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Gemischverdichtende Rotationskolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung
geht aus von einer mit Gemischverdichtung arbeitenden Rotationskolben-Brennkraftmaschine,
die einen Mantel aufweist, dessen mehrbogige innere Mantelfläche zusammen mit Seitenteilen
einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle
durchsetzt ist. Auf dem Exzenter ist ein Kolben drehbar gelagert, der ständig an
der inneren Mantelfläche entlanggleitet, wodurch volumenveränderliche Arbeitskammem
gebildet werden. Zur Durchführung des Ladungswechsels sind im Mantel und/oder in
den Seitenteilen Gaseinlaß- und- auslaßkanäle vorgesehen.
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Derartige Maschinen können mit Einlaßkanälen großen Querschnitts versehen
werden, wodurch auch bei hohen Drehzahlen ein guter Füllungsgrad mit entsprechend
hoher Leistung erreicht wird. Im Leerlaufbetrieb und beim Starten sowie im unteren
Teillastbetrieb wirkt sich der große Einlaßquerschnitt nachteilig aus, da die für
diese Betriebsbereiche nötigen, geringen Mengen an Kraftstoff-Luft-Gemisch sich
im Einlaßkanal entraischen, wobei ein Teil des Kraftstoffs sich an den Wandungen
niederschlägt. Dadurch ist kein in seiner Zusammensetzung gleichbleibendes Gemisch
gewährleistet. Weiterhin besteht bei diesen Maschinen eine relativ große überschneidung
zwischen Einlaß und Auslaß, die bei niedrigen Drehzahlen und bei geschlossener Drosselklappe
infolge des im Einlaßkanal entstehenden Unterdruckes ein Füllen des Einlaßkanals
mit Abgasen verursacht. Das zutretende Leerlauf- oder Teillastgemisch vermischt
sich mit den Abgasen, und die Zündfähigkeit des Gemisches wird stark beeinträchtigt.
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Die Vermeidung dieser Nachteile haben sich bereits verschiedene Erfindungen
zur Aufgabe gemacht. So ist es bei Hubkolbenmaschinen bereits bekannt, für Leerlauf-
und Lastbetrieb getrennte Vergasereinrichtungen mit entsprechend getrennten Ansaugleitungen
vorzusehen, die in einen gemeinsamen Einlaß münden, der durch ein Ventil gesteuert
wird. Ab-
gesehen davon, daß die Anordnung besonderer Ventilsteuerungen an
einer schlitzgesteuerten Maschine diese sehr verteuern würde, bringt eine sinngemäße
Übertragung auf derartige Maschinen keinerlei Vorteile, da ein übertreten von Abgasen
in die ansaugende Kammer wie auch ein Ent-inischen im Ansaugkanal nicht verhindert
wird. Weiterhin ist es für schlitzgesteuerte Maschinen bereits bekannt, gesonderte
Einlaßkanäle und Einlaßöffnungen mit direkter Mündung in überströmkanäle oder in
günstig gelegene Stollen der Begrenzungswände der Brennräume vorzusehen, wo sie
von den Kolbenkanten übersteuert werden. Durch diese Anordnung kann der Einlaßquerschnitt
den Erfordernissen des Leerlaufs angepaßt werden, die Zündfähigkeit des angesaugten
Gemisches ist jedoch wegen der im überschneidungsquerschnitt von Einlaß- und Auslaßöffnung
in die Ansaugkaminer übertretenden Abgase nicht gesichert. Es ist weiterhin bekannt,
bei niedrigen Drehzahlen die Zündung in bestimmten Intervallen auszusetzen. Dies
wird durch eine gesonderte Leerlaufzündeinrichtung erreicht, die in einem bestimmten
übersetzungsverhältnis zur Kurbelwelle angetrieben und durch eine Schalteinrichtung
in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung zugeschaltet wird, wobei selbstverständlich
die Hauptzündeinrichtung gleichzeitig unterbrochen werden muß. Durch das mehrmalige
Spülen und Füllen des Zylinders bildet sich ein zuverlässic, zündfähiges Gemisch,
jedoch ist das Ausschieben von unverbrannten Gasen durch den mehrfachen Verdichtungsvorgang
nicht zu vermeiden. Schließlich ist es bei Mehrzylinder-Zweitakt-Hubkolbenmaschinen
bekannt, für den Leerlauf einen Teil der Zylinder außer Tätigkeit zu setzen und
den anderen Teil mit entsprechend größerer Füllung arbeiten zu lassen, wodurch der
Leerlauf verbessert wird. Das Abschallten der betreffenden Zylinder geht dabei so
vor sich, daß ein Dekompressionsventil geöffnet und eine Klappe im überströmkanal
geschlossen wird. Diese Art der Verbesserung des Leerlaufs erfordert eine Anzahl
zusätzlicher Regeleinrichtungen und hat den Nachteil, daß die Gemischschmierung
der Kolbenlaufbahn der abgeschalteten Zylinder unterbrochen wird. Außerdem lassen
sich derartige Maßnahmen bei Rotationskolbenmaschinen, auf die sich die Erfindung
bezieht, nicht verwirklichen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einer -emischverdichtenden
Rotationskolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln
den Leerlauf zu verbessern, indem im
Leerlauf nur ein Teil der Arbeitskammern
mit Kraftstoff versorgt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß in mindestens einem Seitenteil eine Einlaßöffnung an einer Stelle angeordnet
wird, die vom Kolben ständig überdeckt ist, wobei einige der Kolbenflanken, vorzugsweise
eine Kolbenflanke, an ihrer dem Seitenteil mit der öffnung benachbarten Kante jeweils
eine Aussparung aufweisen, die die öffnung- kurzzeitig mit der der Kolbenkante entsprechenden
Arbeitskammer in Verbindung bringt, wenn sich diese Kammer im Ansaugtakt befindet.
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Die Zuführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu dieser Einlaßöffnung
kann über einen gesonderten Einlaßkanal aus dem Leerlaufsystein des für den Last-
und Leerlaufbetrieb vorgesehenen Hauptvergasers erfolgen oder aus einem eigenen
Leerlaufvergaser, der in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung des Hauptvergasers
gesteuert wird. Bei Anschluß des getrennten Leerlaufvergasers an einen eigenen Kraftstoffbehälter
bietet sich, unabhängig von der im Lastbetrieb verwendeten Gemischzusammensetzung,
die Möglichkeit, im Leerlaufbetrieb etwa mit reinem Kraftstoff zu fahren.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird mit einfachen Mitteln vermieden,
daß sich die entsprechend dem geringen Energiebedarf im Leerlauf-und unteren Teillastbetrieb
benötigte kleine Frischgasmenge auf alle Arbeitskammern verteilt, wodurch der Frischgasanteil
am Gesamtvolumen der einzelnen Kammern gering wird und die Zündfähigkeit nicht mehr
gewährleistet ist. Es wird daher die im Leerlauf- und unteren Teillastbetrieb nötige
Frischgasmenge nur einem Teil der Arbeitskammern -, vorzugsweise nur einer Arbeitskammer,
zugeführt, woraus sich für diese Arbeitskammer(n) ein entsprechend höherer Frischgasanteil
an ihrem Gesamtvolumen ergibt. Da der Einfluß der im überschneidungsquerschnitt
von Einlaß- und Auslaßöffnung in die Ansaugkammer übertretenden Abgase auf die Zündfähi2keit
des an2esaugten Gemisches mit wachsendem Frischgasaiteil am Gesamtvolumen der jeweiligen
Kammer sinkt, wird durch diese Maßnahme die Zündfähigkeit auch im Leerlauf- und
unteren Teillastbetrieb sichergestellt.
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Die Verwendung des Leerlaufeinlaßkanals ist nicht auf die Zuführung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches für den Leerlauf- und unteren Teillastbetrieb beschränkt.
Vielmehr kann durch ihn auch die zur Schmierung der die Arbeitskammern abgrenzenden
Dicht- und Gleitflächen notwendige Schmiermittelmenge über den -anzen Betriebsbereich
der Maschine zugeführt werden. Eine derartige Anordnung bringt, da ja nicht alle
Arbeitsk-ami-nern versorgt werden, den Vorteil, die zur Schmierung nötigen, äußerst
geringen ölmengen besser dosieren zu können, insbesondere dadurch, daß die Schmiermittelnienge
in Form eines Kraftstoff-Luft-öl-Gemisches hohen Ölgehalts eingebracht wird. Da
entsprechend der Lage des Leerlaufeinlaßkanals das Schmieraemisch sich an der im
Ansaugbereich kalten Mantelfläche niederschlägt, ist auch die Schmierung der Dicht-
und Gleitflächen nachfol-ender Arbeitskammern, die nicht mit Schmiergemisch versorgt
werden, gewährleistet. Die Zuführung des Kraftstoff-Luft- bzw. Schmiergemisches
zum Leerlaufeinlaßkanal erfolgt über Vergasereinrichtungen, wobei verschiedene Anordnungen
möglich sind. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Leerlaufeinlaßkanal zusätzlich
zu seinem Anschluß an das Leerlaufsystem des Hauptvergasers oder an den Leerlaufvergaser
mit einem Schmiervergaser zu verbinden, der an einen ein Kraftstoff-öl-Gemisch enthaltenden
Behälter angeschlossen und in Abhängigkeit von der Drosselklappe des Hauptvergasers
gleichsinnig mit diesem gesteuert ist, wodurch die Kraftstoff-öl-Konzentration über
dem ganzen Laufbereich der Maschine regelbar ist. Eine Entmischung des vom Schmiervergaser
zugeführten Kraftstoff-Luft-öl-Gemisches ist auf Grund der möglichen engen Querschnitte
auch bei hohem ölgehalt nicht zu befürchten. Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung
auch möglich, die einzelnen Vergaser zu beliebigen Baueinheiten zusammenzufassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgend beschriebenen
Zeichnungen angegeben. Es zeigt F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch eine
Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, F i g. 2 einen Schnitt
gemäß Linie 1-1 in F i g. 1,
F i g. 3 und 4 verschiedene im
Rahmen der Erfindun- anwendbare Vergaseranordnungen.
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In F i g. 1 ist 1 der Mantel einer Kreiskolbenmaschine
bezeichnet, dessen innere Mantelfläche 2 im Querschnitt die Form einer zweibogigen
Trochoide aufweist. Der Mantel 1 bildet zusammen mit zwei an seinen Stimflächen
angeordneten Seitenteilen, von denen das in F i g. 1 obenliegende weggelassen
ist, einen Hohlraum, in dem ein dreieckiger Kolben 3
drehbar auf dem Exzenter
einer Exzenterwelle gelaaert ist. Die Ecken 4 des Kolbens 3 gleiten ständig
an der Mantelfläche 2 entlang, wobei sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ecken
4 jeweils eine Arbeitskammer 14 erstreckt. Bei der planetenartig kreisenden Bewegung
des Kolbens wird von den Kolbenumfangskanten 8 eine Fläche umschrieben, die
vom Kolben 3 ständig überdeckt ist. Nahe der mit 6 bezeichneten Grenzkurve
dieser Fläche, jedoch innerhalb derselben weist, wie F i g. 2 zeigt, das
Seitenteil 7 eine Einlaßöffnung, bestehend aus einer Bohrung 10 und
einer Aussparung 11 auf, die bei Drehung des Kolbens in Drehrichtung
D mit einer Aussparung 12 in der dem Seitenteil 7 mit der Einlaßöffnung
benachbarten Kante 8 der Kolbenflanke 5 zur Überdekkung kommt, wobei
die Aussparung 12 radial außerhalb der Axialdichtune 9 des Kolbens
3 liegt. Da die Bohruna 10 mit ihrer Aussparung 11 nur über
die Aussparung 12 im Kolben 3 wirksam werden kann, kommen nur diejenigen
im Ansaugtakt stehenden Arbeitskammern 14 mit der Bohrung 10 in Verbindung,
deren kolbenseitige Begrenzung eine entsprechende Aussparung 12 aufweist.
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Im Mantel 1 ist ein Einlaßkanal 15 angeordnet, der in
ein Steuerfenster 16 mündet und an den ein Vergaser 17 angeschlossen
ist. Der Vergaser 17 besitzt in üblicher Weise einen Lufttrichter
18, einen darin angeordneten Düsenstock 19, eine Leerlaufluftdüse
20, eine Leerlaufdüse 21 und eine Leerlaufgemischregulierschraube 22 sowie eine
Drosselklappe 23. Der Kraftstoff wird bei 24 zugeführt und gelangt von hier
einerseits zum Düsenstock 19, andererseits zur Leerlaufdüse 21. Das Gemisch
für den Normalbetrieb wird durch den Kanal 1.5 angesaugt und in seiner Menge
durch die Drosselklappe 23 reguliert. Das Leerlaufgemisch wird durch das
Rohr 13 angesaugt, kann jedoch durch die Einlaßbohrung 10 nur in diejenigen.
.Arbeitskammern
14 eintreten, die in ihrer kolbenseitigen Begrenzung eine Aussparung 12 aufweisen.
Vorzugsweise, wie auch in Fig. 1 gezeigt, weist die Kolbenumfangskante
8 nur einer Arbeitskammer 14 eine Aussparung 12 auf, wodurch die übrigen
Arbeitskammern 14 unversorgt bleiben. Die notwendige Leerlaufleistung ist daher
von dieser Kammer allein aufzubringen, und der Frischgasanteil an ihrem Gesamtvolumen
muß dementsprechend höher sein. Dies ist ein Ziel der Erfindung, da bei der Drehung
des Kolbens in Drehrichtung D und beim Wechsel einer Arbeitskammer 14 vom
Expansionstakt zum Ansaugtakt im Bereich des Auslaßsteuerfensters 25 und
des Einlaßsteuerfensters 16 ein übertreten von Ab-asen in die Ansaugkammer
unvermeidlich ist, der Einfluß der Abgase auf die Zündfähigkeit jedoch mit wachsendem
Frischgasanteil am Gesamtvolumen der jeweiligen Kammer sinkt.
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In F i g. 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei der die Versorg
.,ung der Maschine im Last- und Leerlauf-bzw. Teillastbereich über getrennte Vergaser,
nämlich den Hauptvergaser 26 und den Leerlaufvergaser 28, erfolgt,
die jeweils an eigene, mit G bzw. B bezeichnete Kraftstoffbehälter angeschlossen
sind und ihrerseits an den Einlaßkanal 15 und die Einlaßbohrung
10 anschließen. Hierdurch ist es möglich, die Vergaser 26, 28 mit
verschiedenen Kraftstoff-öl-Gemischen zu speisen und dadurch die Gemischzusammensetzung
den verschiedenen Betriebszuständen der Maschine besser anzupassen. So kann z. B.
der Tank G des Hauptvergasers 26 ein Kraftstoff-öl-Gemisch und der
Tank B des Leerlaufvergasers 28 reinen Kraftstoff enthalten. In diesem Fall
wird die Maschine im Leerlauf bzw. Teillastbereich mit reinem Kraftstoff, im Lastbereich
dagegen mit einem Kraftstoff-öl-Gemisch gefahren, wobei, wie das Gestänge
29 andeutet, der Leerlaufvergaser 28 in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellun
g des Hauptvergasers 26 gesteuert wird. Die Tätigkeitsbereiche des
Vergasers 26, 28 sind mit a und b bezeichnet. Einem anderen Beispiel
zufolge, die Maschine wird in diesem Fall wenig im Leerlauf gefahren, und auf die
Leerlaufeiaenschaft muß daher kaum Rücksicht genommen werden, kann der Tank
G mit reinem Kraftstoff und der Tank B mit einem fetten Kraftstoff-öl-Gemisch
-efüllt sein. Der Vergaser 28 wirkt in diesem Fall als Schinielvergaser und
wird so in Abhäng ,
gigkeit vom Hauptvergaser 26 gesteuert, daß er
bei geschlossener Drosselstellung des Hauptvergasers 26 genügend Kraftstoff
-Öl-Gemisch für den Leerlauf durchtreten läßt, die Kraftstoff-öl-Zufuhr mit Öffnung
der Drosselklappe des Hauptvergasers 26 jedoch drosselt und bei weiterer
Öffnung der Drosselklappe des Hauptvergasers diese im folgenden etwa proportional
zur Drosselklappenstellung des Hauptvergasers erhöht. Eine entsprechende Steuerung
der beiden Vergaser 26, 28 ließe sich beispielsweise über nicht dargestellte
Nocken erreichen.
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In F i g. 4 wird eine weitere Vergaseranordnung gezeigt, bei
der mit 30 der Hauptvergaser und mit 31
der Vergaser für den Leerlauf
und den unteren Teillastbereich bezeichnet wird, die beide aus einem mit B bezeichneten
Behälter mit reinem Kraftstoff versorgt werden. Der Schmiervergaser 32 ist
an einen mit Kraftstoff-öl-Gemisch hohen ölgehaltes gefüllten Behälter
G angeschlossen und zusammen mit dem Leerlaufver-aser 31 mit der Einlaßbohrun-
10 verbunden. Die Veraaser 31 und 32 werden, wie das Gestänae
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andeutet, in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung des Hauptvergasers
30, der mit dem Einlaßkanal 15 verbunden ist, gesteuert. Hierbei wird
der Vergaser 31 im Leerlauf und im unteren Teillastbetrieb bei geschlossener
Drosselklappe des Hauptvergasers tätig, während der Schiniervergaser 32 proportional
dem Belastungszustand der Maschine gesteuert wird. Diese Anordnung bringt den Vorteil
einer exakt dosierbaren Schmierung über den ganzen Laufbereich, ohne auf aufwendige
Dosierpumpen zurückgreifen zu müssen. Wie auch in den Beispielen zu F i
g. 3, wird ab einem gewissen Lastzustand der Leerlaufvergaser 31 abgeschaltet,
und der Hauptvergaser 30 übernimmt über den Einlaßkanal 15 im Lastbereich
die Versorgung der Maschine. Der Vergaser 32 ist jedoch über den ganzen Betriebsbereich
der Maschine in Tätigkeit.
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Die Tätigkeitsbereiche der Vergaser 30, 31 und 32
sind
in F i g. 4 mit a, b und c bezeichnet.