DE1145432B

DE1145432B - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1145432B
Application number: DED34993A
Authority: DE
Inventors: Heinz Lamm
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1960-12-21
Filing date: 1960-12-21
Publication date: 1963-03-14

Description

Rotationskolben-Brennkraf tmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in der Ausführung als gemischverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine, bei welcher innerhalb eines Gehäuses mit einem Mantel mit im Querschnitt mehrbogiger Mantelfläche ein mehreckiger Kolben außermittig und parallelachsig gelagert ist, der bei seiner Relativbewegung gegenüber dem Mantel mit seinen Ecken ständig an der Mantelfläche entlanggleitet, und bei welcher die Mantelfläche mindestens zwei achsennahe Zonen und der Kolben mindestens drei Ecken aufweisen, wodurch mindestens drei durch den Mantel, durch die Seitenteile des Gehäuses und durch die mit Kolbenmulden versehenen Flanken des Kolbens umschlossene Arbeitskammern gebildet werden, für die neben einem Auslaßkanal ein am Umfang des Mantels angeordneter, für sämtliche Arbeitskammern gemeinsamer und durch den Kolben gesteuerter Einlaßkanal vorgesehen ist, dessen Mündung in Drehrichtung des Kolbens bezüglich des Mantels kurz nach einer achsennahen Zone liegt.
Bei Brennkraftmaschinen dieser Art bestehen die Arbeitskammern aus langgestreckten sichelförmigen Räumen geringer Tiefe, in denen eine zur Erzielung günstiger Verbrennung notwendige Wirbelbildung der Verbrennungsluft oder des Brennstoff-Luft-Gemisches nicht stattfindet. Auch dann nicht oder nicht in einem nennenswerten Umfange, wenn in den Kolbenflanken in bekannter Weise mehr oder weniger flache Brennraummulden angeordnet sind. Da aber die Erzeugung von Wirbeln in der Verbrennungsluft insbesondere bei gemischverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen dazu beiträgt, die Gemischbildung wirkungsvoll zu verbessern, macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, Luftwirbel durch eine besondere Gestaltung der Brennraummulden zu erreichen. In Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß in jeder Kolbenflanke in der in Drehrichtung des Kolbens nachlaufenden Flankenhälfte eine Brennraummulde angeordnet ist, die in bezug auf die Umfangsrichtung des Kolbens nach der in Drehrichtung des Kolbens jeweils vorlaufenden Kolbenecke zu eine verhältnismäßig steil ansteigende Wandung und nach der nachlaufenden Kolbenecke zu eine allmählich in die Kolbenkontur überlaufende Wandung aufweist. Durch die Erfindung ist es möglich, sowohl während des Ansaugvorganges als auch während des Verdichtungsvorganges ausreichende Wirbel in der Verbrennungsluft bzw. im Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen, da die Gase einerseits beim Ansaugen infolge der durch die Anordnung der Brennraummulde gewonnenen unregelmäßigen Oberfläche der Flanke des Kolbens in verschiedene Richtungen abgelenkt und dabei verwirbelt werden und andererseits beim Verdichten gezwungen werden, über die Begrenzungen der Brennraummulde hinweg in deren Tiefe hineinzuströmen, wobei ebenfalls Wirbelbildungen auftreten. Darüber hinaus wird durch die Anordnung der Brennraummulde ein kompakter Brennraum erzielt, der die Leistung mindernde Erscheinungen, wie Nachverbrennungen, Glühzündungen od. dgl., nicht auftreten läßt.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können die seitlichen Begrenzungen der Brennraummulde stufenförmig ausgebildet sein. Ferner können in jeder Kolbenflanke auch zwei beiderseits an die seitlichen Begrenzungen des Kolbens anschließende Kolbenmulden angeordnet sein. Schließlich kann jede Kolbenmulde zur Erhöhung der Wirbelbildung mit in Achsrichtung des Kolbens liegenden Stegen oder Rippen versehen sein.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt, bei welcher die innere Mantelfläche im Querschnitt aus einer zweibogigen Epitrochoide besteht und der die innere Hüllfigur bildende Kolben drei Ecken aufweist. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben der Brennkraftmaschine nach der Linie 11-II aus Fig. 1 und die Fig. 3 bis 6 Schnitte entsprechend Fig. 2 mit unterschiedlichen Anordnungen und Ausbildungen der Brenuraummulde bzw. Brennraummulden im Kolben. Nach Fig. 1 zeigt der Mantel 1 der Rotationskolben-Brennkraftmaschine in der Ausführung als gemischverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine im Querschnitt eine zweibogige innere Mantelfläche 2. Innerhalb des Mantels ist außermittig und parallelachsig zum Mantel der dreieckige Kolben 3 gelagert, der bei seiner Relativbewegung gegenüber dem Gehäuse in Pfeilrichtung 4 mit seinen Ecken ständig. an der Mantelfläche 2 entlanggleitet. In der einen achsennahen Zone der Brennkraftmaschine sind der Einlaßkanal5 und der Auslaßkanal 6 angeordnet, in der gegenüberliegenden achsennahen Zone befindet sich die Zündkerze 7. In der Drehrichtung des Kolbens 3 zwischen dem Einlaßkanal 5 und der Zündkerze 7 ist am Mantel 1 ferner noch die Einspritzdüse 8 angeordnet, deren Mittellängsachse etwa in die vorlaufende Ecke des Verdichtungsraumes 9 gerichtet ist, der von der Mantelfläche 2 und einer der Flanken 10 des Kolbens 3 umschlossen wird. Jede Flanke 10 des Kolbens 3 weist in der in Drehrichtung des Kolbens nachlaufenden Flankenhälfte eine Brennraummulde 11 auf, die nach der in Drehrichtung des Kolbens jeweils vorlaufenden Kolbenecke zu eine verhältnismäßig steil ansteigende Wandung 12 und nach der nachlaufenden Kolbenecke zu eine mehr allmählich ansteigende und in die Kolbenkontur übelgehende Wandung 13 aufweist. Durch die gezeigte Gestalt der Brennraummulde in den Flanken des Kolbens ist es möglich, Teile der in Pfeilrichtung 14 durch den Einlaßkanal 5 einströmenden Verbrennungsluft in ihrer Strömungsrichtung abzulenken, so daß diese Teile selbst Wirbel 15 bilden oder beim Einströmen in ihrer Richtung nicht wesentlich abgelenkte Strömungsanteile 16 verwirbeln. Aus Fig.1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Brennraummulden 11 im Bereich der Zündkerze mit der Innenbegrenzung 2 einen kompakten, nicht zerklüfteten und nicht sehr langgestreckten Brennraum bilden. Die Anordnung der Brennraummulden in den einen Hälften der Kolbenflanken hat schließlich noch den Vorteil, daß die Kolbenkontur eine Überschneidung der Steuerzeiten verhindert, denn, steht der Kolben so, daß sich eine Brennraummulde in der Nähe des Auslaßkanals 6 befindet, dann schließt der Kolben den Expansionsraum vom Ansaugraum ab.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Brennraummulden 11 symmetrisch in den Flanken 10 des Kolbens 3 angeordnet. Nach Fig. 3 ist aber auch eine unsymmetrische Anordnung der Brennraummulde 11 ausführbar. Wenn bei dieser Anordnung sich die Kolbenflanke der Innenbegrenzung 2 des Gehäuses nähert, wird die Verbrennungsluft, die sich über dem Flankenteil 10' befindet, unter Bildung von Wirbeln 17 in die Brennraummulde 11 gequetscht. Zum gleichen Zweck dient die Anordnung nach Fig. 4. Die Brennraummulde 11 ist unsymmetrisch in der Kolbenflanke angeordnet. Der Flankenteil 10' weist am Übergang zur Brennraummulde den stufenförmigen Absatz 18 auf, so daß während des Verdichtungsvorganges mehrfache Quetschwirbel entstehen. Fig. 5 zeigt eine Anordnung nach Fig.4, jedoch mit symmetrischer Anordnung der Brennraummulde 11 und beiderseits angeordneten Absätzen 18 zur Erzielung von Quetschwirbeln.
Zur Wirbelbildung trägt auch die Anordnung nach Fig. 6 bei. In der Kolbenanke 10 sind zwei beiderseits an die Seiten des Kolbens 3 anschließende Brennraummulden 11, 11' angeordnet.
Soweit zur zusätzlichen Wirbelbildung erforderlich, können die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Brennraummulden mit in Achsrichtung des Kolbens liegenden Stegen oder Rippen versehen werden, die sich über die gesamte Breite der Brennraummulde erstrecken oder nur zum Teil in die Brennraummulde hineinragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in der Ausführung als gemischverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine, bei welcher innerhalb eines Gehäuses mit einem Mantel mit im Querschnitt mehrbogiger innerer Mantelfläche ein mehreckiger Kolben außermittig und parallelachsig gelagert ist, der bei seiner Relativbewegung gegenüber dem Mantel mit seinen Ecken ständig an der Mantelfläche entlanggleitet, und bei welcher die Mantelfläche mindestens zwei achsennahe Zonen und der Kolben mindestens drei Ecken aufweisen, wodurch mindestens drei durch den Mantel, durch die Seitenteile .des Gehäuses und durch die mit Kolbenmulden versehenen Flanken des Kolbens umschlossene Arbeitskammern gebildet werden, für die neben einem Auslaßkanal ein am Umfang des Mantels angeordneter, für sämtliche Arbeitskammem gemeinsamer und durch den Kolben gesteuerter Einlaßkanal vorgesehen ist, dessen Mündung in Drehrichtung des Kolbens bezüglich des Mantels kurz nach einer achsennahen Zone liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kolbenflanke (10) in der in Drehrichtung (4) des Kolbens (3) nachlaufenden Flankenhälfte eine Brennraummulde (11) angeordnet ist, die in bezug auf die Umfangsrichtung des Kolbens nach der in Drehrichtung des Kolbens jeweils vorlaufenden Kolbenecke zu eine verhältnismäßig steil ansteigende Wandung (12) und nach der nachlaufeden Kolbenecke zu eine allmählich in die Kolbenkontur überlaufende Wandung (13) aufweist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dg.-durch gekennzeichnet, daß die seitlichen Begrenzungen der Brennraummulde (11) stufenförmig ausgebildet sind. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kolbenflanke (10) zwei beiderseits an die seitlichen Begrenzungen des Kolbens anschließende Kolbenmulden (11,11') angeordnet sind. 4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kolbenmulde mit in Achsrichtung des Kolbens liegenden Stegen oder Rippen versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »VDI-Zeitschrift«, Bd. 102, Nr. 8, S. 293 bis 322.