse des Gehäuses. Die bekannte Maschine bezweckt zwar, die Abgabe von schädlichen Stoffen nach außen zu verrringern. Dies soll dadurch erreicht werden, daß die Maschine mit einem mageren Brennstoff-Luft-Gemisch betrieben wird. Die Zuordnung der Mündungsflächen des Verbindungskanals und des Auslaßkanals ist jedoch so gewählt, daß eine Spülung der Nebenbrennkammer die Folge ist. was einer optimalen Abgasreinigung abträglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spülung der Nebenbrennkammer weitgehendst zu verhindern, so daß ohne nennenswerte Einbuße der Motorleistung der Anteil an unverbrannten schädlichen Gasbestandteilen stark verringert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale gelöst, daß

a) das Volumen der Nebenbrennkammer etwa 35% bis 65% des. Gesamtvolumens von Nebenbrennkammer und Hauptbrennkammer in Zündtotpunkt-Sitellung beträgt;

b) der Verbindungsknnal im Winkelbereich von der kurzen Achse - in Kolbenumlaufrichtung gesehen — bis 10 Grad nach der kurzen Achse in bezug auf den Auslaßkanal so angeordnet ist, daß die voreilende Kolbenecke die Auslaßöffnung erst dann aufsteuert, wenn die Mündungsfläche des Verbindungskanals von der nacheilenden Kolbenecke gerade überfahren wird bzw. bereits überfahren ist;

c) das Verhältnis der Verbindungskanal-Querschnittsfläche zur Oberfläche einer Kolbenflanke zwischen 0,3% und 2,4% liegt.

Versuche haben gezeigt, daß bei einem Volumen der Nebenbrennkammer kleiner als 35% und größer als 65% des Gesamtvolumens von Nebenbrennkammer und Hauptbrennkammer ein Leistungsabfall der Brennkraftmaschine die Folge ist.

Ist die Querschnittsfläche des Verbindungskanals weniger als 0,3°/c der Oberfläche einer Kolbenflanke, so stellt sich in der Nebenbrennkammer ein höherer Druck ein, der zu Klopferscheinungen und höherem Brennstoffverbrauch führen kann. Ist die Querschnitisfläche des Verbindungskanals aber größer als 2,4%, so besteht kein wesentlicher Unterschied zu einer Kreiskolben Brennkraftmaschine ohne Nebenbrennkammer, so daß eine große Menge an Kohlenwasserstoffen ausgestoßen wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Verbindungskanals in bezug auf den Auslaßkanal wird erreicht, daß eine Spülung der Nebenbrennkammer im wesentlichen nicht eintritt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Schnitt durch eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine zeigt.

Ein dreieckiger Kolben 5 läuft exzentrisch auf einer Abtriebswelle 16 in einem, einen Hohlraum 4 bildenden Mantel 2, wobei der Mantel eine trochoidförmige Innenfläche 1 und seitliche Stirnwände 3 an jeder Seite hat. Die Innenfläche 1 hat zwei achsnahe Zonen, deren Verbindungslinien die kurze Achse A B ist. In den Hohlraum 4 mündet eine Einlaßöffnung 6 zum Ansaugen von Frischluft und eine Auslaßöffnung 7 zum Ausstoßen der Verbrennungsgase. Der Kolben 5 hat drei Flanken 8 und drei Kolbenecken 9, wobei jede dieser Ecken eine Dichtleiste aufweist, so daß zwischen dem Kolben und dem Mantel eine Mehrzahl von Arbeitskammera gebildet wird. Eine Nebenbrennkammer 10 liegt außerhalb der Innenfläche 1 auf der kurzen Achse AB, wobei eine Einspritzdüse 11 und eine Zündkerze 12 in der Nebenbrennkammer 10 vorgesehen sind.

Ein Kanal 13 verbindet die Nebenbrennkammer 10 mit einer Hauptbrennkammer 10a längs der kurzen Achse AB. Es ist ersichtlich, daß, wenn die nacheilende Kolbenecke 9 die Mündungsfläche 14 des Verbindungskanals 13 überfährt, bevor die voreilende Kolbenecke 9 die Auslaßöffnung 7 erreicht hat, das Verbrennungsgas nicht vollständig aus der Nebenbrennkammer 10 entweichen kann. Dann wird frische Luft in der Nebenbrennkammer 10 aufgenommen, dort komprimiert, Brennstoff über die Düse 11 eingespritzt und mittels der Zündkerze 12 gezündet. Wenn die Kolbenecke 9 die Mündungsfläche 14 des Verbindungskanals 13 überfährt, ist insbesondere bei einer Anordnung des Verbindungskanals 13 etwa 5° nach der kurzen Achse AB der Kompressionsdruck und der Expansionsdruck in beiden Brennkammern 10, 10a im wesentlichen gleich; das zurückgehaltene Verbren-

nungsgas verläßt also nicht die Nebenbrennkammer 10, so daß durch Rezirkulation der Verbrennungsga.se in dieser Nebenbrennkammer der Anteil der unverbrannten Bestandteile wesentlich herabgesetzt wird.

Da die Anordnung der Einlaßöffnung 6 so getroffen wurde, daß die nachfolgende Kolbeneckc 9 die Einlaßöffnung 6 schließt, bevor die vorcilende Kolbenecke 9 den Verbindungskanal 13 überstreicht, wird die Menge der angesaugten Luft nicht herabgesetzt und folglich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine nicht verringert.

Die Anordnung der Auslaßöffnung 7 ist so getroffen, daß die nacheilende Kolbenecke 9 den Vcrbindungskanal 13 kreu/l, bevor die vomlcmlc Kolbenecke 9 die Auslaüöffnung 7 freigibt. Deshalb wird die Durchspülung unterdrückt und der Ausstoß an unverbrannt gebliebenen Bestandteilen verringert.

Bei Zuordnung der Mündungsflüche 14 des Vcrbindungskanals 13 zur Auslaßöffnung 7 innerhalb des erfindungsgemäßen Winkelbereichs derart, daß noch währenddes Übcrsireichens der Mündungsfläehe 14 des Vcrbindungskanals 13 durch die nacheilende Kolbenekke 9 die Auslaßöffnung 7 von der voreilenden Kolbenecke 9 gerade geölinet wird, findet eine geringfügige und damit für die Abgasreinigung noch vorteilhafte, da zulässig geringe Spülung statt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Krciskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Schlupfeingriff zwischen einem mehrekkigen Kolben und einem Mantel, der Ein- sowie Auslaßöffnungen und eine Nebenbrennkammer mit einer Brennstoffeinspritzdüse und mindestens einer Zündkerze aufweist, wobei die Nebenbrennkammer — in Kolbenumlaufrichtung gesehen -■ nach der kurzen Achse angeordnet und über einen Verbindungskanal mit einer Hauptbrennkammer verbunden ist, gekennzeichnetdurch die Kombination der Merkmale, daß

   a) das Volumen der Nebenkammer (10) etwa 35% bis 65% des Gesamtvolumens von Nebenbrennkammer (10) und Hauptbrennkammer (10,·?,)in Zündtotpunkt-Stellung beträgt;

   b) der Verbindungskanal (13) im Winkelbereich von der kurzen Achse (A-B) — in Kolbenumlaufrichtung gesehen — bis 10 Grad nach der kurzen Achse (A-B) in bezug auf den Auslaßkanal so angeordnet ist, daß die voreilende Kolbenecke (9) die Auslaßöffnung (7) erst dann aufsteuert, wenn die Mündungsfläche (14) des Verbindungskanals (13) von der nacheilenden Kolbenecke (9) gerade überfahren wird bzw. bereits überfahren ist;

   c) das Verhältnis der Verbindungskanal-Querschnittsfläche zur Oberfläche einer Kolbenflanke (8) zwischen 0,3% und 2,4% liegt.