DE2751675C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend
ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse; einen Rotor,
der im Gehäuse um eine parallel zur mittigen Längsachse des
Gehäuses verlaufende Achse drehbar gelagert ist; eine Mehr
zahl von Becherkolben, von denen jeder in Gleiteingriff mit
einem stationären Gegenkolben ist, der in im wesentlichen
radialer Richtung in das Innere des Gehäuses hineinragt,
wobei die Becherkolben an ihren inneren Enden geschlossen
und in Gleit- und/oder Wälzeingriff mit der äußeren Umfangs
oberfläche des Rotors gehalten sind, der so ausgebildet ist,
daß eine hin- und hergehende Bewegung der Becherkolben auf
den Gegenkolben in eine Drehung des Rotors umgesetzt wird,
so daß die Volumina von Verbrennungskammern, welche
jeweils von dem Inneren eines Becherkolbens und des diesem
zugeordneten Gegenkolbens begrenzt sind, mit der Drehung
des Rotors ändern, wobei die Wand des Gehäuses, welche den
Gegenkolben umschließt, jeweils einen schlitzförmigen Raum
um den Gegenkolben begrenzt, innerhalb dessen sich Seiten
wände des jeweiligen Becherkolbens in Dichtungs- und Gleit
eingriff mit dem Gegenkolben befinden.
Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist sowohl aus der
AU-PS 4 66 936 als auch aus der US-PS 31 09 286 bekannt.
Über die vorliegend interessierende Problematik der Spü
lungsverluste von Brennstoff beim Ladungswechselvorgang im
Zweitaktbetrieb ist der AU-PS 4 66 936 nichts zu entnehmen,
da diese Druckschrift nur den Grundaufbau der Kinematik
einer Brennkraftmaschine der obigen Art beschreibt, jedoch
darin der Vorgang der Spülung nicht diskutiert wird, son
dern sich die Ausführungen zum Zweitaktbetrieb vielmehr auf
den Hinweis beschränken, daß außer einem Viertaktbetrieb
auch ein Zweitaktbetrieb möglich ist.
Die US-PS 31 09 286 bezieht sich auf einen völlig anderen
Verwendungszweck als der der Brennkraftmaschine nach der
vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, an deren Rotor Ar
beit abgenommen wird. Denn die US-PS 31 09 286 betrifft die
Verwendung einer Brennkraftmaschine der obigen Art als
Gaserzeuger, welcher Druckströmungsmittel hoher Geschwin
digkeit für eine Gasturbine erzeugt. Zwar ergeben sich beim
Ansaugen von Gemisch Spülverluste, aber es wird hier vor
sätzlich in Kauf genommen, daß die auf diese Weise erhalte
ne Spülung in die Gasturbine geht.
Weiterhin ist aus der US-PS 10 66 168 eine Zweitakt-Brenn
kraftmaschine bekannt, die einen Zylinder und einen sich
darin hin- und herbewegenden Kolben umfaßt. In dem Zylinder
ist eine Pumpenkammer vorgesehen, in der eine frische La
dung aus einem Luft-Kraftstoff-Gemisch vorkomprimiert und
danach in die Verbrennungskammer eingeleitet wird, wobei
die frische Ladung durch ein Rückschlagventil in die Pum
penkammer gesaugt wird. Jedoch findet in dieser Brennkraft
maschine keine Umkehrspülung statt, denn der Einlaß des
vorkomprimierten Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgt an dem
den Auslaßöffnungen für die Auspuffgase entgegengesetzten
Ende des Zylinders.
Schließlich ist aus der US-PS 27 86 458 eine Zweitakt-Brenn
kraftmaschine bekannt, die mit Umkehrspülung arbeitet, wo
bei aber in dieser Druckschrift keine konkreten Merkmale zur
Vermeidung von Spülungsverlusten von Brennstoff beim La
dungswechselvorgang für den Fall der Verwendung eines Luft-
Kraftstoff-Gemisches angegeben sind. Im Falle einer direk
ten Einspritzung am oberen Totpunkt aber ergeben sich Nach
teile bezüglich der Gemischaufbereitung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zweitakt-Brennkraftma
schine der eingangs genannten Art bezüglich ihres Ladungs
wechsels so weiterzubilden, daß Spülungsverluste von Brenn
stoff beim Ladungswechselvorgang vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
schlitzförmigen Räume als abgestufte Bohrungen ausgebildet
sind, die einen kleineren, radial inneren Teil haben, der
sich in dichtem Gleiteingriff mit der zylindrischen Außen
wand des zugeordneten Becherkolbens befindet, sowie einen
größeren, radial äußeren Teil, der sich im Abstand von der
zylindrischen Außenwand des zugeordneten Becherkolbens be
findet; daß jeder Becherkolben an seinem offenen Ende einen
äußeren, ringförmigen Flansch hat, der in dichtem Gleitkon
takt mit dem größeren Teil der Bohrung ist, so daß dadurch
eine Pumpenkammer zwischen dem Flansch und den Seitenwän
den des Becherkolbens sowie den Seitenwänden des schlitz
förmigen Raums gebildet wird, daß ein mittels eines Ventils
gesteuerter Einlaßkanal in die Pumpenkammer mündet; daß die
Pumpenkammer durch einen querverlaufenden Durchlaßkanal für
die vorverdichtete Spülluft, der durch die Wand des Becher
kolbens geführt ist, bei der Hin- und Herbewegung des Be
cherkolbens periodisch mit der Verbrennungskammer verbunden
ist, wenn sich das Verbrennungskammervolumen in der Nähe
seines Maximums befindet; und daß in dem Becherkolben ein
Auslaßkanal auf im wesentlichen dem gleichen Niveau wie der
Durchlaßkanal ausgebildet ist; daß eine Gruppe von Kraft
stoffeinlaßöffnungen in der Wandung des Becherkolbens und
eine Gruppe von Kraftstoffeinlaßöffnungen in dem Gehäuse
vorgesehen sind, wobei die Gruppen von Kraftstoffeinlaßöff
nungen miteinander in Verbindung stehen, wenn das Volumen
der Verbrennungskammer ein Maximum hat.
Auf diese Weise werden die Verbrennungsgase weitestgehend
aus der Verbrennungskammer herausgespült, wenn das Brenn
kammervolumen fast seinen maximalen Wert erreicht hat, ohne
daß wesentliche Spülungsverluste auftreten.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungs
form unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnung
im einzelnen erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer
Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung entlang der
Linie A-A in Fig. 2; und
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der Fig.
1.
Die dargestellte Ausführungsform weist ein zylindrisches
Gehäuse 11 mit einer Anzahl am Umfang angeordneter, radial
nach innen ausgerichteter Gegenkolben 13 auf, die an ihrer
Innenfläche gehaltert sind. Jeder Gegenkolben 13 weist ei
nen Becherkolben 15 auf, der zu einer gleitenden, in radia
ler Richtung verlaufenden Hin- und Herbewegung auf dem Ge
genkolben angeordnet ist. Die Ausbildung der Gegenkolben 13
in dem Gehäuse 11 ist derart, daß die Wände des Gehäuses 11
entlang dem Umfang der Gegenkolben 13 radial nach innen
verlaufen, so daß dadurch ein schlitzförmiger Raum 17 ge
bildet wird, der um die Gegenkolben 13 herum die Form eines
ringförmigen Hohlraums hat und die gleiche quer gerichtete
Form wie der Gegenkolben 13 hat. Die Seitenwände des Becher
kolbens 15 sind an ihren inneren, gebogenen Flächen in An
lage an dem Gegenkolben 13 gehalten und durch die äußere
Fläche eines nach außen gerichteten Flansches 21, der an
dem offenen Ende jedes Becherkolbens 15 ausgebildet ist.
Der Gegenkolben 13 ist so ausgebildet, daß er von dem Ge
häuse 11 lösbar ist, und er ist mit einem Durchlaß ver
sehen, um an dessen inneren Ende eine Zündkerze 41 einset
zen zu können. Die Elektroden der Zündkerze 41 haben eine
unmittelbare Verbindung mit der Verbrennungskammer B, wel
che zwischen dem Inneren des Becherkolbens 15 und dem Ge
genkolben 13 ausgebildet ist. Der Durchlaß ist zum
Äußeren des Gegenkolbens 13 hin offen, damit man zu War
tungszwecken an die Zündkerze 41 herankommt.
Das innere Ende des Becherkolbens 15 ist verchiebbar be
züglich des Umfangs eines Rotors 43 gehaltert. Der Rotor
43 weist eine im wesentlichen quadratische Form auf und ist
drehbar auf einer exzentrischen Kurbelwelle 45 gehaltert,
die in dem Gehäuse 11 drehbar auf einer Achse gehaltert ist,
die im wesentlichen bezüglich der mittleren Längsachse des
Gehäuses 11 ausgerichtet ist, so daß sie eine Bahnbewegung
in dem Gehäuse ausführen kann.
Wie erwähnt, sind die Becherkolben 15 an ihren offenen En
den mit einem nach außen gerichteten ringförmigen Flansch
21 versehen, dessen Außenkante dicht an der Außenwandung
des schlitzförmigen Raums 17 anliegt. An dem oberen Ende
des schlitzförmigen Raums 17 weist dessen äußere Wandung im
Bereich der Oberseite des Gegenkolbens 13 und über diesem
einen Teil 47 mit einem konisch zulaufenden Durchmesser
auf, so daß die Außenwände des Becherkolbens 15 dadurch
dicht anliegen. Folglich hat der Zwischenraum A zwischen
dem Flansch 21, der Außenwand des Becherkolbens 15 und dem
Teil 47 mit einem konisch zulaufenden Durchmesser der
Außenwand des schlitzförmigen Raums 17 ein veränderliches
Volumen, wenn sich der Becherkolben 15 in dem schlitzför
migen Raum 17 hin- und herbewegt, und verkörpert somit eine Pumpenkammer. Dieser Zwischenraum A
steht über ein Enwegventil 30 und einen Einlaßkanal 29
mit einer Luftzufuhr und mit dem Inneren der Verbrennungs
kammer B über einen Durchlaßkanal 35, der durch die Wand
des Becherkolbens 15 hindurch ausgebildet ist, periodisch
in Verbindung. Zu einer derartigen periodischen Verbindung
kommt es, wenn sich der Becherkolben 15 beinahe am Ende
seines Einwärtshubes genähert hat und der Zwischenraum A
sein minimales Volumen und die Verbrennungskammer B ihr
maximales Volumen erreicht.
Aus der Verbrennungskammer B werden die verbrauchten Gase
über einen Auslaßkanal 37 ausgestoßen, der in der Wand des
Becherkolbens 15 vorgesehen ist und welcher sich auch zu
einer Auslaßöffnung 31 hin, die in dem Gehäuse 11 ausgebil
det ist, öffnet, wenn sich der Becherkolben 15 dem Ende
seines Einwärtshubes nähert. Eine Kraftstoffeinlaßöffnung
51 ist in der Wand des Becherkolbens 15 vorgesehen, welche
sich zu einer dazu passenden Kraftstoffeinlaßöffnung 53 in
dem Gehäuse 11 öffnet, wenn sich der Becherkolben 15 am
Ende seines Einwärtshubes befindet.
Nunmehr wird die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine be
schrieben, wobei davon ausgegangen ist, daß das Volumen
der Verbrennungskammer B ein minimales Volumen hat (d. h.
es ist von dem Zündvorgang ausgegangen). Während der Ver
größerung der Verbrennungskammer B wird der Zwischenraum A,
welcher sich zwischen der Wand und dem Flansch 21 des Be
cherkolbens 15 und der äußeren Wand des schlitzförmigen
Raums 17 befindet, kleiner, und die Spülluft, welche über
den Einlaßkanal 29 in dem Gehäuse 11 und das Einwegventil
30 eingebracht war, wird verdichtet, bis, wenn der Becher
kolben 15 die innersten Bereiche seines Hubes erreicht hat,
sie in die Verbrennungskammer B strömen kann, unmittelbar
nachdem ein Teil der Auspuffgase über den Auslaßkanal in
dem Becherkolben 15 und die Auslaßöffnung 31 in dem Gehäuse
11 ausgestoßen worden sind. Der Lufteintritt von dem Zwi
chenraum A in die Verbrennungskammer B dient dazu, einen
restlichen Teil der Auspuffgase aus der Verbrennungskammer
B zu spülen. Am tiefsten Punkt des Einwärtshubes wird eine
bestimmte Menge Kraftstoff über die Kraftstoffeinlaßöffnun
gen 51 und 53 in dem Becherkolben 15 bzw. dem Gehäuse 11 in
die Verbrennungskammer B eingespritzt, worauf der Becher
kolben 15 mit seinem Auswärtshub beginnt,
und es wird Luft in den Zwischenraum A gesaugt.
Der Zwischenraum C, der in dem schlitzförmigen Raum 17
durch den Rand des Gegenkolbens 13 begrenzt ist, hat bei
der Hin- und Herbewegung des Becherkolbens 15 relativ zu
dem Gegenkolben 13 ein veränderliches Volumen. Dieser Zwi
schenraum C kann als ein zweiter Pumpenraum verwendet wer
den, um ein Schmiermittel zwischen die entsprechenden Zwi
schenräume jedes Becherkolbens zu pumpen. Andererseits kann
dieser Zwischenraum C als ein Luftverdichter benutzt werden,
um eine erzwungene Luftzufuhr an dem Einlaßkanal 29 für den
Zwischenraum A zu schaffen.
Claims (3)
1. Brennkraftmaschine, umfassend ein im wesentlichen zylin
drisches Gehäuse; einen Rotor, der im Gehäuse um eine parallel
zur mittigen Längsachse des Gehäuses verlaufende Achse drehbar
gelagert ist; eine Mehrzahl von Becherkolben, von denen jeder
in Gleiteingriff mit einem stationären Gegenkolben ist, der in
im wesentlichen radialer Richtung in das Innere des Gehäuses
hineinragt, wobei die Becherkolben an ihren inneren Enden ge
schlossen und in Gleit- und/oder Wälzeingriff mit der äußeren
Umfangsoberfläche des Rotors gehalten sind, der so ausgebildet
ist, daß eine hin- und hergehende Bewegung der Becherkolben
auf den Gegenkolben in eine Drehung des Rotors umgesetzt wird,
so daß sich die Volumina von Verbrennungskammern, welche jeweils von
dem Inneren eines Becherkolbens und des diesem zugeordneten
Gegenkolbens begrenzt sind, mit der Drehung des Rotors ändern,
wobei die Wand des Gehäuses, welche den Gegenkolben umschließt,
jeweils einen schlitzförmigen Raum um den Gegenkolben begrenzt,
innerhalb dessen sich Seitenwände des jeweiligen Becherkolbens
in Dichtungs- und Gleiteingriff mit dem Gegenkolben befinden,
dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmi
gen Räume (17, A, C) als abgestufte Bohrungen ausgebildet sind,
die einen kleineren, radial inneren Teil (47) haben, der sich
in dichtem Gleiteingriff mit der zylindrischen Außenwand des
zugeordneten Becherkolbens (15) befindet, sowie einen größeren,
radial äußeren Teil, der sich im Abstand von der zylindrischen
Außenwand des zugeordneten Becherkolbens (15) befindet; daß
jeder Becherkolben (15) an seinem offenen Ende einen äuße
ren, ringförmigen Flansch (21) hat, der in dichtem Gleit
kontakt mit dem größeren Teil der Bohrung ist, so daß da
durch eine Pumpenkammer (A) zwischen dem Flansch (21) und
den Seitenwänden des Becherkolbens (15) sowie den Seiten
wänden des schlitzförmigen Raums (17, A, C) gebildet wird,
daß ein mittels eines Ventils (30) gesteuerter Einlaßkanal
(29) in die Pumpenkammer (A) mündet; daß die Pumpenkammer
(A) durch einen querverlaufenden Durchlaßkanal (35) für die
vorverdichtete Spülluft, der durch die Wand des Becherkol
bens (15) geführt ist, bei der Hin- und Herbewegung des
Becherkolbens (15) periodisch mit der Verbrennungskammer
(B) verbunden ist, wenn sich das Verbrennungskammervolumen
in der Nähe seines Maximums befindet; und daß in dem Becher
kolben (15) ein Auslaßkanal (37) auf im wesentlichen dem
gleichen Niveau wie der Durchlaßkanal (35) ausgebildet ist;
daß eine Gruppe von Kraftstoffeinlaßöffnungen (51) in der
Wandung des Becherkolbens (15) und eine Gruppe von Kraft
stoffeinlaßöffnungen (53) in dem Gehäuse (11) vorgesehen
sind, wobei die Gruppen von Kraftstoffeinlaßöffnungen (51,
53) miteinander in Verbindung stehen, wenn das Volumen der
Verbrennungskammer (B) ein Maximum hat.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pumpenkammer (A) in
ständiger Verbindung mit dem Einlaßkanal (29) steht, der
mit einer Spülluftzufuhr verbunden ist, wobei der Einlaß
kanal (29) mit einem Einwegventil (30) versehen ist, damit
die Spülluft dadurch nur in die Pumpenkammer (A) einströmen
kann.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Zwischenraum (C) zwi
chen dem inneren Ende des schlitzförmigen Raumes (17, A , C)
und dem gegenüberliegenden Ende des Becherkolbens (15) sowie
der gegenüberliegenden Fläche des Flansches (21) einen zwei
ten Pumpenraum (C) bildet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: COLLINS MOTOR CORP. LTD., PERTH, WESTAUSTRALIEN, A |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F02B 57/08 |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |