DE4003572C2 - Rotationshubkolbenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationshubkolbenmotor, der aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem in die­ sem zentrisch gelagerten Rotor besteht, in dem radiale Kammern mit über eine sternförmige Führungsnut gesteu­ erte Kolben angeordnet sind, wobei in der zylindri­ schen Gehäusewandung Ein- und Auslaßöffnungen ange­ ordnet sind.

Eine derartige Brennkraftkolbenmaschine ist aus der DE-OS 38 10 728 bekannt. Nach dem Stand der Technik ist bei Verbrennungsmotoren allgemein die Abgasrück­ führung bekannt.

Die Abgasrückführung erfüllt den Zweck, die NO_X-Bild­ dung während des Brennprozesses zu beeinflussen. Stickoxide entstehen bei höherer Temperatur bei der Verbrennung des Brennstoffes unter gleichzeitiger Oxydation von Stickstoff. Zur Hemmung dieses Oxyda­ tionsprozesses durch Temperatursteuerung wird ein Teil des Abgases wieder in die Verbrennungskammer eingelei­ tet, wodurch der Ausstoß von Schadstoffen in die At­ mosphäre verringert wird.

Gemäß der DE-PS 37 14 495 ist eine Einrichtung zur Abgasrückführung für einen Otto-Motor bekannt, bei dem ein Teilstrom des Abgases über ein verzweigtes und kompliziertes Kanalnetz am Motorblock wieder den Einlaßkanälen zugeführt wird. Zur Steuerung des Abgasteilstromes ist in der Rückführung ein Rückschlagventil angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abgasrückführung an einem Rotationshubkolbenmotor zu schaffen, die einerseits einfach im Aufbau ist und es anderseits ermöglicht, die zurückzuführende Abgasmenge während des Betriebes des Motors den jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Einlaßöffnungen und den Auslaßöffnungen jeweils ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der auf der einen Seite durch den Rotor und auf der anderen Seite durch ein radial verstellbares Gehäuseteil gebildet ist.

Eine direkte Verbindung in der Gehäusewandung zwischen der Ein- und der Auslaßöffnung anzubringen, erspart eine Ansaugvorrichtung an der Auslaßöffnung. Durch die Unterdruckwirkung in der Einlaßöffnung strömt das Abgas von der Auslaßöffnung zur Einlaßöffnung. Der durchströmende Volumenstrom des Abgases wird in vorteilhafter Weise durch ein sich über den Öffnungsquerschnitt des Verbindungskanales erstreckendes verstellbares Gehäuseteil dosiert. Das verstellbare Gehäuseteil kann dabei über einen Temperatursensor angesteuert werden, so daß die Temperatur im Verbrennungsraum über einen Bereich konstant gehalten werden kann, um somit die NO_X-Bildung möglichst gering zu halten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, daß an den gegenüberliegenden Seiten zwischen der Ein­ laßöffnung und der Auslaßöffnung jeweils Führungsbah­ nen für das als Quader ausgebildete Gehäuseteil ange­ ordnet sind.

Das Gehäuseteil als Quader auszubilden, stellt eine einfache Lösung für ein Verschlußorgan in der Wandung eines zylindrischen Gehäuses dar. Die Führungsbahnen zwischen den Ein- und den Auslaßöffnungen gewährlei­ sten ein abdichtendes und verkantungsfreies Bewegen des Gehäuseteiles in dem Öffnungsquerschnitt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Rotationshubkolbenmotor;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Dar­ stellung des Rotationshubkolben­ motors mit der erfindungsgemäß­ en Abgasrückführung;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III aus Fig. 2;

Fig. 4 eine teilsweise geschnittene Draufsicht auf die Gehäusewan­ dung eines Rotationshubkolbenmo­ tors im Bereich der Einlaß- und Auslaßöffnung.

Der in der Fig. 1 dargestellte Rotationshubkolbenmotor weist ein auf einem Ständer 1 befestigtes zylinderför­ miges Gehäuse 2 auf. An den Stirnseiten ist das Gehäu­ se 2 mittels Deckeln 3 verschlossen. In dem Gehäuse 2 ist ein Rotor 4 mit einer Rotorwelle 5 drehbar ge­ lagert. Im Rotor 4 sind radiale Kammern 6a, 6b, 6c angeordnet, in denen Kolben 7a, 7b, 7c geführt werden. In den Stirnwänden des Rotors 4 weisen die Kammern 6a, 6b, 6c nicht dargestellte Führungsschlitze auf.

Durch die Führungsschlitze greifen Kolbenbolzen 8a, 8b, 8c, die mit den Kolben 7a, 7b, 7c verbunden sind. Die Kolbenbolzen 8a, 8b, 8c verlaufen dabei parallel zur Achse der Rotorwelle 5. Die freien Enden der Kol­ benbolzen 8a, 8b, 8c greifen in sternförmige Führungs­ nuten 9, die in den Deckeln 3 des Gehäuses 2 angeord­ net sind ein und werden in ihnen geführt. Die Dichtig­ keit des Verbrennungsraumes in den Kammern 6a, 6b, 6c gegenüber der Atmosphäre wird in bekannter Weise mittels Kolbenringen 25 erreicht.

Zur Beschickung der Kammern 8a, 8b, 8c mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch sind in der Gehäusewandung gegenüberliegende Einlaßöffnungen 11a und 11b sowie zum Ausstoßen des verbrannten Gases Auslaßöffnungen 12a und 12b angebracht. Zwischen den Einlaßöffnungen 11a, 11b und den Auslaßöffnungen 12a, 12b ist jeweils eine Zündkerze 13 in der Gehäusewandung eingedreht.

Oberer und unterer Bereich des Gehäuses 2 sind spie­ gelsymmetrisch aufgebaut, so daß die Zündkerzen 13 um 180° jeweils versetzt in der Gehäusewandung ange­ ordnet sind. Zur Kühlung des Rotationshubkolbenmotors sind in der Gehäusewandung Kühlungskanäle 14 mit einem umlaufenden Kühlmittel gefüllt.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Abgasrückführung für einen Rotationshubkolbenmotor. Zwischen der Ein­ laßöffnung 11a und der Auslaßöffnung 12a ist ein Ver­ bindungskanal 15 in der Gehäusewandung angeordnet, dessen Öffnungsquerschnitt 16 mittels eines verstell­ baren Gehäuseteiles 17 veränderbar ist. Der Verbin­ dungskanal 15 wird auf der einen Seite durch den Rotor 4 selbst und auf der anderen Seite durch das radial verstellbare Gehäuseteil 17 begrenzt. Entsprechend der Pfeilrichtung 23 ist das Gehäuseteil 17 in der Gehäusewandung verschiebbar gelagert. Über den Verbin­ dungskanal 15 kann ein Abgasteilstrom der angesaugten Frischluft zugemischt werden, um den Verbrennungspro­ zeß hinsichtlich des Schadstoffausstoßes zu steuern.

Das Gehäuseteil 17 ist als Quader 18 ausgebildet und läßt sich über Führungsbahnen 10 über den Öffnungs­ querschnitt 16 des Verbindungskanales 15 zur Drosse­ lung des Abgasteilstromes verschieben.

Jeweils um die Ein- und die Auslaßöffnung ist ein hohl ausgebildetes Ausgleichsstück 19 und 20 gelegt, das keilförmig in Richtung zur Rotorwelle 5 weist. Die Ausgleichsstücke 19, 20 weisen dabei sich gegenüber­ liegende planparallele Seitenflächen 21, 22 auf, zwi­ schen denen der Quader 18 verschoben werden kann. Der Boden des Quaders 18 ist an die Kreisform angepaßt und legt sich in der Schließstellung an den Rotor 4 an.

Zur genauen Dosierung des zugemischten Abgases kann das Gehäuseteil 17 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Regler gekoppelt sein, der durch einen Temperatursensor im Zündbereich angesteuert wird.

Die Arbeitsweise des Rotationshubkolbenmotors voll­ zieht sich in der Drehung entsprechend der Pfeilrich­ tung 24. Das in der oberen Kammer 6a durch den Kolben 7a verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird durch die Zündkerze 13 gezündet. Durch die Expansionskraft des gezündeten Gemisches wird der Kolben 7a zum unteren Totpunkt auf der Führungsbahn gedrückt. Der Rotor­ block 4 wird dabei um 30° gedreht. Nach dem Durchfah­ ren des ersten unteren Totpunktes kommt die Kammeröff­ nung mit der Auslaßöffnung 12a zur Deckung. Ent­ sprechend der sternförmigen Führungsnut 9 wird der Kolben 7a zu einem weiteren zweiten oberen Totpunkt gedrückt, der zum ersten oberen Totpunkt um 90° ver­ setzt ist. Beim Durchfahren der Führungsnut 9 vom ersten unteren Totpunkt zum zweiten oberen Totpunkt wird das Abgas aus der Kammer 6a gedrückt. Nachdem der Kolben 7a den zweiten oberen Totpunkt passiert hat, kommt die Einlaßöffnung 11a mit der Kammer 6a zur Deckung. Beim Durchfahren der Führungsnut 9 vom zweiten oberen Totpunkt zum zweiten unteren Totpunkt um weitere 30°, saugt der Kolben 7a erneut ein Kraft­ stoff-Luft-Gemisch an, das nach einer weiteren 30°- Drehung des Rotorblocks verdichtet wird. Genau um 180° versetzt, erfolgt die zweite Zündung durch die Zündkerze 13. Das Ausstoßen, Ansaugen und Kompri­ mieren des Kraftstoff-Luft-Gemisches vollzieht sich auf dem sich anschließenden 180°-Abschnitt ent­ sprechend, bis eine weitere Zündung erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Abgasrückführung wird dem Verbrennungsprozeß ein Abgasteilstrom zugemischt, so daß eine umweltverträgliche Belastung des Motors er­ reicht wird.

Claims (2)

1. Rotationshubkolbenmotor, der aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem in diesem zentrisch gelagerten Rotor besteht, in dem radiale Kammern mit über eine sternförmige Führungsnut gesteuerte Kolben angeordnet sind, wobei in der zylindrischen Gehäuse­ wandung Ein- und Auslaßöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einlaßöffnungen (11a, 11b) und den Auslaßöffnungen (12a, 12b) jeweils ein Verbindungs­ kanal (15) vorgesehen ist, der auf der einen Seite durch den Rotor (4) und auf der anderen Seite durch ein radial verstellbares Gehäuseteil (17) gebildet ist.

2. Rotationshubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den gegenüberliegen­ den Seiten der Einlaßöffnungen (11a, 11b) und der Aus­ laßöffnungen (12a, 12b) jeweils Führungsbahnen (10) für den als Quader (18) ausgebildeten Gehäuseteil (17) angeordnet sind.