DE1301613B

DE1301613B - Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1301613B
Application number: DEN27355A
Authority: DE
Inventors: Zimmermann Hans-Georg; Schaller; Dipl-Ing Ulrich
Original assignee: Wankel GmbH; NSU Motorenwerke AG
Current assignee: Wankel GmbH; Audi AG
Priority date: 1965-09-17
Filing date: 1965-09-17
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1110509A; US3373722A; ES331013A1

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine, bei der die Kühlung des Kolbens beispielsweise durch das von der Maschine angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch erfolgt. Zu diesem Zweck weist der Kolben mindestens einen gegen beide Gehäuseseitenteile hin offenen Hohlraum auf und sind in einer Gehäuseseitenwand Frischgaseinlaßkanäle angeordnet, die in einer Zone liegen, welche von den an der Seitenwand entlanggleitenden Stirnflächendichtungen des Kolbens ständig umschlossen sind. Bei einer Ausführung nach dem Hauptpatent ist in beiden Gehäuseseitenwänden je ein überströmkanal vorgesehen, der den Kolbenhohlraum bzw. die Einlaßkanäle zeitweise mit den Arbeitskammern in Verbindung bringt und von der Auß,enbegrenzung des Kolbens übersteuert wird. Die Anordnung eines überströmkanals in jeder Gehäuseseitenwand hat den Vorteil, daß die im Ansaugtakt befindliche Arbeitskammer nicht nur über den Kolbenhohlraum, sondern auch direkt mit den Einlaßkanälen in Verbindung kommt. Dadurch ergibt sich insbesondere bei höheren Drehzahlen, bei denen der Strömungswiderstand durch den Kolbenhohlraum beträchtlich ist, ein besserer Füllungsgrad und damit eine höhere Leistung als bei einer Maschine, bei der das Frischgas nur durch den Kolbenhohlraum in die Arbeitskammer gelangen kann. Es besteht allerdings bei Anordnung eines überströnikanals in jeder Seitenwand die Gefahr, daß insbesondere bei hohen Drehzahlen nur eine geringe Frischgasmenge durch den Kolbenhohlraum strömt, da der Weg durch den überströmkanal, der in der die Einlaßkanäle enthaltenden Seitenwand angeordnet ist, einen geringeren Strömungswiderstand bietet. Dadurch ist eine ausreichende Kühlung des Kolbens nicht gewährleistet.
Da derartige Maschinen mit Gemischsehmierung arbeiten, besteht außerdem die Gefahr, daß dann die Lager des Kolbens und der Exzenterwelle nicht ausreichend mit Schmieröl versorgt werden.
Die Erfindung hat zum Ziel, diese Mängel zu beseitigen und eine ausreichende Kühlung des Kolbens und Schmierung der Kolben- und Wellenlager zu bewerkstelligen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Steuerzeiten der beiden überströmkanäle so bemessen sind, daß der Überströmkanal, der in der die Einlaßkanäle enthaltenden Seitenwand angeordnet ist, später freigegeben wird als der in der anderen Seitenwand vorgesehene Überströmkanal. Auf diese Weise kann das Frischgas zunächst nur über den Kolbenhohlraum in die Ansaugkammer der Maschine gelangen, selbst wenn die Maschine mit hoher Drehzahl läuft und der Weg durch den Kolbenhohlraum erhebliche Strömungswiderstände aufweist. Wenn kurze Zeit später der andere überströmkanal freigegeben wird, können Frischgase auch direkt unter Umgehung des Kolbenhohlraums in die Ansaugkammer strömen. Von diesem Zeitpunkt an bis zur Beendigung des Ansaugvorgangs wird die Strömung durch den Kolben relativ gering sein. Da jedoch kurze Zeit darauf der An# saugvorgang für die nächste Arbeitskammer beginnt, wird wieder Frischgas durch den Kolbenhohlraum geführt. Dadurch ist eine ausreichende Kühlung des Kolbens und eine zuverlässige Schmierung der Lager gewährleistet. Andererseits wird ein hoher Füllungsgrad sichergestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine und F i g. 2 und 3 Querschnitte gemäß Linien 2-2 und 3-3 in F i g. 1, wobei der Kolben jeweils in der Stellung gezeigt ist, in der der betreffende überströmkanal gerade freigegeben wird.
Das Gehäuse der Brennkraftmaschine besteht aus den beiden Seitenteilen 1 und 2 und dem dazwischen angeordneten, im Querschnitt zweibogigen Mantel 3. Die Seitentelle 1 und 2 sind mit Lagerflanschen l' bzw. 2' versehen, in denen über Lager 4 und 5 eine Welle 6 gelagert ist, die einen Exzenter 7 aufweist, auf welchem über Lager 8 ein Kolben 9 drehbar gelagert ist. Der Kolben 9 weist drei Ecken 10 auf, in denen radial bewegliche Dichtleisten 24 angeordnet sind, die ständig an der inneren Mantelfläche 11 entlanggleiten. Dadurch werden drei volumenveränderliehe Arbeitskammern 32 gebildet, in denen jeweils die vier Takte des Ansaugens, Verdichtens, Expandierens und Ausschiebens mit entsprechender Phasenverschiebung ablaufen. Ein Getriebe, bestehend aus einem am Kolben 9 befestigten Hohlrad 12 und einem am Lagerflansch l' befestigten Ritzel 13, sorgt für ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen Kolben 9 und Exzenterwelle 6, das im Ausführungsbeispiel 1: 3 beträgt. Auf der Exzenterwelle 6 sind Schwungräder 14, 42 aufgekeilt, von denen das Schwungrad 14 mit Gebläseschaufeln 15 ausgestattet und durch einen Gehäusedeckel 16 abgedeckt ist. In diesem Gehäusedeckel 16 ist ein Ansaugkanal 17 für Frischgase angeordnet, der an einen Vergaser angeschlossen ist. Der Lagerflansch 2' weist Einlaßkanäle 19 zur Weiterleitung der Frischgase auf. Diese Kanäle münden in einen Ringraum in der Seitenwand 2 a, der zu dem Kolben 9 hin offen ist und in der von dessen Stimflächendichtungen 33 ständig umschlossenen Zone liegt. Der Kolben 9 weist einen Hohlraum 21 auf, der zu beiden Seitenwänden 1 a und 2 a hin offen ist. In der Seitenwand la ist ebenfalls ein Ringraum 23 vorgesehen, der innerhalb der von den Stimflächendichtungen 33 ständig umschlossenen Zone liegt. In den Seitenwänden 1 a und 2 a ist je ein überströmkanal 22 bzw. 22' angeordnet, der von dem betreffenden Ringraum 23 bzw. 19 ausgeht und von der Außenbegrenzung des Kolbens 9 derart übersteuert wird, daß er den Ringraum 23 bzw. 19 während des Ansaugtaktes mit der betreffenden Arbeitskammer 32 in Verbindung bringt.
Der überströmkanal 22 ist so angeordnet, daß er vom Kolben 9 früher freigegeben wird als der überströmkanal 22'. Wie insbesondere ein Vergleich der F i g. 2 und 3 ergibt wird der überströmkanal 22 bereits nach einer Drehung des Kolbens 9 um den Winkel a, vom oberen Totpunkt, der überströmkanal 22' jedoch erst nach einer Drehung um den Winkel a, geöffnet. Durch diese unterschiedlichen Steuerzeiten wird erreicht, daß das durch den Ansaugkanal 17 und die Einlaßkanäle 19 angesaugte Brennstoff-Luftöl-Gemisch zunächst ausschließlich durch den Kolbenhohlraum 21, den Ringraum 23 und den Überströmkanal 22 in die im Ansaugtakt befindliche Arbeitskammer 32 strömt, da der überströmkanal 22' noch nicht freigegeben ist. Diese Durchströmung des Kolbens bewirkt eine ausreichende Kühlung desselben und eine Schmierung des Kolbenlagers 8 und der Wellenlager 4 und 5 durch das aus dem Gemisch ausfallende Schmieröl. Bei weiterer Drehung des Kolbens9 wird nun auch überströmkana122' freigegeben, und der überwIegende Teil des durch die Vergrößerung der Ansaugkammer angesaugten Gemisches strömt nun wegen des geringeren Strömungswiderstandes durch den überströmkanal 22' direkt in die Ansaugkammer 32. Dadurch wird ein höherer Füllungsgrad gewährleistet, da einerseits die Gassäule nicht durch den Kolben »zerhackt« wird und andererseits die Aufheizung, des in die Ansaugkammer strömenden Gemisches verringert wird.
Das Einlaßende der beiden überströmkanäle 22 und 22' kann gleichzeitig sein. Im Ausführungsbeispiel wird der überströmkanal 22' früher geschlossen als der überströmkanal 22, um am Ende des Ansaugtaktes nochmals eine kleine Frischgasmenge durch den Kolbenhohlraum 21 zu führen.

Claims

Patentansprüche: 1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und Seitenteilen zusammensetzt und in dem ein mehreckiger Kolben drehbar auf dem Exzenter einer Exzenterwelle gelagert ist, der mindestens einen gegen beide Seitenteile hin offenen, von Frischgasen durchströmten Hohlraum aufweist, wobei in einer Gehäuseseitenwand Frischgaseinlaßkanäle angeordnet sind, die in einer Zone liegen, die von den an der Seitenwand entlanggleitenden Stirnflächendichtungen des Kolbens ständig umschlossen sind, und wobei in beiden Gehäuseseitenwänden je ein überströmkanal vorgesehen ist, der den Kolbenhohlraum bzw. die Einlaßkanäle zeitweise mit den Arbeitskammern in Verbindung bringt und von der Außenbegrenzung des Kolbens übersteuert wird, nach Patent 1136 532, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Steuerzeiten der beiden überströmkanäle(22,22') so bemessen sind, daß der überströmkanal (22'), der in der die Einlaßkanäle (19) enthaltenden Seitenwand (2 a) angeordnet ist, später freigegeben wird als der in der anderen Seitenwand (1 a) vorgesehene überströmkanal (22).
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überströmkanal (22'), der in der die Einlaßkanäle (19) enthaltenden Seitenwand (2 a) angeordnet ist, früher geschlossen wird als der in der anderen Seitenwand (1 a) vorgesehene überströmkanal (22).