DE2420617B2 - Kreiskolben-brennkraftmaschine in trochoidenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Eingriff zwischen einem mehreckigen Kolben auf einer Exzenterwelle und einem von Seitenteilen begrenzten, Arbeitskammern umfassenden Gehäusemantel, der einen Einlaßkanal und einen Auslaßkanal aufweist, mit einer mindestens ein Ventil aufweisenden Überströmverbindung zwischen der Ausstoßkammer und der Ansaugkammer.

Eine derartige Kreiskolben-Brennkraftmaschine ist aus der GB-PS 9 49 021 bekannt.

Bei der bekannten Maschine wird in das angesaugte Brennstoff-Luft-Gemisch in die Ansaugkammer zusätzlich Arbeitsmedium aus der Ausstoßkammer übergeblasen, um die Mischung von Brennstoff-Luft zu optimieren. Diese Art von Überströmverbindung zwischen der Ansaugkammer und der Ausstoßkammer ist jedoch nicht geeignet, das Verdichtungsverhältnis bei einer derartigen Kreiskolben-Brennkraftmaschine merklich und steuerbar zu erhöhen. Dies betrifft um so mehr eine Maschine, die nach dem Dieselverfahren arbeiten soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine oben genannter Art mit einfachen konstruktiven Mitteln das Verdichtungsverhältnis wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil ein von außen betätigtes Schieberventil ist, das sowohl die Überströmverbindung zwischen dem Ausiaßkanal und dem Einlaßkanal als auch den Einlaß und den Auslaß steuert, in der Weise, daß nach der Ansaugphase die die Ausstoßphase verkürzende Überströmphase stattfindet

Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses

wird ein Dieselverfahren bei einer derartigen Kreiskolben-Brennkraftmaschine ohne wesentliche bauliche Änderungen ermöglicht. Ein großer Vorteil der

to erfindungsgemäßen Maschine ist das gute Anlaßverhal-. ten. Nicht zuletzt wird die Verbrennung verbessert durch die Vorwärmung des Arbeitsmediums und seine Durchwirbelung. Schließlich bringt die Gestaltung der Maschine nach dieser Erfindung die Möglichkeit der Schichtung der Frischgase und der Abgase.

Ausgestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden

ίο näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart im Querschnitt in schematischer Darstellung.

F i g. 2 bis 9 Sinnbilder der Funktion der Maschine, und

Fig. 10 eine Abwicklung der Mantelfläche des Drehschiebers und der Ein- und Auslaßöffnungen des Drehschiebergehäuses.

Die in F i g. 1 gezeigte Kreiskolben-Brennkraftmaschine weist einen Gehäusemantel 1 mit zweibogiger innerer Mantelfläche 2 auf, in dem ein dreieckiger Kolben 3 ist, der drehbar auf dem Exzenter 4 einer in den Seitenteilen des Gehäuses gelagerten Exzenterwel-Ie 5 angeordnet ist. Die Exzenterwelle 5 mit dem Exzenter 4 dreht sich gegenüber dem Gehäuse dreimal so schnell wie der Kolben 3 gegenüber dem Gehäuse. In den Kolbenecken sind radiale Dichtleisten 6 angeordnet, die beim Umlauf des Kolbens 3 an der inneren Mantelfläche entlanggleiten. Die Kolbenflanken 7 enthalten Kolbenmulden 8, die als Brennräume ausgebildet sind. Zwischen den Kolbenflanken 7 und der inneren Mantelfläche 2 liegen drei Arbeitskammern 9a, 9b und 9c, die ihr Volumen beim Umlauf des Kolbens 3 ständig verändern. Die Kolbenmulden 8 in den Kolbenflanken 7 bestimmen zusammen mit der Form der inneren Mantelfläche 2 das geometrische Verdichtungsverhältnis, das bei einer normalen Maschine erreichbar ist. Im Gehäuse 1 sind ein innerer Einlaßkanal 10 und ein innerer Ausiaßkanal 11, dessen Verbindung mit den Arbeitskammern 9a und 9c durch die radialen Dichtleisten 6 gesteuert wird. Weitere Kanäle im Gehäuse sind als äußere Kanäle bezeichnet, und zwar als äußerer Einlaßkanal 12 und äußerer Auslaßkanal 13, die gegenüber den inneren Kanälen 10 und 11 mittels Drehschieber 14 gesteuert werden. Im Gehäusemantel 1 ist weiter eine Einspritzdüse 15 angeordnet. Es können jedoch auch mehrere angeordnet werden, wie auch Zündorgane, falls es sich um ein Hybrid- oder ein Otto-Verfahren handelt. In dem Falle ist sicher auch eine Anordnung eines Vergasers vor dem äußeren Einlaßkanal 12 möglich. Bei der beispielsweise gezeichneten Maschine dreht sich, wie angedeutet, der Drehschieber 14 in derselben Richtung wie die Exzenterwelle 5 und zwar mit der Hälfte der Drehzahl der Exzenterwelle 5. Der Drehschieber 14 ist mit zwei Steuerausnehmungen 16,17 versehen, die abwechselnd als Verbindung der Einlaßkanäle 10, 12 und der

Auslaßkanäle 11, 13 oder der inneren Auslaß- und Einlaßkanäle 11 und 10 dienen. Der Antrieb des Drehschiebers 14 kann z. B. durch Zahnriemenantrieb durchgeführt werden. Gehäusemantel 1 wie auch Drehschieber 14 sind mit Hohlräumen für Kühlflüssigkeit versehen. Die Wirkungsweise der Maschine kann besser anhand der Sinnbilder 2 bis 9 erläutert werden, in denen dieselbe Maschine wie in F i g. 1 gezeigt wird, jedoch in verschiedenen Stellungen der Exzenterwelie 5, des Kolbens 3 und des Drehschiebers 14.

In F i g. 2 ist der Kolben 3 in der Stellung, wo die Kammer 9a das kleinste Volumen aufweist und beide inneren Kanäle 10 und U in dieselbe Kammer 9a münden. Zu diesen Augenblick ist der äußere Einlaßkanai 12 noch gegenüber der Kammer 9a durch den Drehschieber 14 abgesperrt und der Eintritt der Frischladung ist noch nicht möglich. Die Kammer 9a, genauso wie die inneren Kanäle 10 und 11 und die Steuerausnehmung 17 kann sie!, in den äußeren Auslaßkanal auslehren, in F i g. 3 öffnet Drehschieber 14 mit der Steuerausnehmung 16 und dem inneren Einlaßkanal 10 den Zutritt der Frischgase in die Kammer 9a, über den inneren Auslaßkanal 11, Steuerausnehmung 17 ist aber auch noch das Ausspülen der Kammer 9a möglich. In F i g. 4 öffnet die Steuerausnehmung 16 weiter den Zutritt der Frischgase zur Kammer 9a, die sich langsam mit neuer Ladung füllt. In F i g. 5 wird die Kammer 9a weiterhin gefüllt, genauso wie in Fig.6, wo allerdings der Drehschieber 14 den Einlaßquerschnitt des äußeren Einlaßkanals '2 nunmehr verkleinert. In F i g. 7 endet der Ansaugvorgang in die Kammer 9a, die Eintrittsöffnung des äußeren Einlaßkanals 12 wird durch den Drehschieber 14 überdeckt, und es beginnt das öffnen des Drehschiebers zum inneren Auslaßkanal 11, so daß eine Verbindung zwischen den Kammern 9a und 9c über die inneren Kanäle 11 und 10 und die Sceuerausnehmung 16 entsteht. In der Kammer 9c herrscht ein gewisser Überdruck der verbrannten Gase, durch dessen Überschiebung in die Kammer 9a, wie der F i g. 8 und F i g. 9 zu entnehmen ist, es zu einer pneumatischen Vorverdichtung der Ladung in Kammer 9a kommt. Auch ohne Überdruck in der Kammer 9c führt das Überschieben der verbrannten Gase zur Vorverdichtung in der Kammer 9a. Das gesamte Volumen der Kammern 9a und 9c beträgt in F i g. 7 über das 1,33 fache des Hubvolumens einer normalen Kammerlüllung der Kreiskolbenmaschine. In F i g. 9 überquerte die radiale Dichtleiste 6 den inneren Einlaßkanal 10. Die Füllung und die Vorverdichtung der Ladung der Kammer 9a ist beendet. Die Ladung der Kammer 9a wird durch Volumenänderung weiter verdichtet. Dies kann man weiter in der F i g. 2 verfolgen, und zwar bei der Kammer 9b. In F i g. 5 ist die gesamte Ladung fast verdichtet, und es beginnt die Einspritzung des Brennstoffes und die Verbrennung in Fig.6, die bei minimalem Volumen der Kammer 9b beginnt. Die verbrannten Gase in der Kammer 9b expandieren, was man in F i g. 7,8 und 9 verfolgen kann. Die Expansion läuft weiter in F i g. 2, und zwar diesmal in der Kammer 9c. In F i g. 3 überquert die Dichtleiste 6 den inneren Auslaßkanal 11 und die Auspuffgase können frei über die Steuerausnehmung 17 und den äußeren Auslaßkanal 13 ausgeschoben werden. Dies dauert an in den Positionen des Kolbens 3, der Exzenterwelle 5 und des Drehschiebers 14 nach Fig.4, 5, 6. In F i g. 7 schließt Drehschieber 14 den Auslaß der Auspuffgase und die Kammer 9c wird in F i g. 8 mit der Kammer 9a verbunden. Beim Verstellen des Drehschiebers gegenüber der Exzentenvelle ist es möglich mit den Steuerzeiten zu variieren und so während des Laufes der Maschine mit verschiedenen Verdichtungsverhältnissen die Maschine zu betreiben. Dies kann man noch mit zusätzlichem, axialen Verschieben des Drehschieber erweitern. Auch bei solcher Ausführung der Maschine, wo der Drehschieber nur axial verschiebbar angeordnet ist, ist es möglich verschiedene Steuerzeiten und dadurch verschiedene Verdichtungsverhältnisse zu erreichen. Dies wird anhand der F i g. 10 erklärt.

In Fig. 10 ist eine Abwicklung der Mantelfläche des Drehschiebergehäuses mit der Abwicklung der Drehschiebermantelfläche angedeutet. Die Anordnung des äußeren Einlaßkanals 12, des inneren Einlaßkanals 10, des inneren Auslaßkanals 11 und des äußeren Auslaßkanals 13 entspricht der Ausführung in Fig. 1. Auch die Steuerausnehmungen 16 und 17 des Drehschiebers 14 entsprechen diesem Bild. Die Steuerkanten der Ausnehmungen 16 und 17 sind gestrichelt gezeichnet und bewegen sich gegenüber dem Drehschiebergehäuse in der angedeuteten Richtung. Die Steuerkanten der öffnungen sind schräg angeordnet, so daß beim Verschieben des Drehschiebers 14 in der Axialrichtung »An die Steuerzeiten verändert werden.

Es können mehrere Drehschieber vorgesehen werden, nämlich ein Drehschieber für den Einlaßkanal und einer für den Auslaßkanal, wobei die Gehäuse der Drehschieber mit einem besonderen Kanal verbunden sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Eingriff zwischen einem mehreckigen Kolben auf einer Exzenterwelle und einem von Seitenteilen begrenzten, Arbeitskammern umfassenden Gehäusemantel, der einen Einlaßkanal und einen Auslaßkanal aufweist, mit einer mindestens ein Ventil aufweisenden Überströmverbindung zwischen der Ausstoßkammer und der Ansaugkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14) ein von außen betätigtes Schieberventil (14) ist, das sowohl die Überströmverbindung zwischen dem Auslaßkanal (11,13) und dem Einlaßkanal (10,12) als auch den Einlaß und den Auslaß steuert, in der Weise, daß nach der Ansaugphase die die Ausstoßphase verkürzende Überstrc.nphase stattfindet.

2. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebeventil (14) als Drehschieber (14) ausgebildet ist, der sich mit der halben Drehzahl der Exzenterwelle (5) dreht.

3. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil (14) axial verstellbar ist, so daß unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse erreicht werden.

4. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Stellung des Schieberventils (14) zur Exzenterwelle (5) während des Betriebes veränderbar ist.

5. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einlaß- und Auslaßkanal (10, 12; 11,13) je ein Schieberventil (14) vorgesehen ist.

6. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbolader angeschlossen ist.