DE2167283C2

DE2167283C2 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2167283C2
Application number: DE19712167283
Authority: DE
Inventors: Dieter 8025 Unterhaching Merfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: MERFELD, DIETER, 8025 UNTERHACHING, DE
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1986-07-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine dieser Art ist bekannt aus der AT-PS 2 61 316. Bei dieser Rotationskolben-Brennkraftmaschine findet das Ansaugen und Verdichten des Kraftstoff-Luft-Gemisches im inneren Arbeitsraum statt Der in Drehrichtung kleiner werdende Bereich des inneren Arbeitsraumes ist über einen Überströmkanal mh dem in Drehrichtung größer werdenden Teil des sichelförmigen äußeren Arbeitsraumes verbunden, in dem auch die Zündvorrichtung angeordnet ist Das Überströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird von einer den Überströmkanal je Umdrehung des Rotors zweimal öffnenden und schließenden Scheibe gesteuert. In dem in Drehrichtung klein?r werdenden Bereich des äußeren sichelförmigen Arbeitsraumes sind Auslaßkanäle angeordnet Diese Auslaßkanäle sind zur Zündvorrichtung um 210 bis 250° versetzt

Diese bekannte Brennkraftmaschine kann den äußeren Arbeitsraum nur sehr ungenügend mit vorverdichfeter Luft oder einem vorverdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgen, weil das ansaugende und verdichtende Volumen erheblich kleiner ist als das Volumen, in dem die Verbrennung und die Expansion stattfindet Die Durchströmung dieser Brennkraftmaschine ist ungünstig, weil der Überströmkanal nur kurzzeitig mit dem äußeren Arbeitsraum verbunden ist Weil der Überströmkanal nur zweimal je Umdrehung des Rotors kurzzeitig geöffnet wird und deshalb je Umdrehung nur zwei Zündungen möglich sind, kann die bekannte Brennkraftmaschine nur mit relativ geringer Drehzahl betrieben werden. Deshalb und wegen der ungenügenden Füllung ist die bekannte Brennkraftmaschine wenig leistungsfähig.
Aus der JP-PS 38 351 ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine anderer Art bekannt, bei der zwischen einem Rotor und einem äußeren feststehenden Gehäuse und zwischen dem Rotor und einem inneren, feststehenden Führungsteil jeweils zwei sichelförmige Arbeitsräume gebildet sind. In den beiden inneren sichelförmigen Arbeitsräumen und einem äußeren sichelförmigen Arbeitsraum findet das Ansaugen und Verdichten des Kraftstoff-Luft-Gemisches statt, wahrend im zweiten äußeren sichelförmigen Arbeitsraum das Verbrennen und Ausstoßen stattfindet

Bei dieser Brennkraftmaschine ist zwar die Füllung des Arbeitsraumes, in dem die Verbrennung stattfindet, gegenüber der zuvor beschriebenen Brennkraftmaschine erheblich verbessert!, jedoch ist der Herstellungsaufwand dieser Brennkraftmaschine erheblich größer, weil sowohl der innere Führungsteil als auch das Gehäuse eine aus mindestens drei Zylinderflächen sich zusammensetzende Form haben. Auch kann diese Brennkraftmaschine nicht hochtourig betrieben werden, weil die Schwerpunktachsen der Kolbenschieber nicht um eine

so Achse rotieren, so daß ungünstige Beschleunigungen und infolgedessen Verschleißerscheinungen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der gattungsgemäßen Rotationskolben-Brennkraftmaschine die Gemischbildung und die Verbrennung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Auslaß am Ende des in Drehrichtung größer werdenden Bereichs des äußeren Arbeitsraumes angeordnet ist und der Überströmkanal vor dem Ende des in Drehrichtung kleiner werdenden Bereichs des äußeren Arbeitsraumes mündet und daß am Beginn des in Drehrichtung kleiner werdenden Bereichs des äußeren Arbeitsraumes ein zweiter Einlaß angeordnet ist, und daß im Absperring mindestens fünf Kolbenschieber angeordnet sind.

Im inneren Arbeitsraum findet in bekannter Weise eine Vorverdiciitung der Verbrennungsluft, insbesondere eines Kraftstoff-Luft-Gemisches statt, während in einer Hälfte des äußeren Arbeitsraumes weitere Verbren-

nungsluft angesaugt und der vorverdichteten Luft oder des vorverdichteten Gemisches zugemischt wird und anschließend dieses Gemisch weiter komprimiert wird, bis es entzündet wird. In der zweiten Hälfte des äußeren Arbeitsraumes findet das Verbrennen des zündfähigen Gemisches, das Expandieren und das Auslassen statt

Bei dieser Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist eine Steuerung des Oberströmkanals nicht erforderlich, weil die Kolbenschieber eine ausreichende Abtrennung der Ansaug- und Kompressionsbereiche von dem Bereich bewirken, in dem die Verbrennung stattfindet. Der Arbeitsprozeß dieser Brennkraftmaschine erreicht bei höheren Drehzahlen des Rotors die Kontinuität einer Gasturbine, bei der das Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen weitgehend kontinuierlich erfolgt

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der folgenden Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert

Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine Seitenansicht der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung bei abgenommener Gehäuseseitenwand und teilweise geschnitten,

Fig.2 eine Ansicht nach der Schnittlinie H-II in Fig. 1.

Die Rotationskolben-Brennkraftmaschine besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, einem exzentrisch im Gehäuse 1 gelagerten zylindrischen Rotor 2 und einem im Gehäuse 1 starr angeordneten zylindrischen Führungsteil 3.

Das Gehäuse 1 setzt sich zusammen aus einem zylindrischen, mit Kühlrippen 10 versehenen Gehäusemantel 11, einer Seitenwand 12, durch welche die mit dem Rotor 2 verbundene Abtriebswelle 21 geführt ist, und einer Seitenwand 13. Das Führungsteil 3 ist zentral im Gehäuse 1 angeordnet und über einen zylindrischen und exzentrisch zur Zylinderachse 14 koaxial zum Rotor 2 befindlichen Ansatz 31 fest mit der Seitenwand 13 verbunden.

Der Rotor 2 setzt sich zusammen aus zwei Seitenscheiben 23 und 24, von denen die Seitenscheibe 23 mit der Abtriebswelle 21 verbunden ist, und zwischen den Seitenscheiben 23 und 24 befestigte Ringsegmente, die zusammen einen Absperring 25 bilden. In den Seitenscheiben 23 und 24 und zwischen den Segmenten des Abspei ringes 25 sind Kolbenschieber 4 radial zur Wellenachse 22 des Rotors 2 verschieblich geführt. Diese Kolbenschieber 4 erstrecken sich über die Breite des Hohlzylinders des Gehäuses 1 und gleiten mit ihren äußeren Kanten 41 entlang der zylindrischen Innenwandung des G'ehäusemantels 11 und mit ihren inneren Kanten 42 entlang der zylindrischen Fläche 32 des Führungsteils 3. In den Stirnwänden des Führungsteils 3 sind konzentrisch zum Gehäusemantel 11 Führungsnuten 33 eingearbeitet, in denen Gleitsteine 43 geführt sind, die mit den Kolbenschiebern 4 schwenkbar verbunden sind.

Wenn der Rotor 2 sich um seine Schv/erpunktachse 22 dreht, bewegen sich die Kolbenschieber 4 dabei mit ihren Schwerpunkten auf einer Kreisbahn, die konzentrisch zum Gehäusemantel 11 verläuft.

Der Absperring 25 unterteilt den hohlzylindrischen Raum des Gehäuses 1 in einen innenliegenden, sichelförmigen Arbeitsraum A 1 und einen außenliegenden, iichelförmigen Arbeitsraum A 2. Die Arbeitsräume werden von fünf Kolbenschiebern 4 in fünf innenliegende Bereiche 5,6, 7,8,9 uiui in fünf außenliegende Bereiche 5'. 6'. T. 8'. 9' unterteilt.

Die Kolbenschieber 4 werden von Gleitsteinen 43 so geführt, daß sie mit ihren Außenkanten 41 im wesentlichen reibungsfrei an der Innenwand des Gehäusemantels 11 anliegen. Auch die Innenkanten 42 der Kolbenschieber 4 liegen im wesentlichen reibungsfrei an der Zylinderfläche 32 des Führungsteils 3 an. An den Innenkanten 42 der Kolbenschieber 4 sind Dichtleisten 44 angeordnet, die gegen die Wirkung der Fliehkraft gegen die Zylinderfläche 32 des Führungsteils 3 gedrückt werden. Hierzu dienen Hebel 45, die sich gegen den Kolbenschieber 4 abstützen und deren freie Hebelarme von der Zentrifugalkraft nach außen bewegt werden, so daß die im wesentlichen rechtwinklig zu den langen Hebelarmen stehenden kurzen Hebelanne die Dichtleiste 44 nach innen drücken. Zwischen den Segmenten des Absperringes 25 sind die Kolbenschieber 4 mittels Dichtleisten 26 gleitend abgedichtet

Die Einlaßkanäle 35 und die Auslaßkanäle 36 für den inneren Arbeitsraum A 1 sind durch den Fortsatz 31 parallel zur Drehachse 22 in dem Füb? angsteil 3 geführt und münden im wesentlichen radial verlaufend an der Zylinderfläche 32 des Führungsteils 3 in die Bereiche 5 und 9. Der Einlaß 15 und der Auslaß 16 für den äußeren Arbeitsraum A 2 sind im Gehäusemantel 11 angeordnet Der Einlaß 15 mündet im Bereich 5', der Ausiaß 16 ist mit dem Bereich 9' verbunden. Im Bereich 6' mündet noch ein Überströmkanal 17, der mit dem Auslaßkanal 36 der inneren Bereiche 5,6,7,8,9 verbunden ist In den Bereich T mündet eine Zündkammer 18, in der eine Zündvorrichtung angeordnet ist.

Die Rotationskolben-Brennkraftmaschine arbeitet wie folgt: Beim Drehen des Rotors 2 im Uhrzeigersinn saugen die die Bereiche 5 und 6 durcheilenden Kolbenschieber 4 stark mit Kraftstoff angereichtertes Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den Ansaugkanal 35 an. In der Zylinderfläche 32 ist mindestens eine von der Mündung des Ansaugkanals 35 ausgehende Ansaugnute 37 eingearbeitet, die sich über die in Drehrichtung des Rotors 2 größer werdenden Bereiche 5 und 6 des innenliegenden Arbeitsraumes A 1 erstreckt. In den in Drehrichtung des Rotors 2 kleiner werdenden Bereichen 7 und 8 des inßenliegenden Arbeitsraumes A 1 wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichtet. Im Bereich 9 wird das verdichtete Gemisch in den Auslaßkanal 36 gedrückt und ge-

langt über einen Überströmkanal 17 in den Bereich 6' des außenliegenden Arbeitsraumes A 2. Am Beginn des Bereiches 6' trifft das vorverdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch auf die vorverdichtete Frischluft, die durch den Einlaß 15 in den Bereich 5' gesaugt worden ist. Der im

so Gehäusemantel 11 parallel zur Zylinderachse verlaufende Teil 17' des Übersirömkanals steht über Schlitze 19 mit dem Bereich 6' in Verbindung. Die Schlitze 19 sind über <Ήε gesamte Breite des Zylinders verteilt angeordnet und münden mit einer tangentialen Komponente in den als Misch- u;ji Kompressionsbereich wirkenden Bereich 6' ein. Das aus den Schlitzen 19 austretende, mit Kraftstoff angereicherte Gemisch wird über die Breite des Zylinders mit der vorverdichteten Frischluft zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet, das im Bereich 6' weiter verdichtet wird. Erreicht der jeweils vordere Kolbenschieber 4 des Bereichs 6' den Zündksnal 18. dann hat das zündfähige Gemisch die höchste Kompression und wird gezündet. Bei langsam laufender Maschine erfolgt die Zündung beispielsweise durch eine Zündkerze. Bei schneller laufender Maschine zündet die über den Zündkanal 18 zurückschlagende Flamme des im Bereich T brennenden Gemisches das noch im Bereich 6' befindliche, hochverdichtete Gemisch. Damit die Flam-

me zurückschlagen kann, sind in den Segmenten des Absperringes 25 Mulden 27 eingearbeitet, deren Abstand voneinander kleiner ist als — in Drehrichtung des Rotors 2 gesehen — die Länge der Einmündung des ZUndkanals 18. Die in den Bereichen T und 8' und teilweise auch im Bereich 9' expandierenden Gase beaufschlagen zwei oder drei Kolbenschieber 4 mit Druck, wobei dem im Ablauf der Rotation abnehmenden Verbrennungsdruck eine kontinuierlich zunehmende Schieberfläche zur Verfügung steht. Über den Auslaß 16 ver- to lassen die Verbrennungsgase die Maschine.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Hub- und Schlupfeingriff und mit einem feststehenden zylindrischen Gehäuse, bestehend aus zwei Seitenwänden und einem Gehäusemante!, in welchem exzentrisch angeordnet ein um seine Achse drehbarer, die Gehäusemantel-Innenwandung tangierender Absperring vorgesehen ist, welcher drehfest über eine innerhalb des Gehäuses befindliche Seitenscheibe mit einer Welle, einen Rotor bildend, verbunden ist und welcher einen äußeren, sichelförmigen Arbeitsraum von einem inneren sichelförmigen Arbeitsraum trennt, und in dem radial zur Drehachse des Rotors bewegliche Kolbenschieber gelagert sind, die den Absperring in gleiche Sektoren unterteilen und die radial in dichtender Anlage einerseits an der Gehäusemantel-Innenwandung und andererseits an einem zentrakzum Gehäuse angeordneten, feststehenden, zylindr-ischen Führungsteil gehalten sind und bei welcher am Beginn des in Drehrichtung größer werdenden Bereiches des äußeren Arbeitsraumes eine Zündeinrichtung angeordnet ist und am Beginn des in Drehrichtung größer werdenden Bereiches des inneren Arbeitsraumes ein durch das Führungsteil geführter Einlaßkanal für öse Verbrennungsluft mündet und am Ende des inneren Arbeitsraumes ein Oberstromkanal angeschlossen und der äußere Arbeitsraum mit einem Auslaß versehen ist, dadurch gekeanzeichnet, daß der Auslaß (16) am Ende des in Drehrichtung größer werdenden Bereichs (9¹) des äußeren. Arbei&raumes (A 2) angeordnet ist, daß der überströmkanal (36,17) vor dem Ende des in Drehrichtung kleine: werdenden Bereiches (6') des äußeren Arbeitsraumes (Λ 2) mündet, daß am Beginn des in Drehrichtung kleiner werdenden Bereiches (5') des äußeren Arbeitsraumes (A 2) ein zweiter Einlaß (15) angeordnet ist, und daß im Absperring (25) fünf Kolbenschieber (4) angeordnet sind.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (17) über im wesentlichen über die Breite der Zylinderwand (11) sich erstreckende Verteilöffnungen (19) in den äußeren Arbeitsraum (A 2) mündet.

3. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen jeweils einen Kolbenschieber (4) überbrückenden Zündkanal (18).

4. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den von den Kolbenschiebern (4) unterteilten Segmenten des Absperringes (25) Mulden (27) eingearbeitet sind, deren Abstand voneinander kleiner ist als die Länge des überbrückenden Zündkanals (18).