DE2945592C2 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 25 11 689 bekannt. Die vorbekannte Vorrichtung weist insbesondere zwei in einem Gehäuse-Seitenteil ausgebildete benachbarte Einlaßöffnungen auf, von denen eine mit dem Ladeluftkanal verbunden ist. Diese Ladeluftöffnung schließt in Drehrichtung des Rotationskolbens später als die andere (Haupteinlaß-) öffnung.

Mit diesem vorbekannten Luft-Kraftstoff-Gemisch-Einlaßsystem kann man jedoch keine genügende Aufladung erzielen, weil während des Überschneidungszeitraums, in dem sich ein Scheitelteil des Rotationskolbens an der Haupteinlaßöffnung vorbeibewegt, eine beträchtliche Gasmenge aus dem vorlaufenden Arbeitsraum in den nachlaufenden Arbeitsraum zurückströmt. Zur Lösung dieses Problems kann man die Haupteinlaßöffnung zu der nachlaufenden Seite hin verschieben, doch ist diese Lösung nicht vorteilhaft, weil eine derartige Verschiebung der Haupteinlaßöffnung eine Verlängerung des Überschneidungszeitraums und daher bei Niedriglastbetrieb eine geringere Stabilität der Verbrennung zur Folge hat. Ferner bedingt diese Verschiebung der Haupteinlaßöffnung zur nachlaufenden Seite hin, daß die Haupteinlaßöffnung frühzeitig geschlossen und daher die Gesamtladung vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine der eingangs angegebenen Art eine Aufladungseinrichtung mit einer Ladeluftfördereinrichtung möglichst kleiner Kapazität zu

ίο schaffen, die eine wirksame Aufladung ohne Beeinträchtigung der Gemischzuführung ermöglicht

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß der Rotationskolben etwa zeitgleich mit dem vollständigen öffnen der Auslaßöffnung die das Gemisch zuführende Haupteinlaßöffnung und die Ladeluftöffnung aufsteuert, das Ventil den Ladeluftzuführungskanal jedoch erst dann aufsteuert, wenn die Haupteinlaßöffnung im wesentlichen geschlossen ist, wird erreicht, daß die Ladeluftöffnung einen genügend großen Querschnitt haben kann, ohne daß die Gefahr eines Rückströmens von Gas besteht. Es kann somit selbst mit einer Ladeluft-Fördereinrichtung von nur geringer Kapazität eine befriedigende Aufladung erzielt werden, ohne daß bei Niedriglastbetrieb die Stabilität der Verbrennung gefährdet ist. Dadurch, daß das Ventil den Ladel'jftzuführungskanai erst dann aufsteuert, wenn die Haupteinlaßöffnung im wesentlichen geschlossen ist, kann es also nicht vorkommen, daß Gas aus der Ladeluftöffnung in die Haupteinlaßöffnung zurückströmt, wenn diese und die Ladeluftöffnung im wesentlichen gleichzeitig aufgesteuert werden. Gleichzeitig wird der Nachteil vorbekannter Vorrichtungen vermieden, bei denen durch ein derartiges Rückströmen von Gas die Strömung des zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Haupteinlaßöffnung mit der Folge gestört wird, daß dessen zugeführter Anteil um den Anteil der relativ warmen Ladeluft vermieden wird. Demzufolge kann bei der erfindungsgemäßen Vorrich tung auch mit einer Ladeluft-Fördereinrichtung gerin ger Kapazität eine befriedigende Aufladung erzielt werden. Wenn die Fördereinrichtung für die Ladeluft aus einer Flügelzellenpumpe besteht, wie sie häufig zum Zuführen von Zusatzluft in die Auspuffanlage verwen det wird, können die Druckschwankungen der Ladeluft das Ausströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus der Haupteinlaßöffnung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht stören. Aus der GB-PS 10 08 746 ist eine Rotationskolben- Brennkraftmaschine mit Ladeluftzuführung bekannt, bei der der Kraftstoff durch Einspritzdüsen eingespritzt wird. Die Zuführung der Ladeluft wird dabei über ein Ventil gesteuert. Bei dieser vorbekannten Vorrichtung stellt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe jedoch allein deshalb nicht, weil bei dem Gegenstand der GB-PS 10 08 746 das Gemisch durch Einspritzung von Kraftstoff in den Arbeitsraum erzeugt wird und nicht durch die Zuführung fertigen Gemisches durch eine Einlaßöffnung. Somit kann die Gemischzuführung durch die Einbringung von Ladeluft auch nicht gestört werden. Außerdem ist bei dieser Rotationskolben-Brennkraftmaschine nur ein Lufteinlaß vorhanden, wodurch sich das bei der Erfindung vorhandene Problem der Rückströmung der durch den Ladeluftkanal einge brachten Ladeluft in den Gemischeinlaßkanal nicht er gibt.

Die DE-OS 23 49 547 offenbart eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Gemischzuführung durch

den hierdurch gekühlten Rotor. Danach wird das Gemisch über zwei getrennte, lastabhängig durch ein Ventil gesteuerte Kanäle, von denen der eine durch den Seitendeckel und der andere durch das Urafangsgehäuse führt, in den Arbeitsraum eingeleitet. Das Problem einer Beeinflussung der Gemischzufuhr durch die Einbringung von Ladeluft ergibt sich bei dieser Rotationskolben-Brennkraftmaschine nicht

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht nach dem Patentanspruch 2 darin, daß der Ladeluftkanal einen Druckspeicher enthält Dadurch werden die Schwankungen des Förderdrucks geglättet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben in diesen zeigt

F i g. 1 im Schnitt einen Rotationskolbenmotor nach einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 in einem Diagramm die öffnungs- und Schließzeiten der Haupteinlaßöffnung und der Ladeluftöffnung.

Die in der F i g. 1 gezeigte Rotationskolben-Brennkraftmaschine besitzt ein Gehäuse 1, dessen mittlerer Gehäuseteil 2 eine trochoidenförmige Innenwandung 2a aufweist An entgegengesetzten Seiten des mittleren Gehäuseteils 2 ist je ein Gehäuse-Seitenteil 3 befestigt. In dem Gehäuse 1 ist ein im wesentlichen dreieckiger Rotationskolben 4 drehbar gelagert, dessen Scheitelteile mit der Innenwandung 2a des mittleren Gehäuseteils 2 in Gleitberührung stehen. Die Innenwandung 2a des mittleren Gehäuseteils 2 und die Flanken des Rotationskolbens 4 begrenzen daher in dem Gehäuse 1 drei Arbeitsräume 5a, 5b und 5c. Während der Rotation des Rotationskolbens 4 wird das Volumen jedes Arbeitsraums zyklisch verändert.

In einem der Gehäuse-Seitenteile 3 ist eine Haupteinlaßöffnung 6 ausgebildet, an die ein Einlaßkanal 9 angeschlossen ist, der von einem Luftfilter 7 kommt und einen Vergaser 8 durchsetzt. Die Haupteinlaßöffnung 6 ist so angeordnet, daß sie während eines vorherbestimmten Teils jeder Umdrehung des Rotationskolbens 4 zu einem der Arbeitsräume hin aufgesteuert wird. Wenn sich der Rotationskolben 4 in der in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung befindet, ist die Haupteinlaßöffnung 6 zu dem Arbeitsraum 5a hin offen, der sich im Einlaßzustand befindet.

Der mittlere Gehäuseteil 2 ist im Bereich des im Kompressionszustand befindlichen Arbeitsraumes 5b mit einer oder mehreren Zündkerzen 10 versehen. Ferner ist der mittlere Gehäuseteil 2 mit einer Auslaßöffnung 11 versehen, über die der im Ausschiebezustand befindliche Arbeitsraum 5c mit einem Auspuffkrümmer 12 verbunden ist.

Außer der Haupteinlaßöffnung 6 ist in dem Gehäuse-Seitenteil 3 eine Ladeluftöffnung 13 an einer Stelle vorgesehen, die in der Drehrichtung des Rotationskolbens 4 vor der Haupteinlaßöffnung 6 liegt (der in F i g. 1 dargestellte Rotationskolben 4 dreht sich im Uhrzeigersinn). Die Ladeluftöffnung 13 ist so ausgebildet, daß sie Ladeluft in der Axialrichtung des Rotationskolbens 4 in den Arbeitsraum 5a bläst. An die Ladeluftöffnung 13 äüuiicui cm Läuciimzüführungokänä! 15 sr·, der von dem Luftfilter 7 kommt und eine Flügelzellen-Luftpumpe 4 enthält. Der Ladeluftzuführungskanal 15 ist ferner mit einem Ventil 16 versehen. Zwischen der Luftpumpe 14 und dem Ventil 16 befindet sich ein Druckspeicher 18, der durch Druckspeicherung die Schwankungen des Förderdruckes der Pumpe 14 glättet.

Der radial äußere Rand der Ladeluftöffnung 13 (linker Rand in Fig. 1) bestimmt den Zeitpunkt in dem die Ladeluftöffnung 13 aufgesteuert wird, und ist so angeordnet, daß die Öffnung 13 im wesentlichen gleichzeitig mit der Haupteinlaßöffnung 6 aufgesteuert wird. Zu diesem Zweck ist der radial äußere Rand der Ladeluftöffnung 13 in der Verlängerung des entsprechenden äußeren Randes der Haupteinlaßöffnung 6 (linker Rand der Haupteinlaßöffnung 6 in Fi g. 1) angeordnet Dieser radial äußere Rand der Haupteinlaßöffnung 6 erstreckt

ίο sich unmittelbar vor dem Beginn des Einlaßhubes im wesentlichen längs der Flanke des Rotationskolbens 4; diese Stellung ist durch gestrichelte Linien A angedeutet. Bei der Anordnung der radial äußeren Ränder der Ladeluftöffnung 13 und der Haupteinlaßöffnung 6 muß

die Überschneidung mit der Auslaßöffnung 11 berücksichtigt werden. Daher muß der radial äußere Rand der Ladeluftöffnung 13 so angeordnet werden, daß die Ladeluftöffnung 13 im wesentlichen gleichzeitig mit der Haupteinlaßöffnung 6 aufgesteuert wird, so daß ein be-

friedigender Öffnungsquerschnitt der Ladeluftöffnung 13 vorgesehen werden kann, ohne daß der Überschneidungszeitraum verlängert wird.

Der hintere Rand der Ladeluftöffnung 13 (unterer Rand in F i g. 1) ist vorzugsweise in der Nähe des vorderen Randes der Haupieinlaßöffnung 6 (oberer Rand in F i g. 1) und im wesentlichen parallel zu deren vorderem Rand angeordnet. Bei einem derart angeordneten hinteren Rand der Ladeluftöffnung 13 beginnt das Schließen der Ladeluftöffnung 13 unmittelbar nachdem der Rotationskolben 4 die Haupteinlaßöffnung 6 vollständig geschlossen hat; diese Stellung ist durch die gestrichelte Linie B angedeutet. Der vordere Rand der Ladeluftöffnung 13 (oberer Rand in Fig. 1) ist zu deren hinterem Rand im wesentlichen parallel und in einem solchen Abstand von ihm angeordnet, daß die Ladeluftöffnung 13 vollständig geschlossen ist, wenn sich nach dem vollständigen Schließen der Haupteinlaßöffnung 6 der Rotationskolben 4 um 30 bis 50° gedreht hat. Vorzugsweise liegt der vordere Rand der Ladeluftöffnung 14 an einer solchen Stelle, daß die Ladeluftöffnung 13 möglichst spät geschlossen wird, ohne daß eine Rückströmung in die Ladeluftöffnung 13 erfolgen kann. Zu diesem Zweck soll der vordere Rand der Ladeluftöffnung 13 an einer solchen Stelle angeordnet sein, daß unmittelbar nachdem der Druck in dem Arbeitsraum auf den Wert des Druckes der der Ladeluftöffnung 13 zugeführten Luft steigt, die Ladeluftöffnung 13 vollständig geschlossen ist Der innere Rand der Ladeluftöffnung 13 (rechter Rand in Fig. 1) und der innere Rand der Haupteinlaßöffnung 6 liegen außerhalb der Bahn der an dem Rotationskolben 4 vorgesehenen Öldichtungen.

Wenn im Betrieb der Rotationskolben-Brennkraftmaschine der Rotationskolben 4 rotiert, beginnt das Aufsteuern der Öffnungen 6 und 13 zu dem Arbeitsraum 5a hin, wenn sich der Rotationskolben 4 etwas über die durch die Linie A angedeutete Stellung hinaus gedreht hat, so daß das von dem Vergaser 8 abgegebene Kraftstoff-Luft-Gemisch infolge des Ansaugdruckes durch die Haupteinlaßöffnung 6 in dem im Einlaßzustand befindlichen Arbeitsraum 5a angesaugt wird. Zu diesem

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Ladeluft von der Pumpe 14 durch die Ladeluftöffnung 13 in den Arbeitsraum gedrückt werden kann. Wenn sich der Rotationskolben 4 weiterdreht, werden die Öffnungen 6 und 13 weiter aufgesteuert, wie es in F i g. 2 schematisch dargestellt ist. Die mit 6 bezeichnete, ausgezogene Linie zeigt die öffnung der Haupteinlaßöffnung 6, die mit 13 bezeichnete, gestrichelte Linie zeigt

die Öffnung der Ladeluftöffnung 13. Am unteren Totpunkt des Rotationskolbens 4, an dem der im Einlaßzustand befindliche Arbeitsraum 5a das größte Volumen hat, strömt kein Gemisch mehr durch die Haupteinlaßöffnung 6, da diese im unteren Totpunkt, der in F i g. 1 durch die Linie dangedeutet ist, geschlossen worden ist. Durch das Schließen der Haupteinlaßöffnung 6 in diesem Zeitpunkt (unterer Totpunkt) wird eine Rückströmung der im Arbeitsraum 5a befindlichen Luft in die Haupteinlaßöffnung 6 verhindert. ι ο

Das Ventil 16 ist mit der den Rotationskolben 4 tragenden Exzenterwelle 19 verbunden, so daß das Ventil 16 geöffnet wird, unmittelbar bevor die Haupteinlaßöffnung 6 vollständig geschlossen wird; siehe hierzu in F i g. 2 die strichpunktierte, mit 16 bezeichnete Linie. Da die Zufuhr der Ladeluft zu der Ladeluftöffnung 13 durch das Ventil 16 zyklisch gesteuert wird, kann keine Ladeluft zu der Haupteinlaßöffnung 6 zurückströmen. Infolgedessen kann man durch die Zufuhr einer genügenden Ladeluftmenge eine wirksame Aufladung erzielen. Da die Ladeluftöffnung 13 so ausgebildet ist, daß sie die Ladeluft in der Axialrichtung des Rotationskolbens 4 in den nachlaufenden Teil des im Einlaßzustand befindlichen Arbeitsraums 5a bläst, bleibt das bereits in diesen Arbeitsraum 5a eingeleitete Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem vorlaufenden Teil dieses Arbeitsraums; dadurch wird die Verbrennung verbessert. Dank der Zufuhr der Ladeluft nur zu der nachlaufenden Seite der Füllung kann also eine Schichtladung erhalten werden.

Wenn die Ladeluftöffnung 13 offen ist, bis der Gasdruck in dem im Einlaßzustand befindlichen Arbeitsraum 5a über den Ladeluftdruck gestiegen ist, könnte Ladeluft in die Ladeluftöffnung 13 zurückströmen. Dies kann durch eine entsprechende Wahl des Schließzeitpunktes des Ventils 16 oder durch eine derartige Ausbildung der Ladeluftöffnung 16 verhindert werden, daß sie durch den Rotationskolben 4 geschlossen wird, ehe eine derartige Rückströmung möglich ist Ferner wird die Zufuhr der Ladeluft zweckmäßig durch das Schließen des Ventils 16 beendet, weil in diesem Fall die Ladeluft-Öffnung 13 einen großen Querschnitt haben kann. In diesem Fall ist es ferner zweckmäßig, das Ventil 16 so nahe wie möglich bei der Ladeluftöffnung 13 anzuordnen, damit das tote Volumen in dem Ladeluftzuführungskanal 15 möglichst klein ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

it ib. Patentansprüche:

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Rotorgehäuse, das eine trochoidenförmige Innenwand hat und zwei Seitengehäuseteile aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses zur Begrenzung eines trochoidenförmigen Rotorraums in dem gehäuse befestigt sind, einem vieleckigen, in dem Rotorgehäuse gelagerten Rotationskolben, dessen Scheitelteile sich in Gleitberührung mit der Innenwand des Rotorgehäuses unter Bildung von Arbeitskammern befinden, deren Volumina sich zyklisch bei der Rotordrehbewegung ändern, einer in dem Gehäuse gebildeten Auslaßöffnung, einer Zuführeinrichtung für das Luft/Kraftstoff-Gemisch über einen Einlaßkanal, zwei in mindestens einem Gehäuse-Seitenteil ausgebildeten benachbarten Einlaßöffnungen, von denen eine die mit einem Ladeluftkanal verbundene Ladeluftöffnung ist und von denen die Ladeluftöffnung später als eine Haupteinlaßöffnung schließt, einer in dem Ladeluftkanal angeordneten Fördereinrichtung für Ladeluft zur Ladeluftöffnung und mit einem in dem Ladeluftkanal stromabwärts von der Fördereinrichtung angeordneten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupteinlaßöffnung (6) das Gemisch zuführt, der Rotationskolben (4) etwa zeitgleich mit dem vollständigen öffnen der Auslaßöffnung (11) die Haupteinlaßöffnung (6) und die Ladeluftöffnung (13) aufsteuert, das Ventil (16) den Ladeluftzuführungskanal (15) erst dann aufsteuert, wenn die Kaupteinlaßöffnung im wesentlichen geschlossen ist und sich Haupteinlaß- und Ladeluftöffnung in der Arbeitskammer bei deren größtem Volumen im Bereich der nachlaufenden Seite des Rotationskolbens (4) befinden.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeluftzuführungskanal (15) einen Druckspeicher (18) enthält.