DE2560063C2 - Gemischansaugende Kreiskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine gemischansaugende Kreiskolben-Brennkraftmaschine von der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Diese Einlaßanordnung hat den Zweck, eine Ladungsschichtung zu erzielen, d. h., im Bereich der Zündkerze für den Augenblick der Zündung ein fettes Gemisch anzureichern, während in den übrigen, insbesondere den Gehäusewänden nahen Teilen des Raumes der Arbeitskammer ein mageres Gemisch verteilt ist, das erst durch die sich ausbreitende Flammenfront entzündet werden soll. Der Erfolg dieser Maßnahme ist, daß gegenüber der gleichmäßigen Gemischverteilung ein annähernd stöchiometrisches Luft-Brennstoff-Gemisch vorhanden ist. -to Die Auspuffgase enthalten demzufolge geringere Anteile an NO_x, CO und Hexanen, und es kann eine dementsprechende Kraftstoffersparnis erzielt werden.

Die Ladungsschichtung wurde zunächst nur mit Kraftstoffeinspritzung erreicht. Um sie auch bei «5 Vergasermotoren verwenden zu können, wurde vorgeschlagen, den oder die Einlaßkanäle in solche für mageres Gemisch oder bloße Ladeluft und solche für fettes Gemisch zu unterteilen, um die jeweiligen Kammerbereiche nur mit magerem oder nur mit fettem Gemisch zu füllen.

Bei der aus der DE-OS 24 01 989 bekannten Maschine wurden eine Haupteinlaßöffnung für armes und eine zusätzliche Einlaßöffnung für reiches Gemisch vorgesehen, die nacheinander auf- und abgesteuert werden, so daß je nach Lage dieser Öffnungen entweder der vorlaufende oder der nachlaufende Kammerteil mit reichem Gemisch gefüllt wird. Mit dieser Schichtung wird erreicht, daß im fetten Bereich das Gemisch besser zündet, im mageren Anteil aber ausreichend Sauerstoff *>o für eine gute Verbrennung zur Verfügung steht.

In der DE-AS 11 36 532 ist ferner eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine beschrieben, bei der das Brennstoff-Luft-Gemisch zunächst in einem elliptischen oder kreis/.wickelförmigen Raum in einer Gehäuseseiten- ^b5 wand, der nicht von den Dichtelementen des Kolbens überschliffen wird, und von da durch Durchbrechungen im Exzenter und Kolben in einen ebensolchen Raum in der anderen Gehäuseseitenwand angesaugt wird, der mit der Einlaßöffnung der Ansaugkammer in Verbindung steht Diese Anordnung der Gaszuführung zu den Arbeitsräumen hatte den Zweck, Kolben, Exzenter und Kolbenlager auf eine einfache Weise durch Diffusion des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu kühlen. Diese Maßnahme wirkte sich jedoch nachteilig aus, da das Gemisch durch seine Aufheizung beim Durchgang durch Exzenter und Kolben sich ausdehnt und deshalb eine erhebliche Minderung der Leistung der Maschine durch Verschlechterung ihres volumetrische Wirkungsgrades eintritt Solche Maschinen sind daher nur für Zwecke brauchbar, bei denen keine ihren räumlichen Ausmaßen entsprechende Leistung gefordert wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer gattungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine eingangs genannter Art den Kolben wirksam zu kühlen, die dabei dem Kolben entzogene Wärme zu nutzen und die Füllungsgradverluste infolge Erwärmung der Ladung klein zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Durch diese Ausbildung werden die Vorteile der Kolbenkühlung durch das angesaugte Brennstoff-Luft-Gemisch mit dem der Ladungsschichtung verbunden, ohne daß damit die Nachteile einer mit der Erwärmung der Ladung sonst verbundenen Füllungsgradminderurig in Kauf genommen werden muß. Es wird nur ein volumenmäßig kleiner Teil der Ladung für die Kühlung verwendet, so daß sich die Füllungsgradminderung nicht wesentlich auswirkt. Das reiche Gemisch, das durch den Kolben und den Exzenter geführt wird, wird dabei durch seine Erhitzung zudem aufbereitet, so daß sich eine wesentlich bessere Verbrennung ergibt und sich die geringe Füllungsgradeinbuße ausgleicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine in Ebene 1-1 in F i g. 2 und in

Fig.2 einen achsparallelen Schnitt durch dieselbe Maschine in Ebene H-Il in F i g. 1.

Die dargestellte Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse mit trochoidenförmiger zweibogiger Mantellaufbahn 1 und Seitenteile 2 und 2a auf, die von einer Exzenterwelle 4 senkrecht durchsetz» sind, auf deren Exzenter 5 ein Kolben 6 drehbar gelagert ist, der mit seinen drei Ecken gleichzeitig an der Mantellaufbahn 1 gleitend anliegt. Der Kolben 6 ist an seinen Kanten mit ein geschlossenes System bildenden Dichtteilen 7 versehen. Im Gehäusemantel ist ein Einlaßkanal 8 und ein Auslaßkanal 9 für die verbrannten Gase angeordnet.

In der Mantelfläche ist ferner bei 10 eine Zündkerze für die Zündung des verdichteten Gemisches vorgesehen. Der Kolben 6 weist an seinen Flanken 11 Kolbenmündung 12 auf, die nicht bis zu den Kolbenkanten reichen. Bei Drehung des Kolbens 6 um den sich drehenden Exzenter 5 bilden sich jeweils drei Arbeitskammern mit sich veränderndem Volumen, die abwechselnd Ansaugkammer 13, Verdichtungskammer, Expansionskammer 14 und Ausschubkammer 15 bilden, in denen ein Viertakt-Verfahren durchgeführt wird.

Der Einlaßkanal 8 ist für die Zuführung eines armen Gemisches oder allein für Ladeluft bestimmt. In Kolbendrehrichtung nach dem Einlaßkanal 8 sind in den Wandungen der Seitenteile 2 und 2a Einlaßöffnungen 16 für reiches Gemisch angeordnet, wobei für jede der

beiden Einlasse ein gesonderter, hier nicht dargestellter Vergaser vorgesehen sein kann. Der Einlaßkanal 8 weist einen so flachen Winkel zu den Ebenen der beiden Seitenteile 2 und 2a auf, daß die über ihn in die Ansaugkammer 13 eintretende Strömung des armen Gemisches oder der Ladeluft im wesentlichen an den Seitenteilwandungen entlanggeführt wird. In axialer Draufsicht gesehen weist die Richtung des Einlaßkanals & auf die Mantellaufbahn 1, wie dies mit den Pfeilen 17 in F i g. 1 dargestellt ist Das arme Gemisch füllt in diener Bewegungsnhase des Kolbens somit die der Mantellaufbahn und den Seitenteilwandungen anliegenden Räume. Die zu den in den Seitenteilwandungen befindlichen Einlaßöffnungen 16 für das reiche Gemisch führenden Einlaßkanäle 18 sind in einem stumpfen Winkel zu den Ebenen der Seitenteilwandungen gerichtet, so daß die aus ihnen in die Ansaugkammer 13 eintretende Strömung des reichen Gemisches auf das in Drehrichtur.g des Kolbens 6 vordere Ende der Kolbenmulde 12 im Zeitpunkt des Aufsteuems der EinlaßöTnungen 16 für das reiche Gemisch gerichtet ist. In axialer Draufsicht gesehen, verlaufen die Einlaßkanäle 18 und damit die Strömungsrichtung des reichen Gemisches in zur Kolbenflanke 11 tangentialer Richtung bei der Stellung des Kolbens, die dieser beim Aufsteuern der Einlaßöffnungen 16 einnimmt (vg!. die Pfeile 19 in F i g. 1). Die Einlaßöffnungen 16 für das reiche Gemisch liegen in Drehrichtung des Kolbens 6 hinter der öffnung des Einlaßkanales 8 und so weit radial nach innen, daß sie von der Kante des Kolbens 6 erst dann aufgesteuert werden, wenn die öffnung des Einlaßkanales 8 voll geöffnet und die Einströmgeschwindigkeit am größten ist.

Die Einlaßöffnungen 16 für das reiche Gemisch

ίο siehen über die Einlaßkanäle 18 mit Hohlräumen 20 in den Seitenteilen 2 und 2a in Verbindung. Diese Hohlräume sind in axialer Draufsicht gesehen elliptisch oder kreiszwickelförmig ausgebildet, wobei in einen dieser Räume ein Einlaßkanal 23 für das reiche Gemisch mündet. Der Exzenter 5 und der Kolben 6 weisen axiale Durchbrüche 21 und 22 auf, die mit den Hohlräumen 20 bei Drehbewegung des Exzenters und des Kolbens abwechselnd in Verbindung kommt, so daß sie von dem reichen Brennstoff-Luft-Gemisch durchströmt und gekühlt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann nur einer der Räume 20 mit einer Einlaßöffnung 16 in Verbindung stehen, während der andere Raum 20 allein mit dem Vergaser verbunden ist, so daß das gesamte fette Gemisch Exzenter und Kolben durchströmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gemischanszugende Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Schlupfeingriff zwischen einem exzentrisch umlaufenden, sich drehenden dreieckigen Kolben, der in seinen Stirnwänden längs der Kolbenflanken und in seinen Ecken Dichtteile aufweist, und mit einem von Seitenteilen begrenzten zweibogigen epitrochoidalen Mantel eines Gehäuses, das für ein armes Brennstoff-Luft-Gemisch oder für Luft mindestens eine Einlaßöffnung und für ein reiches Brennstoff-Luft-Gemisch in mindestens einem Seitenteil eine Einlaßöffnung aufweist dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Seitenteilen (2, 2a) jeweils ein Hohlraum (20) vorgesehen ist, von denen wenigstens einer mit einer der Einlaßöffnungen (16) für das über die Hohlräume (20) zugefchrte reiche Gemisch verbunden ist, und daß die Hohlräume (20) innerhalb der von den Dichtteilen (7) beschriebenen Spur liegen, wobei beide Hohlräume (20) durch im Exzenter (5) und im Kolben (6) vorgesehene Durchbrüche (21,22) miteinander verbunden sind.