DE3419673A1

DE3419673A1 - Einlassanordnung fuer rotationskolbenmotoren

Info

Publication number: DE3419673A1
Application number: DE3419673A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Hiroshima Matsuda; Haruo Okimoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1984-11-29
Also published as: JPS6211169B2; US4614173A; DE3419673C2; JPS59218334A

Description

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MAZDA MOTOR CORPORATION Aki-gun, Hiroshima-ken (Japan)

Einlaßanordnung für Rotationskolbenmotoren

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenmotor, insbesondere eine Einlaßanordnung für einen Rotationskolbenmotor. Die Erfindung befaßt sich speziell mit seitlich angeordneten Einlaßöffnungen aufweisende Einlaßanordnungen für Mehrkolben-Rotationskolbenmotoren.

Ein Rotationskolbenmotor besitzt im allgemeinen ein Gehäuse mit einem kolbenaufnehmenden Gehäuseteil, dessen Innenwandung trochoidenförmig ist, ferner zwei seitliche Gehäuseteile, die an entgegengesetzten Seiten des kolbenaufnehmenden Gehäuseteils befestigt sind und mit diesem einen kolbenaufnehmenden Hohlraum bilden. In dem kolbenaufnehmenden Hohlraum ist ein im wesentlichen vieleckiger Rotationskolben angeordnet, dessen Flanken mit der Innenwandung des kolbenaufnehmenden"Gehäuseteils Arbeitsräume bilden, deren Volumina bei der Drehung des

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Rotationskolbens zyklisch verändert werden. Im allgemeinen ist der kolbenaufnehmende Gehäuseteil init einer Auslaßöffnung und sind die seitlichen Gehäuseteile mit Einlaßöffnungen ausgebildet. Infolgedessen werden in jedem der Arbeitsräume ein Einlaß-, Verdichtungs-, Verbrennungs-, Expansions- und Ausschiebevorgang nacheinander durchgeführt.

Für derartige Rotationskolbenmotoren ist es schon vorgeschlagen worden, durch Erzeugung von Druckstößen im Einlaßkanal in einem großen Drehzahlbereich des Motors eine einwandfreie Ladungszufuhr zu gewährleisten« Beispielsweise lehrt die am 27. Januar 1970 ausgegebene US-PS 3 491 733 (Soubis u.a.), den Einlaßkanal in zwei verschieden lange Kanäle zu teilen und diese voneinander getrennten Kanäle mit zwei voneinander getrennten Einlaßöffnungen zu verbinden, die zu verschiedenen Zeitpunkten geschlossen werden, so daß bei Schnellauf enden, Iuotor beide Einlaßkanäle und beide Einlaßöffnungen verwendet werden und bei langsamlaufendem Motor nur die früher geschlossene Einlaßöffnung verwendet wird. Bei einer derartigen Anordnung kann man die Ladung in einem großen Drehzahlbereich des Motors mit Resonanz zuführen_o

Die vorgenannte US-PS betrifft jedoch einen Rotationskolbenmotor mit nur einem Kolben und enthält keine genaue Angabe, wie die in den Einlaßkauälen erzeugten Druckstöße verwendet werden sollen. Ferner ist in der vorgenannten US-PS ein Rotationskolbenmotor angegeben, in dem die Einlaßöffnungen am Umfang des kolDenaufnehmenden Gehäuseteils angeordnet sind. Die Llotoren dieser Art haben den Nachteil, daß zwischen den Einlaßöffnungen und der Auslaß-

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öffnung eine Überschneidung vorhanden ist, so daß das Abgas unter seinem eigenen Druck in dew im Einlaßzustand befindliohen Arbeitsraum geblasen und dadurch die Ladung vermindert wird. In den letzten Jahren besteht eine Tendenz zum Erhöhen des Abgasdruckes, weil Einrichtungen zum Unterdrücken des I₁" ο t orger aus ehe s und zum Reinigen des Abgases vorgesehen v/erden. In Motoren mit Turboladern wird der Abgasdruck noch stärker erhöht. Infolgedessen kann man nit am Umfang angeordneten Einlaßöffnungen keine Vergrößerung der Ladung unter Ausnutzung einer Resonanzwirkung erzielen.

Angesichts der vorstehend erläuterten Probleme ist in der schwebenden-US-Patentanmeldung Serial No. 555 53^· ' vom 28. November 1983 vorgeschlagen worden, für Rotationskolbenmotoren mit zwei Kolben und seitlich angeordneten.Einlaßöffnungen eine Einlaßanordnung zu schaffen, in der ein Druckresonanzeffekt einwandfrei erzielt werden kann. Dieser Vorschlag beruht auf der Erkenntnis, daß beim Aufsteuern einer Einlaßöffnung in der Nähe derselben unter der Einwirkung des Druckes des restlichen Verbrennungsgases eine Druckwelle erzeugt wird, und daß bei der Entwicklung moderner Motoren eine Tendenz besteht, wegen der höheren Abgasdrücke eine stärkere Druckwelle zu erzeugen. Nach dem genannten Vorschlag wird daher die Druckwelle, die in dem in den einen der kolbeuaufnehmenden Hohlraum führenden Einlaßkanal erzeugt wird, über den anderen Einlaßkanal der in' den anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum mündenden Einlaßöffnung knapp vor dem Schließen derselben zugeführt, so daß ein die Ladung vergrößernder Druckresonanzeffekt erzielt wird.

Die genannte schwebende Anmeldung lehrt jedoch nicht, wie dieser laduncsvergrößernde Druckresonanzeffekt in einem Rotationskolben-Ladermotor angewendet v/erden kann. Es ist bekannt, daß in einem Ladermotor der Einlaßdruck gewöhnlich höher ist als der Abgasdruck, so daß im allgemeinen angenommen wird, daß der Druckresonanzeffekt kaum ausgenutzt werden kannο

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Rotationskolben-Ladermotors mit einer Einlaßanordnung, in der ein Druckresonanzeffekt zum Vergrößern der Ladung ausgenutzt v/erden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines mehrere Rotationskolben besitzenden Ladermotors, der seitliche Einlaßöffnungen aufweist und in dessen EinlaßanOrdnung in einem kolbenaufnehmenden Hohlraum durch den Druck von restlichem Verbrennungsgas erzeugte Druckwellen zu einem anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum übertragen und dadurch ein ladungsvergrößernder Druckresonanzeffekt erzielt wird.

Ein Mehrkolben-Rotationskoluenmotor mit einem Gehäuse das mehrere koloenaufnehmenden Gehäuseteile aufweist, die je eine trochoidenförmige Innenwandung besitzen, ferner mindestens einen, zwischen jeweils zwei einander • benachbarten kolbenaufnehmenden Gehäuseteilen zwischeugeschaltete Gehäuseteile und zwei seitliche Gehäuseteile, die an der Außenseite je eines der äußeren kolbenaufnehmenden Gehäuseteile befestigt sind, so daß die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile je einen koluenaufnehmenden Hohlraum bilden, ferner mit in je einem der kolbenaufnehmenden Hohlräume angeordneten, im wesentlichen vieleckigen Rotationskolben, deren Scheitol-

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teile mit der Innenwandung des zugeordneten kolbenaufnehmenden Gehäuseteils in Gleitberührung stellen, so daß die Rotationskolben Arbeitsräume mit zyklisch veränderbaren Volumina begrenzen, wobei die Rotationskolben von einer Exzenterwellenanordnung derart getragen werden, daß bei einer Rotation der Rotationskolben deren Phasenabstände voneinander gleichen Drehwinkeln der Exzenterwellenaiiordnung entsprechen, ferner mit einer Einlaßanordnung, die für jeden der kolbenaufnehmenden Hohlräume eine in mindestens einem der ihm benachbarten, zwischengeschalteten und seitlichen Gehäuseteile angeordnete Einlaßöffnungsanordnung aufweist, die zu dem zugeordneten kolbenaufnehmenden Hohlraum hin offen ist und bei einer Rotation des zugeordneten Rotationskolben von diesem zyklisch geschlossen wird, ferner eine Einlaßkanalanordnung mit Zweigkanälen, die zu je einer der Einlaßöffnungsanordnungen führen und durch eine Verbin7 dungskanalanordnung miteinander verbunden sind, und eine stromaufwärts von der Verbindungskanalanordnung in der Einlaßkanalanordnung vorgesehene Lader_anordnung und mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Auslaßöffnungsanordnung, die zu den kolbenaufnehmenden Hohlräumen hin offen ist und mit einer Auslapkanalanordnung in Verbindung steht, besitzt gemäß der Erfindung eine Einlaßdruckbegrenzungsanordnung zum Begrenzen des Einlaßdruckes in der Einlaßkanalanordnung stromabwärts von der Laderanordnung auf einen vorherbestimmten Wert, so daß für den Lotor ein Betriebszustandsbereich bestimmt wird, in dem der Einlaßdruck niedriger ist als der" Abgasdruck, wobei die Zweigkanäle und die Verbindungskanalanordnung solche Längen haben, daß mindestens in einem Teil des genannten Betriebszustandsbereichs des LIοtors eine an der Einlaßöffnungsanordnung für einen der kolbeuaufnehmenden Hohlräume

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erzeugte Druckwelle im offenen Zustand dieser Einlaßöffnungsanordnung der EinlaßöffnungsanOrdnung für einen anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum zugeführt wird, knapp bevor die zuletztgenannte Einlaßöffnungsanordnung schließt.

Bei Anwendung der Erfindung auf einen Rotationskolbenmotor mit drei oder mehreren Rotationskolben haben die Zweigkanäle, die zu zwei kolbenaufnehmenden Hohlräumen führen, in denen die Einlaßhübe unmittelbar aufeinanderfolgend durchgeführt werden, und der die soeben erwähnten Zweigkanäle miteinander verbindende Verbindungskanal vorzugsweise eine Gesamtlänge, die der entsprechenden Gesamtlänge für zwei weitere kolbenaufnehmende Hohlräume gleich ist, in denen die Eihlaßhüoe unmittelbar aufeinanderfolgend durchgeführt werden. Ferner sind die Längen der Zweigkanäle und des Verbindungskanals vorzugsweise so gewählt, daß die an der Einlaßöffnungsanordnung · eines kolbenaufnehmenden Hohlraums erzeugte Druckwelle im offenen Zustand dieser Einlaßöffnungsanordnung jener anderen Einlaßöffnungsanordnung, die nach dem öffnen der erstgenannten Einlaßöffnungsanordnung als erste schließt, kurz vor dem Schließen dieser anderen Einlaßöffnungsanordnung zugeführt wird.

Es ist bekannt, in Ladermotoren den Einlaßdruck unter einer vorherbestimmten Obergrenze zu halten, damit ein Klopfen oder andere abnormale Vorgänge bei der Verbrennung verhindert werden. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, daß der Einlaßdruck unter einer Obergrenze gehalten wird, die

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so gewählt ist, daß für den Motor ein Betriebszustandsbereich bestimmt wird, in dem der Einlaßdruck niedriger i& als der Abgasdruck. Dabei ist die Einlaßkanalanordnung so ausgebildet, daß in diesem Betriebszustandsbereich des Motors durch einen Druckresonanzeffekt eine stärkere Aufladung erzielt wird. Wenn in dem ganzen Betriebszustandsbereich des Motors das Aufladen nur nit einem Lader bewirkt wird, nimmt bei einem Anstieg des erforderlichen Einlaßdruckes die Belastung des Laders und daher auch dessen Leistungsaufnahme zu. Infolgedessen wird eine den Lader antreibende Abga 'turbine sehr stark belastet, so daß der Abgasdruck ansteigt und das Aufladen nicht mehr vorteilhaft ist. Gemäß der Erfindung wird jedoch der Ladedruck auf einen solchen Y/ert begrenzt, daß der Lader wirtschaftlich arbeitet. Da ferner in jenem Betriebszustandsbereich des Motors, in dem der Einlaßdruok begrenzt ist, die Ladung durch einen Druckresonanzeffekt vergrößert wird, kann eine geforderte Ausgangsleistung' des Motors erzielt werden, ohne daß die zum Antrieb des Laders erforderliche Leistung erhöht wird«

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

Figur 1 schematisch eine Ausführungsform eines Rotationskolbenmotors gemäß der Erfindung mit zwei Kolben,

Figur 2 im Schnitt den IvIotor gemäß der Figur 1,

Figur 3 einen Schnitt entlang der Achse der Exzenterwelle,

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Pigur 4 in einer der Figur 1 ähnlichen, schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform,

Figur 5 in einem der Figur 3 ähhlichen Schnitt die Ausführungsform gemäß der Figur 4 und

Figur 6 in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Einlaßdruck und dem Abgasdruck«,

Figuren 7 und 8

stellen in Diagrammen den Druckresonanzeffekt in Motoren mit zwei bzw. drei Kolben dar„

Gemäß den Figuren 1 bis 3 besitzt ein Rotationskolbenmotor mit zwei Kolben zwei Motorteile Ia und IB. Jeder der Motorteile IA und IB besitzt einen kolbenaufnehmenden Gehäuseteil 2 mit einer trochoidenförmigen Innenwandung 2a. Gemäß der Figur 3 sind die kolbenaufnenmenden Gehäuseteile 2 voneinander durch einen zwischengeschalteten Gehäuseteil 4a getrennt. An der Außenseite jedes der kolbenaufnehmenden Gehäuseteile ist ein seitliches Gehäuseteil 4 befestigt. Die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile 2, die seitlichen Gehäuseteile 4 und der zwischengeschaltete Gehäuseteil 4a bilden daher ein Gehäuse 5 mit zv/ei kolbenaufnehmenden Hohlräumen. In dem zwischengeschalteten Gehäuseteil 5a sind Einlaßöffnungen 3 ausgebildet, die in je einen der kolbenaufnehmenden Hohlräume münden.

In den kolbenaufnenmenden Hohlräumen ist je ein im wesentlichen dreieckiger Rotationskolben 6 angeordnet. Die Rotationskolben 6 werden von einer Exzenterwelle 7 getragen und besitzen Scheitelteile, die mit Scheiteldichtunren 12 und nicht gezeigten Eckdichtungen versehen

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sind. Ferner sind die Rotationskolben 7 au ihren Seitenflächen mit nicht gezeigten Seitendichtungen versehen. Bei einer Rotation der Rotationskolben 6 stehen deren Scheiteldichtungen 12 mit den Innenwandungen 2a der koloenaufnehmenden Gehäuseteile 2 in Gleitberührung. Die Seitendichtungen v/erden mit den 7/andungen der seitlichen Gehäuseteile 4 und des zwischengeschalteten Gehäuseteils 4a in Gleitberührung gehalten. Infolgedessen sind in jedem der kolbenaufnehmenden Hohlräume des Gehäuses 5 Arbeitsräume 8 vorhanden, deren Volumina bei rotierendem Rotationskolben 6 zyklisch verändert werden. Die Rotationskolüen 6 sind auf der sie tragenden Exzenterwelle 7 21 it einem Phasenabstand von 180 angeordnet. Die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile 2 sind mit Auslaßöffnungen 9 ausgebildet und mit Zündkerzen 10 und 11 versehen. Die Auslaßöffnungen 9 stehen über Auslaßkanäle 20a und 20b mit einem Auspuffkrümmer 20 in Verbindung, der einen Katalysator 21 enthält.

Die Einlaßanordnung des Motors besitzt ein Luftfilter 13, der mit einem Haupteinlaßkanal 14 verbunden ist. Dieser ist mit einem LuftStromsensor I5 versehen. Der Haupteinlaßkanal 14 mündet in eine Äusgleichskamma? 19, von der Zweigkanäle 14a und 14b zu den Einlaßöffnungen 3 je eines der Motorteile IA und IB führen. Die Ausgleichskammer 19 stellt einen Verbindungskanal 18 zwischen den Zweigkanälen 14a und 14b dar. Stromaufwärts von der Ausgleichskammer 19 ist in dem Haupteinlaßkanal 14 eine Drosselklappe 16 vorgesehen, die über ein Bedienungselement des Motors von Hand .gesteuert und bei steigender Belastung des I.Iotors weiter geöffnet wird. Jeder Zweigkanal ist im Bereich der zugeordneten Einlaßöffnung· 3 mit einer Einspritzdüse 17 versehen.

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In an sich "bekannter Weise werden die Einlaßöffnungen 3 von den Rotationskolben 6 zyklisch aufgesteuert. Jede Einlaßöffnung 3 ist vorzugsweise während eines Zeitraums offen, der dem Drehwinkelbereich der Exzenterwelle VO]
entspricht.

terwelle von der 270°-Stellung bis zu der 320°-Stellung

In der Einlaßanordnung ist ferner ein Turbolader 22 angeordnet. Dieser besitzt eine in dem Auspuffkrümmer 20 stromaufwärts von dem Katalysator 21 angeordnete Turbine 22a und einen Kompressor 22b, der in dem Haupteinlaßkanal 14- zwischen dem LuftStromsensor 15 und der Drosselklappe 16 angeordnet ist.

Der Kompressor 22b ist durch eine Welle 22c mit der Turbine 22a verbunden, die von den im Abgaskrümmer 20 strömenden Abgasen angetrieben wird. Der Auspuffkrümmer 20 ist mit einem die Turbine 22a überbrückenden Überströmkanal 23 ausgebildet, der einen Druckentlastungsschieber 24 enthält, der von einem pneumatischen Stelltrieb 25 in Abhängigkeit von dem Druck in dem Haupteinlaßkanal 14 zwischen dem Kompressor 22b und der Drosselklappe 16 betätigt wird. Der Stelltrieb 25 öffnet den Schieber 24, wenn der Druck in dem Haupteinlaßkanal zwischen dem Kompressor 22b und dem der Drosselklappe einen vorherbestimmten V/ert übersteigt. Mit dieser Anordnung kann man den Druck Pin in dem Haupteinlaßkanal 14 in der in Figur 6 gezeigten Weise steuern. In der Figur 6 ist ferner der Verlauf des Ab^asdruckes Pex dargestellt. In der Figur 6 erkennt man, daß der Druckentlastungsschieber 24 den Einlaßdruck Pin.derart begrenzt, daß der Motor einen Eetriebszustandsbereich hat, in dem der Einlaßdruck Pin niedriger ist als der Abgasdruck

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Pex. Der Stelltrieb 25 kann so eingestellt v/erden, daß der Abgasdruck Pex den Einlaßdruck Pin bei einer Motordrehzahl von beispielsweise 4000 U/min überschreitet»

In der dargestellten Anordnung ist die Gesamtlänge L der Zweigkanäle 14a und 14b und des Verbindun^skanals 18 so gewählt, daß folgende Formel erfüllt ist:

L= (Θ - 180 - θ₀) x (6O/36OH) χ C (1) Darin ist

θ der dem Öffnungszeitraum der Einlaßöffnung entsprechende Drehwinkel der Exzenterwelle,

N die Drehzahl des Motors,

C die Schallgeschwindigkeit und

θ der dem Ruhezeitraum entsprechende Drehwinkel der Exzenterwelle; dieser Ruhezeitraum ist die Summe des Zeitraums vom Öffnungszeitpunkt der Einlaßöffnung bis zum Erzeugen der Druckv/elle und des Zeitraums, der zum Herbeiführen einer befriedigenden Vergrößerung der Ladung vor dem vollständigen Schließen der Einlaßöffnung erforderlich ist; der RüheZeitraum beträgt etwa 20 .

Es versteht sich somit, daß der Ausdruck (Θ - 180 - θ ) jenen Drehwinkel der Exzenterwelle 7 darstellt, der dem Zeitraum von der Erzeugung der Druckwelle an- einer Ein-

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laßöffnung 3 "bis zu dem Zeitpunkt des Eintreffens der Druckwelle an der anderen Einlaßöffnung 3 entspricht.

Der Ausdruck 60/360N entspricht der für eine Umdrehung des Motors erforderlichen Zeit. Da bei der Temperatur von 80°, mit der die Ladeluft in einen Ladermotor eintritt, die Schallgeschwindigkeit C 376 m/sek beträgt, hat beim Betrieb des Iuotors mit einer Drehzahl N im Bereich von 5000 bis 7000 U/min, in dem der Abgasdruck den Einlaßdruck um mehr als 100 Torr übersteigt, die Länge L einen Wert von 0,63 bis 1,50 m. In der Gleichung (1) ist der Einfluß der Ladeluft auf die Portpflanzung der Druckwelle vernachlässigt, weil die Strömungsgeschwindigkeit der Ladeluft gegenüber der Schallgeschwindigkeit nur klein ist.

In der dargestellten Anordnung kann der ladungsvergrößernde Druckresonanzeffekt in jenem Drehzahlbereich des Motors erzielt v/erden, in dem der Abgasdruck höher ist als der Einlaßdruck. Da der Verbindungskanal 18 von der Ausgleichskammer 19 gebildet wird, kann die Druckwelle ohne wesentliche Schwächung übertragen werden_o

Gemäß der Figur 7 wird bei einem Betrieb des ICotors mit einer Drehzahl in dem in dem in Figur 6 schraffierten Bereich an der Einlaßöffnung 3 eines Kotorteils, beispielsweise des Motorteils IB, bei dessen im Zeitpunkt A erfolgenden Öffnen infolge des Druckes des restlichen Verbrennungsgases eine Druckwelle erzeugt, die durch die Zweigkanäle 14a, 14-b und den Verbindungskanal 18 zu der Einlaßöffnung 3 des anderen Ivlotorteils, beispielsweise des Motorteils IA übertragen wird. Da die Gesamtlänge L

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wie vorstehend beschrieben bestimmt worden ist, trifft die Druckwelle an der Einlaßöffnung 3 des anderen Motorteils knapp vor dem im Zeitpunkt B erfolgenden Schließen derselben ein. Die Druckwelle verhindert ein Rückschlägen der Ladung aus dem im Einlaßzustand befindlichen Arbeitsraum in der Schlußphase des Einlaßhubes und bewirkt eine Vergrößerung der Ladung. Eine im Zeitpunkt C in Figur 6 an der Einlaßöffnung 3 des Motorteils 1A erzeugte Druckwelle wird zu der Einlaßöffnung 3 des Kotorte ils IB übertragen, kurz bevor deren Einlaßöffnung im Zeitpunkt D schließt. Auf diese V/eise kann das Abtriebsdrehmoment des Llotors erhöht werden. Da der Verbindungskanal 18 stromabwärts von der Drosselklappe 16 angeordnet ist und einen großen Querschnitt besitzt, kann man eine Schwächung der Druckwelle verhindern. In den Zweigkanälen 14a und 14b sind Einspritzventile 17 vorgesehen, so daß eine befriedigende Ansprache erhalten werden kann, obwohl die Einlaßkanäle eine beträchtliche Länge besitzen»

In der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Einlaßanordnung des Motors ein Luftfilter 13» das reit einem Haupteinlaßkanal 14 verbunden ist. Dieser ist mit einem LuftStromsens or versehen. An den Haupteinlaßkanal 14 sind ein Primär-Einlaßkanal 14p und ein Sekundär-Einlaßkanal 14s angeschlossen. Der Einlaßkanal 14p ist mit einer Primär-Drosselklappe 16p versehen, die über ein Bedienungselement des Motors von Hand gesteuert und bei steigender Belastung des Motors weiter geöffnet wird«,

Der Einlaßkanal 14s ist mit einer Sekundär-Drosselklappe

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16s versehen, die geöffnet wird, wenn bei im wesentlichen vollständig geöffneter Primär-Drosselklappe 16p das Bedieimngselement des Motors weiter betätigt wird. Der Primär-Einlaßkanal 14p führt zu einem Ausgleichsbehälter 19p, der über zwei Einlaß-Zv/eigkanäle 14-pa und 14-pb mit je einer der in dem zwischengeschalteten Gehäuseteil 4-a ausgebildeten Einlaßöffnungen 3p verbunden ist, die in je einen der kolbenaufnenmenden Hohlräume münden. Im Bereich jeder Einlaßöffnung 3p ist in dem Einlaß-Zweigkanal eine Einspritzdüse 17 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 19p bildet einen Verbindungskanal 18p zwischen den Einlaß-Zxveigkanälen 14pa und 14-pb.

Der Sekundär-Einlaßkanal 14s mündet in einen Ausgleichsbehälter 19s, der über zwei Einlaß-Zv;eigkanäle 14sa und 14-sb mit je einer der Einlaßöffnungen 3s verbunden ist, die in je einem der seitlichen Gehäuseteile 4· vorgesehen sind und in je einen der kolbenaufnehmenden Hohlräume münden. Der Ausgleichsbehälter 19s bildet eine ■Verbindungsleitung 18s zwischen den Einlaß-Zweigkanälen 14-sa und 14-sd. Jeder der Einlaß-Zweigkanäle 14sa und 14-sb ist im Querschnitt größer als jeder der Einlaß-Zweigkanäle 14p a und 14pb. Jede der Hochlast-Einlaßöffnungen 3s ist mit · einem Drehschieber 30 versehen, das die Einlaßöffnung 3s bei Hochlastbetrieb öffnet. Zu diesem Zweck ist der Drehschieber 30 mit einem Stelltrieb 31 verbunden, der den Drehschieber 30 öffnet, wenn im Hochlastbetrieb des Motors dessen Drehzahl einen für die Betätigung des Drehschiebers genügenden Y/ert erreicht, der zunächst mit einem geeigneten V/ert im Bereich von 3500 bis 5000 U/min bestimmt wird.

Der Öffnungszeitraum der Einlaßöffnungen 3s liegt im

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Bereich der Drehwinkelstellungen, der Exzenterwelle 7 von 270° bis 320°. Jede Einlaßöffnung 3s wird im gleichen Zeitpunkt oder in einem früheren Zeitpunkt geöffnet als die Niedriglast-Einlaßöffnung 3p desselben Motorteils und wird in demselben Zeitpunkt oder in einem späteren Zeitpunkt geschlossen als die Niedriglast-Einlaßöffnung Sp desselben L'.ot orte ils. Es ist ferner ein Turbolader 22 vorgesehen, der eine in dem Auspuffkrümmer 20 angeordnete Abgasturbine 22a und einen Kompressor 22b besitzt, der in dem gemeinsamen Haupt-Einlaßkanal 14 angeordnet und wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform durcn eine Welle 22c mit der Turbine 22a verbunden ist.

Ebenso wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform ist der Auspuffkrümmer mit einem Überströmkanal 23 versehen, der einen Druckentlastungsschieber 24 besitzt. An jeder Einlaßöffnung wird beim öffnen derselben durch den Druck des restlichen Verbrennungsgases eine Druckwelle erzeugt, die über die Einlaß-Zweigkanäle und den Verbindungskanal zu der anderen Einlaßöffnung übertragen wird. Da der Ausgleichsbehälter 19s ein relativ großes Volumen hat, kann eine Druckwelle von einem Einlaß-Zweigkanal zu dem anderen im wesentlichen ungeschwächt übertragen werden. Die Gesamtlänge L der Eiiilaß-Zweigkanäle 14sa und 14sb und des Verbindungskanals 18s wird v/ie in der vorher beschriebenen Ausführungsform mit einem V/ert zwischen 0,63 bis 1.50 m bestimmt. Infolgedessen kann an den Hochlast-Einlaßöffnungen 3s ein ladungsver-rößernder Druckresonanzeffekt erzielt werden.

Vorstehend wurde die Erfindung an Hand von Ausführungs-

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-lebe ispielen von Rotationskolbenmotoren mit zwei Kolben beschrieben. Sie kann aber auch auf Rotationskolbenmotoren mit drei oder mehr Kolben angewendet werden. In einem Drehkolbenmotor rotieren die Rotationskolben mit einem Phasenabstand von 120° und wird die Gesamtlänge L der Zweigkanäle für zwei Hohlräume und des diese Zweigkanäle verbindenden Verbindungskanals durch die Formel

L = (Θ - 120 - G₀) x (60/360N) χ C (2)

bestimmt. Auch bei dieser Ausbildung kann ein ladungsvergrößernder Druckresonanzeffekt erzielt werden. In der Figur 8 erkennt man, daß beim Öffnen der Einlaßöffnung des Kotorteils B im Zeitpunkt E eine Druckwelle erzeugt wird, die, wie durch eine ausgezogene Linie angedeutet ist, zu der Einlaßöffnung des Kotorteils A übertragen wird und dort im Zeitpunkt F eintrifft. Die im Zeitpunkt G an der Einlaßöffnung des I;iotorteils A erzeugte Druckwelle wird zu der Einlaßöffnung des I.'otorteils C übertragen und trifft dort, im Zeitpunkt H ein. Die Kanäle können auch so angeordnet werden, daß die Druckwellen von dem Motorteil B zu dem IUotorteil C, von dem Llotorteil C zu dem Motorteil A und von dem Motorteil A zu dem Motorteil B übertragen werden, wie dies in der Figur 8 gestrichelt angedeutet ist«,

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben worden, ist jedoch in keiner V.'eise auf Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele eingeschränkt, die im Rahmen des Erfindungsredankens abgeändert werden können_o

- Leerseite -

Claims

PATENTANSPHtJ CHE

H'ehrkolben-Rotationskolbenmotor mit einem Gehäuse das mehrere kolbenaufnehmende:: Gehäuseteile aufweist, die je eine trochoidenförmige Innenwandung besitzen, ferner mindestens einen, zwischen jeweils zwei einander benachbarten, kolbenaufnehmenden Gehäuseteilen, zwischengeschalteten Gehäuseteilen und zv/ei seitliche Gehäuseteile, die an der Außenseite je eines der äußeren kolbenaufnehmenden Gehäuseteile, so daß die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile je einen kolbenaufnehmenden Hohlraum bilden, ferner mit in je einem der kolbenaufnehmenden Hohlräume angeordneten, im wesentlichen vieleckigen Rotationskolben, deren Scheitelteile mit der Innenwandung des zugeordneten kolbenaufnehmenden Gehäuseteils in Gleitberührung stehen, so daß die Rotationskolben Arbeitsräume mit zyklisch veränderbaren Volumina begrenzen, wobei die Rotationskolben von einer Exzenterwellenanordnung derart getragen werden, daß bei einer Rotation der Rotationskolben deren Phasenabstände voneinander gleichen Drehwinkeln der Exzenterwellenanordnung entsprechen, ferner mit einer Einlaßanordnung, die · für jeden der kolbenaufnehmenden Hohlräume eine in mindestens einem der ihm benachbarten, zwischengeschalteten und seitlichen Gehäuseteile angeordnete Einlaßöffnungsanordnung aufweist, die zu dem zugeordneten kolbenaufnehmenden Hohlraum hin offen ist und bei einer Rotation des zugeordneten Rotationskolbens von diesem zyklisch geschlossen wird, ferner eine Einlaßkanalan'ordnung mit Zweigkanälen, die zu je

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einer der Einlaßöffnungsanordnungen führen und durch eine Verbindungskanalanordnung miteinander verbunden sind, und eine stromaufwärts von der Verbindungskanalanordnung in der Einlaßkanalanordnung vorgesehene

j · Ladeanordnung, und mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Auslaßöffnungsanordnung, die zu den kolbenaufnehmenden Hohlräumen hin offen ist und mit einer Auslaßkanalanord-) nung in Verbindung steht gekennzeichnet durch eine

j - Einlaßdruckbegrenzungsanordnung zum Begrenzen des Einlaßdruckes in der Einlaßkanalanordnung stromabwärts

j von der Laderanordnung auf einen vorherbestimmten V/ert,

! so daß für den Motor ein Betriebszustandsbereich be-

j stimmt wird, in dem der Einlaßdruck niedriger ist als

der Abgasdruck, wobei die Zweigkanäle und die Verbindungskanalanordnung solche Längen haben, daß mindestens in einem Teil des genannten Betriebszustandsbereichs des Motors eine an der Einlaßoffnungsanordnung für einen . der kolbenaufnehmenden Hohlräume erzeugte Druckwelle, im offenen Zustand dieser Einlaßoffnungsanordnung der Einlaß-Öffnungsanordnung für einen anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum zugeführt wird, knapp bevor die zuletztgenannte Einlaßoffnungsanordnung schließt.

2. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die L3.de ran Ordnung eine Turbolader anordnung ist, die eine in der Abgaskanalanordnung vorgesehene Abgastürbinenanordnung aufweist sowie eine von dieser angetriebene Kompressoranordnung, die in der Sinlaßkanalanordnung vorgesehen ist.

3· Rotationskolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdruckbegrenzungsanordnung -eine Uber-

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Strömkanalanordnung aufweist, die in der Abgaskanalanordnung vorgesehen ist und die Turbinenanordnung überbrückt, ferner eine in der Überströmkanalanordnung vorgesehene Druckentlastungsventilanordnung und eine Einrichtung, die auf den in der Einlaßkanalanordnung stromabwärts von der Kompressoranordnung vorgesehenen Einlaßdruck anspricht und das Druckentlastungsventil öffnet, wenn der Einlaßdruck den vorherbestimmten Wert überschreitet.

ο Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Zweikanäle und der Verbindungskanalanordnung so gewählt sind, daß die an der Einlaßöffnungsanordnung für einen der kolbenaufnehmenden Hohlräume erzeugte Druckwelle der einem anderen der kolbenaufnehmenden Hohlräume zugeordneten Einlaßöffnungsanordnung knapp vor dem Schließen derselben zugeführt wird, wenn der Motor in einem Betriebszustandsbereich arbeitet, in dem der Abgasdruck um einen vorherbestimmten Wert höher ist als der Einlaßdruck.

ο Zweikolben-Rotationskolbenmotor mit einem Gehäuse, das zwei kolbenaufnehmende Gehäuseteile aufweist, die je eine trochoidenförmige Innenwandung besitzen, ferner mit einem zwischen den kolbenaufnehmenden Ge-

• häuseteilen, zwischengeschalteten Gehäuseteilen und zwei seitliche Gehäuseteile, die an der Außenseite je eines der äußeren kolbenaufnehmenden Gehäuseteile befestigt sind, so daß die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile je einen kolbenaufnehmenden Hohlraum bilden, ferner mit in je einem der kolbenaufnehmenden Hohlräume angeordneten, im wesentlichen vieleckigen

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Rotationskolben, deren Scheitelteile mit der Innenwandung des zugeordneten kolbenaufnehmenden Gehäuseteils in Gleitberührung stehen, so daß die Rotationskolben Arbeitsräume mit zyklisch veränderbaren Volumina begrenzen, wobei die Rotationskolben von einer Exzenterwellenanordnung derart getragen werden, daß bei einer Rotation der Rotationskolben deren Phasenabstände voneinander gleichen Drehwinkeln der Exzenterwellenanordnung entsprechen, ferner mit einer Einlaßanordnung, die für jeden der kolbenaufnehmenden Hohlräume einem der ihm benachbarten, zwischengeschalteten und seitlichen Gehäuseteile angeordnete Einlaßöffnungsanordnung aufweist, die zu dem zugeordneten kolbenaufnehmenden Hohlraum hin offen ist und bei einer Rotation des zugeordneten Rotationskolbens von diesem zyklisch geschlossen wird, ferner eine Einlaßkanalanordnung mit Zweigkanälen, die zu je einer der Einlaßöffnungsanordnungen führen und durch eine Verbindungskanalanordnung miteinander verbunden sind, und eine stromaufwärts von der Verbindungskanalanordnung in der Einlaßkanalanordnung vorgesehene Laderanordnung, und mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Auslaßöffnungsanordnung, die zu den kolbenaufnehmenden Hohlräumen hin offen ist und mit einer Auslaßkanalanordnung in Verbindung steht gekennzeichnet durch eine Einlaßdruckbegrenzungsanordnung zum Begrenzen des Einlaßdruckes in der Einlaßkanalanordnung stromabwärts von der Laderanordnung auf einen vorherbestimmten Wert, so daß für den Motor ein Betriebszustandsbereich bestimmt wird, in dem der Einlaßdruck niedriger ist als der Abgasdruck, wobei die Zweigkanäle und die Verbindungskanalanordnung solche Langen haben, daß mindestens in einem Teil des

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genannten Betriebszustandsbereichs eine an der EinlaßöffnungsanOrdnung für einen der kolbenaufnehmenden Hohlräume erzeugte Druckwelle im offenen Zustand dieser EinlaßöffnungsanOrdnung der Einlaßöfinungsanordnung für den anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum zugeführt wird, knapp bevor die zuletztgenannte Einlaßöff nun^s-anordnung schließt.

6. Mehrkolben-Rotationskolbenmotor mit einem Gehäuse, das mehrere kolbenaufnehmenden Gehäuseteile aufweist, die je eine trochoidenförmige Innenwandung besitzen, ferner mindestens einen zwischen jeweils zwei einander benachbarten kolbenaufnehmenden Gehäuseteilen, zwischengeschalteten Gehäuseteilen und zwei seitliche Gehäuseteile, die an der Außenseite je eines der äußeren kolbenaufnehmenden Gehäuseteile befestigt sind, so daß die kolbenaufnehmenden Gehäuseteile je einen kolbenaufnehmenden Hohlraum bilden, ferner mit in je einem der kolbenaufnehmenden Hohlräume angeordneten, im wesentlichen vieleckigen Rotationskolben, deren Scheitelteile mit der Innenwandung des zugeordneten kolbenaufnehmenden Gehäuseteils in Gleitberührung stehen, so daß die Rotationskolben Arbeitsräume mit zyklisci veränderbaren Volumina begrenzen, wobei die Rotationskolben von einer Exzenterwellenanordnung derart getragen werden, daß bei einer Rotation der Rotationskolben deren Phasenabstände voneinander gleichen Drehwinkeln der Exzenterwellenanordnung entsprechen, ferner mit einer Einlaßanordnung, die für jeden der kolbenaufnehmenden Hohlräume eine in mindestens einem der ihm benachbarten, zwischöngeschalteten und seitlichen Gehäuseteile angeordnete Einlaßöffnungsanordnung

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aufweist, die zu dem zugeordneten kolbenaufnehmenden Hohlraum hin offen ist unä bei einer Rotation des zugeordneten Rotationskolbens von diesem zyklisch geschlossen wird, ferner eine Einlaßkanalanordnung mit einem Haupteinlaßkanal, der mit Einlaß-Zweigkanälen in Verbindung steht, die zu je einer der Einlaßöffnungsanordnungen führen und miteinander durch eine Verbindungskanalanordnung verbunden sind, einen in dem Haupteinlaßkanal vorgesehenen Lader, eine in dem Haupteinlaßkanal stromabwärts von dem Lader vorgesehenes Drosselventil und in den Einlaß-Zweigkanälen vorgesehene Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, und mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Auslaßöffnungsanordnung, die zu den kolbenaufnehmenden Hohlräumen hin offen ist und mit einer Auslaßkanalanordnung in Verbindung steht,gekennzeichnet durch eine 'Einlaßdruck— begrenzungsanOrdnung zum Begrenzen des Einlaßdruckes in der Einlaßkanalanordnung stromabwärts von der Laderanordnung eine Einlaßdruckbegrenzungsanordnung zum Begrenzen des Einlaßdruckes in dem Haupteinlaßkanal zwischen dem Lader und dem Drosselventil auf einen vorherbestimmten Y/ert, so daß für den Motor ein Betriebszustandsbereicü bestimmt wird, in dem der Einlaßdruck niedriger ist als der Abgasdruck, wobei die Zweigkanäle und die Verbindungskanalanordnung solche Längen haben, daß mindestens in einem Teil des genannten Betriebszustandsbereichs- des Llotors eine an der EinlaßöffnungsanOrdnung für einen der kolbenaufnehmenden Hohlräume erzeugte Druckwelle im offenen Zustand dieser Einlaßöffnungsanordnung der Einlaßöffnungsanordnung für einen anderen kolbenaufnehmenden Hohlraum zugeführt wird, knapp bevor die zuletztgenannte Einlaßoffnungsanordnung schließt.

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7· Rotationskolbenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte V/ert für die Differenz zwischen dem Abgasdruck und dem Einlaßdruck 100 mm Hg beträgt.