DE2628460C3 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Eingriff zwischen einem Gehäuse, bestehend aus einem Gehäusemantel mit kreiszylindrischer Innenwandung und zwei Seitenteilen, deren Innenwandungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Ein- und Ausbuchtungen aufweisen, und einem mit einer in beiden Seitenteilen zentrisch gelagerten Welle drehfest verbundenen Kolben, dessen Stirnwände in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Ein- und Ausbuchtungen aufweisen, die mit den entsprechenden Eir.- und Ausbuchtungen der benachbarten Innenwandungen der Seitenteile abgeschlossene Arbeitskammern bildend ein Vier-Takt-Verfahren ermöglichen.

Eine derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der US-PS 3 667 876 bekannt.

Bei dieser Rotationskolben-Brennkraftmaschine finden die thermodynamischen Vorgänge unter für Brennkraftmaschinen ungünstigen Bedingungen statt. Wegen den konkaven und konvexen Innenwandungen der Gehäuseseitenteile und der Stirnwände des Kolbens ist das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche der Arbeitskammern ungünstig, ist ein großer schädlicher Raum vorhanden, der lediglich eine niedrige Verdichtung zuläßt, sind die Ein- und Aüslaßöffnun^ |en nur kurzzeitig geöffnet und ist der Verbrennungsablauf in der langgestreckten und bis auf eine Ausnahme im Bewegungsablauf U-förmigen Arbeitskam* mer schleppend, Außerdem werden nebeneinander·^ liegende Arbeitskammern durch Berührungslinien voneinander getrennt, die im Bewegungsablauf unterschiedliche Anstellwinkel zur sinusförmigen Wandung durchlaufen, wodurch eine einwandfreie Gasabdichtung erschwert wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer nach dem Vier-Takt-Verfahren arbeitenden Rotationskolbenmaschine eingangs genannter Art die Form der Arbeitskammern und ihre gegenseitige Abdichtung so zu wählen, daß ein optimaler Wirkungs-

IQ grad sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Innenwandungen der Seitenteile und die Stirnwände des Kolbens die Form von gleichgestalteten, abwechselnd rechts- und linksdrehenden Schraubenflächenabschnitten haben, die parallel aneinander vorbeigleiten, und in jedem in Kolbendrehrichtung voreilenden Schraubenflächenabschnitt jeweils zwecks Überschieben des verdichteten Brennstoff-Luft-Gemisches in die benachbarte Arbeitskammer eine Überströmmulde vorgesehen ist, die sich über den gesamten Schraubenflächenabschnitt erstreckt.

Die Verwendung von Schraubenflächen an Arbeitskammern bildenden Wandungsteiien ist bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen bereits be-

2ί kannt und wird in der FR-PS 1461617 beschrieben. Die erfindungsgemäße Lösung ergibt wegen der einfachen Bauweise in großem Maße variabel gestaltbare Arbeitskammern, deren Form optimale Verbrer.nungsvorgänge ermöglichen. Dazu trägt insbesondere die annähernd beliebig große Verdichtung und die volle Ausnutzung des Hubs für die Steuerung der Einlaß- und Auslaßöffnungen bei, wobei die Ein- und Auslaßöffnungen nie miteinander in Verbindung stehen. Die nebeneinanderliegenden Arbeitskammern werden durch parallel aneinander vorbeigleitenden parallelen Wandungsteilen voneinander getrennt, wodurch die Gasabdichtung vereinfacht und eine stabile Führung des Kolbens in dem Gehäuse ermöglicht wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine Ausführung mit vier Arbeitskammern, an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen die Fig. 1 bis 3 das Gehäuse, bestehend aus Gehäusemantel 1 und den beiden Gehäuseseitenteilen 2. Die Innenwandungen der Gehäuseseitenteile 3 besitzen die Form von vier hintereinandergelegten, gleichgesiilteten, abwechselnd rechts- und linksdrehenden Schraubenflächenabschnitten. Unter gleichgestalteten Schraubenflächenabschnitten wird verstanden, daß die Ganghöhe, die Neigung, die Länge und die Breite der Schraubenflächen jeweils gleich sind, wobei durch rechts- bzw. linksdrehend ausgedrückt wird, daß der Steigungswinkel negativ bzw. positiv ist. Ein Schraubenflächenabschnitt wird in der Breite durch zwei Schraubenlinien und in der Länge von zwei Endgeraden begrenzt. Durch Hintereinanderlegung gleichgestalteter, abwechselnd rechts- und linksdrehender Schraubenflächenabschnitte mit bestimmter Länge, wobei jeweils die Endgeraden zu-

bo sammenfallen, erhält man die Rirrn der Irnenwandung der Cichäuseseitenteile und der Stirnwände des Kolbens.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen die Welle 4 mit dem drehfesl verbundenen Kolben 5 und dessen Stirnwände 6.

Die Welle und der Kolben sind in den beiden Ge* häuseseitenteilen zentrisch gelagert, Wobei die Achsen des Gehäusemantels und des Kolbens die gemeinsame zentrale Achse 7 (Fig. 1 bis 10) bilden,

Es sind vier abgeschlossene Arbeitskammern 8, 9, 10, Il vorhanden (Fig. Ibis 3 und 7 bis 10), die durch Innenwandungsteile des Gehäusemantels und der Gehäuseseitenteile und Teile der Stirnwände des Kolbens und der Oberfläche der Welle begrenzt werden.

In den Arbeitskammern 8 und 9 befinden sich die Einlaßöffnungen 12 und die Zündsteuerungsvorrichtungen 13. In den Arbeitskammern 10 und 11 befinden sich die Auslaßöffnungen 14 und die Zündvorrichtungen 15.

Die vier in Kolbendrehrichtung 16 voreilenden Schraubenflächenabschnitte der Stirnwände des Kolbens besitzen Uberströmmulden 17 (Fig. 4 bis 6), die sich jeweils über den gesamten Schraubenflächenabschnitt erstrecken.

Die Fig. 7 bis 10 zeigen vier aufeinanderfolgende Phasen des Vier-Takt-Verbrennungsspiels.

In der in Fig. 7 dargestellten Phase besitzen die Arbeitskammern 8 und 10 ihr minimales und die Arbeitskammern 9 und 11 ihr maximales Volumen. In der Arbeitskammer 8 ist der Verdichtungsvorgang zu Ende gegangen und das verdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch befindet sich in der Überströmmuldo vor der Zündvorrichtung in der Arbeitskammer 10, in der der Auspuffvorgang beendet wurde. In Arbeitskammer 9 ist der Ansaugvorgang zu Ende gegangen und in der Arbeitskammer 11 der Expansionsvorgang.

In der in Fig. 8 dargestellten Phase findet in der Arbeitskammer 8 der Ansaugvorgang, in 10 der Expansionsvorgang, in 9 der Verdichtungsvorgp.ng und in 11 der Auspuffvorgang statt.

In der in Fig. 9 dargestellten Phase besitzen die Arbeitskammern 9 und 11 ihr minimales und 8 und 10 ihr maximales Volumen. In der Arbeitskammer 9 ist der Verdichtungsvorgang zu Ende gegangen und das verdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch befindet sich in der Überströmmulde vor der Zündvorrichtung in der Arbeitskammer 11, in der der Auspuffvorgang beendet wurde. In der Arbeitskammer 8 ist der Ansaugvorgang und in der Arbeitskammer 10 der Expansionsvorgang zu Ende gegangen.

In der in Fig. 10 dargestellten Phase findet in Arbeitskammer 9 der Ansaugvorgang, in 11 der Expansionsvorgang, in 8 der Verdichtungsvorgang und in 10 der Auspuffvorgang statt.

Am Ende dieser Phase beginnt wieder die in Fig. 7 dargestellte Phase.

In diesem Zeitpunkt hat der Kolben eine halbe Drehungerfahren und ist von dem linken Gehäuseseitenteil ausgehend zum rechten und wieder zurück zum linken Gehäuseseitenteil gewandert. Dieser gleichzeitig rotierenden und oszillierenden Bewegung des Kolbens entspricht die Form der erzeugten Arbeitskraft, die dem Kolben entnommen wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der KoI-ben und die Welle jeweils aus zwei Teilen zusammengesetzt, wobei die Trennlinie in Fig. 4 durch die doppelt gestrichelte Linie 18 dargestellt wird.

Das Dichtsystem besteht aus zwei voneinander unabhängigen Dichtgrenzen, die durch die durchgezogenen Doppellinien 19, 20 in Fig. 4 bis 6 dargestellt werden. Di*: Dichtgrenzen befinden sich jeweils auf einem Teil des Kolbens und dei W<. 'ie und gehen somit nicht über lösbare Trennsteüen. Die Oichtgrenzen verlaufen auf jeden Fall entlang der Ecken 21 (Fig. 4

>5 bis 6), der Stirnwände des Kolbens, die mit den Innenwandungen der Gehäuseseitenteile immer Kontakt haben und somit als feste Kurvenerzeugungspunkte anzusehen sind. Der Anstellwinkel der Ecken mit den Dichtgrenzen zu den Gehäuseseitenteilen ist im Bein wegungsablauf bis auf die Zeitpunkte konstant, in denen die Richtung der oszillierenden Bewegung des kolbens umgekehrt wird. In diesen Zeitpunkten erfolgt ein Wechsel des Anstellwinkels von positiver zu negativer Steigung oder umgekehrt.

Während der übrigen Zeit gleiten parallele Wandungsteile aneinander vorbei. Dabei nehmen die Berührungsflächen an der Innenwandung eines Gehäuseseitenteils mit der entsprechenden Stirnwand des Kolbens in dem Maße zu, wie an der anderen Innenwandung des anderen Gehäuseseitenteils die Berührungsflächen mit der entsprechenden Stirnwand des Kolbens abnehmen und umgekehrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Eingriff zwischen einem Gehäuse, bestehend aus einem Gehäusemantel mit keiszylindrischer Innenwandung und zwei Seitenteilen, deren Innenwandungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Ein- und Ausbuchtungen aufweisen, und einem mit einer in beiden Seitenteilen zentrisch gelagerten Welle drehfest verbundenen Kolben, dessen Stirnwände in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Ein- und Ausbuchtungen aufweisen, die mit den entsprechenden Ein- und Ausbuchtungen der benachbarten Innenwandungen der Seitenteile abgeschlossene Arbeitskammern bildend ein Vier-Takt-Verfahren ermöglichen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) die Innenwandungen (3) der Seitenteile (2) und die Stirnwände (6) des Kolbens (5) haben die Form von gleichgestalteten, abwechselnd reciiis- und iinksdrehendcn Schraubenflächenabschn'iten, die parallel aneinander vorbeigleiten, und

   b) in jedem in Kolbendrehnchtung (16) voreilenden Schraubenflächenabschnitt ist jeweils zwecks Überschieben des verdichteten Brennstoff-Luft-Gemisches in die benachbarte Arbeitskammer eine Überströmmulde (17) vorgesehen, die sich über den gesamten Schraubenflächenabschnitt erstreckt.