DE2544088A1

DE2544088A1 - Drehkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2544088A1
Application number: DE19752544088
Authority: DE
Inventors: Masami Hujita; Toshihiko Igashira; Shunzo Yamaguchi
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1976-04-22
Also published as: DE2544088B2; DE2544088C3

Description

... _D mjr . Patentanwälte:

TlEDTKE -DÜHÜNG-|V!r4NE Oipl.-lng. Tiedtke

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-!ng. Kinne

8 München 2, Postfach 202403 Bavariaring4 Tel.: (089) 539653-56 . . . Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

• B 6863

2.Oktober 1975

NIPPON Soken, Inc.
Nishio-shi / Japan ·

Drehkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolben-Brennkraftmaschine der Art» bei der der Brennstoff in die Arbeitskammer während der Einlaßphase eingespritzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung' eine.solche Drehkolben-Brennkraftmaschine, die sowohl wirtschaftlichen Brennstoffverbrauch als auch Abgasreinigung erreicht.

• Um den Brennstoffverbrauch zu verringern und die Abgase zu reinigen ist es notwendig, die.Verbrennung in der .. Arbeitskammer.innerhalb des Gehäuses zu verbessern.

Drehkolben-Brennkraftmaschinen der herkömmlichen· Bauart sind üblicherweise so gebaut worden, daß ein gleich förmiges -Luft/Brennstoff-Gemisch durch eine Einlaßöffnung eingeführt und fast gleichförmig in den Arbeitskammerη verteilt

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/6107(T Dresdner Bank (München) Kto. 3933 S44 Postscheck (Mönchen) Kto. 670-43-804

wurde. Bei diesen Drehkolben-Brennkraftmaschinen war bekannt, daß vom Aufbau her die Kolbenbewegung eine Gasströmung hervor- ' ' ruft, die gegen den voreilenden . Eckenabschnitt -jeder Arbeitskammer gerichtetwird, mit dem Ergebnis, daß die Verbrennungsflamme' kaum ' zum nacheilenden .Eckenabschnitt der Kammer fortschreitet.. So hatten die Brennkraftmaschinen'der Art, die ein gleicirförmigesGemisch wie oben erwähnt einführen,· den gemeinsamen. Nachteil, daß der Brennstoff in· den nacheilenden Abschnitten der .Arbeitskammern unverbrannt blieb und unverbrannte Gase verschwenderisch ausgestoßen wurd.en. Dies erhöht nicht nur den· Brennstoffverbrauch sondern bewirkt auch die-Verschmutzung der Atmosphäre. ■

■Ferner ist bei Drehkolben-Brennkraftmaschinen, die so. gebaut sind, daß Brennstoff in die Arbeitskammern eingespritzt wird, der Umstand, ob der eingespritzte Brennstoff gut zerstäubt wird oder nicht, im allgemeinen ein Faktor, der einen wichtigen Einfluß bei. der Verbesserung der Verbrennung besitzt.' Insbesondere haben die Drehkolben-Brennkraftmaschinen, die so gebaut sind, daß der Brennstoff in die Arbeitskammer während der Einlaßphase eingespritzt wird, den Vorteil ergeben, daß ein geringer Brennstoff-Einspritzdruck benutzt wird, wobei die· Schwierigkeit bei der· Brehristoffzerstäubung in Kauf genommen wird. In der Praxis wird für gute Zerstäubung des Brennstoffs ein hoher . Brennstoff-Einspritzdruck allgemein angewandt. Jedoch bringt die Vergrößerung des Brennstoff-Einspritzdrucks die Gefahr mit sichj daß der eingespritzte Brennstoff nach seinem Aufprall auf · die Gehäusewand und die Kolbenflachen verflüssigt wird. Ein an-

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derer Nachteil ist der schwierige Aufbau der erforderlichen Brennstoff-Einspritzeinrichtung, Diese Nachteile vermindern in beträchtlichem Ausmaß den Vorteil des niedrigen Brennstoff-Ei nspr it Zurücks, wie er von der Brennkraftmaschine der Art geboten wird, die Brennstoff in die Arbeitskammer während der Einlaßphase einspritzt. .

Ferner ist es für die Verbesserung der Verbrennungsbedingungen wünschenswert, ein angemessenes Luft/Brennstoff-Verhältnis in den Arbeitskammern zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist,eine Drehkolben-Brennkraftmaschine zu schaffen, die durch Verbesserungen in der Brennstoffeinspritzung in die Arbeitskammern den Brennstoff-Verbrauch verringern und die Abgase reinigen.kann. Ferner soll- sie eine Lrehkolben-Brennkraftmaschine schaffen, die durch Verteilung eines fetten Gemisches in den voreilenden Abschnitt der Arbeitskammern in bezug zur Kolbenumdrehung und eines mageren Gemisches in deren nacheilenden Abschnitts eine verbesserte Verbrennung erreicht. Außerdem soll die Verbrennung des Luft/Brennstoff-Gemisches durch beschleunigte Zerstäubung des eingespritzten Brennstoffs verbessert werden. Schließlich soll eine Drehkolben-Brennkraftmaschine geschaffen werden, welche die der Arbeitskammer in der Einlaßphase zugeführte Luftmenge feststellen und die entsprechende Brennstoffmenge einspritzen kann.

Eine erfindungsgemäße Drehkolben-Brennkraftmaschine besitzt ein Gehäuse, das einen Gehäusemantel und Seitenteile aufweist; der Gehäusemantel besitzt eine trochoidale innere,

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die Mantellaufbahn und die Seitenteile haben flache Wände. Ein vieleckiger Kolben ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und' so angepaßt, daß er eine Planetenbewegung ausführt ,und iia Volumen veränderliche Arbüitskämmern zwischen dem - . ■ ' . " ' ' Kolben und dem Gehäuse begrenzt. Die..Einlaßeinrichtung besitzt ' eine im Gehäuse ausgebildete Einlaßöffnung und die Auslaßeinrichtung besitzt eine im Gehäuse ausgebildete Ausläßöffnung.. Insbesondere besitzt die erfindungsgemäße'Drehkolben-Brennkraftmaschine eine im. Gehäusemantel ausgebildete Einspritzöffnung, die so -ausgebildet ist, daß sie'mit der .Arbeitskammer in der Einlaßphase in Verbindung steht, wobei diese Eihspritzöffnung so angeordnet ist, daß ihre Mittelachse in Drehrichtung des Kolbens : in bezug zu einer zur Mantellaufbahn des Gehäusemanteis senkrech-, ten Linie geneigt ist, und die Brennstoff-Einspritzeinrichtung eine Einspritzdüse aufweist, um Brennstoff in die Arbeitskammer während der Einlaßphase durch die Einspritzöffnung zu geben, und ferner eine Steuereinrichtung aufweist, um die Brennstoffeinspritzung so zu steuern, daß sie unmittelbar dann ausgeführt wird, wenn sich eine Ecke des Kolbens an.der Einspritzöffnung vorbeibewegt hat. ' .

. Vorzugsweise ist die Zerstäubereinrichtung, um die Brennstoff-Zerstäubung durch Aufprallen eines· Gases gegen den eingespritzten Brennstoff zu fördern, im Zusammenhang mit der Einspritzöffnung vorgesehen. · ■

Ferner ist es wünschenswert, einen Luftmengendetektor im Einlaßkanai anzubringen, wobei der'Eihlaßkanal am Gehäuse

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angebracht und mit der Einlaßöffnung verbunden ist, um Luft oder ein mageres Gemisch in die Arbeitskammer einzuführen, so daß die Brennstoff-Einspritzmenge in Abhängigkeit vom Signal des Detektors gesteuert·wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen aus Ausführüngsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1. zeigt sehematisch, teilweise im Schnitt, ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehkolben-Brennkraftmaschine;

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten der Einspritzöffnung und der Brennstoff-Einspritzeinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan einer Steuereinrichtung der Brennstoff-Einspritzeinrichtung;

. Fig. 4 zeigt sehematisch den an verschiedenen Punkten

der Schaltung nach Fig. 3-aufgenommenen .Spannungsverlauf, der den durch einen Impulsgenerator' . in der Steuerschaltung erzeugten Spannungsimpulsen entspricht;

Fig. 5 stellt graphisch die experimentellen Ergebnisse

dar, welche die vorteilhafte Verbesserung des • ersten Ausführungsbeispiels zeigen;

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Pig. 6 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehko.lben-Brennkraftmas chine;

Fig. 7 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, ein' drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehkplben-Br.ennkraftmaschine;

.Fig. 8 zeigt eine teilweise Schnittansicht einer geänderten Art des dritten Ausführungsbeispiels, bei der ein Gehäuse mit einer Wirbelkammer ausgebildet ist;

Fig. 9 zeigt einen entlang der Linie IX-IX nach Fig. aufgenommenen Querschnitt;

Fig. 10 zeigt sche.matisch, teilweise im Schnitt, eine weitere Änderung des dritten Ausführungsbeispiels, bei der eine Lufteinströmöffnüng zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung vorgesehen ist;

Fig.11 zeigt eine Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Fig. 10, wobei sich der Kolben in einer anderen Arbeitsstellung befindet;

Fig.12 zeigt einen Fig. 10- und 11 ähnlichen Aufbau, der aber so geändert ist, daß er Steuerventile aufweist, die in einen Kanal zur Förderung der

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Zerstäubungsluft und in einem mit der Lufteinströmöffnung verbundenen Kanal angeordnet sind - und. ...

Fig.13 zeigt schematisch, teilweise· im Schnitt, ein

viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge-· mäßen Drehkolb-en-Brennkraftmaschine.

In den Zeichnungen bezeichnen· gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile. Fig.-1 bis. 5 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehkolben-Brennkraftmaschine. In Fig. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1 einen. Gehäusemantel 2 und an beiden Seiten des Gehäusemantels angebrachte Seitenteile 1'. Der Gehäusemantel 2 weist eine Innenwand auf, die Mantellaufbahn 2a, die aus einer doppe!hauchigen ,trocb dalen Kurve mit der kurzen Achse 2a¹ besteht. Die Seitenteile I¹ besitzen flache V/ände, welche die Seitenwände des Gehäuses 1 bilden. Ein. im allgemeinen dreieckiger Drehkolben, der Kolben. 3, ist im Gehäuse 1 angeordnet und besitzt an den drei Ecken des Kolbens angeordnete Dichtleisten 3a. Der Kolben 3 ist so angeordnet, daß er eine Planetenbewegung in einer durch einen gebogenen Pfeil a bezeichneten Richtung ausführt, so daß die ' ·. Dichtleisten 3a immer mit ihren äußeren Kanten in gleitender Berührung mit der Mantellaufbahn 2a des Gehäuses 1 sind. Der Kolben 3 besitzt auch Axialdichtungen (nicht dargestellt), die •ebenfalls in gleitender. Berührung mit den Seitenteilen 1' des Gehäuses 1 sind. Die Welle 4 greift in die Zentralbohrung des Kolbens 3 ein und dient dazu, die Planetenbewegung, des Kolbens

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nach außen zu übertragen.

Eine Einlaßöffnung .5 ist im Seitenteil I¹ ausgebildet und mit einem Einläßkanal 5_a verbunden,' um Luft, von der Umgebung durch'ein Luftfilter 5c einzuführen.. Der Einlaßkanal 5a ist mit einer Drosselklappe 5b ausgestattet, um die Durchflußrate, mit der Luft zugeführt wird, zu steuern. Eine Auslaßöffnung 6 ist im Gehäusemantel 2 ausgebildet," um die gasförmigen Verbrennungsprodukte auszustoßen, die durch die Verbrennung eines · · Luft/Brennstoff-Gemisches, bewirkt werden. Die Einlaßöffnung 5· ist in bezug zur Drehung des Kolbens· 3vorwärts zur kurzen Achse· 2a angeordnet, während die Auslaßöffnung f§ rückwärts z.kurzen AchseSa angeordnet ist. Dem Fachmann ist es einleuchtend, daß die Einlaßöffnung 5 im Gehäusemantel 2 und die Auslaßöffnung 6 im Seitenteil 1' angeordnet sein können.

Die Mantelläufbahn 2a wirkt mit den Planken ~$b des Kolbens 3 zusammen, um' drei volumenveränderliche Arbeitskammern 7, ß und 9 zu begrenzen, die bei Drehung, des Kolbens entlang der Mantellaufbahn 2a bewegt werden, und wobei jede aufeinanderfolgend in Einlaß-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßkammer entsprechend den Phasen des Kolbens 3 umgewandelt wird.. Als Beispiel ist in der'.Stellung des Kplbens nach Fig. 1 die Arbeitskammer 7 eine Einlaßkammer, die' Arbeitskammer 8 eine Verdichtungskammer, und die Arbeitskammer 9- eine Auslaßkammer. Die drei Flanken 3b des Kolbens 3 sind mit Mulden 3c ausgebildet, die einen Teil der entsprechenden Arbeitskammern 7/8 und 9 bilden,

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Die Zündkerzen 10 und 11, die mit Verteilern und Zündspulen (nicht dargestellt) usw. verbunden sind, sind in entsprechende Zündkanäle 10' und 11' eingeschraubt. Diese Zündkanäle 10' und'II¹ sind im Gehäusemantel 2 der Einlaßöffnung 5 und der Auslaßöffnung 6 im wesentlichen diametral gegenüberliegend ausgebildet und befinden sich, wie in Fig. 1 gezeigt, an entgegengesetzten Seiten kurzen Achse 2a¹.

Eine Einspritzöffnung 12 ist im Gehäusemantel 2 ausgebildet und zur Arbeitskammer in der Einlaßphase (z.B. die Einlaßkammer 7 nach Fig. 1) geöffnet. Insbesondere, in dem Fall, wenn sich eine der Arbeitskammern (z.B. die Verdichtungskammer 8 nach Fig. 1) etwa 120° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase befindet, wenn mit einem Winkel der Kolbendrehung gemessen wird (diese Stellung des Kolbens ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt), steht die Öffnung 12 in Verbindung mit dem äußersten auf die Kolbendrehung bezogen voreilenden Abschnitt der'folgenden Kammer (z.B. die Einlaßkammer 7 nach Fig. 1). Wenn sich der Kolben 3 in der obigen Stellung befindet, ist die Öffnung 12 auch mit der Verdichtungskammer verbunden; jedoch wird bei dieser Stellung in ihr ein übermäßiger Verdichtungsdruck nicht bewirkt. Ferner ist die Öffnung 12, wie im einzelnen in Fig. 2 gezeigt, in bezug zu einer zur Mantellaufbahn 2a senkrechten Linie geneigt. Um genauer zu sein: Die Mittelachse a-a der Öffnung 12 ist mit einem Winkel θ in Drehrichtung des Kolbens gegen eine Linie c-c geneigt, die senkrecht zu einer zur Mantellaufbahn 2a tangentialen Linie b-b ist. Vorzugsweise beträgt' der Winkel θ ungefähr 30°.

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Die Einrichtung F ist vorgesehen, um Brennstoff durch die· Öffnung 12 in die Arbeitskammern einzuspritzen. Die Brennstoff -Einspritzeinrichtung F besitzt, eine Brennstoff-Einspritzdüse 13, eine Brennstoffpumpe 14, um Brennstoff zu der Düse 13 zu pumpen oder wirksam zu fördern, einen Brennstofftank 15. und eine Steuereinrichtung 16. Die an sich bekannte Brennstoff-Einspritzdüse 13 besitzt ein elektromagnetisches Ventil (nicht dargestellt) und spritzt^ den vom Brennstofftank 15 mittels der Brennstoffpumpe I¹I gelieferten Brennstoff durch eine Austrittsöffnung 13a. Die Brennstoffeinspritzung .von der Einspritzdüse 13 w-ird durch die Steuereinrichtung 16 gesteuert. Die Einspritzdüse 13 ist im Gehäuse 1 angebracht, wobei die Austrittsöffnung 13a mit der Einspritzöffnung 12 verbunden ist. In dem dargestell-. ten Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinrichtung 1(5 die Brennstoff-Einspritzdüse 13 und öffnet sie, wodurch dsr Brennstoff eingespritzt werden kann, unmittelbar nachdem sich jede Dichtleiste 3a des Kolbens an der Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat oder unmittelbar nachdem der Kolben eine Stellung eingenommen hat,- bei der die Verdichtungskammer sich unter einem Winkel von ungefähr 120° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase befindet", wobei der Winkel .-auf die Kolbendrehung bez-oqen wird. ■ . '

Ein beispielhafter Aufbau der Steuereinrichtung 16 und ihre Wirkungsweise werden nachstehend in bezug zu den Figuren 3 und 4 erklärt'. Nach Fig. 3 besitzt die Steuereinrichtung 16 eine Batterie 20, einen Impulsgenerator 21, ein JK-Flipflop 22, NICHT-Glieder 23, 23', Kondensatoren 24, 24', NOR-Glieder 25, 25',

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ein ODER-Glied 26, einen Widerstand 27 und einen Transistor 28. Eine Spule 13b der Brennstoff-Einspritzdüse 13 ist in bezug zu der Batterie 20 mit dem Transistor 28 in Reihe geschaltet. Der Impulsgenerator 21 erzeugt.gleichzeitig mit der Vorbeibewegung jeder Dichtleiste 3a des Kolbens 3 an der Einspritzöffnung 12 einen Spannungsimpuls. Beispielsweise kann der Impulsgenerator 21 einen Magnet besitzen, der fest an einer drehenden Welle (die sich mit dem. Kolben 3.dreht) der Verteiler für die Zündkerzen 10 und 11 verbunden ist und einen Schalter, der betätigt und durch den Magnet nach der Vorbeibewegung jeder Dichtleiste 3a an der Einspritzöffnung 12 geschlossen wird. Die Form der durch den Impulsgenerator 21 erzeugten Spannungsimpulse ist in Fig. (1) -schematisch dargestellt. Das JK-Flipflop- 22 empfängt die Spannungsimpulse (1) als Eingangssignal und liefert an seinen Ausgangsanschlüssen Q und Q Ausgangssignale des in Fig. 4 (2) und 4 (3) gezeigten Verlaufs. Der Spannungsverlauf (2) am Punkt a wird unmittelbar vom NOR-Glied 25 als eines seiner Eingangssignale aufgenommen und auch dem NICHT-Glied 23 zugeführt. An einem Punkt b nach dem NICHT-Glied wird die Spannungswelle in eine in Fig. 4 (4) dargestellte Wellenform umgeformt, die das andere Eingangssignal des.NOR-Gliedes 25 ist. Wie aus Fig. -4 (2) und 4 (4) zu sehen ist, ist das Signal im Punkt b gegenüber dem Signal im Punkt a invertiert und zeitlich verzögert mit einer Verzögerung t, die vom inneren Widerstand des NICHT-Glieds 23 und der Kapazität des Kondensators 24 abhängt.. Das NOR-Glied '25,. das als seine Eingangssignale die Signale (2) und (4) erhalten hat, liefert am Punkt c ein Ausgangssignal, das die in Fig. 4 (6) gezeigte Form aufweist. Ähnlich wird

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das Signal im Punkt a¹ in den Punkten b¹ und c' in Signale mit" den in Pig. 4 (5) und 4 (7) dargestellten Wellenformen umgewandelt. Die Zeitverzögerung t^r in Punkt b¹ hängt vom inneren Widerstand des NICHT-Glieds·23' Und der Kapazität des Kondensators 24' ab, .der so ausgewählt ist, daß die beiden Zeitverzögerungen t und t' gleich groß sind.. Die Signale 4 (6) und. 4 (7) in den Punkten c. und c¹ sind Eingangssignale des ODER-Glieds 26, welches im Punkt d ein Ausgangssignal liefert, weiches den in Fig. 4 (8) dargestellten Verlauf besitzt und bewirkt, daß der Transistor 28 als EIN-AUS-Schalter arbeitet.· Befindet sich der· Transistor 28 in der Stellung "EIN", so wird die Spule 13b durch die Batterie. 20 erregt, wogegen die Spule unerregt bleibt, wenn sich der · Transistor 28 in der Stellung "AUS" befindet. So erregt die· · · Steuereinrichtung 16 die Spule 13b der Einspritzdüse 13, die sich unmittelbar nach der Vorbeibewegung jeder Dichtleiste 3a des Kolbens 3 an der Einspritzöffnung 12 öffnet. Beim öffnen der Einspritzdüse' 13 wird Brennstoff durch die Austrittsöffnung 13a in die Arbeitskammern eingespritzt. · ■

Die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine mit dem vorhergehenden Aufbau wird nachstehend beschrieben..Führt der Kolben 3 .eine Planetenbewegung aus, so werden die drei.Arbeitskammern -7, 8 und 9 aufeinanderfolgend in Einlaß-, Verdichtungs-, Verbrennungs·^ und Auslaßkammern umgewandelt. Die Einlaßkammer, .d.h. die Arbeitskammer während der Einlaßphase, führt durch die Einlaßöffnung 5 Luft in deiner durch die Drosselklappe 5b gesteuerten Menge zu. Unmittelbar nach der Vorbeibewegung der auf die Kolbendrehung bezogen an der .vöreilenden Seite der Einlaßkammer befind-

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lichen Dichtleiste 3a an der Einspritzöffnung 12 wird Brennstoff durch die Einspritzdüse 13 in die Einlaßkammer eingespritzt. Der zeitliche Einsatz der Brennstoffeinspritzung wird durch die Kontrolleinrichtung 16 gesteuert. Der Brennstoff. wird gegen den in bezug zur Kolbendrehung voreilenden Endabschnitt der Einlaßkammer eingespritzt,' weil die Einspritzdüse 13 so angeordnet ist, daß ihre Achse in Drehrichtung des Kolbens geneigt ist. Folglich wird sich eine Menge des fetten Gemisches im voreilenden Abschnitt der Kammer bilden und eine Luftmenge im nacheilenden Abschnitt. ; ■

Die Verteilung des Gemisches und der Luft, wie sie oben beschrieben ist, bleibt im wesentlichen unverändert, ohne Rücksicht auf die Umwandlung der Einlaßkammer zur Verdichtungskammer und nachfolgend zur Verbrennungskammer. In der Endstufe der Verdichtungsphase wird das im voreilenden Abschnitt der Verdichtungskammer verteilte fette Gemisch mit den Zündkerzen 10 und 11 gezündet, und während der Verbrennungsphase verbrennt das gezündete Gemisch vollständig mit der vom nacheilenden Abschnitt der Kammer zugeführten Luft.· Während der Verbrennung wird die im voreilenden Abschnitt der Verbrennungskammer .entstehende Verbrennungsflamme größtenteils daran gehindert, daß sie zu deren nacheilendem Abschnitt fortschreitet infolge eine's Luft Stroms, der in .'der Verbrennungskammer entsteht. Jedoch verbrennt fast der gesamte Brennstoff in der Verbrennungskammer vollständig, da sich im nacheilenden Abschnitt keine wesentliche Menge von Brennstoff befindet. Die durch die Verbrennung bewirkten Gase werden durch die Auslaßöffnung 6 in die Atmosphäre

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ausgestoßen, wenn die Verbrennungskammer in die Auslaßkammer umgewandelt worden ist.

Wie aus dem vorhergehenden zu verstehen ist, erreicht die Erfindung eine wirksame Verbrennung des Brennstoffs. So wird es möglich, zu verhindern, daß unverbrannte Gase in die Atmosphäre ausgestoßen werden, was bereits den Vorteil erbringt, daß der Brennstoffverbrauch verringert werden kann.

Bei der Erfindung sollte verstanden werden, daß es wichtig ist, die" Schichten aus Gemiscn "und Luftmentje, wie · vorherstehend beschrieben, in den Arbeitskammern zu verteilen. Um diese Verteilung zu erreichen, müssen die- Anordnung der Einspritzöffnung 12 und der zeitliche Einsatz der Brennstoffeinspritzung genau darauf abgestellt sein. Wie oben beschrieben, befindet sich die Einspritzöffnung 12 vorzugsweise an der äußersten voreilenden Seite der Einlaßkammer solange der eingespritzte Brennstoff nicht einem übermäßigen Verdichtungsdruck ausgesetzt ist. Insbesondere ist die wünschenswerte Stelle der Einspritzöffnung 12 die, daß, wenn eine der Arbeitskammern etwa 120°. vor dem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase ist (der Winkel wird durch die Drehung des Kolbens 3 bezeichnet), die Einspritzöffnung 12 mit dem äußersten voreilenden Abschnitt der folgenden Kammer, die sich in dßr Einlaßphase befindet, verbunden ist. Betrachtet man' den zeitlichen Einsatz· der Brennstoffeinspritzung, so ist es wünschenswert, daß der Brennstoff unmittelbar dann eingespritzt wird, nachdem sich jede Dichtleiste 3a an der Einspritzöffnung vorbeibewegt hat, und die Brennstoffeinspritzung

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dann erfolgt, wenn sich der Kolben 3 in einer Stellung befindet, bei der die Verdichtungskammer etwa 120° vor dem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase liegt (der 'Winkel.wird durch die Drehung des Kolbens 3 bezeichnet). .

Das Drehmoment der Brennkraftmaschine wurde bestimmt, wobei die Einspritzöffnung 12 an der oben beschriebenen Stelle ausgebildet war, während der zeitliche Einsatz der Brennstoffeinspritzung geändert wurde. Ferner wurden die festgestellten Werte des Drehmoments mit jenen verglichen, die bei der üblichen Brennkraftmaschine festgestellt wurden, in die mittels eines Vergasers ein gleichförmiges Gemisch eingeführt wird. Die experimentellen Ergebnisse sind in Fig.. 5 graphisch dargestellt. Die . Arbeitsbedingungen der Brennkraftmaschinen im Experiment waren folgendermaßen:

Umdrehungsgeschwindigkeit: 2000 U/min . Einlaßunterdruck: . 360 mmHg '

Luft/Brennstoff-Verhältnis (A/P): 15,8

In Fig. 5 stellt eine durchgehende Linie die Ergebnisse dar, die mit einer Brennkraftmaschine des Einspritztyps erreicht, wurden, während eine unterbrochene Linie die experimentellen Ergebnisse darstellt, die mit der herkömmlichen Brennkraftmaschine des Vergasertyps erreicht wurden. Diese experimentellen Ergebnisse zeigen deutlich, daß die Brennkraftmaschine des Einspritztyps im Vergleich zu der Verbrennkraftmaschine des Ver- gasertyps ein großes Drehmoment liefern kann, wenn sie so konstruiert ist, daß die Brennstoffeinspritzung in die Einläßkammer dann bewirkt wird, wenn der Kolben eine Stellung eingenommen

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hat, bei der sich die Verdichtungskammer etwa 120 vor dem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase befindet. Man erkennt, daß die obige Bauart, die ein größeres Drehmoment hervorrufen kann, eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs hervorbringt.

Wie aus dem vorstehenden erkennt, schafft die Verbindung einen Vorteil, beispielsweise den, daß die Verteilung.von Brennstoffs in den nacheilenden Abschnitt der Arbeitskammern · wirkungsvoll verhindert werden kann. Folglich wird es möglich, den Brennstoff für die Verbrennung wirkungsvoll auszunutzen und so kann der Brennstoffverbrauch tatsächlich verringert werden.

• . Fig. 6.zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Drehkolben-Brennkraftmaschine. Das zweite Ausführungsbeispiel ist·im Aufbau dem.ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen ähnlich, mit der Ausnahme, daß ein Kanal·17 im Gehäusemantel ausgebildet- ist. Dieser Kanal 17 erlaubt in Verbindung mit der Einspritzöffnung 12 den Rückfluß eines Arbeitsmittels von der Arbeitskammer in der Verdichtungsphase (z.B. die. Verdichtungskammer 8) zu der Arbeitskammer in der Einlaßphase (z.B. die Einlaßkammer 7), Der Kanal 17 bildet eine Zerstäubereinrichtung zur Förderung der Zerstäubung des eingespritzten " Brennstoffs. Ein Ende des Kanals 1-7 führt in die Einspritzöffnung 12 und sein anderes Ende" -führt durch die Stelle der Mantellaufbahn 2a, die-in bezug zu· der Stelle, wo sich die Einspritzöffnung 12 befindet, in Drehrichtung des Kolbens entfernt ist.

Mit dem beschriebenen Aufbau arbeitet das zweite Aus-

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führungsbeispiel auf folgende Art. Setzt der Kolben 3 seine Planetenbewegung fort, so wird jede Arbeitskammer aufeinanderfolgend in Einlaß-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßkammer umgewandelt. In der Einlaßphase führt die Arbeitskammer Luft- in einer durch die Drosselklappe 5b gesteuerten Menge zu. Unmittelbar nachdem sich-die Dichtleiste 3a des Kolbens an der voreilenden Seite der Einlaßkammer an der Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat,.wird Brennstoff durch die Einspritzdüse 13 eingespritzt. Der'zeitliche Einsatz der Brennstoffeinspritzung wird durch die Kontrolleinrichtung 16 gesteuert.

Gleichzeitig fließt das Arbeitsmittel unter dem Druck in der Verdichtungskammer 8 durch den Kanal 7 in die Einspritzöffnung 12 zurück und von da in die Einlaßkammer 7. Dieses Zurückströmen unterstützt.die Zerstäubung des eingespritzten Brennstoffs.

Der zerstäubte Brennstoff in der Einlaßkammer' 7 wird mit den Zündkerzen 10 und 11 in der Endstufe der Verdichtungsphase leicht gezündet und wirkungsvoll in der folgenden Verbrennungsphase verbrannt.. ·

Wenn die Verbrennungskammer anschließend in die Auslaßkammer umgewandelt wird, so wird das verbrannte Gas durch die Auslaßöffnung 6 in die Atmosphäre ausgestoßen.

In Fig. ■ 6 führt das andere- Ende des Kanals 17 durch den Gehäusemantel 2 zum Inneren des Gehäuses; es kann jedoch,

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als andere Möglichkeit, durch die flache Wand jedes Seitenteils 1' .führen.

.Wie oben erklärt, besitzt das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel eine Einspritzöffnung 12, die im Gehäusemäntel 2 des Gehäuses 1 ausgebildet und mit. der Ei-nlaßkammer verbunden ist, eine Brennstoff-Einspritzeinrichtung, um Brennstoff durch die Einspritzöffnung 12 in die Einlaßkammer einzuspritzen und einen.Kanal .17, der im Gehäuse 1 ausgebildet ist, um das Zurückfließen eines Teiles des unter Druck stehenden Arbeitsmittels durch die Einspritzöffriung in die Einlaßkammer zu ermöglichen. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels bietet . den Vorteil, daß die Brennstoffzerstäubung infolge des Vermischens des eingespritzten Brennstoffs* mit dem von der Verdichtungskammer zurückströmenden Fluid gefördert werden und somit die Verbrennung wirkungsvoll verbessert werden kann.

Fig. 7 bis 12 zeigen ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Die Brennstoff-Einspritzeinrichtung P' nach Fig. 7 besitzt eine elektromagnetisch wirkende Brennstoff-Einspritzdüse 13, eine'Brennstoffpumpe 14,-um Brennstoffen die Einspritzdüse 13 zu pumpen, einen Druckregler 18, um den Druck des Brennstoffs, der zur Düse 13 gepumpt werden soll,' aufrecht zu erhalten, einen Brennstofftank 15, einen Luftmengendetektor 36 und eine Steuereinrichtung 16'. Die Einspritzdüse ■ 13 spritzt den durch die Brennstoffpumpe 14 vom Brennstofftank 15 gelieferten und durch den Druckregler 18 unter einem festgelegten Druck gehaltenen Brennstoff zu dem Zeitpunkt und für

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die Dauer ein, wie es durch die Kontrolleinrichtung 16^T gesteuert wird. Die' Einspritzdüse 13 ist im Gehäusemantel 2 angebracht, wobei ihre Austrittsöffnung 13a zur Einspritzöffnung 12 führt. Wie festgestellt, steuert die Steuereinrichtung 16' die Brennstoffeinspritzung von der Einspritzdüse 13. Hier ist sie so \ ausgeführt, daß sie das Ventil der Einspritzdüse 13 öffnet und die Brennstoffeinspritzung bewirkt,nachdem sich jede Dichtleiste 3a des Kolbens 3 an -der Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat und die Einspritzöffnung 12 immer noch in Verbindung mit der Arbeitskammer in der Einlaßphase steht. Der Luftmengendetektor 36, der im Einlaßkanal 5a vor der Drosselklappe 5b angeordnet ist, stellt die Durchflußmenge der Luft fest und liefert das entsprechende Signal zu der Steuereinrichtung l6^T. Diese Brennstoff-Einspritzeinrichtung P' kann von einer bekannten Art sein, z.B. den gleichen Aufbau besitzen, wie die, die in der US-PS 3 750 631 beschrieben ist.

Als.nächstes bezeichnet die Bezugsziffer 30 eine Luftzufuhreinrichtung, welche die Luft gegen den von der Einspritzdüse 13 der Brennstoff-Einspritzeinrichtung P¹ einge-.. spritzten Brennstoff aufprallen und mit ihm vermischen läßt, und somit den Brennstoff zerstäubt. Die Luftzufuhreinrichtung 30 besitzt eine Einrichtung 3.1* die beispielsweise eine Luftpumpe oder einen Kompressor zum Pumpen oder Fördern der Luft über den gesamten Bereich der Arbeitsbedingungen der Maschine,' eine Saugleitung 32 und eine Förderleitung 33 aufweist und einen im Gehäusemantel 2 ausgebildeten Luftkanal.3^· Die Saugleitung-32 der Luftzufuhreinrichtung 31 ist mit einem Abschnitt des

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Einlaßkanals 5a unterhalb der Drosselklappe 5b-und die Förderleitung 33 ist mit dem Luftkanal 3¹J verbunden. . Somit' entnimmt . ■ die Luftzufuhreinrichtung 31 Luft aus dem Abschnitt unterhalb der Drosselklappe 5b des Einlaßkanals 5a und drängt sie in den Luftkanal 34. Da sich der Luftkanal 34 zur Einspritzöffnung 12 im rechten Winkel öffnet, wird die unter Zwang zugeführte Luft im rechten Winkel eingespritzt (ebenso im rechten Winkel zum Brennstoff, der von der Einspritzdüse 13 eingespritzt wird). Die von der Antriebswelle 4 oder einem elektrischen Motor angetriebene Luftzufuhreinrichtung 31 pumpt während des Betriebs der Brennkraftmaschine ständig Luft in die■Arbeitskammern..Die anderen, nicht besonders dargestellten Teile nach Fig. 7'sind im Aufbau ähnlich denen.des bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels .

Die Brennkraftmaschine des beschriebenen Aufbaus arbeitet auf folgende Weise. Mit der Planetenbewegung des Kolbens 3 werden die Arbeitskammern der Reihe nach in Einlaß-, ■Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßkammern umgewandelt. Jede Arbeitskammer in der Einlaßphase zieht Luft in einer durch die Drosselklappe 5b gesteuerten Menge durch die Einlaßöffnung 5 ein. Dann wird, unmittelbar nachdem sich die Dichtleiste 3a an der voreilenden Seite der Einlaßkammer an der Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat, Brennstoff von der Einspritzdüse 13 durch die Einspritzöffnung 12 in die Einlaßkammer eingespritzt. Der zeitliche Einsatz und die Dauer (Menge) der Brennstoffeinspritzung werden durch die Steuereinrichtung 16' gesteuert: Der zeitliche Einsatz ist mit der Drehung des Kolbens 3 syn-

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chronisiert und die Menge der Brennstoffeinspritzung wird durch das. Signal vom Luftmengendetektor 36 gesteuert und entspricht der Lufteinlaßmenge. Während der Brennstoffeinspritzung wird Luft durch- die Luftzufuhreinrichtung 30 durch die Einspritz-' öffnung 12 in einer Weise eingespritzt, daß die Luft gegen den von der Einspritzdüse 13 eingespritzten Brennstoff aufprallt und sich mit ihm vermischt. Das sich ergebende Gemisch wird zur Einlaßkammer gegeben. Der Aufprall der Luft gegen den Brennstoff fördert dessen Zerstäubung. Da die Luft im rechten Winkel zur Richtung der Brennstoffeinspritzung aufprallt, wird eine vorzügliche Zerstäubung bewirkt und die effektive Brennstoffzerstäubung sogar dann sichergestellt, wenn der Druck der Brennstoffeinspritzung von der Einspritzdüse 13 gering ist. Tatsächlich genügt ein geringer Brennstoff-Einspritsdruck, wenn der Brennstoff in die Einlaßkammer gegeben wird. Daher verbrennt das Luft/Brennstoff-Gemisch zufriedenstellend.

Die von der Luftzufuhreinrichtung 30 für die Zerstäubung zu. der Einspritzöffnung 12 und danach zur Einlaßkamner gelieferte Luft wird durch den Abschnitt des Einlaßkanals 5a unterhalb des Luftmengendetektors J>6 entnommen. Deshalb stellt der Luftmengendetektor 36 der Brennstoff-Einspritzeinrichtung F^r die Gesamtmenge der Luft fest, die von der Einlaßöffnung 5 in die Einlaßkammer angesaugt wird und der Menge, die gleichzeitig zu dieser speziellen Einlaßkammer für die Zerstäubung zusammen mit dem Brennstoff durch die Einspritzöffnung 12 geliefert wird und dann erzeugt sie das entsprechende Signal und leitet es der Steuereinrichtung 16' zu. Folglich gibt die Einspritzdüse 13

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der Einlaßkammer eine Brennstoffmenge, die ein- optimales Luft/ Brennstoff-Verhältnis für die gesamte zu der Einlaßkamrner gelieferte Luftmenge bewirkt. Somit besteht keine Möglichkeit, die die Zerstäubung bewirkende Luft einzuführen, die eine Abweichung, des Luft/Brennstoff-Gemisches in der Einlaßkammer vom richtigen Verhältnis verursacht.

Die die Zerstäubung bewirkende Luft wird aus dem Einlaßkanal 5a nicht nur in Strömüngsrichtung unterhalb des Luftmengendetektors 36 entnommen sondern' auch unterhalb der Drosselklappe 5b. Dies erlaubt, daß die Luftmenge für die Zerstäubung durch das Öffnen der Drosselklappe 5b zu einer für die von der Einspritzdüse 13 eingespritzte Brennstoffmenge optimalen Γ-'egesteuert wird.

. In einer Änderung des in Fig. 8 und 9 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels ist die Brennstoffzerstäubung durch den Aufprall der Luft gegen den Brennstoff und der Vermischung mit dem Brennstoff effektiver ausgeführt. Dazu ist eine zylindrische . Wirbelkammer 35 im Gehäusemantel 2 ausgebildet und der Mittelpunkt der Wirbelkammer 35 ist mit. der Einspritzöffnung 12 verbunden. Ferner befindet sich die Austrittsöffnung 13a der Einspritzdüse 13 an der Zentralachs.e der Wirbelkammer 35, so daß sie mit der Einspritzöffnung 12 in Verbindung steht. Ein im Gehäusemantel 2 als Teil der Luftzufuhreinrichtung ausgebildeter Luftkanal 3^ ist mit einer Lufteinfuhröffnung 3^JJa verbunden, die im wesentlichen tangential zur Wirbelkammer 35 führt. Das Austrittsende der-Lufteinfuhröffnung, 3^a zu der Wirbelkammer

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35 liegt der Arbeitskammer etwas näher als das Austrittsende der Austritt'söffnung 13a der Einspritzdüse 13 zu der Wirbelkammer 35. Der weitere Aufbau dieser Änderung des dritten Ausführungsbeispiels einschließlich der Anordnung der Einspritzöffnung 12 in den Gehäusemantel 2. und der Anordnung der .Einspritz-" düse 13 ist nicht dargestellt, aber dem ähnlich, was in Fig. 7 veranschaulicht ist.

In der Änderung nach Fig. 8 und. 9 wird die von der Zuführeinrichtung (nicht dargestellt) zum Luftkanal 3^ gelieferte, die Zerstäubung bewirkende Luft durch die Lufteinfuhröffnung 3^a in die Wirbelkammer 35 tangential entlang ihrer Innenwand gelei- : tet. Deshalb strömt die Luft wirbelnd in die Wirbelkammer 35 und prallt auf den von der Einspritzdüse 13 eingespritzten Brennstoff auf. Die Zerstäubung des Brennstoffs wird deshalb gut gefördert. Wie es bei der Konstruktion nach Fig. 7 der Fall ist, ist die ^; Einspritzöffnung 12 dieser Änderung wie eine Trompete gegen die Arbeitskammer aufgeweitet und macht es möglich, daß der Brennstoff unter einem großen Einspritzwinkel in die Arbeitskammer eingespritzt wird. Das ist ein weiteres Merkmal, um eine gründliche Zerstäubung des Brennstoffs sicherzustellen.

Die Versuche haben ergeben, daß der AufWeitungswinkel der Einspritzöffnung 12 wünschenswert zwischen ungefähr 40° und 80° liegt. (Dies gilt auch für die Einspritzöffnung nach Fig. 7). ' Auch ist es als wünschenswert herausgefunden worden, daß das Verhältnis des Durchmessers der Wirbelkammer 35. zum Durchmesser der Einspritzöffnung 12 etwa zwischen 2:1 und H:l ist. ■

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In einer weiteren, in. Fig. 10 und 11 dargestellten Änderung ist eine Luft Stromöffnung 40 im Gehäusemantel 2 ausgebildet und führt in die Arbeitskammer. Sie befindet sich zwischen der Einlaßöffnung 5 und-der Auslaßöffnung.6 und insbesondere der Auslaßöffnung 6 hinter, der kurzen Achse der . ' Trochoide näher. Die Luftstromöffnung 40 führt entsprechend der Drehung des Kolbens 3 entweder zu der Arbeitskammer, die sich im Anfangszustand der .Einlaßphase befindet oder zu der Arbeits-. kammer in der Auslaßphase. Als andere Möglichkeit'kann ■ die Luftstromöffnung 40 im Seitenteil ausgebildet sein. Die .' LuftStromöffnung 40 wird mit Luft von der Luftzufuhreinrichtung 31 der die Zerstäubung bewirkende Luftzufuhreinrichtung ·

30 über die von der Förderleitung 33 abgezweigte Leitung 4l. versorgt. Die Anordnung erlaubt, daß die Luftzufuhreinrichtung

31 unter Druck stehende Luft sowohl zum Luftkanal 34-für die Zerstäubung des Brennstoffs als auch zur Luftstromöffnung 40 verteilt. Der Aufbau der anderen Abschnitte dieser Änderung ist der gleiche wie bei dem in Fig. 7 dargestellten. Die Bezugsziffern 10 und 11 bezeichnen Zündkerzen.

In der. in .Fig. 10 und 11 dargestellten Änderung ist . · die Versorgung der·Luft von der Luftzufuhreinrichtung 31 zum ■ Luftkanal 34 und der Luftstromöffnung 40 durch den auf diese Kanäle wirkenden Gegendruck gesteuert. Beispielsweise ist der Gegendruck, dem die Luftstromöffnung 40 ausgesetzt ist, wenn sich der Kolben 3 in einer in Fig. 10 gezeigten Stellung befindet, wobei der Luftkanal 34 über die Einspritzöffnung 12 zu der Verdichtungskammer und die Luftstromöffnung 40 zu' der Arbeitskammer

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in der Anfangsstufe der Einlaßphase offen steht, geringer als der. Gegendruck, dem der Luftkanal 34 ausgesetzt ist. Als Folge davon wird die gesamte Luftmenge von der Luftzufuhreinrichtung 31 zur Luftstromöffnung-40 gebracht und von da in die Arbeitskammer eingeführt. Dreht sich der Kolben 3 und läßt sowohl den Luftkanal 34 als auch die Luftstromöffnung 40 zu der Kammer in der Einlaßphase offen sein, so wird die Luft sowohl durch den Luftkanal 34 als auch durch die Luftstromöffnung 40 zu der Einlaßkammer gebracht. Hat sich der Kolben 3 zu der in Fig. 11 gezeigten Stellung weitergedreht, so steht der Luftkanal 34 zu der Arbeitskammer in der Einlaßphase offen und ist einem Gegendruck ausgesetzt, der geringer ist als der Gegendruck an der Luftstromöffnung 40,· die mit der Arbeitskammer in der Auslaßphase in Verbindung steht. Folglich wird die gesamte Luftmenge von der Luftzufuhreinrichtung 31 zum Luftkanal.34 und wiederum zur Einlaßkammer gebracht. Aus dem vorhergehenden erkennt man, daß die gesamte. Luftmenge von der Luftzufuhreinrichtung 31 gegebenenfalls entweder über den Luftkanal 34 oder üb.er die Luftstromöffnung 40 in die Arbeitskammer in der Einlaßphase gespritzt wird. Das bedeutet, daß die gesamte der Arbeitskammer in der Einlaßphase zugeführte Luftmenge gesteuert werden kann, wenn nur die gesamte Luftmenge von der Luftzufuhreinrichtung 31 als auch die durch die Einlaßöffnung 5 zugeführte Luftmenge unter Kontrolle gehalten wird. Somit kann eine gut mit der Luftmenge abgestimmte Brennstoffmenge von der Einspritzdüse 13 eingespritzt werden.

In der gleichen Art wie im Ausführungsbeispiel nach 609817/0011

" ²⁶ " - ' . 2 5 4 A Q 8 8

Pig. 7 strömt die durch den Luftkanal 3^ zugeführte Luft gegen den. von der Einspritzdüse 13 eingespritzten Brennstoff und vermischt sich mit ihm und zerstäubt ihn somit. Wie bereits dargelegt, wird, die Zufuhr der die Zerstäubung'bewirkenden Luft ■ durch die Drehung des Kolbens 3 intermittierend ausgeführt. Jedoch wird die Zerstäubung des Brennstoffs durch die die Zerstäubung bewirkende Luft ausgeführt, wann immer der Brennstoff von der Einspritzdüse 13 eingespritzt wird, weil diese die Zerstäubung bewirkende Luft zugeführt wird, während der Luftkanal zu der Einlaßkammer offen.ist. ■

Andererseits wird die der Luftstromoffnung 40 zugeführte Luft in die Arbeitskammer im Anfangszustand der Einlaßphase eingeführt, so daß verhindert wird, daß das Auspuffgas von der Auslaßkammer in die Einlaßkammer eingeführt wird.

Fig. 12- zeigt eine, weitere Änderung des dritten Ausführungsbeispiels. Wie.'· gezeigt, besitzen die mit dem Luftkanal 34 verbundene Förderleitung 33· und die mit der Luftstromoffnung 40 verbundene Lei'tung 41 jeweils ein Steuerventil 42 bzw. 43. Diese Steuerventile verhindern den Rückfluß des Luft/Brennstoff-Gemisches oder der Auspuffgase aus den Arbeitskammern und unterstützen die Zufuhr der gesamten Luftmenge von der Luftzufuhreinrichtung 31 zu der Arbeitskammer in der Einlaßphase. Diese Änderung besitzt bis auf die Steuerventile den gleichen Aufbau wie die in den Fig. 10 und 11 dargestellte.

Wie oben beschrieben bewirkt das dritte erfindungsge-6098 17/0811

mäße Ausführungsbeispiel, daß die" Drehkolben-Brennkraftmaschine des Typs, bei dem Brennstoff in die Arbeitskammer in der Einlaßphase eingespritzt wird, sogar dann zuverlässig die Zerstäubung des eingespritzten- Brennstoffs mit der Zufuhr der die Zerstäubung bewirkenden Luft, wenn der Brennstoff-Einspritzdruck gering ist. So kann die Verbrennung in der Arbeitskammer ver-. bessert werden. Zusätzlich sind bei der Drehkolben-Brennkraftmaschine des Typs, bei dem Luft eingespritzt wird, um die Wiederverwendung der Abgase zu verhindern, die Einspritzung der Luft zur Verhinderung dieses Wiederverwendens und die Einspritzung der Luft zur Zerstäubung des Brennstoffs so ausgelegt, daß sie durch das Ausnutzen der gleichen Luftzufuhreinrichtung bewirkt werden. Folglich kann die Luftzufuhrmenge zu der Arbeitskammer in einer Phase unter Kontrolle gehalten v/erden und eine optimale Brennstoffeinspritzung wird möglich gemacht;

Fig. 13 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie dargestellt ist, ist eine Wirbelkammer 35 ausgebildet, die in Verbindung mit der Einspritzöffnung.12 steht. Eine Einführungsöffnung 50 steht zur Wirbelkammer 35 offen", um ein Arbeitsmittel tangential in die Wirbelkammer 35 einzu- ·" führen und dort einen Wirbel hervorzurufen, um den axial in die gleiche Wirbelkammer 35 eingespritzten Brennstoff zu zerstäuben.. Die Einführungsöffnung 50 ist über eine Leitung 51 mit einer durch einen Zylinder 52 und einen Kolben 53 begrenzten Kammer '5^ verbunden. Der Kolben 53 ist durch eine Feder 55 in Richtung auf Verkleinerung des Volumens der Kammer 5¹J vorgespannt. Weitere Einzelheiten der Anordnung sind ähnlich jenen

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des bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.

Die Arbeitsweise des vierten Ausführungsb.eispiels wird' jetzt erklärt. Mit der Planetenbewegung des Kolbens 3 werden die Arbeitskammern nacheinander folgend in die Einlaß-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßkammern umgewandelt. Die Arbeitskammer in der Einlaßphase zieht durch die Einlaßöffnung 5 Luft in einer durch die Drosselklappe 5b gesteuerten Menge ein. Der·Brennstoff wird von der Einspritzdüse 13 in die Einlaßkammer unmittelbar dann eingegeben, wenn sich.die Dichtleiste 3ä des Kolbens 3 an.der voreilenden Seite der Einlaßkamner an der· Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat. Der zeitliche Einsatz der Brennstoffeinspritzung wird durch die Steuereinrichtung 16 .ge-• steuert. .-·..- ' .

Zur gleichen Zeit wird das in der Kammer 5¹J enthaltene Arbeitsmittel durch Betätigung des Kolbens 53 aus dem Zylinder 52 gedrängt und fließt' durch die. Einführungsöffnung 50 in die Wirbelkammer 35 und bewirkt die Zerstäubung des Brennstoffs'.

Durch die weitere Drehung des Kolbens 3 erreicht die ■ Dichtleiste 3a an der nacheilenden Seite der. Einlaßkammer die" Einspritzöffnüng 12 und die Einlaßkammer wird in die Verdien-' tungskammer umgewandelt. Das Arbeitsmittel mit seinem in, der letzteren Verdichtungskammer erhöhten Druck wird dann durch ■ die EinführungsÖffnung 50 und die Leitung 51 in die Kammer 54 eingeführt, verschiebt den Kolben 53 nach oben und erhöht das Volumen der Kammer 5^. . '

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Das somit in die Kammer 5^ eingebrachte Arbeitsmittel wird zur Zerstäubung des Brennstoffs in die Wirbelkammer 35 und nachfolgend in die Einlaßkammer eingespritzt, sobald sich die 'Dichtleiste 3a wie bereits beschrieben an der Einspritzöffnung · 12 vorbeibewegt hat. Der fein zerstäubte Brennstoff wird in der Endstufe der Verdichtungsphase mit den Zündkerzen 10 und 11 leicht gezündet und das Gemisch verbrennt wirkungsvoll in der folgenden .Verbrennungsphase.

In der darauffolgenden Auslaßphase wird das verbrannte Gas durch die Auslaßöffnung 6 in die Atmosphäre ausgestoßen.

- . Wie zu verstehen ist, besitzt das vierte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel eine Kammer, um darin das Arbeitsmittel unter Druck von der Verdichtungskammer zeitweilig zu.speichern, wobei dann das- gespeicherte Arbeitsmittel während der Einlaßphase zum eingespritzten Brennstoff eingespritzt und mit ihm vermischt wird, um die Brennstoffzerstäubung zu fördern. Obwohl die Kammer 5k nach Pig. 13 durch einen Zylinder 52 und einen Kolben 53 begrenzt ist, so daß sein Volumen entsprechend dem Druck des darin eingeführten Arbeitsmittels verändert werden kann, kann sie als· andere Möglichkeit durch eine aus Membran und Gehäuse bestehende Membrankammer ersetzt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen.

Während die äußere Stirnfläche des Kolbens 53 zur Atmosphäre offen ist, ist es auch möglich, eine Pumpkammer im Raum an dieser Seite des Kolbens vorzusehen, um darin .

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Brennstoff oder Luft für die Nachverbrennung der Auspuffgase zu liefern. ·

Wie oben erklärt besitzt das. vierte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel eine Kammer, um darin einen Teil des in der· '_ Arbeitskammer in. der Verdichtungsphase enthaltenen Arbeitsmittels zeitweise.zu speichern und das gespeicherte Arbeitsmittel gleichzeitig mit der Brennstoffeinspritzung in der Anfangsstufe 'der Einlaßphase einzuspritzen, um so ein gründliches Vermischen des Arbeitsmittels mit dem Brennstoff zu. erreichen. Folglich kann die Brennstoffzerstäubung auf einfache und wirkungsvolle Weise gefördert werden. So kann die Menge der in die Atmosphäre ausgestoßenen Kohlenwasserstoffe vermindert und der Brennstoff-, verbrauch verringert werden. ■.

Die Erfindung schafft eine Drehkolben-Brennkraftmaschine·, in der der Brennstoff von der Brennstoff-Einspritzeinrichtung P. · durch eine im.Gehäusemäntel 2 des Gehäuses 1 ausgebildete Einspritzöffnung 12 .in die Arbeitskammer während der Einlaßphase eingespritzt wird. Die Einspritzöffnüng 12 erstreckt sich so, daß ihre Achse in Drehrichtung des Kolbens" 3 in bezug zu einer. zur Mantellaufbahn 2a des Gehäusemantels 2 senkrechten Linie geneigt ist. Die Brennstoff-Einspritzeinriclitung F wird so gesteuert, daß sie den Brennstoff, unmittelbar nachdem sich eine Kolbenspitze an der Einspritzöffnung 12 vorbeibewegt hat,, einspritzt, wobei sie Brennstoff durch die Einspritsoffnung 12 in den in bezug auf die Drehung des Kolbens 3 voreilendeh Abschnitt der Einlaßkammer einführt. Die Einspritzöffriung'12 ist

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mit einem Zerstäuber vereinigt, um die Zerstäubung des von ihr eingespritzten Brennstoffs zu fördern.

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Claims

Patentansprüche

t I.)Drehkolben-Brennkraftmaschine, die ein Gehäuse (1) mit einem'Gehäusemantel (2)· und Seitenteilen (1^T) besitzt, wobei der Gehäusemantel· (2) eine troehoidenförmige Mantellauf- _: bahn (2a) und die Seitenteile (!') flache Wände haben, einen- . vieleckig-geformten Kolben (3)> der im Gehäuse (1) angeordnet .. und so angepaßt ist, daß er eine Planetenbewegung., ausführt und im Volumen veränderliche' Arbe.itsKarmern·. (7, 8, 9) . " ' zwischen dem. Kolben (3) und dem Gehäuse · (1) begrenzt ^. , eine Einlaßeinrichtung, die eine im Gehäuse (1) ausgebildete Einlaß-, öffnung (5) besitzt und eine Auslaßöffnung, die. eine im Gehäuse

(1) ausgebildete Auslaßöffnung (6) besitzt, dadurch gekennzeich- ■ net, daß die Drehkolben-Brennkraftmaschine eine im Gehäusemantel

(2) ausgebildete Einspritzöffnung (12) besitzt, die so angepaßt ist, daß sie mit der Arbeitskammer während d.er Einlaßphase in Verbindung steht ,wobei die 'Einspritzöffnung (12) so angeordnet ist, daß ihre· Zentralachse in Drehrichtung des Kolbens (3) ' in bezug zu einer auf der Mantellaufbahn (2a) des Gehäusemantels (2) senkrecht stehenden Linie geneigt ist, und eine Brennstoff-Einspritzeinrichtung· (P),-die eine Einspritzdüse (13)> um Brennstoff in die Arbeitskammer während der Einlaßphase durch die Einspritzöffnung (12) zu geben und ferner eine Steuereinrichtung (16) besitzt, um die Brennstoffeinspritzung so.zu steuern, daß die Einspritzung unmittelbar dann ausgeführt wird, wenn sich _; jede Spitze des Kolbens (3) an der Einspritzöffnung (12) vorbei- · bewegt hat·. ■' ■ ' - .

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2. Drehkolben-Brennkraftmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (12) so angeordnet ist, daß sie, wenn sich eine der Arbeitskammern etwa · 120°.- als· Winkel der Drehung des Kolbens (3) ausgedrückt - " vor dem oberen Totpunkt der Verdichtμngsphase befindet, in Verbindung mit dem äußersten voreilenden· Abschnitt (in bezug zur Kolbenumdrehung)der folgenden Arbeitskammer steht.

■3. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zerstäubereinrichtung besitzt, die-im Zusammenhang mit der Einspritzöffnung (12) vorgesehen ist, um die Brennstoffzerstäubung dadurch zu fördern, daß ein Gas gegen den eingespritzten Brennstoff prallt.

4. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung, einen im Gehäuse (1) ausgebildeten- Kanal (17) besitzt, der mit einen; Ende zu der Einspritzöffnung (12) und mit.dem anderen Ende zu der Mantellaufbahn (2a) des Gehäusemantels (2) an einer Stelle in Verbindung steht, die von der Einspritzöffnung (12) in . Drehrichtung des Kolbens (3) entfernt liegt.

5. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung eine Zufuhreinrichtung (30) für die die Zerstäubung bewirkende Luft besitzt, die eine Einrichtung (31) aufweist, um Luft während des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine unter Druck'zu liefern, wobei die Einrichtung (30) für die die Zerstäubung

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bewirkende Luft Luft gegen den von der Einspritzdüse (13) eingespritzten Brennstoff aufprallen und sich mit ihm vermischen läßt·, um den eingespritzten Brennstoff zu zerstäuben.

6. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zylindrische Wirbelkammer (35) besitzt, die im Gehäuse (1) ausgebildet ist und mit der Einspritzöffnung (12)in Verbindung steht, wobei die Einspritzdüse (13) im Gehäuse (1) so angeordnet ist, daß sich ihre Austrittsöffnung (13a) innerhalb der Wirbelkammer (35) befindet und die Zufuhreinrichtung (30) für die die Zerstäubung ' bewirkende Luft so angepaßt ist, daß sie Luft im wesentlichen tangential zu der Wirbelkammer (35) liefert.

7. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Einspritzeinrichtung (F') einen im Einlaßkanal (5a) der Einlaßeinrichtung angebrachten Luftmengendetektor'(36) besitzt, der der Durchflußmenge.der Luft im Einlaßkanal (5a) entsprechende Signale erzeugt, wobei die Steuereinrichtung (l6^f) die Menge der Brennstoffeinspritzung von der Einspritzdüse (13) in Abhängigkeit·zu den Signalen vom Luftmengendetektor (36) steuert und die Luftzufuhreinrichtung' (3D Luft zuführt, die durch einen Abschnitt des Einlaßkanals (5a) unterhalb des Luftmengendetektors (35) abgegeben wird.

-8. prehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (5a) mit einer darin befindlichen Drosselklappe (5b)' stromab des Luftmengen-

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detektors (36) ausgestattet ist und die Luftzufuhreinrichtung (36) Luft einführt, die durch einen Abschnitt des Einlaßkanals (5a)· stromab -der Drosselklappe (5b) abgegeben wird.

9. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu der Arbeitskammer im Anfangszustand der Einlaßphase offene LuftStromöffnung (40) zwischen der Einlaßöffnung (5) und der Auslaßöffnung (6) ausgebildet ist und die Luftzufuhreinrichtung (3D Luft unter' Druck zu der Luftstromöffnung (40) liefert.'

10. Drehkolben"· Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubereinrichtung eine Kammer (5*0 besitzt, die mit der Finspritzöffnung (12) in ' Verbindung steht und so angepaßt ist, daß sie das Arbeitsmittel unter dem Druck der Arbeitskammer in der Verdichtungsphase speichert und während der Einlaßphase freigibt, um es mit dem Brennstoff zu vermischen. . .

11. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (53j 55) in der Kammer (54) vorgesehen ist, um das Volumen der Kammer (54) 'entsprechend dem Druck des in der Arbeitskammer gespeicherten Arbeitsmittels zu verändern. ■■-.-.

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