DE2525346A1

DE2525346A1 - Drehkolben-verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2525346A1
Application number: DE19752525346
Authority: DE
Inventors: Robert P Ernest
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1975-12-18
Also published as: JPS5398210U; JPS517323A; US3981276A; GB1476846A; CA1032477A

Description

ΡΛΈΝΤ ATTORNEYS PATENTANWÄLTE CONSEILSENBREVETS

H. TISCHER · dipl.-ing. W. KERN · dipl.-ing. H.-P. GAUGER

PA H. TiSCHER. W. KERN. H.-P. CAUCER · D 8 MÖNCHEN 2. TAL 71

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Anwaltsakte: GFK-2697

datum: 5. Juni 1975 DATEi

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 5 KÖLN-DEUTZ, OTTOPLATZ 2 Drehkolben-VerbrennungskraftNaschine.

Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei der das Verbrennungsgemisch Über jeweils einen in der epitrochoiden Gehäusewand ausgebildeten Einlaßkanal in eine zugeordnete Verbrennungskammer mit einem unter Mitwirkung des Drehkolbens veränderlichen Volumen angesaugt und nach seiner Zündung Über einen zugeordneten Auslaßkanal ausgestossen wird.

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Fur die Drehkolbenmaschinen der vorgenannten Art kann allgemein festgestellt werden, daß dabei die Gemischansaugung nach völlig anderen Gesetzen abläuft als bei Verbrennungskraftmaschinen mit hin-und hergehenden Kolben. Der gewöhnlich etwa dreieckige Drehkolben kann nämlich mit seinen an den Ecken bzw. Spitzen angeordneten Dichtungen auch die Aufgabe einer Ventileinrichtung Übernehmen, welche im Rahmen des Verbrennungsablaufes die Abtrennung der Gemischansaugung vom Ausstoss der Verbrennungsgase besorgt, wozu andererseits bei einer Verbrennungskraftmaschine mit hin- und hergehenden Kolben doch ziemlich komplexe Ventileinrichtungen benötigt werden. Im Zusammenhang damit liegen jedoch noch ziemlich viele ungelöste oder zumindest nur äußerst mangelhaft beherrschte Probleme vor, die insgesamt auf den gemeinsamen Nenner gebracht werden können, daß diese Wirkung des Drehkolbens und seiner Dichtungen als Ventileinrichtung noch keine optimale Lösung hinsichtlich der möglichen Verdünnung des Verbrennungsgemisches durch die Verbrennungsgase darstellt.

Was diese Verdünnung anbetrifft, kann generell davon ausgegangen werden, daß sie ine Ursache in einem momentanen Anschluß des maßgeblichen Auslaßkanals an den zugeordneten Einlaßkanal fUr das Verbrennungsgemisch hat und weiterhin in einem bestehenden Druckunterschied, der die Verbrennungsgase von höherem Druck dem Verbrennungsgemisch von niedrigerem Druck zuströmen lässt. Man kann diese momentane Verbindung in Anlehnung an die sogenannte Ventil-Uberlappung bei den Verbrennungskraftmaschinen mit hin- und hergehenden Kolben als Kanalüberlappung definieren, so daß sich das Ausmaß der Verdünnung nach der Grosse dieser Kanalüberlappung und der Druckhöhe der Verbrennungs- bzw. Auspuffgase richtet. Diese

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Kanalüberlappung stellt praktisch nur dort kein Problem dar, wo die Ein- und Auslaßkanäle in einer Seitenwand des Maschinenge- . häuses angeordnet sind, weil es dabei dann Über eine geeignete Formgebung besonders des Einlaßkanals möglich ist, dessen Mündung während praktisch der gesamten kritischen Zeitdauer durch den Drehkolben zu Überdecken. Eine solche Ausbildung einer drehkolbenmaschine ist aber andererseits darin nachteilig, daß bei ihr dadurch der Ansaughub eine äußerst kritische Verkürzung erfährt, was in Verbindung mit einem gleichzeitig vorhandenen höheren Rückdruck eine schlechtere Maschinenleistung ergibt als bei den Drehkolbenmaschinen, bei denen die Ein- und Auslaßkanäle in der umfangsseitigen Gehäusewand angeordnet sind.

Die bei letzterem auftretenden KanalUberlappung hat sowohl fUr sich allein betrachtet als auch in Verbindung mit den höheren Drücken der Verbrennungsgase eine in dreifacher Hinsicht nachteilige Auswirkung auf einen wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch. Wegen der dadurch ausgelösten Verdünnung treten dadurch nämlich einmal grössere Reibungskräfte auf, die zur Erzielung einer vergleichbaren Leistung eine entsprechende Erhöhung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs auslösen. Weiterhin muß beim Auftreten einer solchen Verdünnung entsprechend mehr Kraftstoff zugeführt werden, um ein befriedigend verbrennbares Gemisch bereitzustellen. Schliesslich wird der wirtschaftliche Kraftstoffverbrauch noch dadurch ziemlich nennenswert beeinträchtigt, daß aus einer solchen Verdünnung eine kleinere Flammengeschwindigkeit und eine geringere Verbrennungsrate resultiert, so daß zur Erzielung einer vergleichbaren Leistung eine zeitlich weiter vorgezogene Zündung zu erfolgen hat, die während des Verdichtungshubes eine gewisse Erhöhung der negativen Arbeit

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bringt. Wird dabei ohne eine solche zeitlich weiter vorgezogene VorzUndung gearbeitet, dann verbrennt das Gemisch auch noch während des Expansionshubes, wodurch eine entsprechende Erniedrigung des thermischen Wirkungsgrades stattfindet und damit eine entsprechend unwirtschaftliche Kraftstoffausnutzung.

Ein anderes Problem stellt bei solchen Drehkolbenmaschinen die Möglichkeit einer wechselseitigen Verbindung der einzelnen Verbrennungskammern dar, die hauptsächlich daraus resultiert, daß die an den Decken bzw. Spitzen des gewöhnlich dreieckigen Drehkolbens angeordneten Dichtungen eine LinienberBhrung Mit der umgebenden epitrochoiden Gehäusewand haben, so daß es dann in dem Augenblick, in welchen eine solche Dichtung eine betrefffende Kanalmündung Überstreicht, Über den Mundungsbereich dieses Kanals zu der besagten Verbindung benachbarter Verbrennungskammern kommt. Diese Kammernverbindung, die mehr oder weniger bei der vorerwähnten Kanalüberlappung mitwirkt und die in gewisser Weise als ein Unterfall derselben anzusprechen ist, tritt spezifisch sowohl an Einlaßkanal als auch an Auslaßkanal auf, wobei in einen Fall eine betreffende Verdünnung zu der voreilenden Verbrennungskammer hin wegen des zu diesen Zeitpunkt noch nicht vollständig abgeschlossenen Ausschubes der Verbrennungsgase stattfindet und in anderen Fall eine solche zu der nacheilenden Verbrennungskammer hin, wobei dann also in diese nacheilende Verbrennungskammer aus der voreilenden Kammer eine Teilmenge des in diese bereits angesaugten Verbrennungsgemisches zurückströmt.

Eine allerdings nur in weitesten Sinne ebenfalls als solche zu bezeichnende Verdünnung kann weiterhin noch dadurch hervorgerufen werden, daß es infolge einer zu späten Schliessung des Einlaßkanals während

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des Verdichtungshubes zu einer Ruckströmung einer Teilmenge des Verbrennungsgemisches zurück in den Einlaßkanal und weiter in den Ausaugtrichter des angeschlossenen Vergasers kommt. Diese RUckströmung hat dann eine mangelhafte Gemischbildung zur Folge, indem bereits am Vergaser eine die Luft- und Kraftstoffansaugung entsprechend beeinträchtigende Verdünnung vorherrscht, so daß dadurch Fehlzündungen ebenso gefördert werden, wie eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs, eine entsprechende Verringerung der Maschinenleistung und das Auftreten störender Geräusche während des Ansaughubes.

Ein ebenfalls nur im weiteren Sinne zu einer solchen Verdünnung beitragendes Problem ergibt sich aus dem relativ langen Verdichtungshub einer Drehkolbenmaschine, der praktisch eine Winkeldrehung bis zu etwa 135 der Exzenterwelle benötigt, damit der Drehkolben etwa die Hälfte einer Verbrennungskammer veräncbrlichen Volumens Überstreicht. Im Vergleich dazu benötigt die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine mit hin- und hergehenden Kolben eine drehung von nur etwa 80 , um einen halben Hub auszufuhren. Der Drehkolben einer Drehkolbenmaschine erzeugt daher gewöhnlich nur eine sehr geringe Turbulenz des angesaugten Verbrennungsgemisches, wodurch beim Beginn der Verbrennung nur eine relativ kleine Flammengeschwindigkeit vorherrscht, was mit eine weitere Ursache für eine noch keinesfalls optimale Maschinenleistung, eine entsprechend geringere wirtschaftliche Kraftstoffausnutzung und einen entsprechend höheren Anteil schädlicher Emissionen in den Auspuffgasen ist.

Die vorerwähnten Problemkreise sind besonders bei den Drehkolbenmaschinen der eingangs genannten Art vorherrschend, so daß diese bis heute zugunsten der DAkolbenmaschinen weniger Eingang in die

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Praxis gefunden haben, bei denen die maßgeblichen Ein- und Auslaßkanäle in den Seitenwänden der trochoiden Gehäusekammer angeordnet sind. Diese letztere Gattung von Drehkolbenmaschinen hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß es hauptsächlich wegen der dabei verwirklichten niedrigen Zuströmgeschwindigkeiten des Verbrennungsgemisches nicht möglich ist, höhere Maschinendrehmomente zu erreichen, wobei gleichzeitig eine doch relativ magere Kraftstoffausbeute und ein ziemlich hoher Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Auspuffgasen zu beanstanden ist. Demgegenüber haben die Drehkolbenmaschinen der eingangs genannten Art den doch nennenswerten Vorteil einer verbesserten Maschinenleistung, die besonders dann noch wesentlich steigerungsfähiger erscheinen muß, wenn es gelingt, bei dieser Maschinengattung die genannten Probleme besonders dann besser zu beherrschen, wenn gleichzeitig vergleichbar höhere Zuströmgeschwindigkeiten des Verbrennungsgemisches ermöglicht werden.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine solche Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine so auszugestalten, daß die mit der Ansaugung des Verbrennungsgemisches und dem Ausschub der Verbrennungs- bzw. Auspuffgase im engeren und weiteren Sinne zusammenhängende Höglichkeit einer Verdünnung infolge einer wechselseitigen Vermischung des Verbrennungsgemisches und dieser Gase auf ein optimales Minimum reduziert wird, so daß insgesamt ein verbesserter Wirkungsgrad einer solchen Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine erhalten wird. Dabei soll gleichzeitig nicht die Möglichkeit ausgeschlossen sein, die Lösung für diese Aufgabe auch auf solche Drehkolbenmaschinen anzuwenden, bei denen die maßgeblichen Ein- und Auslaßkanäle in den die trochoide Gehäusekammer seitlich begrenzenden

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Wänden angeordnet sind, da nicht Übersehen werden kann, daß auch bei diesen Drehkolbenmaschinen die vorstehend kurz abgehandelten Problemkreise in einem erwähnenswerten Ausmaß vorherrschen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei einer solchen ^rehkolben-Verbrennungskraftmaschine im Einlaßkanal ein Riedventil angeordnet ist, das für einen sofortigen Abschluß dieses Einlaßkanals gegen die angeschlossene Verbrennungskammer eingerichtet ist, wenn in dieser ein gegenüber dem Ansaugdruck höherer Rückdruck auftritt. Dabei ist dieses Riedventil vorzugsweise so gestaltet, daß es eine grussere Anzahl von kleineren Ventilöffnungen bereitstellt, die jeweils durch ein flexibles Ried verschliessbar sind, wodurch in optimaler Weise gewährleistet werden kann, daß sofort beim Auftreten eines solchen höheren RUckdruckes der Verschluß des Einlaßkanals bewirkt und damit die Möglichkeit zu einer weitergehenden Verdünnung genommen wird.

Weitere vorteilhafte und zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den darauf bezogenen Ansprüchen erfasst.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch den Einlaßkanal einer Drehkolbenmaschine mit einem darin angeordneten Riedventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Öffnungsstellung des Ventils veranschaulicht ist,

Figur 2 denselben Längsschnitt, wobei jedoch die Schließstellung des Riedventils gezeigt ist,

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Figur 3 einen gleichartigen Längsschnitt mit einem Riedventil einer anderen Ausfuhrungsform, dargestellt in seiner Öffnungsstellung,

Figur 4 die entsprechende Schließstellung dieses Riedventils im gleichen Längsschnitt,

Figur 5 Schemadarstellungen zur Veranschaulichung der verschiedenen Arbeitstakte bei einer Drehkolbenmaschine herkömmlicher Bauart,

Figur 6 einen der Figur 1 entsprechenden Längsschnitt mit

eine* Riedventil gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Figur 7 eine Perspektivansicht dieses Riedventils,

Figur 8 einen der Figur 3 entsprechenden Längsschnitt mit eine« Riedventil einer ebenfalls abgewandelten AusfUhrungsforra,

Figur 9 eine Perspektivansicht dieses Riedventils,

Figur 10 einen entsprechenden Längsschnitt mit einem Riedventil einer nochmals anderen Ausfuhrungsform,

Figur 11 eine Perspektivansicht dieses Riedventils,

Figur 12 «in· Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Verhältnisse in der Umgebung eines Einlaßkanals, der mit dem Riedventil in der Ausführungsform gemäß den Figuren 6 und 7 bestückt ist,

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Figur 13 eine entsprechende Schemadarstellung, wobei aber

der Einlaßkanal an einer anderen Stelle angeordnet ist,

Figuren 14, 15 und 16 entsprechende Schemadarstellungen,

wobei der Einlaßkanal mit einem Riedventil in der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 8 und 9 bestückt ist und wobei drei verschiedene, aufeinanderfolgend eingenommene Stellungen des Drehkolbens verdeutlicht sind, und

Figur 17 eine entsprechende Schemadarstellung, wobei der

Einlaßkanal mit einem Riedventil in der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 10 und 11 bestückt ist.

Wie einleitend bereits darauf hingewiesen wurde, sind in der Umgebung. einer Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine vier spezielle Probleme zu beherrschen, die praktisch gleichzeitig auftreten und eine enge Beziehung untereinander haben. Es handelt sich dabei um das Erfordernis fUr eine hohe Ansauggeschwindigkeit, um die Verdünnung des Ansauggemisches und schliesslich um die Verdünnung der Auspuffgase in der zweifachen Hinsicht, nämlich einmal um die sich aus der wechselseitigen Verbindung benachbarter Verbrennungskammern ergebenden Verdünnung und andererseits um die Verdünnung, die sich bezuglich der primären Ansaugung des Verbrennungsgemisches in eine bestimmte Verbrennungskammer in einer voreilenden Reihenfolge zurück zum Einlaßkanal dieser Kammer hin ergibt. Dabei kann bezuglich dieser Probleme davon ausgegangen werden, daß fUr ihre Gesamtheit bis heute noch keine zufriedenstellende Lösung vorliegt und allenfalls nur

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annäherungsweise das eine oder andere Teilproblem mit Maßnahmen zu beherrschen versucht wurde, die jedoch ebenfalls nicht voll befriedigen können. So wurde beispielsweise fUr die Verdünnung der Auspuffgase eine an der Mündung des Einlaßkanals angeordnete Drosselklappe vorgesehen, welche jedoch lediglich bezwecken konnte, in der benachbarten Verbrennungskammer eine Verdünnung nur während des Leerlaufbetriebs der Maschine zu bewirken, und zwar dadurch, daß dabei dann durch diese Drosselklappe die Über den zugeordneten Einlaßkanal angesaugte Saugluft geregelt wurde, um damit den RUckdruck, der in diesem Einlaßkanal auftreten kann, auf ein Minimum einzuschränken. Weil bei diesen Konstruktionen die Drosselklappe dagegen in allen Drehzahibereichen höher als der Leerlaufbereich voll geöffnet ist, findet dann keine Verdünnung «ler Auspuffgase an dieser zurückliegenden Stelle des Einlaßkanals mehr statt, und außerdem und noch viel schwerwiegender ist es dann auch nicht möglich, die wechselseitige Verbindung der betreffenden benachbarten Verbrennungskammern optimal zu steuern. Die Lösung mit solchen Drosselklappen ist daher für Personenkraftwagen völlig unzureichend ebenso wie eine Weiterentwicklung dieser Konstruktion, die im Gegensatz hierzu hauptsächlich an Maschinen bereits praktisch eingesetzt wurde, bei denen der Einlaßkanal in der umfangsseitigen Gehäusewand der trochoiden. Gehäusekammer ausgebildet war. Bei dieser Weiterentwicklung handelt es sich um eine torsionsgespannte Ventilplatte, die in Abhängigkeit von dem in der zugehörigen Verbrennungskammer vorherrschenden Druck die Zuströmung des Luft-Kraftstoff-Gemisches steuert und immer dann völlig geschlossen ist bzw. in die völlige Schliesslage zurückkehrt sobald dieser Saugdruck nicht bzw. nicht mehr existent ist. Eine solche Konstruktion erweist sich zur optimalen Beherrschung der genannten Problem deshalb fUr den praktischen Betrieb als völlig unbrauchbar, weil eine solche torsionsgespannte

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Ventilplatte einfach eine zu lange Ansprechzeit hat.

Vor der folgenden näheren Erläuterung der Erfindung soll noch kürz darauf hingewiesen sein, daß außerhalb der Drehkolbenmaschinen in der allgemeinen Technik noch sogenannte Flatterventile bekannt sind, mit-fels welcher die Steuerung einer Gasströmung in einer bestimmten Richtung möglich ist und gleichzeitig eine differentielle Rückströmung der Gase verhindert werden kann. Solche Flatterventile können jedoch deshalb nicht bei Drehkolbenmaschinen eingesetzt werden, weil sie bezüglich des dabei naßgeblichen Druckes der differentie&en Ruckströmung micht die erforderliche kurze Ansprechzeit haben, weil sie weiterhin nicht Über ein minimales Restvolumen für die Rückströmung innerhalb einer geschlossenen Ventilkamaer verfügen, weil sie auch nicht hohe Durchströmgeschwindigkeiten erreichen lassen und weil sie schliesslich am Ventilausgang auch nicht über eine Labyrinthdichtung verfugen, die so wichtig für einen gesteuerten Druckabfall durch das Ventil hindurch ist.

Die genannten Probleme können nun erfindungsgemäß zumindest angenähert durch die Verwendung eines flügeiförmigen Riedventils bei einer Drehkolbenmaschine mit in der umfangsseitigen Gehäusewand ausgebildeten Einlaßkanal beherrscht werden, sofern dabei dieses Riedventil zur Erzielung der notwendigen raschen Ansprechzeit an dem betreffenden Einlaßkanal dessen gesamte Querschnittsfläche überspannt. Wie hierzu in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, kann in diesem Fall ein solches Riedventil 20 mit seinen Rieden 26 für die Zulassung einer Strömung in Richtung des Pfeiles 21 angeordnet sein, solange an der zwischen den Rippen eines an seiner Basis 25 die Eintrittsöffnung fUr die Flüssigkeit aufweisenden Ventilsitzes 24 ausgebildeten Austrittsöffnung 22 der sogenannten Ventilkehle ein Differentialdruck vorherrscht, der

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dann die Riede 26 in die in Figur 1 dargestellte Öffnungsstellung umbiegt. Die Riede 26 sind bei dieser Ventilkonstruktion biegsame Metallstreifen nach Art einer Blattfeder, die an ihrem einen Ende 26a befestigt und an ihrem anderen Ende 26b frei beweglich sind, abhängig von dem Druck, welchem diese Metallstreifen ausgesetzt werden. Jedes Ried 26 hat eine rückwärtige Stutzplatte 27 praktisch gleicher Form, die ebenfalls am Fixpunkt 26a des zugeordneten Rieds befestigt ist und bezüglich des Ventilsitzes 24 eine nach außen weisende Krümmung aufweist, auf deren erhabene Fläche das zugeordnete Ried 26 anliegt, wenn es durch die in Richtung des Pfeiles 21 strömende Flüssigkeit gemäß der Darstellung in Figur 1 umgebogen wird. Die biegesteifen Stutzplatten 27 haben dabei bezüglich des Ventilsitzes 24 weiterhin eine solche Anordnung und Ausbildung, daß bei einer Umkehrung des Differentialdruckes, also bei der Ausbildung eines Hochdruckes stromabwärts von dem Ventil 20, die Riede 26 augenblicklich von ihrer jeweiligen Stützplatte 27 gelöst und zur Anlage an den Ventilsitz 24 gebracht werden, so daß dann eine Rückströmung zurück in den Einlaßkanal Über die vorerwähnte öffnung 22 verhindert wird. Diese Schliessstellung der Riede 26 ist in Figur 2 verdeutlicht, wo weiterhin mit der Punktierung auch auf die °ase hingewiesen ist, deren Ausweicher zurück in den Einlaßkanal 19 dann weitgehend verhindert wird. Sofern diese Ausbildung eines erfindungsgemässen Riedventils 20, wie in den Figuren 1 und 2 angedeutet, in einem herkömmlich gestalteten Mundungsbereich eines solchen Einlaßkanals 19 angeordnet wird, kann dann infolge der doch ziemlich grossen Schwingungsamplitude der Riedenden 26b keine genügend kurze Ansprechzeit des Ventils erhalten werden, so daß während der Schliesbewegung der Riede 26 noch unerwünschte Gasmengen zurück in den Einlaßkanal 19 strömen können

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und dort eine Verdünnung des Verbrennungsgemisches vornehmen. Wenn hierbei noch berücksichtigt wird, daß bei einer Drehkolbenmaschine ein solches Ventil normalerweise wenigstens etwa 120 Aufschläge je Sekunde hat, dann wird daraus klar, daß diese Konstruktion nicht optimal sein kann, weil eben doch die Menge an Gasen ziemlich gross ist, die während jeder Schliessbewegung der Riede noch zurUck in den Einlaßkanal strömen können. Die hierbei fragliche Menge kann ohne weiteres gemessen werden, indem es sich bei der Konstruktion der Figuren 1 und 2 praktisch um das Volumen handelt, das in Figur 2 mit der gepunkteten Querschnittsfläche angedeutet ist. Dieses Volumen beträgt mehr als etwa 165 cm , wobei als weitere nachteilige Einflußgrosse noch der relativ grosse Durchmesser der geradlinigen Bohrung hinzukommt, was den Aufbau höherer Strömungsgeschwindigkeiten verhindert.

Eine Erhöhung dieser Strömungsgeschwindigkeiten und gleichzeitig eine Verringerung der restlichen Ruckströmung sowie eine Verkürzung der Ansprechzeit eines solchen Riedventils ist demgegenüber mit der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausbildung möglich. Bei dem hier gezeigten Riedventil 28 ist ein Stutzkörper 29 verwirklicht, welcher die Form einer Tragfläche bzw. eines Tragflügels hat. Sofern mehrere solcher Stutzkörper vorgesehen sind, kann die Schwingungsamplitude der Riede wesentlich verkleinert werden und außerdem kann dann eine ziemlich hohe Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden, wenn ein konvergierendes Büschel solcher Ventile vorgesehen wird. In den Figuren 3 und 4 sind wiederum nur zwei Riede 30 zu beiden Seiten des Stutzkörpers 29 gezeigt, an dessen Basis 29a deren eines Ende 30a befestigt ist. In der in ^igur 3 gezeigten Öffnungsstellung des Riedventils 28 findet eine Unterteilung der Flüssigkeitsströmung in zwei Teilströme statt, die durch die Formgebung des Stützkörpers

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in Strömungsrichtung ein typisches Stromlinienbild annehmen, das durch die umgebende Wand des Einlaßkanals 34 begrenzt wird. Dabei gilt noch bezüglich der Riede 30, daß sie randseitig entweder Über den Stutzkörper 29 Überstehen oder bezüglich des Stutzkörpers wirksame Aussparungen haben sollten, um so eine günstigste Ansprechzeit auf den Wechsel ihrer differentiellen Druckbeaufschlagung zu erhalten. In der in Figur 4 gezeigten Schliesstellung des Riedventils 28 nehmen die Riede 30 ihre flache Form ein, und dabei liegen dann die freien Riedenden 30b an Anschlägen 32 an, deren jeweilige Berührungsfläche 32a mit dem zugeordneten Riedende 30b leicht angeschrägt ist, um einen völligen Flächenkontakt zu erhalten. Dabei kann gleichzeitig fUr eine Gegenüberstellung mit Figur 2 noch besonders darauf hingewiesen werden, daß in dieser Schließstellung die Riede 30 Mit ihren vorderen und hinteren Kanten praktisch ausgerichtet sind zum Eintritts- und Austrittsende des Einlaßkanals 34, während diese Ausrichtung bei den Rieden 26 des Riedventils fehlt, wenn dasselbe die vergleichbare Schließstellung einnimmt. Hierin ist ein wichtiges Teilmerkmal der vorliegenden Erfindung zu sehen, das später noch näher erläutert wird.

Unter Hinweis auf die Figur 5 soll hier kurz die normale Arbeitsweise einer Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine beschrieben werden, wobei vorausgesetzt wird, daß diese Maschine einen in der umfangsseitigen Gehäusewand der trochoiden Gehäusekammer ausgebildeten Einlaßkanal und selbstverständlich auch einen entsprechenden Auslaßkanal fUr die Verbrennungsgase hat. Die Haschine soll als eine Übliche Viertaktmaschine ausgebildet sein, so daß zur Verdeutlichung des Verbrennungsablaufes nur das veränderliche Volumen einer Verbrennungs-

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kammer 34* betrachtet zu werden braucht, die zwischen dem Drehkolben 35 und der umgebenden epitrochoiden Wand 37 des Maschinengehäuses 36 gebildet wird, welch letzteres mit Üblichen Wasserkuhlkanälen 38 versehen ist. Die erste Darstellung A hält den Zeitpunkt der Ansaugung des Verbrennungsgemisches Über den Einlaßkanal 40 fest, wobei dann anfangs die an der nächstgelegenen Ecke bzw· Spitze des Drehkolbens 35 angeordnete Dichtung 39 den Auslaßkanal 41 absperrt. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die betrachtete Kammer 34' eine Verbindung mit der benachbarten Kammer erhält, so daß dann also auch eine Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 40 und dem Auslaßkanal 41 besteht, ^ie in Pfeilrichtung nächste Darstellung B hält den Zeitpunkt oder Arbeitstakt fest, in welchem in der betrachteten Verbrennungskammer 34* das in diese angesaugte Verbrennungsgemisch fortschreitend verdichtet wird, wobei dann die erwähnte Dichtung 39 für die Absperrung des Einlaßkanals

40 maßgebend ist. Bevor die völlige Abdichtung erreicht wird, kommt es dabei zu einer Uberdeckung des Einlaßkanals 40 durch die Dichtung 39, wodurch wiederum die Möglichkeit einer Verbindung zu der nächsten Kammer besteht. Die Darstellung C hält den Zeitpunkt fest, in welchem die betrachtete Verbrennungskammer 34* ihr kleinstes Volumen hat, so daß dann das jetzt am stärksten verdichtete Verbrennungsgemisch durch eine Zündeinrichtung 42 gezündet werden kann. Schliesslich hält die Darstellung D noch den Zeitpunkt fest, in welchem die Verbrennungsgase aus der betrachteten Kammer 34* Über den Auslaßkanal

41 ausgeschoben werden, wobei dann die Dichtung 44 an der voreilenden Ecke bzw. Spitze des Drehkolbens 35 den Einlaßkanal 40 Überstreicht, so daß es dann nochmals zu einer Verbindung jetzt mit der voreilend nächsten Verbrennungskammer kommt. Diese Verbindung wie auch diejenige

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zum Zeitpunkt A wird dabei gefördert durch das relativ enge Beieinanderliegen der Ein« und Auslaßkanäle 40, 41 und weiterhin dadurch, daß in diesen Kanälen keine besonderen Steuerorgane vorgesehen sind, weshalb mit der vorliegenden Erfindung als solche Steuerorgane die anhand zweier Ausfuhrungsformen bereits beschriebenen·Riedventile vorgeschlagen sind.

In den Figuren 6 und 7 ist eine weitere AusfUhrungsform eines solchen Riedventils 46 gezeigt, mit welchem eine gegenüber der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 1 und 2 erhöhte Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des auch hier betrachteten Einlaßkanals 49 erreicht werden kann. Die generelle Formgebung dieses Riedventils 46 kann als pagodenförmig angesprochen werden, wobei ein käfig- oder zeltartiger Stutzkörper 45 vorhanden ist, der eine grössere ielzahl von Ventilöffnungen hat, welche jjweils durch ein Ried 47 verschliessbar sind. Der Stutzkörper 45 hat eine ringförmige Basis 48, die a» Eintrittsende des betrachteten Einlaßkanals 49 angeordnet ist und von welcher weg sich vier rechteckig angeordnete schräge Wände 50 zum A_ustrittsende des Einlaßkanals 49 hin erstrecken. Die schrägen Wände 50 bilden dort eine etwa streifenförmige Spitze 51, und in ihnen sind die eigentlichen Ventilöffnungen 52 ausgebildet, die durch ein jeweiliges Ried 47 Überdeckt werden. Die Ränder der Öffnungen 52 bilden also einen jeweiligen Ventilsitz fUr das zugeordnete Ried 47, das an seinem einen Ende 47a mittels einer Schraube 53 oder eines sonstigen Befestigungsmittels an dem Stutzkörper 45 befestigt und ähnlich wie bei der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 1 und 2 durch eine jeweilig Stutzplatte 54 abgestutzt ist, die auch hier die Umbiegung des jeweiligen Rieds 47 nach außen unter dem Einfluß der differentiellen

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Druckbeaufschlagung begrenzt. Die Stutzplatten 54 an den flächenmässig grösseren Wänden 50 sind jsveils untereinander durch einen Steg verbunden, wodurch ihre Befestigung an dem Stutzkörper 45 ebenfalls mittels der die Riede 47 festlegenden Schrauben 53 entsprechend vereinfacht wird. Dabei können auch die entsprechenden Riede 47 an diesen Wänden Über einen gleichartigen Steg verbunden sin, der allerdings so bemessen sein muß, daß darunter nicht die normale Flexibilität dieser Riede leidet.

Die Arbeitsweise eines solchen Riedventils 46 ist gleichartig derjenigen der Riedventile 20 und 28. Sobald in der zugehörigen Verbrennungskammer 56 ein genügend grosser Saugdruck vorherrscht, wird das Verbrennungsgemisch durch den Einlaßkanal 49 angesaugt, wobei es dann zu einem Abheben der Riede 47 vom Rand der jeweils zugeordneten Ventilöffnung 52 kommt. Die Riede 47 kommen dabei zur Anlage an die erhabene Oberfläche der gekrümmten Stutzkörper 54, die folglich in Verbindung mit der Grosse der Ventilöffnungen 52 maßgebend sind fUr den maximalen Gesamtöffnungsquerschnitt des Einlaßkanals 49 und damit fUr die Menge des Verbrennungsgemisches, die während des Saughubes in die betreffende Verbrennungskammer 56 angesaugt wird. Eine solche Pagodenform ist jedoch besonders unter dem Gesichtspunkt noch keinesfalls optimal, als sie noch keine genügend grosse Strömungsgeschwindigkeit erreichen lässt und außerdem die Schwingungsamplitude der einzelnen Riede 47 doch noch ziemlich gross ist, wodurch die Ansprechzeit entsprechend lang wird und folglich noch unerwünscht grosse Mengen der Verbrennungsgase aus der benachbarten Kammer in den Einlaßkanal 49 zurückströmen können, wenn es zu der erwähnten Kammernverbindung kommt.

Der Wirkungsgrad eines solchen pagodenförmigen Riedventils 46 hinsicht-

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lieh der damit bezweckten Verhinderung einer Verdünnung des Verbrennungsgemisches durch die Auspuffgase ist verständlicherweise auch abhängig von der Lage des Einlaßkanals 46 bzw. genauer von dessen Mündung in der epitrochoiden Gehäusewand. Hierzu ist in Figur 13 eine herkömmliche Anordnung dieses Einlaßkanals 49 gezeigt, der dabei in einem Winkelabstand von etwa 20 von der Nebenachse des Epitrochoiden angeordnet ist und an seinem rechteckigen Austrittsende einen Öffnungsquerschnitt von etwa

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11,66 cm haben kann· Wenn unter diesen Verhältnissen die Dichtung 59 an einer Ecke bzw. Spitze des Drehkolbens den Einlaßkanal 49 Überstreicht, dann tritt dabei doch eine beträchtliche Kammernverbindung auf, welche eine ziemlich grosse Menge an Verbrennungsgasen aus der zu diesem Zeitpunkt an dem Auslaßkanal 60 angeschlossenen Kammer A in die Kammer B strömen lässt. Das in diese angesaugt· Verbrennungsgemisch α erfährt somit durch die Auspuffgase c eine Verdünnung, wobei die Menge dieses verdünnten Gemisches b ursächlich auch damit zusammenhängt, wie weit zu diesem Zeitpunkt die Ansaugung des Verbrennungsgemisches fortgeschritten ist und folglich wie gross dann der Druckunterschied gegenüber den Verbrennungsgasen c ist, die ja mit einem ziemlich hohen Druck Über den Auslaßkanal 60 ausgestossen werden. Diese Verhältnisse können nur unwesentlich verbessert werden, wenn, wie in Figur 12 angedeutet, der Einlaßkanal 49 in einem grösseren Winkelabstand von der Nebenachse der Epitrochoiden und damit auch in einem grösseren Winkelabstand von dem Auslaßkanal 60 angeordnet wird. Dieser grössere Winkelabstand bedeutet, daß dadurch die Zeitdauer bis zur Zündung des Gemisches verkürzt wird, wodurch eine verschlechterte Maschinenleistung hingenommen werden muß. Für die Gegenüberstellung mit der Figur 13 sei dabei noch besonders darauf hingewiesn, daß hier die Verdünnung

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in der umgekehrten Richtung stattfindet, indem das in die Kammer

B bereits angesaugte Verbrennungsgemisch A infolge seines dann

existenten höheren Druckes in die Kammer A strömt, um sich dort mit restlichen Verbrennungsgasen c zu vermischen.

Das in den folgenden Figuren 8 und 9 gezeigte Riedventil 57 macht praktisch Gebrauch von dem anhand der Figuren 3 und 4 bereits kurz geschilderten Konstruktionsprinzip, wobei die doch ziemlich weitreichende Abkehrung von der Ausbildung des zuvor beschriebenen Riedventils 46 sicherstellt, daß hierbei das Problem der Verhinderung einer Rückströmung praktisch nicht existent ist, weil dieses Riedventil 57 eine extrem kurze Anspruchzeit hat. Außerdem hat dieses Riedventil 57 eine solche, noch näher zu erläuternde Ausbildung, daß mit ihm eine ziemlich hohe Zuströmgeschwindigkeit erreicht werden kann, was die Voraussetzung für die Beibehaltung einer gleichen Leistung im Vergleich mit solchen Maschinen ist, die kein solches Riedventil in ihren Einlaßkanal eingebaut haben. Das Riedventil 57 umfasst im einzelnen mehrere, im wesentlichen etwa zeltförmige Grundkörper 66, zwischen denen in abwechselnder Reihenfolge im wesentlichen etwa flUgel- bzw. gemäß einer weitergehenden Präzisierung im wesentlichen etwa tragflächenförmige Anschläge 62 und die eigentlichen Riede 58 angeordnet sind, welche in den Grundkörpern 66 ausgebiifete öffnungen 67 verschlieseen können. Auch hier bildet der jeweilige Rand 67a dieser Ventilöffnungen 67 den jeweiligen Ventilsitz für das zugeordnete Ried 58, das in der in Figur 8 gezeigten Schließstellung des Ventils flach auf seinem Ventilsitz aufliegt und davon unter dem Einfluß eines hohen Druckunterschiedes abgehoben und gegen den jeweils zugeordneten Anschlag 62 angedrückt wird, sobald die Gemischansaugung einsetzt. Dabei gilt auch hier, daß die einzelnen Riede 58 eine an ihrem einen Ende

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ausgebildete Befestigungsstelle haben, so daß sie unter dem Einfluß einer differentieilen Druckbeaufschlagung wie ein an seinem einen Ende verspannter, frei auskragender Träger durchgebogen werden können und dabei dann zur Anlage an den jeweils zugeordneten Stutzkörper 62 kommen. Die einzelnen Stützkörper 62 dienen dabei der gleichzeitigen Abstutzung von mehreren Rieden 58, nämlich genauer von jeweils zwei Rieden an jeder gekrümmten Oberfläche, sofern das Riedventil 57 genau die in den Figuren 8 und 9 dargestellte AusfUhrungsform mit insgesamt acht Rieden für die gleiche Anzahl von Öffnungen in den drei zeltförmigen Grundkörpern 66 hat* Das Riedventil kann statt dessen auch noch eine grössere Anzahl einzelner Riede bei einer entsprechenden Zahl von Ventilöffnungen haben, wobei als eine allgemeine Richtgrösse die für die Ansprechzeit maßgebliche Schwingungsamplitude des freien Riedendes auftritt. Diese Schwingungsamplrtude saite auf einen Maximalwert von etwa 2,54 mm begrenzt sein in Verbindung mit einer Breite jedes Rieds von nicht mehr als etwa 18 mm und einer Dicke von nicht mehr als etwa 0,2 mm. Als geeigneter Werkstoff kommt rostfreier Stahl in Betracht, wobei darunter eine solche Auswahl getroffen sein muß, daß ein genügendes Federungsvermögen vorliegt, um darüber Überhaupt die Voraussetzung für eine kurze Ansprechzeit zu erfüllen. Weiterhin sollten noch die einzelnen Ventilöffnungen 67 an ihren jeweiligen Öffnungsrand 67a eine öffnungsgrösse von nicht Mehr als etwa 0,85 cm haben. Eine besonders kritische Einilußgrösse stellt noch das Ausmaß dar, um welches in der Öffnungsstellung des Ventils 57 der freie Rand 64 der einzelnen ¹^iede 58 Über den jeweiligen Anschlag 62 vorsteht, weil davon die Schnelligkeit abhängt, mit welcher die Riede 58 bei der Umkehrung der differentieilen Druckbeaufschlagung von ihrem sie stutzenden Anschlag abgehoben und zur Anlage an den zugeordneten Ventilsitz 67a gebracht werden. Jedes Ried 58 muß also in der Öffnungs-

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stellung des Ventils 57 eine genügend grosse Angriffsfläche an seinem berUhrungslosen Ende für die umgekehrte differentielle Druckbeaufschlagung haben, wobei fUr die spezielle Ausfuhrungsform gemäß den

2 Figuren 8 und 9 als eine Richtgrösse ein Wert von etwa 0,78 cm genannt werden kann.

Wie bereits anhand der Figuren 12 und 13 kurz geschildert wurde, stellt auch der Winkelabstand zwischen dem Einlaßkanal und dem Auslaßkanal eine maßgebliche Einflußgrösse fUr das Ausmaß dar, in welchem es zu einer Verdünnung des angesaugten Verbrennungsgemisches bei solchen Drehkolbenmaschinen infolge einer Kammernverbindung während der Gemischansaugung kommen kann. Unter Hinweis auf die Figur 15 liegt diesbezüglich dann eine qotimale Lösung vor, wenn fUr den Einlaßkanal 65 bei entsprechender Berücksichtigung von dessen Grosse eine Anordnung getroffen wird, bei der in den beiden Kammern A und B gleiche Drucke vorherrschen. Um diese auf die Mittellinie 63 des Einlaßkanals 65 bezogene Stelle zu Enden, ist es erforderlich, die von den Verbrennungs- bzw. Auspuffgasen ausgehenden und auf das Riedventil 57 einwirkenden RUckdrUcke in ein bestimmtes Verhältnis zu dessen effektiver Offnungsgrösse zu setzen. Da während der Gemischansaugung bei geöffnetem Riedventil 57 der Druck in der maßgeblichen Verbrennungskammer B ständig ansteigt, liegt deren mit der Kammer A angestrebter Druckausgleich praktisch dann vor, wenn die Maschine ihre maximale Drehmomentspitze erreicht hat, was einer Winkeldrehung der Exzenterwelle von weniger als etwa 123 entspricht. Wenn unter diesen Voraussetzungen dann die Dichtung 64 an einer Ecke bzw. Spitze des Drehkolbens den Einlaßkanal 65 Überstreicht, dann kommt es im Schnittpunkt mit dessen

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Mittellinie 63 zu dem Druckausgleich zwischen den Kammern A und B, so daß dann trotz der bestehenden Verbindung zwischen diesen Kammern keine Verdünnung des Verbrennungsgemisches nach der einen oder der anderen Seite hin stattfindet. Wie durch die folgende Figur 16 ausgewiesen, kann dabei das Auftreten einer solchen Verdünnung jedoch noch nicht völlig verhindert werden, weil sofort dann, wenn dieser Schnitt der Dichtung 64 mit der Mittellinie 63 des Einlaßkanals 65 verlassen ist, aufgrund des höheren Druckes in der Kammer B eine Teilmenge des angesaugten Verbrennungsgemisches α zurück in die nächste Kammer strömen kann, um sich dort mit den noch eingefangenen Verbrennungsgasen c zu vermischen. Diese Vermischungstendenz kann im Übrigen auch noch dadurch auf ein optimales Minimum begrenzt werden, daß der Einlaßkanal 65 einen rechteckigen und zu seinem Austrittsende hin sich allmählich verkleinernden Querschnitt erhält, wobei die schrägen Kanalwände zu der Mittellinie 63 einen Winkel von wenigstens etwa 20 haben sollten. Diese Querschnittsform des Einlaßkanals 65 schafft in Verbindung mit dem eingefügten Riedventil 57 die Voraussetzung fUr die Erzielung einer besonders hohen Strömungsgeschwindigkeit, die ihrerseits wieder sicherstellt, daß die Gemischansaugung rasch abgeschlossen werden kann und demnach die Verbrennungsgase entsprechend wenig Raum für eine Ausbreitung und damit fUr eine Verdünnung mit dem angesaugten Verbrennungsgemisch haben. Diese Formgebung des Einlaßkanals 65, der dabei dann an seinem

2 Austrittsende eine öffnungsgrösse von beispielsweise etw.a 11,66 cm haben kann, schafft auch die Voraussetzung fUr eine quasi büschelförmige Ausbildung eines solchen Riedventils 57, die unter dem Gesichtspunkt bevorzugt wird, daß damit praktisch der gesamte lichte Raum des Einlaßkanals ausgefüllt werden kann, so daß der fUr die

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Bevegungsmöglichkeit der einzelnen Riede 58 notwendigerweise benötigte restliche Raum entsprechend minimal bemessen ist, wodurch den Verbrennungsgasern die Möglichkeit für eine grösservolumige Verdünnung des in die Verbrennungskammer B angesaugten Verbrennungsgenisches genommen wird.

Für die vorbeschriebene Anordnung ist folglich davon auszugehen, daß die Ansaugung des Verbrennungsgemisches Über eine relativ verlängerte Zeitdauer anhält, wodurch eine optimale Leistung bei niedrigem Maschinendrehmoment erhalten wird. So kann beispielsweise für das Riedventil in der Ausfuhrungsform gemäß den Figuren 8 und 9 vorgesehen sein, daß bei ihm die Ansaugung des Verbrennungsgemisches in einer Stellung der Exzenterwelle beginnt, die bei 75 vor dem oberen Totpunkt liegt, während dieser Ansaughub bei 60 nach dem unteren Totpunkt beendet ist. Weiterhin kann dabei der Ausschub der Verbrennungsgase in einer bei 75 hinter diesem unteren Totpunkt liegenden Stellung der Exzenterwelle beginnen und beendet sein, wenn die Exzenterwelle um 51 ihren oberen Totpunkt Überschritten hat. Daraus ist ersichtlich, daß der Ansaughub und der Ausschubhub doch relativ lang sind, woraus eine entsprechend verbesserte Maschinenleistung resultiert. Diesbezüglich braucht dabei nur darauf hingewiesen werden, daß mit einer solchen Anordnung die Gemischansaugung immerhin mit einer Strömungsrate bis zu etwa 3,54 m /min durchfuhrbar ist.

Das Riedventil der Ausfuhrungsform gemäß den Figuren 8 und 9 hat im Hinblick auf die vermerkten Problemkreise, die erfindungsgemäß beherrscht werden sollen, noch den Nachteil, daß es nicht vollständig die Möglichkeit einer Kammernverbindung beseitigt, so daß daraus

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noch eine entsprechende Verdünnung resultieren kann. Diese Möglichkeit besteht jedoch nicht Mehr bei den Riedventil 67 in der Ausfuhrungsform gemäß den Figuren 10 und 11, weshalb diese Ausführungsform die praktisch besten Ergebnisse fUr den Betrieb einer brehkolben-Verbrennungskraftmaschine bringt, da mit ihr alle einzelnen Problemkreise, die mit der vorliegenden Erfindung angesprochen wUrden, optimal beherrscht werden können. Zur Veranschaulichung der aus einer solchen Kammernverbindung sich ergebenden Verdünnung sei hier unter Hinweis auf die Figuren 14 bis 16 fUr das Riedventil in der Ausführungsform gemäß den Figuren 8 und 9 zuerst nochmals folgendes ausgeführt. Da der Einlaßkanal 65, in welchem das Riedventil 57 angeordnet ist, eine wenn auch gegenüber dem bis jetzt bekannten Stand der Technik erfindungsgemäß geänderte Öffnungsgrösse bestimmter Abmessungen hat, kann, wie bereits kurz festgehalten, bei diesem Riedventil nicht gewährleistet sein, daß Über die gesamte Zeitdauer, während welcher die Dichtung 64 die austrittsseitige Mündung des Einlaßkanals 65 Überstreicht, ein gleicher Druck in den angrenzenden Verbrennungskammern A und B aufrechterhalten wird. Hierbei gilt, daß bei der in diesen Figuren 14 bis 16 schematisch gezeigten Anordnung die Exzenterwelle einen Winkel von etwa 28 durchläuft, damit die Dichtung 64 die Mündung des Einlaßkanals vollständig überstreichen kann, wobei zu Beginn dieses Vorganges ausweislich der Figur 14 noch nicht verhindert werden kann, daß dann eine Teilmenge der Verbrennungs- bzw. Auspuffgase aus der Kammer A in die Kammer B gedruckt werden. Es kommt folglich zu einer entsprechenden Verdünnung, die Über eine Winkeldrehung der Exzenterwelle von weniger als etwa 14 anhält und, wie bereits ausgeführt, praktisch in dem Augenblick beendet ist, in welchem die Dichtung gemäß der Figur 15 die Mittellinie 63 des Einlaßkanals 65 schneidet.

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Zu diesem Zeitpunkt liegt dann der Druckausgleich zwischen den Kammern A und B vor, der bei der Weiterdrehung des Drehkolbens jedoch wieder gestört wird, so daß dann ausweislich der Figur 16 eine Verdünnung in der umgekehrten Richtung aus der Kammer B in die Kammer A stattfindet, die wieder Über eine Winkeldrehung der Exzenterwelle von weniger als etwa 14 anhält. Wenngleich diese Verdünnung im Vergleich zu dem Riedventil 46 in der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 6 und 7 ziemlich minimal ist, was aus dem Vergleich der Figuren 14 bis 16 mit den Figuren 12 und 13 Über die verschieden schraffierten Flächen ziemlich augenfällig ist, kann darin doch noch eine nennenswerte Beeinträchtigung der Maschinenleistung erkannt werden, die eben bei dem Riedventil 67 in der AusfUhrungsform gemäß den Figuren 10 und 11 entfällt, wie nachfolgend näher erläutert.

Das Riedventil 67 ist in seiner bevorzugten AusfUhrungsform mit wenigstens 16 einzelnen Rieden 85 ausgerüstet, die insgesamt eine etwa büschelförmige Anordnung haben. Die Riede 85 sind dabei wie in den anderen Ausfuhrungsformen an einem Stutzkörper befestigt, der wenigstens vier etwa zeltförmige Einzelkörper 73, 74, 75 und 76 hat, welche an der Basis fUr erleichterte Montagezwecke fest miteinander verbunden sind und welche an ihren Spitzen 70 eine solche Formgebung haben, daß der Stutzkörper des in einen betreffenden Einlaßkanal 72 eingesetzten Riedventils 67 mit diesen Spitzen bUndig mit den angrenzenden Flächenbereichen der epitrochoiden Gehäusewand ist. Der Einlaßkanal 72 ist folglich an seiner Mündung entsprechend vielfach unterteilt, so daß die besonders durch die Figuren 12 und für das Riedventil 46 und durch die Figuren 14 und 16 für das Riedventil 57 ausgewiesene Kammernverbindung bei diesem Riedventil

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auf ein praktisch nicht existenten Minimum reduziert ist, da die Dichtungen 70' in den Ecken bzw. Spitzen des Drehkolbens beim Überstreichen des Einlaßkanals 72 eine beinahe geschlossene Oberfläche vorfinden, weil der gegenseitige Abstand der einzelnen Spitzen 70 entsprechend minimal ist. Es ist folglich mit dieser AusfUhrungsform eines Riedventils auch möglich, den Einlaßkanal 72 insgesamt grosser zu dimensionieren, so daß also höhere Strömungsraten erreichbar sind. Dabei muß allerdings gleichzeitig klargestellt sein, daß dann auch eine entsprechende Anpassung der übrigen Konstruktionsmerkmale dieses Riedventils 67 zu erfolgen hat, was praktisch heisst, daß bei grösserem Einlaßkanal 72 eine dichtere Büschelform des Riedventils verwirklicht werden muß. Hinsichtlich dessen weiterer Ausbildung sei noch vermerkt, daß auch hier flügel- bzw. tragflächenförmige Anschläge 79, 80 und 81 für die einzelnen Riede 85 zwischen den einzelnen zeltförmigen Körpefn 73, 74, 75 und 76 angeordnet sind, gegen deren gekrümmte Oberflächen sich die Riede von zwei Seiten her anlegen können. Weiter sind noch seitlich angeordnete weitere Anschläge 77 und 78 vorhanden, die jeweils nur eine gekrümmte Oberfläche zum folglich nur einseitigen Anlegen der jeweils nächstgelegenen Riede 85 haben. Die Riede 85 überdecken wiederum auch hier jeweils in ihrem flachen Zustand eine jeweilige Ventilöffnung 84, deren Rand folglich als ein entsprechender Ventilsitz wirkt, wobei für diese Ventilöffnungen 84 gilt, daß sie im Wandbereich des Einlaßkanals 72 unter einem steileren Winkel gegen die Mittelachse des Einlaßkanals ausgerichtet sind als in deren Nähe, wo die Ventilöffnungen 84 praktisch parallel zu dieser Mittelachse ausgerichtet sind. Weiterhin ist auch hier jedes Ried 85 an seinem einen Ende bei 87 an dem zugeordneten Stutzkörper befestigt, wobei seine Abmessungen dieselben sein können wie bei dem Riedventil 57,

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- Ill· -

und zwar einschliesslich der Teilfläche, die in der Öffnungsstellung des Riedventils bezüglich des jeweiligen Anschlages frei liegt und als Angriffsfläche fUr den RUckdruck dient, der die Schliessung des Riedventils auslösen soll. Die gekrümmte Oberfläche der einzelnen Anschläge kann dabei noch einen Krümmungsradius von etwa 33 cm bei einer entlang der Mittellinie gemessenen Länge von etwa 4,5 cm haben, wobei diese Abmessungen besonders dann gUltig sind, wenn der Einlaßkanal 72 an seiner .Qustrittsseitigen Mündung eine mit dem Doppelpfeil

2 68* angedeutete Querschnittsgrösse von etwa 16,26 cm hat. Sofern für diese Anordnung dann weiterhin verwirklicht ist, daß der Ansaughub bei einer Winkelstellung der Exzenterwelle von 34 vor dem oberen Totpunkt beginnt und bei einer Winkelstellung von 95 nach dem unteren Totpunkt endet und weiterhin der Ausschubhub bei etwa 78 vor dem unteren ^otpunkt beginnt und bei etwa 51 nach dem oberen Totpunkt endet, kann erreicht werden, daß die Verdünnung auf ein Volumen auf weniger als etwa 15 cm eingeschränkt wird, was völlig vernachlässigbar ist·

Aus der vergleichenden Beschreibung der verschiedenen Ausfuhrungsformen des erfindungsgemässen Riedventils können damit zusammengefasst die folgenden Gesichtspunkte gewonnen werden, welche zur Erzielung einer optimalen Beherrschung der angeschnittenen Problemkreise beachtet werden sollten. Es sollte zunächst der Einlaßkanal an seiner austrittsseitigen

2 MUndung eine Querschnittsfläche von wenigstens etwa 6,45 cm haben, sofern dafUr eine Verdrängungder Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine von etwa 688,25 cm bei jedem Takt zugrundegelegt wird. Weiterhin sollte die KanalUberlappung nicht grosser sein als etwa 85 , bezogen auf die Drehung der Exzenterwelle· Jedes einzelne Ried des Riedventils sollte an seinem freien Ende eine Schwingungsamplitude von nicht mehr als etwa 2,54 mm haben, wobei mindestens jeweils ein Ried pro einer Verdrängungs-

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-2S-

einheit der Maschine in der Grössenordnung von etwa 110 cm vorhanden sein sollte. Weiterhin sollte der Einlaßkanal einen sich zu seinem Austrittsende hin fortschreitend verkleinernden Querschnitt haben, wobei die *>eitenwände um einen Winkel von wenigstens etwa 20 gegen die Mittellinie geneigt sein sollten« Dabei ist ein rechteckiger Querschnitt des Einlaßkanals besonders zu bevorzugen. Die in der Öffnungsstellung des Riedventils als Angriffsfläche fUr den RUckdruck bereitgestellte Fläche sollte bei jedem Ried

2
nicht weniger als etwa 0,77 cm betragen und gleichartig sollte die in der Schliesstellung des Riedventils der Ansaugluft ausge-

2 setzte Druckfläche wenigstens etwa 0,85 cm groß sein· Der zur Befestigung der einzelnen Riede dienende käfigartige Grundkörper kann entweder aus Aluminium von Gußqualität oder aus einem geeigneten Kunststoff bestehen, der dabei aber wenigstens bis etwa 177 C temperaturbeständig sein muß. Als geeigneter Werkstoff für die einzelnen Riede kommt insbesondere rostfreier Stahl in Betracht. Schliesslich kann noch für die als bevorzugt herausgestellte Ausführungsform des Riedventils gemäß den Figuren 10 und 11 festgestellt werden, daß dabei die einzelnen Spitzen des Grundkörpers von der epitrochoiden Wandflache um etwa 0,01 bis 0,02 mm zurückversetzt sein sollten, um einerseits keine Beschädigungsgefahr fUr die Dichtungen am Drehkolben zu ergeben und andererseits als eine Art Labyrinthdichtung zu wirken, welche die Kammernverbindung auf ein optimales Minimum beschränkt. Diese Angaben haben besonders dann Gültigkeit, wenn der Beginn des Ansaughubes etwa auf die 34 Stellung vor dem oberen Totpunkt der Exzenterwelle und sein Ende etwa auf die 95 -Stellung nach dem unteren Totpunkt festgelegt wird und weiterhin der Beginn des Ausschubhubes etwa auf die 78 -Stellung vor dem unteren 'otpunkt und dessen Ende etwa auf die 51 -Stellung

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nach dem oberen Totpunkt.

^Ur die anhand der Figuren 10 und 11 beschriebene bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Riedventils können weiterhin noch folgende Angaben vorgelegt werden. Eine mit diesem Riedventil ausgerüstete Drehkolbenmaschine hat besonders gUnstige Leerlaufeigenschaften, ein günstiges Enddrehmoment und einen wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch, wobei hinsichtlich der Leistungsverluste noch besonders gilt, daß diese desto kleiner sind, je grosser der RUckdruck ist. Außerdem ist der Anteil an Stickstoffoxyden in den Auspuffgasen extrem gering, was auch fUr die Maschinen mit einer höheren Verdrängung gilt, wobei nochmals besonders darauf hingewiesen sei, daß hier praktisch keine Grenzen nach oben gesetzt sind, weil Einlaßkanäle mit grösseren Querschnitten nur eine entsprechende Anpassung des Riedventils unter Beachtung der vorgenannten Daten erfordern. Es kann weiterhin ein verringerter Schmierölverbrauch festgestellt werden, selbst dann, wenn die Maschine mit hohen Ansauggeschwindigkeiten betrieben wird, die unter dem Gesichtspunkt bevorzugt werden, daß dadurch bei der Gemischansaugung in der betreffenden Verbrennungskammer eine Verwirbelung erzeugt werden kann, die dann eine höhere Flammengeschwindigkeit beim Beginn der Verbrennung ergibt und damit eine entsprechend optimale Ausnutzung des Kraftstoffes und eine optimale Kleinhaltung des Anteils unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Auspuffgasen.

Sofern die Maschine entsprechend dem heutigen Regelfall mit zwei Drehkolben ausgerüstet ist, sollten die beiden Ansaugsysteme nicht ausgeglichen sein. In einer solchen Maßnahme ist kein wesentlicher Unterschied erkennbar zu den heutigen V-8-Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die eine Hälfte der Zylinder von der einen Seite eines 2 V-

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oder eines 4 V-Vergasers und die andere Hälfte der Zylinder von dessen anderer Seite versorgt werden. Im Vergleich zu einer solchen V 8-Verbrennungskraftmaschine, die gewöhnlich mit einer Drehzahl von etwa 4600 U/min läuft, benötigt die mit etwa 6000 U/min höhertourig laufende Drehkolbenmaschine eine grössere Luftmenge in den höheren Drehzahlbereichen, was den Einsatz eines entsprechend leistungsfähigen Vergasers voraussetzt. Um daher auch unter diesem Gesichtspunkt eine optimale Ausnutzung aller Vorteile zu erreichen, die durch den Einsatz des erfindungsgemässen Riedventils ermöglicht werden, sollte weiterhin ein Zweistufen-Vergaser eingesetzt werden, wobei hierzu entweder ein unausgeglichener Vierfachvergaser oder ein Doppelvergaser mit veränderlichen Lufttrichtern vorgesehen werden kann. In Verbindung mit einem solchen zweistufigen Vergaser sollte dann weiterhin ein vierfacher AnsaugkrUmmer verwirklicht sein, bei dem jeweils ein fUr die Ansaugung von Primärluft und ein fUr die Ansaugung von Sekundärluft bestimmter Strang an jedes der beiden die Drehkolben aufnehmenden Gehäuseteile angeschlossen ist. Hierbei bringt dann ein solcher Zweistufen-Vergaser den besonderen Vorteil, daß die zur Ansaugung der Primärluft dienenden Stränge des Ansaugkrümmers einen kleineren Querschnitt erhalten können als die beiden anderen Stränge, wodurch entsprechend höhere Strömungsgeschwindigkeiten an der Engstelle des angeschlossenen Lufttrichtert des Vergasers erzielbar sind und damit ein entsprechend starker Saugdruck zum Ansaugen des Kraftstoffes, der unter diesen Voraussetzungen dann weiterhin durch eine angelegte Heizeinrichtung sofort verdampft werden kann. Infolge dieser Verdampfung des Kraftstoffes ist es dann weiterhin möglich, mit einem entsprechend mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch zu fahren, woraus eine weitere Steigerung der wirtschaftlichen Kraftstoffausnutzung im normalen Fahrbetrieb resultiert. Die Auslegung sollte dabei weiterhin so getroffen sein, daß nur bei den höheren

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Fahrgeschwindigkeiten von mehr als etwa 120 km/h und bei Beschleunigungen mit voll geöffneter Drosselklappe auch Sekundärluft zur Ansaugung kommt, also dann die zweite Stufe des Vergasers wirksam wird, um eine maximale Luftströmung zu der Maschine hin zu erhalten. Zweckmassig wird ein Vergaser verwendet, der ein Ansaugvermögen von etwa 0,074 m//min pro einer Verdrängungseinheit der Maschine je Drehkolben in der Grosse von etwa 16,4 cm hat. Weiterhin sollten dabei dann die Drosselklappen einen Durchmesser von etwa 20,9 rom und die Lufttrichter an der jeweiligen Engstelle einen Durchmesser von etwa 19,6 mm haben.

Unter Hinweis auf die Figur 17 sei abschliessend noch ein letztes Teilmerkmal der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es kann davon ausgegangen werden, daß in dem Auspuffkrümmer einer Drehkolbenmaschine eine wesentlich grössere Wärmekonzentration vorliegt als in demjenigen einer Verbrennungskraftmaschine mit hin- und hergehenden Kolben, weil einmal nur ein einziger Auslaßkanal fUr gewöhnlich insgesamt drei Verbrennungskammern vorgesehen ist und zum anderen die beiden gewöhnlich vorhandenen Auslaßkanäle bei einer Maschine mit zwei Drehkolben eng beeinander liegen können, wodurch der gemeinsame Auspuffkrümmer entsprechend kompakt ausgebildet werden kann. Diese höhere Wärmekonzentration kann nun vorteilhaft fUr eine Vorwärmung der Verbrennungsluft ausgenutzt werden, indem dazu der Auspuffkrümmer der Maschine mit einem Metallgehäuse 80* umgeben wird, das einen Warmluftofen bildet, der Über eine Leitung 82' mit einem Schnorchel 81' verbunden ist. Dieser Schnorchel 81' enthält ein Klappenventil 84', das eine temperaturabhängige Weiterleitung der Warmluft an den Vergaser 85' Über eine Verbindungsleitung 85a steuert, so daß bei kalter Maschine solche Warmluft anstelle von Kaltluft zur Ansaugung kommt, die sonst dem Vergaser 85* Über eine Anschlußleitung 88 zugeführt wird. Diese Leitung

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wird dann gleichzeitig durch das Klappenventil 84* geschlossen. Der Vergaser 85* hat in Übrigen Verbindung mit den beiden bereits erwähnten Strängen 86' und 87* des Ansaugkrümmers, sofern er die bevorzugte Zweistufen-Ausbildung hat· Diese Zufuhrung von Warmluft bei kalter Maschine unterdrückt eine Unterkühlung des Vergasers und fördert eine Verdampfung des Rraftstoffes, wodurch wiederum die wirtschaftliche Kraftstoffausbeute gefördert wird. In diesem Zusammenhang haben Messungen ergeben, daß es mit diesem System möglich ist, bei Umgebungstemperaturen von - 18 C nach einer Warmlaufzeit von 4 Minuten eine Lufttemperatur im Vergaser von bereits etwa 25 C zu erhalten, die sich nach 8 Minuten bereits auf etwq 42 C bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 45 km/h erhöht.

Es sei letztlich noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgeraässe Drehkolbenmaschine auch noch darin vorteilhaft ist, daß sie eine niedrigere Geräuschentwicklung als alle bekannten Drehkolbenmaschinen hat, und daß bei ihr der Rückdruck ebenfalls niedriger ist, obwohl er erfindungsgemäß zur Schliessung des im Einlaßkanal angeordneten Riedventils ausgenutzt wird. Je niedriger der Rückdruck ist, desto besser ist bekanntlich die Kraftstoffausnutzung, so daß es doch einen beträchtlichen Fortschritt darstellt, wenn dieser Rückdruck erfindungsgemäß auf weniger als etwa 125 mm Quecksilbersäule bei 4000 U/min erniedrigt werden kann gegenüber einem vergleichbaren Druck von mindestens etwa 380 mm Quecksilbersäule bei den bekannten Maschinen.

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Claims

Anspruch e

1. Drehkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei der das Verbrennungsgemisch Über jeweils einen in der epitrochoiden Gehäusewand ausgebildeten Einlaßkanal in eine zugeordnete Verbrennungskammer mit einem unter Mitwirkung des Drehkolbens veränderlichen Volumen angesaugt und nach seiner Zündung Über einen zugeordneten Auslaßkanal ausgestossen wird, dadurch gekennzeichne t , daß in dem Einlaßkanal (19, 34, 49, 59, 72) ein Riedventil (20, 28, 46, 57, 76) angeordnet ist, das für einen sofortigen Abschluß dieses Einlaßkanals gegen die angeschlossene Verbrennungskammer^) eingerichtet ist, wenn in dieser ein gegenüber dem Ansaugdruck höherer Rückdruck auftritt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittellinie (63) des bei einer Volumenverdrängung der Ma-

ß
schine von etwa 688 cm an seinem Austrittsende eine vorzugsweise

rechteckige Querschnittsgrösse von nicht mehr als etwa 6,45 cm aufweisenden Einlaßkanals (19, 34, 49, 59, 72) an einer Stelle angeordnet ist, an welcher zwischen der zugeordneten Verbrennungskammer (B) und der dazu in der Drehrichtung des Drehkolbens nacheilenden Verbrennungskammer (A) ein zumindest weitgehend angenäherter Druckausgleich vorherrscht.

3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Einlaßkanal (19, 34, 49, 59, 72) von dem zugeordneten Auslaßkanal für eine Kanalüberlappung von nicht mehr als etwa 125 , vorzugsweise von nicht mehr als etwa 85 , bezogen auf die Drehung der Exzenterwelle der Maschine, angeordnet ist.

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3</

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Riedventil (20, 28, 46, 57, 76) mit wenigstens einem eine Ventilöffnung (52, 67, 84) umgebenden Ventilsitz für wenigstens ein Ried (26, 30, 47, 58, 85) versehen ist, der zur Mittellinie (63) des Einlaßkanals (19, 34, 49, 59, 72) um einen Winkel von wenigstens etwa 15 schräggestellt ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ried (26, 30, 47, 58, 85) des Riedventils (20, 28, 46, 57, 76) als ein mit seinem einen Ende an einem die zugeordnete Ventilöffnung aufweisenden Grundkörper befestigter Streifen ausgebildet ist, dem ein in der Öffnungsstellung des Ventils seine Schwingungsamplitude am freien Ende bezüglich des planaren Ventilsitzes auf vorzugsweise nicht mehr als etwa 2,5 mm begrenzender Anschlag (27, 29, 54, 62, 77 bis 81) zugeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (62, 77 bis 81) eine Anlagefläche für das zugeordnete Ried (58, 85) aufweist, die kleiner ist als die damit in der Öffnungsstellung des Ventils in Berührung kommende Riedfläche.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die bezüglich des zugeordneten Rieds wirksame Anlagefläche jedes Anschlags eine gekrümmte Oberfläche hat, die vorzugsweise einen Ausschnitt eines Tragflächenprofils darstellt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß jeder Anschlag (29, 62, 79, 80, 81) insgesamt als ein Tragflächenprofil ausgebildet ist.

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9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (34, 59, 72) einen zu seinem Austrittsende hin fortschreitend kleiner werdenden Querschnitt aufweist.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (34, 59, 72) schräge Begrenzungswände aufweist, die gegen seine Mittellinie (63) um wenigstens 20 geneigt sind.

11. Maschine mindestens nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Riedventil (57, 67) eine Vielzahl etwa büschelförmig angeordneter Riede (58, 85) umfasst, die am Austrittsende des Einlaßkanals (34, 59, 72) ihr frei bewegliches Ende haben.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Riede (58, 85) so angeordnet sind, daß sie sich in der Öffnungsstellung des Ventils paarweise an die beiden gekrümmten Oberflächen eines gemeinsamen Anschlages (62, 79, 80, 81) anlegen.

13. Maschine mindestens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Rieden (58, 85) in der Schliesstellung des Ventils Überdeckten Ventilöffnungen in zu den Anschlägen abwechselnd angeordneten, etwa zeltförmigen TeilstUcken des gemeinsamen Stützkörpers ausgebildet sind.

14. Maschine mindestens nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der allen Rieden gemeinsame Stützkörper so in dem Einlaßkanal (72) angeordnet ist, daß die Spitzen (70)

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seiner einzelnen , etwa zeltförmigen TeilstUcke (73, 74, 75, 76) im wesentlichen bündig mit der epitrochoiden Wandfläche liegen.

15. Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich net, daß das der trochoiden Gehäusekammer zugewandte Ende des Riedventils (67) nach Art einer Labyrinthdichtung ausgebildet ist.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e η η zeichnet, daß jedes Ried des Riedventils fUr eine Frequenz von wenigstens etwa 12C Hz ausgelegt ist.

17. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (19, 34, 49, 59, 72) an einen wenigstens zweistufigen Vergaser (85') angeschlossen ist.

18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser (85*) mit einem die in den Verbrennungs- bzw. Auspuffgasen enthaltene Wärme auf das Verbrennungsgemisch Übertragenden Wärmetauscher verbunden ist.

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