DE7610036U1

DE7610036U1 - Rotationskolbenmotor mit abgasaufladung

Info

Publication number: DE7610036U1
Application number: DE7610036U
Authority: DE
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1975-04-03
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1976-10-28
Also published as: DE2613861A1; JPS5220602B2; US4084549A; JPS51116313A

Description

GLAWE, DELFS₁ MOLL & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. RICHARD GLAWE, MÖNCHEN DIPL.-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG

8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN
A θθ

2 H AM BURG 13 POSTFACH2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040) 4 10 20 08 TELEX 21 29 21

Toyo Kogyo Co., Ltd.
Hiroshima / Japan

Rotationskolbenmotor mit Abgasaufladung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasaufladung insbesondere von Rotationskolbenmotoren.

Es ist erwünscht, unverbrannte, schädliche Verbrennungsprodukte eines Luft-Kraftstoff-GeniBchee in einem Kraftfahrzeugmotor zu vermeiden oder auf einem minimalen Wert zu halten. Dies kann in bestimmtem Maße durch Auswahl geeigneter Kraftstoffe und Luft-Kraftstoffverhältniese in den Gemischen erreioht werden, die explosionsartig in dem Motor verbrannt werden. Bin wesentliches Problem bei der Vermeidung derarti-

BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 · TELEGRAMM: SPECHTZIES

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ger Produkte ist jedoch die Tatsache, daß die Erzeugung der verschiedenen Produkte bei verschiedenen !Temperaturen gefördert wird und in verschiedenen Teilbereichen einer Verbrennungskammer des Motors erfolgt, da bei gegenwärtig bekannten Motoren die Wärmeerzeugung zur Erzielung der Verbrennung dee Luft-Kraftstoff-Gemisches an einem bestimmten Punkt bzw. Punkten der Verbrennungskammer, beispielsweise am Ort einer Zündkerze, bewirkt wird, und daher ist ein Temperaturgradient in der Verbrennungskammer unvermeidlich, wobei die Temperatur am höchsten am Ort der Zündkerze ist.

Eine Gruppe der unerwünschten, schädlichen Verbrennungsprodukte sind die Stickoxide mit der allgemeinen Formel NO_x9 deren Erzeugung bei hohen Temperaturen bevorzugt ist, die zum Auslösen der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches eraeugt werden, wobei die Erzeugung dee Ν0_χ insbesondere in der Nähe der Zündkerze erfolgt. Es ist seit langem bekannt, daß bei einem Rotationskolbenmotor mit einem Gehäuse mit einem Außenmantel mit epftrochoidaler Innenfläche und mit einem Paar Seitenwänden, die zur Ausbildung eines Hohlraums an gegenüberliegenden Seiten des Außenmantels angeordnet sind, sowie mit einem dreieckigen Rotor, der sich exzentrisch in dem Hohlraum dreht und dessen Scheitelpunkte in Berührverbindung Bit der epitrochoidalen Innenfläche zur Ausbildung der Arbeitskammern mit sich änderndem Volumen, d.h. einer Ansaug-, einer !Compressions-,, einer Verbrennungs-, einer Expansionsund einer Auspuffkammer, während der Drehbewegung des Rotors

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stehen, die Erzeugung von Ν0_χ dadurch verhindert werden kann, daß dem zu verbrennenden Luft-Kraftstoff-Gemisch eine bestimmte Menge von Abgas beigemischt wird, so daß die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches la bestimmtem Maße gehemmt wird. Obgleich theoretisch dieses Verfahren sehr wirkungsvoll ist, um die Erzeugung von N0_s zu verhindern, ist es ersichtlich, daß die Rückführung einer Überschußmenge von Abgasen in dieser Weise zu einer erheblichen Veränderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in der Verbrennungskammer des Motors so weit führt, daß die Verbrennung übermäßig gehemmt wird und Kohlenstoffmonoxide und andere unerwünschte Substanzen in ungeeigneter Weise erzeugt werden, wobei sich dies aus der unvollständigen Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ergibt.

5 Bei bekannten Abgasrückführungen bei Rotationskolbenmotoren

werden die Abgase der Ansaugkammer derart zugeführt, daß diese in der Arbeitskammer gleichmäßig verteilt sind. Dies hat jedoch zwei miteinander zusammenhängende Nachteile. Der eine Nachteil ist der, daß zur Sieherstellung einer ausreichenden Menge von rückgeführtem Abgas in der Nähe einer Zündkerze, um die erforderliche Hemmung der Verbrennung zu bewirken, eine vergleichsweise große Gesamtmenge des Abgases der Arbeitskammer zugeführt werden muß, wodurch sich eine Zunahme des Verschleißes und der Abnutzung der Motorteile in dem Hohlraum

. ins

ergibt. Eine derartige Abnutzung isVbesondere deohalb abzulehnen, da diese Teile des Motors ihre genauen Abmessungen

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beibehalten sollen, um einen wirksamen Betrieb des Motors sicherzustellen.

Der andere Hauptnaohteil ist der, daß das gleiohmäßig verteilte, rückgeführte Abgas eine im allgemeinen gleiche Hemmwirkung auf die Verbrennung in Bereichen der Verbrennungskammer mit hoher und mit niedriger Temperatur hat, was dazu führt, daß bei bekannten Abgasrüokführungen die Produktion von CO, HC und anderen Substanzen in Bereichen der Verbrennungskammer zunimmt, in denen die Verbrennung unvermeidlich schwächer ist, wobei die Verbrennung insbesondere im Rückraum der Arbeitskammer, d.h. in einem von einer Zündkerze weiter entfernten Bereich, oder in dem Bereich der Arbeitskammer gering ist, der dem Drehpunkt des Rotors gegenüberliegt. Diese Probleme können allerdings dadurch überwunden werden, daß das 5 rückgeführte Abgas in dem Bereich der Verbrennungskammer konzentriert oder geschichtet wird, in dem die höchsten Temperaturen sind, d.h. in der !«Iahe einer Zündkerze, doch hat es sich herausgestellt, daß es sohwierig ist, auf Grund der Eigenschaften des Gases diese Konzentration mit ausreichender Verläßlichkeit zu bewirk&n.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasrückführung zu schaffen, die die Erzeugung von Stickoxiden in einem Rotationskolbenmotor verhindert und dabei lediglich eine geringe Menge des rückzuführenden Abgases erfordert, woduroh die Abnutzung von Maschinenteilen verringert und der Mötorwirkungsgrad beibehalten wird.

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Darüber hinaus soll die Konzentration des rüokgeführten Abgases in der Nähe einer Zündkerze verbessert werden, wodurch die orforderllohe Verbrennungehemmung zur Verhinderung der Stiokoxldbildung mit lediglioh einer geringen Menge des rüokgeführten Abgases erreioht wird.

Darüber hinaus soll die Menge des rüokgeführten Abgases in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder der Belastung des Motors verändert werden, um eine verbesserte Konzentration dee rüokgeführten Abgases zu erreichen!

Zur Lösung dieser Aufgaben weist der erfindungsgemäße Rotationskolbenmotor ein Gehäuse mit einem Außenmantel mit epitrochoidaler Innenfläche, ein Paar Seitenwände, die zur Ausbildung eines Hohlraums an gegenüberliegenden Seiten des Außenmantels angeordnet sind, und einen dreieckigen Rotor auf, der sich exzentrisch in dem Hohlraum dreht und dessen Scheitelpunkt in Berührverbindung mit der epitrochoidalen Innenfläche zur Ausbildung der Ansaug-, Kompressions-, Verbrennungs-, Expansions- un<f Auspuff kammern zwischen der epitrochoidalen Innenfläche und den Rotorseitenflächen stehen, und zeichnet sich aus durch einen mit der Ansaugkammer in Verbindung stehenden ersten Ansaugkanal im Gehäuse, eine mit dem ersten Ansaugkanal in Verbindung stehende erste Ansaugöffnung zur Zufuhr der Verbrennungsladung, d.h. Luft oder Luft-Kraftstoff-Gemisoh, in die Ansaugkammer, derart, daß die geschichtete Verbrennungsladung in einem Teil der Ansaugkam-

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mer erhalten wird, einan mit der Ansaugkammer in Verbindung stehenden zweiten Ansaugkanal, eine mit dem zweiten Ansaugkanal in Verbindung stehende zweite Ansaugöffnung, ein bei großer Motorbelastung zu öffnendes Drosselventil in der zweiten Ansaugöffnung, ein Auspuffsystem mit einem mit der Auspuff kammer in Verbindung stehenden, im Gehäuse ausgebildeten Auspuffkanal und mit einer mit diesem in Verbindung stehenden AuspuffÖffnung, eine das Auspuffsystem mit der ersten Ansaugöffnung verbindende erste Abgasrückführung und duroh eine Zündvorrichtung in dem Gehäuee.

Bei Betrieb während geringer Belaetung des Motors wird, da das Drosselventil in der zweiten Ansaugöffnung geschlossen ist, durch den ersten Ansaugkanal Verbrennungsladung mit rückgeführtem Abgas der Ansaugkammer zugeführt, so daß rückgeführtes Abgas in dem Teil der Ansaugkammer konzentriert ist.

Bei hoher Belastung des Motors wird, da das Drosselventil offen ist, sowohl durch den ersten als auch durch den zweiton Ansaugkanal Verbrennungsladung der Ansaugkammer zugeführt, wobei jedoch dae rückgeführte Abgas der Ansaugkammer duroh den ersten Ansaugkanal zugeführt wird. Dabei ist ebenfalls der größte Teil des rückgeführten Abgases in dem Teil der Ansaugkammer konzentriert.

Daher muß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung weniger Abgas rüekgeführt werden, da eine vorgegebene Abgasmenge wir-

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kungsvoller let, um die Erzeugung von Stlokoxlden zu verhindern, und darauB ergibt sich eine geringere Abnutzung des Motors und gleichzeitige Erzeugung von Kohlenwasserstoffen oder ähnllohen Verbindungen,

Um die Erzeugung von Stickoxiden durch Rückführung von weniger Agbaeen wirkungsvoller zu verhindern, wird in vorteilhafter Weiee der erste Ansaugkanal derart ausgebildet, daß das rückgeführte Abgas in der Nähe einer Zündkerze der Verbrennungkammer konzentriert ist. Wenn die Verbrennungsladung und das rückgeführte Abgas von dem ereten Ansaugkanal im vorderen Bereich der Ansaugkammer konzentriert sind, ißt es weiterhin vorteilhaft, die Erzeugung von Stiokoxiden und anderen schädlichen Verbindungen zu vermeiden und den Kraftstoff aufzubrauchen. TJm Maschinenschäden zu verhindern, kann ein Regelventil in dem Abgas-Rückführkanal vorgesehen sein, um diesen bei Leerlauf oder geringer Belastung des Motors zu schließen.

Bei großer Belastung des Motors, wenn eine Überschußmenge von Yerbrennungsladung der Ansaugkammer zugeführt und zwangsläufig in der Verbrennungskammer verbrannt wird, wird vorzugsweise die Menge des rückgeführten Abgases erhöht.

Obwohl es eine Mengenbegrenzung für die Zufuhr von Abgasen in die Ansaugkammer durch die erste Ansaugöffnung gibt, kann diese Menge, wenn es erforderlich ist, über die oben erwähnte

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Grenze während des Betriebes bei hoher 3elaatung hinaus erhöht werden, und zwar durch Zufuhr in die Ansaugkanuner durch die zweite Ansaugöffnung. Obwohl bei Betrieb mit hoher Belastung unvermeidlich rückgeführtes Abgas etwas versprüht wird, wird dieses bei geringer Belastung in dem Vorraum der Ansaugkanuner konzentriert.

Erfindungsgemäß wird somit die Abgasrückführung, durch die Abgas über einen Kanal rückgeführt wird, in dem Außenmantel eines Drehkolbenmotors ausgebildet und dient außerdem zur Zufuhr von Luft oder eines Luft-KraftBtoff-Gemisches zum Langsambetrieb des Motors in einen Vorraum einer Ansaugkammer. Da der in dem Außenmantel ausgebildete Kanal so angeordnet ist, daß die Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Vorraum der Ansaugkammer geschichtet wird, wird das rückge-5 führte Abgas ebenfalls in dem gleichen Vorraum derart geschichtet, daß es sich in der Nähe einer Zündkerze ansammelt, so daß weniger Abgas rückgeführt werden muß, da eine vorgegebene Menge von Abgas effizienter ist, um die Erzeugung von Stickoxiden zu verhindern, und daraus ergibt sich eine entsprechend geringere Abnutzung des Motors und damit verbundene Erzeugung von Kohlenwasserstoffen oder ähnlichen Verbindungen,

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug "auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen schematiechen Querschnitt einer Abgasrückführung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bei einem Drehkolbenmotor mit gemeinsamen Luft- und Kraft-

stoff-Aneaugvorrichtungen,

Fig. 2 einen sohematiechen Querschnitt einer Abgasrückführung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform bei einem Drehkolbenmotor mit unabhängigen Luftanaaug- und Kraftstoffansaugvorrichtungen und

Fig. J und 4 ähnliche Ansichten wie die Fig. 1 bzw. 2 von dritten bzw. vierten erfindungsgmäßen Ausführungsformen.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile eines Drehkolbenmotors dargestellt, und zwar mit einem Gehäuse 1 mit einem Außenmantel 2 mit epitrochoidaler Innenfläche 2a und einem Paar Seitenwänden 3, die an den gegenüberliegenden Seiten dee 5 Außenmantels 2 befestigt sind und dadurch einen Hohlraum bestimmen, sowie mit einem dreieckigen Rotor 4« der mit einer nicht dargestellten Antriebswelle verbunden ist und diese antreibt und sich exzentrisch in dem Hohlraum dreht. Der Rotor weist Scheitelflächen auf, die in Berührverbindung mit der epitrochoidalen Innenfläche 2a zur Ausbildung von Arbeitskammern 5 mit ßich änderndem Volumen, d.h. Ansaug-, KompreBBions-, Verbrennunga-, Expansions- und Auspuffkammern, zwischen der epitroohoidalen Innenfläche 2a und Seitenflächen des Rotors stehen. In joder Seitenfläche des Rotors 4 sind nicht dargestellte Aussparungen vorgesehen.

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Mit der Verbrennungskammer in Verbindung stehend sind eine
Vorraum-Zündkerze 20 und eine Rüokraum-Zündkerze 21 vorgesehen, d.h. in Drehrichtung des Rotors 4 i⁸* die Zündkerze 20
vor der Zündkerze 21 angeordnet. Die Zündkerzen 20 und 21
werden in bekannter Weise betätigt, um ein in die Kompres- ι

sions- und Verbrennungskammer eingebrachtes Luft-Kraftstoff- I

Gemisch zu zünden, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch ab- I

brennt und den Rotor 4 in Drehung versetzt, wodurch das abgebrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Auspuffkammer ge- S

bracht wird. Es ist bekannt, daß mit dieser Anordnung die Er- | zeugung von NO insbesondere in der Nähe der Vorraum-Zündker- ■

^x !

ze 20 erfolgt, wenn diese gezündet wird. Brennprodukte, die S

in die Auspuffkammer gebracht werden, werden über einen Aus-

puffkanal 17 herausgeführt, der mit einer Auspuffleitung 18 j

in Verbindung steht. i

Das Luft-Kraftstoff-Gemisch für den Motor wird durch eine j

Düse 7a über ein Horn oder einen Venturi-Abschnitt 7 züge- j

führt, der ein Drosselventil θ aufweist. Die Düse 7a weist j

geeignete, nicht dargestellte Einrichtungen auf, um den Motor

bei verschiedenen Geschwindigkeiten oder unter verschiedenen
Bedingungen zu betreiben. Die Verbindung zwischen dem Horn 7
und der Ansaugkammer 5 wird duroh eine Ansaugzweigleitung 9
und eine Ansaugzweigleitung 10 hergestellt, die beide mit
einem Punkt in Strömungsrichtung hinter dem Drosselventil 8

verbunden sind und die in unabhängiger Verbindung mit der Ansaugkammer 5 stehen. Das Luft-KraftBtoff-Gemisoh wird in die

Ansaugkammer 5 über die Ansaugleitung 9 bei Betrieb bei niedriger und hoher Geschwindigkeit oder bei Betrieb mit geringer oder großer Belastung des Motors zugeführt, jedoch über die Ansaugleitung 10 nur während des Betriebs des Motors bei hoher Geschwindigkeit oder hoher Belastung. Im folgenden kann der Ausdruck "Geschwindigkeit" auch als "Belastung" verstanden werden.

Die Ansaugleitung 9 ist mit einem Ansaugkanal 11 verbunden, der eine Öffnung 11a in der Innenfläche 2a des Außenmantels 2 und ein Befestigungsteil 11b aufweist, das einen etwas größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 11a und das in Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches gesehen vor der Öffnung 11a ist und in dem ein Reed-Ventil 12 vorgesehen ist. Die Öffnung 11a ist in geeigneter, jedoch nicht notwendiger Weise in Form eines elliptischen Schlitzes ausgebildet, dessen Hauptachse im allgemeinen senkrecht zu den Seitenwänden 2 ist. Das Reed-Ventil 12 wirkt in der Weise, daß es die Verdampfung des Luft-Kraftstoff-Gemisches aufrechterhält oder fördert, das mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit durch die kleine Öffnung 11a zugeführt wird. Die Ansaugleitung 9 und der Ansaugkanal 11 sind in geeigneter Weise so angeordnet, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Vorraum der Ansaugkammer 5 hin gerichtet ist, und in der Verbrennungskammer ist das Luft-Kraftstoff -Gemisch in der Nähe der Zündkerze 20.

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Die Ansaugleitung 10 1st mit der Ansaugkararaer 5 über einen seitlichen Ansaugkanal 13 verbunden, der in einer Seitenwand des Gehäuses 1 ausgebildet und relativ zu dem Anaaugkanal 11 der Ansaugleitung 9 näher an dem Rüokraum der Ansaugkaminer angeordnet ist, d.h. weiter von den Zündkerzen 21 und 20 entfernt. Die durch den seitlichen Ansaugkanal 13 definierte An-Baugöffnung 1st größer als die Öffnung 11a des Ansaugkanals An dem Eingang der Ansaugleitung 10 1st ein Drosselventil 15 vorgesehen, das durch eine geeignete Verbindung 14 mit dem Drosselventil 8 in dem Vergaserhorn 7 verbunden ist. Während des Leerlaufs und bei niedriger Betriebsgesehwindigkeit des Motors bleibt das Drosselventil 15 geschlossen, selbst wenn das Drosselventil 8 in bestimmtem Maße geöffnet ist, wodurch Luft-Kraftstoff-Gemisoh in die Aneaugkammer 5 über lediglich die Ansaugleitung °- zugeführt wird, und ein geschichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in der Nähe der Zündkerze 20 erhalten. Wenn die Geschwindigkeit des Motors einen geeignet bestimmten Hochgeschwindigkeitsbereich erreicht und das Drosselventil 8 geöffnet ist, um die Zufuhr einer größeren Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches von der Düse 7a zu ermöglichen, bewirkt die Verbindung 14 eine Öffnung des Drosselventils 15, wodurch Luft-Kraftstoff-Gemisch der Ansaugkammer 5 über beide Versorgungsleitungen 9 und 10 zugeführt wird, wobei die graduelle Öffnung dee Drosselventils 15 mit der Geschwindigkeit oder der Belastung des Motors vergrößert wird.

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Die Ansaugleitung 9 1st mit der Auspuffleitung 18 duroh eine Abgasrüokfuhrleitung *\6 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser verbunden, in der ein Strömungsregelventil 19 vorgesehen ißt. Me Abgasrtiokführleitung 16 kann mit dem Auspuffsystem, d.h. der Auspuffkammer, dem Auspuffkanal oder der Auspuffleitung verbunden sein. Die graduelle Öffnung des Strömungsregelventils 19 wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder der Belastung deB Motors duroh geeignete, nioht dargestellte Einrichtungen «regelt, beispielsweise duroh eine druckempfindliche Einrichtung, die die Öffnung des Regelventils 19 proportional zum Unterdruok einstellt, der an einem bestimmten Punkt in dem Vergaserhorn 7 oder in der Ansaugleitung 9 oder 10 erhalten wird, oder durch eine mechanische Verbindungsvorrichtung, die die Öffnung des Regelventils I9 proportional zur Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle einstellt.

Während des Leerlaufs oder während des Betriebs des Motors bei sehr geringer Geschwindigkeit bleibt das Strömungsregelventil 19 vollständig geschlossen, und daher tritt kein Abgas in die Ansaugleitung 9 ein. Venn die Geschwindigkeit des Motors einen bestimmten ¥1 rt in dem Niedriggeschwindigkeitsbereioh erreicht, wird das Regelventil I9 bis zu einem bestimmten Wert geöffnet, so daß eine bestimmte Menge Abgas von der Auspuffleitung 18 über die Abgasrückführleitung 16 in die Ansaugleitung 9 strömen kann. Wenn die Geschwindigkeit des Motors über diesen Punkt hinaus ansteigt, wird die Öffnung des Regelventils 19 graduell vergrößert, bis der Hochgeschwindig-

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keitsbetrieb deo Motors erreicht wird, wenn das Ventil 19 vollständig geöffnet ist.

Daher ist bei Betrieb des Motors bei geringer Geschwindigkeit die Ansaugleitung 10 geschlossen, und sowohl Luft-Kraftstoff-Gemisoh als auoh Abgas werden über die Leitung 9 der Ansaugkammer 5 zugeführt.

Da die Ansaugleitung 9 und der Aneaugkanal 11 so angeordnet sind, daß zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisoh in dem Vorraum konzentriert und in der Verbrennungskammer geschichtetes Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Nähe der Zündkerze 20 erhalten wird, wird ebenfalls rückgeführtes Abgas in der Nähe der Zündkerze 20 konzentriert. Daher muß weniger Abgae rüokgeführt werden, da die vorgegebene Menge des Abgases wirkungsvoller die Erzeugung von Stiokoxiden verhindert.

Zusätzlich ist während des Betriebs des Motors bei hoher Belastung das Drosselventil 15 offen, und daher wird Luf t-Kraftstoff-Gemisoh sowohl durch den Ansaugkanal 11 als auch durch den seitlichen Ansaugkanal 13 zugeführt, während rückgeführtes Abgae lediglich durch den Ansaugkanal 11 zugeführt wird; der Ansaugkanal 11, über den der Verbrennungskammer Abgas zugeführt wird, ist relativ zum seitlichen Ansaugkanal 13 vor diesem angeordnet, so daß dadurch eine weitere Konzentration des Abgases in dem Teil der Masse des Luft-Kraftstoff-Gemisohes erreicht wird, das in der Nähe der Zündkerze im

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Zündzeitpunkt ist.

Da dieser Teil des Luft-JCraftstoff^Gemisches, in dsm eine höhere Konzentration des Abgases ist, in dem Teil der Verbrennungskammer ist, in der die Misohung gentindet wird, um eine Verbrennung dea Gemisohes insgesamt herbeizuführen, ist es klar, daß mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen die Wirkung einer bestimmten Menge des rückgeführten Gases bei der Verhinderung der Erzeugung von NO bei einer Zündkerze größer iBt. Mit anderen Worten heißt dies, daß eine gleiche Verringerung der NO - Erzeugung mit einer kleineren Menge von rück-

jC

geführtem Abgas erreicht werden kann als dies der Fall ist, wenn eine vergleichsweise gleichmäßige Verteilung des rückgeführten Abgases in der Verbrennungskammer vorliegt.

Da die absolute Menge des rückgeführten Abgases geringer ist und da eine geringere Konzentration des Abgases in den Teilen des Luft-Kraftstoff-Gemisches vorliegt, die am weitesten von dem ursprünglichen Zündpukt entfernt sind und in denen die Verbrennung normalerweise unvollständig erfolgt, ist andererseits die Wirkung des rückgeführten Abgases bei der Hemmung der vollständigen Verbrennung dieser Teile des Gemisohes wesentlich geringer, und der Verbrennungsprozeß ist daher von einer geringeren Erzeugung von CO- oder HC-Verbindungen begleitet.

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Wenn der Motor im Bereich bei hoher Belastung läuft, wird ' die große Menge des zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches der Ansaugkamin er zugeführt, da die Drosselventile 8 und 15 offen sind, und daher ist es in diesem Betriebsbereich vorteilhaft, -¹ die Menge des rückgeführten Abgases zu vergrößern.

Dadurch wird erfindungsgemäß die Erzeugung vo^ NO verringert, ohne daß die Erzeugung von CO, HC oder anderen unerwünschten Substanzen erhöht wird. Da außerdem weniger rüokgeführtes Abgas erforderlich ist, führt dies zu einer geringeren Abnutzung des Motors, wobei die Erfindung zu besonderen

Vorteilen im Betriebsbereich des Drehkolbenmotors bei niedrigen Geschwindigkeiten führt. Ein weiterer Vorteil der geringeren rückzuführenden Abgasmenge ist natürlich der, daß der Motor weniger durch Abgase aufgeheizt wird.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemaßer Rotationskolbenmotor

dargestellt, der eine unabhängige Kraftstoff-Einspritzdüse 22, die im Außenmantel 2 vorgesehen ist und die mit der Ansaugkammer 5 verbunden ist, sowie getrennte Luftansaugkanäle 23 und 24 aufweist. Der Luftansaugkanal 23 ist in dem Außenmantel ■ ' 2 des Gehäuses 1 vorgesehen, und zwar näher an dem Vorraum der _u

V-Ansaugkammer 5 und kleiner als der Luftansaugkanal 24» außer·?· !·

von Luft ■ \

dem wird er dauernd zur Zufuhr/in die Ansaugkammer 5 ;·

verwendet und dient zur Zufuhr von rückgeführtem Abgas in die )'

Ϊ ι Ansaugkammer, wobei der Luftansaugkanal 23 so angeordnet ist,

daß durch ihn geführte Luft und Abgas in den Vorraum der An-

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saugkammer hin gerichtet sind. Der Luftaneaugkanal 24 ist in der Seitenwand 3 vorgesehen und dient zur Zufuhr von Luft in die Ansaugkaminer 5 lediglich während des Betriebs bei hoher Geschwindigkeit oder hoher Belastung des Motors. Luft von einer geeigneten Quelle wird den Luftansaugkanälen 23 und 24 über Luftansaugleitungen 27 bzw. 28 zugeführt, die mit ersten bzw. zweiten Strömungsregelventilen 31 bzw. 32 versehen sind. Die ersten und zweiten Strömungsregelventile 31 und 32 werden beide durch das in Fig. 2 schematisch dargestellte Gaspedal gesteigert, das über eine Verbindung 33 wirkt, die schematisch durch die gestrichelte Linie in der Zeichnung dargestellt ist; beim Niederdrücken des Gaspedals 30 wird zuerst das erste Strömungaregelventil 31 in der Luftansaugleitung 26 allmählich geöffnet, während das zweite Ventil 32 zur Regelung der Luftzufuhr in der Luftansaugleitung 27 geschlossen bleibt; nachdem das erste Strömungsregelventil 31 geöffnet worden ist, wird das zweite Strömungsregelventil 32 allmählich geöffnet.

Abgas aus dem Abgaskanal 17 kann über die Abgasrückführleitung 16 mit einem Regelventil 19, das in der gleichen Weise wie gemäß Fig. 1 betätigt wird, in die Luftaneaugleitung 27 an einen Punkt rückgeführt werden, der bezüglich der Luftströmung in der Leitung 27 hinter dem ersten Regelventil 31 ist.

Die Ausführungsform der Fig. 2 verhindert in der gleichen Weise wie die der Fig. 1 die Erzeugung von Stickoxiden.

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In Fig. 3 ist eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform für einen Rotationskolbenmotor dargestellt, der groß ist oder der bei sehr hohen Geschwindigkeiten laufen kann. Der Typ des in Fig. 3 dargestellten Motors entspricht dem des in Fig. 1 dargestellten. Mit der Auspuffleitung 18 ist eine Abgasrückführleitung 16a verbunden, die sich in zwei Rückführleitungen 16b und i6c verzweigt, die zu der Ansaugleitung 9 bzw. der Ansaugleitung 10 führen. Am Verbindungspunkt der Rückführleitungen 16b und 16c ist ein Strömungsregelventil 26 vorgesehen, das in der gleichen Weise wie das Ventil 19 der Fig. 1 und 2 arbeitet, und in der Rückführleitung i6c ist ein Strömungsregelventil 25 vorgesehen, das geschlossen bleibt, wenn der Motor bei niedriger Geschwindigkeit läuft, wobei das Ventil 25 in geeigneter Weise durch die Motorgeschwindigkeit oder durch Unterdruck in der Ansaugleitung ähnlich der Steuerung des Ventils 26 gesteuert wird. Das Ventil 25 kann so ausgebildet sein, daß es in Abhängigkeit vom Betrieb des Drosselventils 15 betätigt wird. Das Ventil 25 kann gleichzeitig mit dem Drosselventil 15 oder nach diesem geöffnet werden.

Bei Leerlauf oder bei geringer Geschwindigkeit des Motors ist die Ansaugleitung 10 durch das Drosselventil 15 geschlossen, das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird der AnBaugkammer 5 über die Ansaugleitung 9 zugeführt und kein Abgas wird rüokgeführt, da beide Regelventile 26 und 25 geschlossen sind. Bei Zunahme der Geschwindigkeit wird das Regelventil 26 ebenfalls allmählich geöffnet, wobei das Drosselventil 15 und das Regelventil

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25 geschlossen bleiben, und eine bestimmte Menge des Abgasee wird in die Ansaugkammer 5 über die Ansaugleitung 9 rückgeführt .

Wenn die Motorgeschwindigkeit beginnend im Bereich nut niedriger Geschwindigkeit "bis in den Bereich mit hoher Geschwindigkeit zunimmt, wird zunächst das Regelventil 26 weiter geöffnet, das Drosselventil 8 in dem Vergaserhorn 7 weiter geöffnet, die maximale Zufuhr des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das durch die Ansaugleitung 9 gefördert werden kann, der Ansaugkammer über den Ansaugkanal 11 zugeführt und das Drosselventil 15 allmählich geöffnet, wodurch Luft der Ansaugkammer über die Ansaugleitung 13 ebenfalls zugeführt wird; dabei bleibt aber das Strömungsregelventil 25 in der Rückführleitung 16b geschlossen, wobei Abgas lediglich über den Ansaugkanal 11 rückgeführt wird, und der Betrieb bis zu diesem Zeitpunkt entspricht dem mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen Betrieb.

Wenn der Betrieb des Motors in den Hochgeschwindigkeitsbereich übergeht, in dem die über die Rückführleitung 16b rückführbare Abgasmenge nicht ausreicht, um den Gesamtanteil des Abgases in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Arbeitskammer hoch genug aufrechtzuerhalten, um eine NO -Erzeugung wirksam zu verhindern, wird das Strömungsregelventil 25 in der Rückführleitung I6o ebenfalls geöffnet, wodurch Abgas der Aneaugkammer über die Ansaugleitung 13 ebenfalls zugeführt

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wird, wobei das Ventil 25 allraählioh weiter geöffnet wird, wenn die Geschwindigkeit des Motors in dem Hoohgeschwindigkeitsbereich weiter zunimmt, so daß der notwendige Anteil des Abgases in der Arbeitskammer aufrechterhalten wird.

Während des Betriebs des Motors bei sehr hoher Geschwindigkeit liegt, da das Abgas der Ansaugkammer über den seitlichen Ansaugkanal 13 zugeführt wird, eine geringere Schichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und des Abgases in der Arbeitskammer vor, und der Wirkungsgrad ist geringer als während des Betriebs des Motors bei geringer oder mittelhoher Geschwindigkeit. Die oben erwähnten Vorteile werden jedoch vollständig während des Betriebs des Motors bei niedriger und bei mittelhoher Geschwindigkeit erreicht. Auch wenn der Motor im sehr hohen Geschwindigkeitsbereich arbeitet, werden diese Vorteile noch im wesentlichen erzielt, da ein bestimmter Anteil des rückgeführten Abgases der Ansaugkammer über den Ansaugkanal 11 zugeführt wird und außerdem, da bei jedem Motorzyklus der Ansaugkanal 11 vor dem seitlichen Ansaugkanal 13 ist. Bei sehr großer Geschwindigkeit des Motors, d.h. mit einer großen Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches, ist es günstiger, das Abgas durch den Ansaugkanal 11 und den seitlichen Ansaugkanal 13 zurückzuführen,um die Erzeugung von NO zu verhindern.

In Fig. 4 ist eine vierte erfindungegemäße Ausführungsform mit einem Rotationskolbenmotor dargestellt, der eine getrenn-

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te Kraftstoff- und Luftzuführung aufweist. Die Rüokführzwelgleltungen 16b und I6o verbinden die Luftansaugleitungen 27 bzw, 28, wobei die Rückführung von Abgas duxoh ein Strömungsregelventil 26 gesteuert wird. Das Regelventil 26 kann In Abhänglgkeit von Druokänderungen, beispielsweise in dem Vergaeerhorn 7 oder in der Luftansaugle:Ltung 27, 28, geöffnet oder in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit gestouert werden, wobei im letzteren Fall das Regelventil 26 mit der Kupplung 33 in Verbindung stehen kann.

Die Abgasrückführleitung kann mit dem Auspuffsystem, d.h. der Auspuffkammer, dem Auspuffkanal, der Auspuffleitung usw., verbunden sein.

Obwohl im Hinblick auf den kompakten Aufbau das Abgas über einen Kanal zum Ansaugen der Luft oder des Luft-Kraftstoff-Gemisches rückgeführt wird, ist es im Rahmen der Srfindung möglich, einen getrennten, geeignet angeordneten Kanal oder Kanäle für rückgeführtes Gas vorzusehen, wobei sich dae Abgas in einem gewünschten Bereich einer Arbeitskammer des Motors in allen Geschwindigkeitsbereichen konzentrieren soll.

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Claims

Sohutzansprtiohe

1. Rotationskolbenmotor mit einem Gehäuse mit einem Außenmantel mit epitroohoidaler Innenfläche und mit einem Paar Seitenwänden, die zur Ausbildung eines Hohlraums an gegenüberliegenden Seiten des Außenmantels angeordnet sind, sowie mit einem dreieckigen Rotor, der sio'n exzentrisch in dem Hohlraum dreht und dessen Soheitellinien in Berührverbindung mit der epitrochoidalen Innenfläche zur Ausbildung der Ansaug-, KomnpreBsions-, Verbrennungs-, Expansions- und Auspuffkammern zwischen der epitroohoidalen Innenfläche und den Rotorseitenflächen stehen, gekennzeichnet durch einen mit der Ansaugkammer (5) in Verbindung stehenden ersten Ansaugkanal (11, 23) in dem Gehäuse (i), eine mit dem ersten Ansaugkanal (11, 23) in Verbindung stehende erste Ansaugleitung (9» 26, 27) zur Zufuhr der Verbrennungsladung in die Ansaugkammer (5), derart, daß die gesohichteta Verbrennungsladung in einem Teil der Ansaugkammer (5) ist, einen mit der Aneaugkammer (5) in Verbindung stehenden zweiten Ansaugkanal (13, 24), eine mit dieeem in Verbindung stehende zweite Ansaugleitung (10, 28), ein bei großer Motorbelastung zu öffnendes Drosselventil (15, 32) in der zweiten Ansaugleitung (in, 28), einAuspuffsystem mit einem mit der Auspuff kammer in Verbindung stehenden Auspuffkanal (17) in dem Gehäuse (1) und mit einer mit dem Auspuffkanal (17) in Ver-

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■bindung stehenden Auspuffleitung (18), duroh aine das Aus« puffsystem mit der ersten Ansaugleitung (9» 26, 27) verbindende erste Abgasrüokftthrleitung (16, I6a, I6b) und duroh eine Zündvorrichtung (20, 21) in dem Gehäuse (1).

2. Motor naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichne ΐ , daß der erste Ansaugkanal (11, 23) zur Zufuhr der Verbrennungßladung und dee rüokgeführten Abgases in den Vorraum der AnBaugkammer (5) vorgesehen ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ansaugkanal (ii, 23) zur Zufuhr der Verbrennungsladung und des rückgeführten Abgases in die Ansaugkammer (5) derart angeordnet und ausgebildet ist, daß in die Nähe der Zündvorrichtung (20, 21) geschichtetes Abgas bringbar ist.

4· Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erBte Ansaugkanal (11, 23) zur Zufuhr der Verbrennungsladung und des rückgeführten Abgases in den Vorraum der Ansaugkammer (5) derart angeordnet und ausgebildet ist, daß in die Nähe der Zündvorrichtung (20, 21) geschichtetes Abgas bringbar ist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Ansaugkanal (11, 23) im Außenmantel (2) und der zweite Ansaugkanal (13, 24) in der Seitenwand vorgesehen sind.

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6. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 5» gekennzeichnet durch ein erstes Regelventil (19, 26) in der ersten Abgasrückführleitung (16, i6a, i6b) zur Regulierung des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit vom Motorbetrieb.

7. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine zweite Abgasrüekführleitung (i6c), die mit dem Auspuffsystem und der zweiten Ansaugleitung (10, 28) hinter dem Drosselventil (15, 32) verbunden ist, und durch ein zweites Regelventil (25) in der zweiten Abgasrückführleitung (i6c) zur Regulierung des rückgeführten Abgases, derart, daß das zweite Regelventil (25) bei geringer Belastung oder geringer Geschwindigkeit des Motors geschlossen ist.

8. Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet ,daß die Verbrennungsladung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch ist.

9. Motor nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Ansaugleitung (i6o) als Ab-

zweig der ersten Ansaugleitung (i6) ausgebildet ist. f

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10. Motor nach einem der Ansprüche 5 bis 9» S β - |

kennzeichnet durch eine Kraftstoff-Einspritzvor- I₁*

richtung zur Zufuhr ναι Kraftstoff in die Ansaugkammer (δ)» \

•wobei al8 Verbrennungsladung Luft vorgesehen ist. |