DE2440851C3 - Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Einlaß- und Auslaßkanäle aufweisender. Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und parallelen Seitenteilen zusammensetzt, in welchem ein mehreckiger Kolben exzentrisch drehbar angeordnet ist, der an seinen Ecken Dichtlcisten trägt, die an der Innenflache des Mantels entlanggleiten, in dem im Anfangsbereich des heißen Bogens nach der kurzen Achse des Manlelquerschnities eine Zündkerze vorgesehen ist, deren Funkenstrecke zwischen mindestens zwei Elektroden nahe der Innenfläche des Mantels liegt. Eine derartige Kreiskolbcn-Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der DT-OS 23 44 690 dargestellt.

Für einen einwandfreien Betrieb einer Brennkraftmaschine ist es erforderlich, daß in allen Bctriebszuständen

ein zündwilliges Gemisch an der Zündkerze, d. h. in dem die Funkenstrecke enthaltenden Raum, vorhanden ist. In bestimmten Betriebszuständen wird diese Forderung nicht mit Sicherheit erfüllt, und zwar beispielsweise

beim Betrieb mit niedriger Last, bei dem das Gas in dem die Funkenstrecke enthaltenden Raum einen hohen Ab^asanteil aufweist. Bei Betrieb der Maschine mit Luftüberschuß, der hinsichtlich eines geringen Verbrauches und sauberer Abgase erstrebenswert ist, ist

ίο ebenfalls keine Gewähr gegeben, daß im Bereich der Funkenstrecke stets ein zündwilliges Gemisch vorhanden ist.

Bei Kreiskolben-Brennkraftmaschinen entsteht ein

weiteres Problem durch die Notwendigkeit, Zündkerzen

mit hohem Wärmewert zu verwenden, welche den thermischen Belastungen bei Vollast standhalten. Zündkerzen mit hohem Wärmewert haben möglichst kleine wärmeaufnehmende Flächen und einen möglichst kleinen Elektrodenraum, was zur Folge hat, daß bei Teillast das Gas in dem Elektrodenraum nur zu einem geringen Teil gegen Frischgas ausgetauscht wird, also einen hohen Abgasanteil enthält und somit wenig zündwillig ist. Außerdem finden im Elektrodenbereich keine wesentlichen Gasströmungen statt, so daß entstehende Ablagerungen nicht weggeblasen werden. Dies kann zum Ausfall der Kerze durch Entstehen eines Nebenschlusses führen, wenn nicht Spezial-Zündanlagen mit schnellem Spannungsanstieg verwendet weiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Vorhandensein eines zündwilligen Gemisches im Bereich der Funkenstrecke in allen Betriebszuständen, vor allem auch bei Teillast und bei Betrieb mit Luftüberschuß, sowie ein Sauberhalten der Zündkerze gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Innenfläche des Mantels und/oder in der Stirnfläche der Zündkerze mindestens eine im wesentlichen in Drehrichtt-ng des Kolbens verlaufende, bis in die Ebene der Funkenstrecke führende Aussparung vorgesehen ist.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß der Raum zwischen den Elektroden, also der Bereich der Funkenstrecke, in allen Betriebszuständen wirksam von Frischgas durchspült wird. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei niedriger Last und bei Betrieb mit Luftüberschuß ein zündwilliges Gemisch im Bereich der Funkenstrecke vorhanden ist und evtl.

entstehende Ablagerungen ausgeblasen werden.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (DT-PS 24 ~>A 865) bei einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine bei der die Zündkanalöffnung der Zündkerze im Endbereich des kalten Bogens vor der kurzen Achse de; Mantelquerschnittes liegt, eine ausreichende Spulung des Zündkanals und der Zündkanalöffnung dadurch zi erreichen, daß der der kurzen Achse des Mantelquer Schnittes nächstgelegene Kantenbereich der Zünd kanalöffnung eine Kerbe aufweist. Durch diese Kerbe

(10 kann Brenngas aus der expandierenden Arbeitskammei in die nacheilende, sich im Verdichtungstakt befindliche Arbeitskammer durchströmen. Diese Maßnahme ge währleistet jedoch nicht daß an der Zündkerze stets en zündwilliges Gemisch \orhanden ist, da das Durchspü

<>5 len mittels verbrannter Gase erfolgt. Außerdem besteh die Gefahr, daß die Zündkerzenelektrode!! durch dii zurückströmenden heißen Verbrennungsgase starl erwärmt werden, so daß in dem Moment, in den

Frischgas an die Zündkerzenelektroden gelangt, unerwünschte Frühzündungen eintreten können.

Die Innenfläche des Mantels kann im Bereich der Zündkerze von der Stirnfläche eines Zündkerzeneinsatzes gebildet werden, wie dies aus der DT-OS 15 67 205 bekannt ist. Hierbei wird die Aussparung in der Stirnfläche des Zündkerzeneinsatzes vorgesehen.

Bei Verwendung einer Zündkerze, die eine Mittelelektrode und eine sich im wesentlichen radial zu dieser hin erstreckenden Masseelektrode aufweist, soll die Aussparung quer zur Masseelektrode verlaufen. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Masseelektrode senkrecht zur Drehrichtung des Kolbens steht. Dadurch wird gewährleistet, daß die Durchströmung des Spaltes zwischen den beiden Elektroden mit Frischgas durch die Masseelektrode nicht behindert wird. Diese bestimmte Lage der Masseelektrode kann bei einer eingeschraubten Zündkerze dadurch erreicht werden, daß bei der Herstellung der Zündkerze die Masseelektrode in einer

im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kreiskolben-Drennkraftmaschine in Troctioidenbauart,

F i g, 2 eine vergrößerte Darstellung des Zündbereiches der in Fig. 1 dargestellten Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g, 3 eine Draufsicht auf die innere Mantelfläche im Bereich der Zündkerze entsprechend dem in Fig.2 dargestellten Beispiel,

F i g. 4 einen Schnitt ähnlich F i g. 2 mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aussparungen in der inneren Mantelfläche angeordnet sind und eine Zündkerze mit drei Masseelektroden verwendet ist, F i g. 5 eine Draufsicht auf die innere Mantelfläche der Ausführung von F i g. 4,

Fig.6 einen Schnitt ähnlich Fig.2 und 4 mit einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die bestimmten Lage zum Anfang des Gewindes ange- 20 Zündkerze in einem Zündkerzeneinsatz eingeschraubt bracht wird und daß auch der Anfang des lnnengewin- ist und die Aussparungen in der Stirnseile dieses des im Gehäusemantel an einer bestimmten Stelle
relativ zur Mantelfläche liegt. Dies läßt sich relativ leicht
durch Verwendung eines an sich bekannten Zündkerzeneinsatzes erreichen, der in den Mantel eingepreßt, 25
eingeschrumpft oder eingegossen ist und das Innengewinde zur Aufnahme der Zündkerze enthält. Andererseits kann ein elastischer Dichtring zwischen Zündkerze
ui d Mantel vorgesehen werden, der ohne Beeinträchtigung der Abdichtung ein Verdrehen der Kerze in eine 30 vorgesehen sind und wobei die Masseelektrode der Lage ermöglicht, in welcher die Masseelektrode in der Zündkerze in der Drehrichtung des Kolbens steht und gewünschten Stellung ist. Anstelle einer einschraubbaren Zündkerze kann aber auch eine Steckkerze
verwendet werden, die durch eine Überwurfmutter
fixiert wird, wobei durch entsprechende Führungen, 35
Anschläge oder dergleichen ein Einsetzen der Kerze
nur in der Stellung möglich ist, in der die Masseelektrode die gewünschte Lage hat.

Um ein Durchströmen des Bereiches der Funkenstrecke bei beliebiger Lage der Masseelektrode zu 40 zusammensetzt und in welchem ein dreieckiger Kolben gewährleisten, kann die Stirnfläche der Zündkerze auf 4 auf dem Exzenter 5 einer Exzenterwelle 6 drehbar heiden Seiten der Masseelektrode zurückgesetzt und gelagert ist. Der Kolben 4 trägt an seinen Ecken der Rand der die Zündkerze aufnehmenden Bohrung Dichtleisten 7, die beim Umlauf des Kolbens 4 in mil zwei diametral gegenüberliegenden Aussparungen Drehrichtung D ständig an der inneren Mantelfläche 2 versehen sein, die in einem Winkel von etwa 45° zur 45 entlanggleiten, wodurch volumenveränderliche Arbeits-Kolbendrehrichtung angeordnet sind. Steht die Masse- kammern A, B und C gebildet werden. Zur Durchfühelektrode senkrecht zur Kolbendrehrichtung, so kann rung eines Viertaktverfahrens in jeder dieser Arbeitsdas Frischgas direkt durch die zurückgesetzten Ab- kammern sind im Mantel 1 ein Einlaßkanal 8 für schnitte der Stirnfläche der Kerze und durch den frei- Frischgas, mindestens eine Zündkerze 9 und ein liegenden Elektrodenzwischenraum strömen. Ist die 5° Auslaßkanal 10 für die verbrannten Gase vorgesehen.

Zündkerzeneinsatzes angeordnet sind,

F i g. 7 eine Draufsicht auf die innere Mantelfläche der Ausführung gemäß F i g. 6,

F i g. 8 eine Abwandlung der Ausführung von F i g. b, F i g. 9 eine Draufsicht auf die innere Mantelfläche mit einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei sowohl in der Stirnfläche des Zündkerzengehäuses als auch in der inneren Mantelfläche Aussparungen

Fig. !0 eine Draufsicht entsprechend Fig.9, wobei jedoch die Zündkerze gegenüber der Stellung von Fi g. 9 verdreht ist.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der schematisch eine Kreiskolben-Brcnnkraftmaschine in Trochoidenbauart dargestellt ist, die ein Gehäuse aufweist, welches sich aus einem Mantel ! mit zweibogiger Innenfläche 2 und parallelen Seitenteilen 3

Zündkerze gegenüber dieser Lage stark verdreht, liegt die Masseelektrode also im Extremfall in der Kolbendrehrichtung, so kann Frischgas durch eine der Aussparungen zu einem der durch die Rückversetzung der Stirnfläche der Zündkerze gebildeten Räume strömen, dann den freiliegenden Elektrodenzwischenraum durchströmen und schließlich durch den anderen in der Stirnfläche des der Zündkerze gebildeten Raum und die andere Aussparung abströmen.

Schließlich kann sich die Aussparung in der f>o Stirnfläche der Zündkerze im wesentlichen über den ganzen Rand des die Funkenstrecke enthaltenden Raumes erstrecken.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ergibt sich eine so gute Zündwilligkeit, daß übliche billige <>s Zündanlagen, insbesondere solche mit Spulen/ündung, verwendet werden können.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Der Einlaßkanal 8 kann auch in einem oder beiden Seitenteilen 3 angeordnet werden.

Die Zündkerze 9 ist im Ausführungsbeispiel in einem Bereich der inneren Mantelfläche 2 angeordnet, in dem beim Überfahren durch eine Dichtleiste 7 zwischen benachbarten, durch die Dichtleiste getrennten Arbeitskammern B und C im wesentlichen der gleiche Druck herrscht. In den Kolbenflanken 21 sind Kolbenmulder 20 angeordnet, deren größerer Volumenanteil in dem ir bezug auf die Kolbcndrehrichtung D voreilendci Bereich der Kolbenflanke liegt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in I- i g. 2 un< 3 dargestellt. Die hier gezeigte Zündkerze 9 besteht ii üblicher Weise aus einem Zündkerzengehäuse 11, eine Mittelelektrode 12, die von einem Isolator 13 umgebe ist, und einer Masseelektrode 14, die an der Stirnfläch 15 des Zündkerzengehäuses 11 angebracht ist und sie radial über das Ende der Miuelelektrode 12 erstreck

Das Zündkerzengehäuse 11 ist in eine Gewindebohrung 18 im Gehäusemantel 1 eingeschraubt, und zwar derart, daß die Stirnfläche 15 des Zündkerzengehäuses 11 möglichst nahe an der inneren Mantelfläche 2 liegt und die Masseelektrode 14 etwa senkrecht zur Drehrichtung D des Kolbens 4 steht. Der die Elektroden 12 und 14 enthaltende Raum wird von der Mittelbohrung 16 des Zündkerzengehäuses 11 gebildet. In der Stirnfläche 15 des Zündkerzengehäuses 11 sind zwei Aussparungen 17a, 176 angebracht, die in bezug auf den Raum 16 einander diametral gegenüberliegen und in der Kolbendrehrichtung D, also senkrecht zur Masseelektrode 14 verlaufen. Wenn die Mündung der Zündkerzenbohrung 18 von einer Dichtleiste 7 überschliffen wird, so können Frischgase aus der Arbeitskammer B durch die Aussparung 17a und durch den die Funkenstrecke bildenden Spalt 19 zwischen den Elektroden 12 und 14 sowie durch die Aussparung 176 zur Arbeitskammer C strömen, wodurch eine wirksame Spülung des die Elektroden 12 und 14 enthaltenden Raumes 16 mit Frischgasen vor dem Einsetzen der Zündung stattfindet. Im Moment der Zündung, die dann erfolgt, wenn sich der Kolben 4 in Drehrichtung Dso weit gedreht hat, daß sich die in jeder Kolbenflanke angeordnete Kolbenmulde 20 mit ihrem Schwerpunkt unterhalb der Zündkerze 9 befindet, ist also im Bereich der Elektroden 12, 14 ein zündwilliges Kraftstoff-Luftgemisch vorhanden.

Um eine zuverlässige Durchströmung des Elcktrodenzwischcnraumes 19 mit Frischgas zu erreichen, ist es bei der Ausführung gemäß Fig. 2 und 3 vorteilhaft. wenn die Masscelcktrode 14 etwa senkrecht zur Kolbendrehrichtung Dstcht, die Aussparungen 17a, Ub also in der Kolbcndrchrichtung D verlaufen. Dies erfordert jedoch eine besondere Maßnahme zur Lagefixierung der Zündkerze oder aber die Verwcndung an sich bekannter Stcckkcrzcn. LJm diese Schwierigkeiten zumindest hinsichtlich der Lage der Aussparungen 17a, 176 /u vermeiden, könnte sich eine Aussparung über den ganzen Rand der Mittelbohrung 16 erstrecken, wie in Fig. 3 bei 17t¹ gestrichelt angedeutet.

Diese Schwierigkeiten sind auch beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 und 5 vermieden. Hierbei sind die Aussparungen 17a' und 176' in der inneren Mantelfläche 2 angebracht, und es ist eine Zündkerze 9' "erwendet, die drei im Winkel von 120" angeordnete Mussoelcktroden 14' aufweist. Durch die Anordnung der Aussparungen 17a' und 176' in der inneren Mantelfläche 2 ist die Lage dieser Aussparungen in bezug auf die Kolbendichrichtung D natürlicherweise unabhängig von der so Winkelstellung der Zündkerze. Auch in der dargestellten ungünstigsten Lage der Zündkerze, in der eine Masscelcktrode 14' in der Kolbcndrchrichtung D liegt, wird eine Durchströmung der Funkenstrecke zwischen zwei Masseelektrodcn 14' und der Mittclclektrodc 12 sichergestellt. Damit ist das Vorhandensein eines zündwilligen Gemisches im Bereich der Zündkerzenelektroden im Moment der Zündung gewährleistet.

Bei dem in Fig.6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zündkerze 9" in einen Zündkerzeneinsatz 22 eingeschraubt, der in eine Bohrung 23 im Gehäusemantel 1 eingeschrumpft oder eingepreßt oder auch bei der Herstellung des Mantels 1 eingegossen ist. und dessen Stirnfläche 24 mit der inneren Mantelfläche 2 bündig ist. Die Zündkerze 9" hat den gleichen Aufbau wie die Zündkerze in Fig.2 und 3, mit dem einzigen Unterschied, daß die Masseelektrode 14" nicht in der Ebene der Stirnfläche 15" des Kerzengehäuses 11" liegt, so daß die Funkenstrecke 19 freiliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lage der Aussparungen 17a" und 176" wie bei der Ausführung gemäß Fig.4 und 5 unabhängig von der Winkelstellung der Zündkerze. Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist die gleiche wie diejenige des Beispiels gemäß F i g. 2 und 3.

F i g. 8 zeigt eine Ausführung mit einer Zündkerze, die entsprechend der Ausführung gemäß Fig.4 und 5 neben der Mittelelektrode 12 drei im Winkel von 120° gegeneinander versetzte Masseelektroden 14' aufweist, von denen jedoch nur zwei sichtbar sind. Die Zündkerze ist in diesem Fall wie bei der Ausführung gemäß F i g. 6 und 7 in einem Zündkerzeneinsatz 22 angeordnet, in dessen Stirnfläche 24 die Aussparung 17a angebracht ist. Die gestrichelt eingezeichnete Aussparung 176' kann gegebenenfalls weggelassen werden. Dies gilt auch für die anderen Ausführungsbeispicle.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 9 und 10 isi eine Zündkerze 9a verwendet, deren Masseelekirodc 14 wie bei der Ausführung gemäß Fig. 2 und 3 in der Ebene der Stirnfläche 15 des Kerzengchäiises liegt, jedoch ist die Stirnfläche 15 auf beiden Seiten der Masseelektrode 14 bei 26 und 27 zurückgesetzt. In der inneren Mantelfläche 2 sind zwei Aussparungen 17,/' und 176' vorgesehen, die den Rand der die Zündkerze 9a aufnehmenden Bohrung 18 durchbrechen, einander diametral gegenüberliegen und in einem Winkel von etwa 45", bezogen auf die durch die Mitte der Bohrung 18 gelegte Längsmittelebene, angeordnet sind. Bei dieser Ausführung ist die Durchspülung des Elektrodenraumcs 16 wiederum unabhängig von der Winkelstellung der Zündkerze.

In F i g. 9 ist die ungünstigste Lage der /iliulker/c diiigestellt, bei der die Masseclcktrode 14 in der Kolbeiulrchrichtung D liegt und somit den Elektroden-Zwischenraum abdeckt. Durch die Aussparungen 17a' und 176' sowie die Vertiefungen 26 und 27 in der Stirnflüche des Kcrzcngchliuscs kann jedoch trotzdem eine Durchspülung des Elcktrodcnruumcs stattfinden, wie durch die Pfeile veranschaulicht ist. Liegt die Masscelcktrode 14 bei eingeschraubter Zündkerze schrüg zur Kolbendrehrichtung D, wie F i g. 10 zeigt, so kann das Frischgas durch die Vertiefungen 26 und 27 strömen und dadurch den die Elektroden aufnehmenden Raum 16 durchspülen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Einlaß- und Auslaßkanäle aufweisenden Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und parallelen Seitenteilen zusammensetzt, in welchem ein mehreckiger Kolben exzentrisch drehbar angeordnet ist, der an seinen Ecken Dichtleisten trägt, die an der Innenfläche des Mantels entlanggleiten, in dem im Anfangsbereich des heißen Bogens nach der kurzen Achse des Mantelquerschnittes eine Zündkerze vorgesehen ist, deren Funkenstrecke zwischen mindestens zwei Elektroden nahe der Innenfläche des Mantels liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche (2) des Mantels (1) und/oder in der Slirnfläche (15) der Zündkerze (9, 9a) mindestens eine im wesentlichen in Drehrichtung (D)des Kolbens (4) verlaufende, bis in die Ebene der Funkenstrecke (19) führende Aussparung (17a, 176) vorgesehen ist.

2. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (2) des Mantels (1) im Bereich der Zündkerze von der Stirnfläche (24) eines Zündkerzeneinsatzes (22) gebildet wird.

3. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2 mi¹ einer Zündkerze, die eine Mittelelektrode und eine sich im wesentlichen radial zu dieser hin erstreckende Masseelektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode (14) quer zur Aussparung (17a, 176) verläuft.

4. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (15) der Zündkerze (9a) auf beiden Seiten der Masseelektrode (14) zurückgesetzt isi und der Rand der die Zündkerze aufnehmenden Bohrung (18) mit zwei diametral gegenüberliegenden Aussparungen (17;;', 176') versehen ist, die in einem Winkel von etwa 45' zur Kolbendrehrichtung (D) angeordnet sind.

5. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparung (17c) in der Stirnfläche (15) der Zündkerze (9) im wesentlichen über den ganzen Rand des die Funkenstrecke (19) enthaltenden Raumes (16) erstreckt.