DE2201427B2 - Parallel- und auBenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei Ein· und Auslaßöffnungen aufweisenden Arbeitsräumen, die jeweils von einem einen Kolben aufnehmenden zylindrischen Mantel umschlossen sind und über eine Überströmkammer mit einem darin angeordneten, mit den Kolben gleichsinnig drehenden Steuerkörper miteinander in Verbindung stehen.

Bei einer bekannten Rotationskolben-Brennkraftmaschine dieser Art (US-PS 34 51 345) weisen die zu dem zylindrischen Mantel jeweils koaxial gelagerten Kolben jeweils zumindest eine achsferne, als Dichtgrenze gegenüber dem Mantel ausgebildete Zone auf, und sie stehen darüber hinaus mit dem gleichsinnig drehenden Steuerkörper in dichtender Verbindung, wobei der Steuerkörper seinerseits die im Übergang zwischen den Arbeitsräumen liegende Überströmkammer absperrt und lediglich einen schubweisen Übertritt ermöglicht. Hierbei sind die von dem einen in den anderen Arbeitsraum zu überführenden Gase kurzzeitig in einer Transportkammer eingeschlossen, die durch zwei aufeinanderfolgende Kanten des Steuerkörpei s und die dazwischen liegenden Wandabschnitte der Überströmkammer und des Steuerkörpers begrenzt ist und deren Volumen dem minimalen Kompressionsvolumen entspricht. Die geschilderte Funktion bedingt, daß der Steuerkörper beim Zusammenwirken mit Kolben, die jeweils eine Dichtgrenze aufweisen, mit insgesamt vier Dichtgrenzen versehen ist, und daß ein entsprechend schneilerer Umlauf der Kolben gegenüber dem Steuerkörper vorgesehen ist. Die Folge davon ist zunächst, daß die von einem in den anderen Arbeitsraum über die Überströmkammer· überzuführenden Gase beim Übertritt erheblich abgebremst werden müssen, was zu entsprechenden Strömungs- und Leckverlusten führt. In gleicher Richtung ungünstig wirkt sich auch die Form der Arbeitsräume aus, die weger, der geschilderten Form der Kolben sehr langgestreckt sind und sich im Maximum nahezu über den gesamten Kolbenumfang erstrecken. Daneben bringt diese Form der Arbeitsräume aber auch erhebliche Probleme im Hinblick auf die Verbrennung, da sie Brennräume mit sehr großen Wandanteilen und von besonders langgestreckter Form zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine obengenannter Art so auszubilden, daß ein weitgehend kontinuierliches Fließen der Arbeitsgase mit entsprechend geringen Strömungs- und Leckverlusten möglich ist und daß weiter auch verhältnismäßig günstige Brennraumformen entstehen, so daß insgesamt ein für derartige Maschinen brauchbarer Wirkungsgrad erreicht wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die in ihrer Grundform dem Mante," angepaßten Kolben jeweils wenigstens eine achsnahe Zone aufweisen und daß der Steuerkörper bei Drehung nur die Kolben dichtend berührt, so daß eine dauernde Verbindung benachbarter Arbeitsräume über die Überströmkammer gegeben ist. Hierdurch bilden die Arbeitsräume zusammen mit der jeweils zwischen ihnen liegenden Überstömkammer ein Gesamtarbeitsvolumen, das in Abhängigkeit von der Drehstellung der Kolben und des Steuerkörpers veränderlich ist, so daß während des Arbeitsprozesses ein weitgehend kontinuierliches Durchströmen der Arbeitsgase erreicht wird. Gleichzeitig lassen sich dabei die Strömungswege auf ein Minimum reduzieren und dementsprechend kompakte Brennräume erreichen. Da die Kolben in ihrer Grundform dem Mantel angepaßt sind, ergibt sich außerdem eine weitgehend berührungslose Abdichtung zwischen dem jeweiligen Kolben und dem zylindrischen Mantel, so daß auch die Dichtungsprobleme in zufriedenstellender Weise zu beherrschen sind.

Für parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit zwei Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden Arbeitsräumen, die jeweils von einem einen Kolben aufnehmenden zylindrischen Mantel umschlossen sind und die über eine Überströmkammer in dauernder Verbindung miteinander stehen, ist es des weiteren auch bekannt (US-PS 33 81 670), die in ihrer Grundform dem Mantel angepaßten Kolben jeweils mit einer achsnahen Zone zu versehen. Dies führt aber bei

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der bekannten Konstruktion einmal nicht zu einem kontinuierlichen Strömen der Arbeitsgase, da die achsnahen Zonen nicht gleichzeitig zur Überschneidung mit der Überströmkammer kommen, so daß in dieser praktisch zwischengespeichert ist und durch diese auch das minimale Kompressionsvolumen bestimmt ist. Des weiteren bedingt die hier vorgesehene Abdichtung, die durch einen an beiden Kolben anliegenden und durch diese wechselseitig belasteten, zwischen den Arbeitsräumen verschiebbaren doppelten Steuerschieber gebildet ist, daß die Arbeitsgase jeweils von den Kolben nahezu über eine ganze Umdrehung mitgenommen werden, was neben den wegen der kraftschlüssigen Anlage des Steuerschiebers an den Kolben zu erwartenden Schwierigkeiten auch zu hohen Strömungsverlusten führen dürfte.

In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich im Hinblick auf die Erreichung einer möglichst hohen Leistungsdichte als zweckmäßig, wenn jedem Arbeitsraum eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung zugeordnet wird und wenn zwischen der Auslaßöffnung und der Einlaßöffnung im der Überströmkammer abgewandten Mantelabschnitt ein Absperrschieber vorgesehen wird. Da der Absperrschieber in eine im wesentlichen unbelastete Zone gelegt werden kann und außerdem mit den Arbeitsgasen, insbesondere mit unter Druck stehenden Brenngasen, kaum in Berührung kommt, ist dessen Belastung gering. Zweckmäßigerweise wird der Absperrschieber radial beweglich angeordnet.

Im Rahmen der Erfindung kann des weiteren jeder Kolben mit zwei diametral einander gegenüberliegenden, achsnahen Zonen ausgebildet sein, wodurch zwei Arbeitsprozesse parallel zueinander ablaufen können, was zur Verbesserung der Leistungsdichte der Maschine weiter beiträgt. Bevorzugt laufen dabei die beiden Kolben mit einem Winkelversatz von 90° um.

Um den Absperrschieber in Umdrehungsrichtung der Kolben möglichst weit hinter den Auslaßöffnungen und damit möglichst geschützt anordnen zu können, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Mantelinnenwandung zwischen der jeweiligen Auslaßöffnung und dem Absperrschieber eine Aussparung aufweist, so daß es zu keinem Aufstauen von Gasen am Schieber kommen kann.

Die Erfindung wird im folgenden &n Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine teilweise aufgeschnitten in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Maschine gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie 3-3 in Fig. 2,

F i g. 4 bis 9 einen Arbeitszyklus einer Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Stellungsbildern,

Fig. 10 bis 13 verschiedene Stellungsbilder einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotationskolben-Brennkraftmaschine und

Fig. 14 bis 17 verschiedene Stellungsbilder einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer parallel- und außenachsigen Rotationskolben-Brennkraftmaschine 10, bei der das Gehäuse aus einem Mantel bzw. Mantelteil 16 und den beiden Seitenteilen 12 und 14 besteht. Im Mittelteil 16 sind zwei in der gewählten Darstellung übereinanderliegende Arbeitsräume 20 und 22 vorgesehen, die jeweils von einem zylindrischen Mantel umschlossen sind und zwischen denen eine Überströmkammer 23 liegt, die ebenfalls zylindrische Grundform aufweist. Die Mittelachse der Überström kammer 23 liegt mit den Mittelachsen der Arbeits^räume 20, 22 in einer Ebene, und der Durchmesser der Überströmkammer 23 ist größer als der in der genannten Ebene gemessene Mindestabstand zwischen den Mantelflächen der Arbeitsräume 20,22, so daß es im Übergang zwischen der Überströnikammer 23 zu den Arbeitsräumen 20 bzw. 22 zu einer Verschneidung mit vier zu den Mittelachsen parallelen Kanten 25, 26 bzw. 27,28 kommt.

in jedem der Arbeitsräume 20,22 ist ein deren Mantel in seiner Grundform angepaßter Kolben 30 bzw. 50 angeordnet, der über eine in den Seitenteilen 12, 14 gelagerte Welle 32 bzw. 52 geführt ist und der jeweils, worauf noch näher einzugehen sein wird, zwei achsnahe Zonen aufweist. Zwischen den Kolben 30 und 50 liegt in der Überströmkammer 23 ein Sleuerkörper 76, der über eine Welle 78 in den Seitenteiler 12, 14 des Gehäuses gelagert ist und der so ausgebildet ist, daß er mit den Umfangsflächen der Kolben 30, 50 in ständiger Berührungsverbindung steht.

Hierzu muß in den Drehzahlen der Kolben 30 bzw. 50 zum Steuerkörper 76 ein bestimmtes Verhältnis eingehalten werden, das bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 2:1 ist und das durch ein die Wellen 32, 52 und 78 verbindendes, um einzelnen nicht dargestelltes Zahnradgetriebe erzwungen wird.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Brennkraftmaschine ist fremdgezündet, und es sind hierfür im Bereich der Überströmkammer 23 Zündkerzen 109, 110 angeordnet. Ferner sind bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 jedem der Arbeitsräume 20 bzw. 22 eine Einlaßöffnung 116 bzw. 124 und eine Auslaßöffnung 117 bzw. 128 zugeordnet. Die Versorgung mit Frischgas erfolgt über einen nicht näher dargestellten Vergaser.

Hiervon abweichend kann im Rahmen der Erfindung aber auch mit Luftansaugung und Brennstoffeinspritzung gearbeitet werden. Ferner können auch andere auf dein Gebiet der Brennkraftmaschinen bekannte Lade- und Arbeitsverfahren in Verbindung mit einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine der hier vorliegenden Art angewendet werden.

In dem der Überströmkammer 23 bzw. dem Steuerkörper 76 gegenüberliegenden Bereich wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 zwischen Mantel und Kolben jeweils noch durch einen Absperrschieber 133 bzw. 141 abgedichtet, der in einer radialen Führung 131 bzw. 139 bewegt wird und der in Richtung auf den Kolben 30 bzw. 50 über eine Feder 134 bzw. 143 belastet ist. Die Größe der Federspannung ist dabei über vorgesehene Steilschrauben 136 bzw. 144 einstellbar. Die Gleitbereich des Absperrschiebers 133 bzw. 141 ist im Ausführungsbeispiel in üblicher Weise eine Kuppe.

Zwischen den Absperrschiebern 133 bzw. 141 und der jeweils bezogen auf die Drehrichtung davor liegender Auslaßöffnung 117 bzw. 128 sind in der Mantelinnen wandung des jeweiligen Arbeitsraumes 20 bzw. 21 Aussparungen 137 bzw. 145 vorgesehen, durch die verhindert wird, daß es bei der Drehung der Kolben 3( bzw. 50 an den Absperrschiebern 133 bzw. 141 zu einen Aufstauen zurückgebliebener Abgase und damit zi einer unnötigen Belastung der Absperrschieber kommt.

Die Kolben 30 bzw. 50 und der Steuerkörper 76 sine bei der erfindungsgemäßen Lösung so ausgebildet, dal

sie keine konkaven oder hinterschnittigen Oberflächen aufweisen, die kompliziert zu fertigen wären. Vielmehr können sie mit den üblichen Fertigungsverfahren hergestellt werden.

Die Abteilung der einzelnen Arbeitskammern innerhalb der zylindrischen Arbeitsräume folgt bei der erfindungsgemäßen Lösung durch das Zusammenwirken der Kolben 30 und 50 mit dem Steuerkörper 76 sowie mit den Mantelflächen der Arbeitsräume 20 und 22 und den Innenflächen der Seitenteile. Aus diesen Gründen müssen die genannten Teile derart gefertigt werden, daß zwischen den jeweils zusammenwirkenden Flächen möglichst wenig Spiel auftritt. Ein Spiel von etwa 0,025 mm oder weniger ist hierbei anstrebenswert, es kann unter Umständen jedoch auch ein größeres Spiel zulässig sein.

Ein solches Spiel läßt sich zwischen den Kolben 30 und 50, die identisch ausgebildet sind, und dem Mantel der Arbeitsräume dadurch verhältnismäßig einfach verwirklichen, daß auch die Kolben, abgesehen von ihren achsnahen Zonen, Kreisquerschnitt aufweisen, wobei die angestrebte Abdichtung natürlich um so besser ist, je größer die Länge der dem zylindrischen Mantel angepaßten Kolbenabschnitte ist Deren Länge muß aber in jedem Fall mindestens so groß sein, wie der Abstand aufeinanderfolgender Verschneidungskanten 25, 26 bzw. 27, 28 zwischen den Arbeitsräumen 20 bzw. 22 und der Überströmkammer 23, um eine zeitweilige völlige Abtrennung der Überströmkammer von dem jeweiligen Arbeitsraum sicherstellen zu können. Das Volumen der jeweiligen Arbeitskammer und damit auch das angestrebte Verdichtungsverhältnis läßt sich bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einfacher Weise durch das Maß bestimmen, um das der Kolben irr. Bereich seiner jeweils achsnahen Zonen zurückgenommen ist. Die Oberflächenform des Kolbens in diesen achsnahen Zonen muß im Hinblick auf das Zusammenwirken mit dem Steuerkörper so beschaffen sein, daß eine Tangente an die Oberfläche in keinem Punkt einen anderen Oberflächenbereich desselben Kolbens schneidet. Es dürfen also keine konkaven oder unterschnittenen Oberflächenabschnitte auftreten.

Die Kolben 30 und 50, die identisch ausgebildet sind, sind in ihrer Lage zueinander um 90° verdreht angeordnet, und diese Lage der Kolben zueinander in Verbindung mit ihrer Kontur bestimmt die Kontur des Steuerkörpers 76, da die Kolben 30 und 50 und der Steuerkörper zu jedem Zeitpunkt, d. h. also in jeder Stellung wechselseitig dichtend aneinander anliegen müssen.

Bei den in den F i g. 4 bis 9 gezeigten Stellungsbildern einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine gemäß F i g. 1 bis 3 zeigt F i g. 4, daß der Kolben 30 eine erste achsnahe Zone 162 und eine zweite achsnahe Zone 163 aufweist. Der Kolben 50 ist mit entsprechenden, sich ebenfalls diametral gegenüberliegenden achsnahen Zonen 165. 166 versehen. Durch die erste achsnahe Zone 162 des Kolbens 30 und den entsprechenden Bogen des Mantels des Arbeitsraumes 20 wird eine erste Arbeitskammer 168 begrenzt. Gegenüberliegend ist, der zweiten achsnahen Zone 163 zugeordnet, eine zweite Arbeitskammer 169 gebildet. Die zwischen diesen achsnahen Zonen 162 und 163 liegende, der Überströmkammer 23 zugeordnete, der Mantelform angepaßte Kolbenumfangsfläche grenzt die Überströmkammer 23 ab und arbeitet mit der ersten achsnahen Zone 165 des Kolbens 50 zusammen und begrenzt zusammen mit dieser und dem Steuerkörper 76 sowie den entsprechenden Wandteilen der Überströmkammer 23 und des Arbeitsraumes 22 eine dritte Arbeitskammer 170 und eine vierte Arbeitskammer 171. Schließlich wird eine fünfte Arbeitskammer 172 durch die zweite achsnahe Zone 166 des Kolbens 50 gegenüber dem Mantel des Arbeitsraumes 22 abgegrenzt.

Die Stellungen der Kolben 30 und 50 sowie des Steuerkörpers 76 in Fig.4 zeigen, daß der Kolben 30 soeben durch die Annäherung seiner Oberfläche an die

ίο Kante 25 die dritte Arbeitskammer 170 gegen die erste Arbeitskammer 168 hin abgeschlossen hat. Es können damit die Abgase gerade aus der ersten Arbeitskammer 168 über die Auslaßöffnung 117 austreten. Gleichzeitig wird in die zweite Arbeitskammer 169 durch die Einlaßöffnung 116 Frischgas angesaugt. Die dritte Arbeitskammer 170 ist mit einem zündfähigen Gemisch gefüllt und wird während der Verdichtungsstufe im folgenden in ihrem Volumen verringert. Die vierte Arbeitskammer 171 hat, wie die Stellung zur Auslaßöffnung 128 zeigt, im wesentlichen das Ende der Expansion erreicht. In der fünften Arbeitskammer 172 ist dagegen bereits ein Unterdruck aufgebaut, so daß nachfolgend über die Einlaßöffnung 124 Frischgas angesaugt werden kann. Ein Ansaugen von Abgasen in die fünfte

Arbeitskammer bzw. ein Übertritt derselben in diese wird durch den Absperrschieber 141 verhindert, wobei der Raum vor dem Absperrschieber gegen die Auslaßöffnung 128 durch die Aussparung 145 in offener Verbindung steht.

In der Darstellung gemäß Fig.5 sind im Vergleich zur Darstellung gemäß Fig.4 die Kolben 30 und 51] sowie der Steuerkörper 76 um einige Winkelgrade weiter gedreht. Der Kolben 50 nimmt nun eine Stellung ein, in der seine erste achsnahe Zone 165 unmittelbar ar die Auslaßöffnung 128 angrenzt, in der also das Ende der Expansion für die vierte Arbeitskammer 171 erreicht ist. Der der Überströmkammer zugewandte der Mantelform angepaßte Umfangsabschnitt des Kolbens 30 grenzt dabei immer noch im wesentlichen ar die Kante 26 an und verhindert damit eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer 165i und der vierten Arbeitskammer 171. In Verbindung damit, daß die Auslaßöffnung 128 einen größerer Querschnitt als die Einlaßöffnung 116 aufweist, wird eir Druckabbau in der vierten Arbeitskammer 171 voi deren Verbindung mit der zweiten Arbeitskammer 169 und damit vor der Verbindung mit der Einlaßöffnung 116 erreicht, wodurch ein Flammenrückschlag in der Einlaß bzw. eine Frühzündung vermieden wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, steht die erste Arbeitskammer 168 gleichzeitig noch in offenei Verbindung mit der Auslaßöffnung 117, während die dritte Arbeitskammer 170 weiterhin in ihrem Volumer verringert wird. In entsprechender Weise wird in dei fünften Arbeitskammer 172 durch Volumenvergröße rung der Unterdruck noch erhöht.

In der Darstellung gemäß Fig.6 ist für die erste Arbeitskammer 168 eine Lage erreicht, in der bereits eir wesentlicher Anteil der Abgase über die Auslaßöffnunf 117 ausgeschoben wurde. Zugleich sind nunmehr die zweite Arbeitskammer 169 und die vierte Arbeitskam mer 171 über die Überströmkammer 23 verbunden wodurch sich eine gerichtete Strömung von dei Einlaßöffnung 116 durch die Arbeitskammern 169 unc 171 zur Auslaßöffnung 128 hin ergibt. Hierdurch wire eine gute Spülung erreicht und damit die Voraussetzung für einen sauberen Lauf der Maschine geschaffen. Di« dritte Arbeitskammer 170 ist währenddessen in ihren

Volumen weiter verkleinert worden und hat die maximale Verdichtung erreicht. Etwa gleichzeitig wird gezündet, so daß die Expansion beginnen kann. Währenddessen ist auch die Einlaßöffnung 124 aufgesteuert worden, und es kann damit in die fünfte Arbeitskammer 172 auf Grund des herrschenden Unterdruckes Frischgas eingesaugt werden.

In der Darstellung gemäß F i g. 7 ist nun eine Stellung erreicht, in der die erste Arbeitskammer 168 nicht mehr mit der Auslaßöffnung 117 verbunden ist und in der durch das Zusammenwirken des Absperrschiebers 133 mit der Oberfläche des Kolbens 30 in dessen achsnaher Zone 162 bereits der Aufbau eines Unterdruckes in diesem Arbeitsraum ermöglicht wird. Zugleich ist nun für den Kolben 50 eine Stellung erreicht, in der einer von dessen der Mantelform angepaßten Urnfangsabschnitten die Überströmkammer vom Arbeitsraum 22 abgesteuert hat und durch Überfahren der Kante 28 die zweite Arbeitskammer 169 von der vierten Arbeitskammer 171 abgetrennt hat. Damit beginnt für das in der Arbeitskammer 169 gespeicherte Frischgas die Kompression. Währenddessen befindet sich die dritte Arbeitskammer 170 weiterhin in der Expansion. Aus der vierten Arbeitskammer 171 wird gleichzeitig weiterhin verbranntes Gemisch ausgestoßen, während in die fünfte Arbeitskammer 172 nach wie vor angesaugt wird.

Ist die Stellung gemäß F; g. 8 erreicht, so wird in der ersten Arbeitskammer 168 nach wie vor Unterdruck aufgebaut. In der zweiten Arbeitskammer 169 wird gleichzeitig verdichtet, während in der dritten Arbeitskammer 170 die Übergangsstellung zwischen Expansion und Ausschieben der verbrannten Gase erreicht ist. Wegen der verhältnismäßig großen Dimensionierung der Auslaßöffnung 117 wird dabei ein schneller Abbau des Gasdruckes erreicht, so daß beim öffnen der gerade noch gegen die Überströmkammer abgesperrten fünften Arbeitskammer 172 gegen die dritte Arbeitskammer 170 ein Rückschlagen der verbrannten Gase gegen die Einlaßöffnung 124 ausgeschlossen ist.

Ist die Stellung gemäß Fig.9 erreicht, so stehen, analog zu Fig.6, die Arbeitskammern 170 und 172 in Verbindung, und zwar bei gleichzeitiger Öffnung gegen den Einlaß und den Auslaß, so daß eine gute Spülung erreicht wird. Zu gleicher Zeit ist für die erste Arbeitskammer 168 der maximale Unterdruck erreicht, und es kommt diese nun mit der Einlaßöffnung in Verbindung. Die zweite Arbeitskammer 169 hat währenddessen ihre maximale Verdichtung erreicht und ist fertig zur Zündung, wogegen aus der vierten Arbeitskammer 171 nach wie vor ausgeschoben wird.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß bei jeder vollständigen Umdrehung der Kolben 30 und 50 vier Zündungen stattfinden. Des weiteren wird auch ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad erreicht, da durch die gerichtete Strömung über die Überströmkammer 23 im Übergang von Einlaß zu Auslaß eine gute Spülung erreicht wird. In Anbetracht der in der Praxis gegebenen hohen Drehzahlen wird dabei trotz des momentanen Kurzschlusses zwischen Einlaß und Auslaß ein Austreten von Frischgas über den Auslaß vermieden.

In den Fig. 10 bis 13 ist eine weitere Ausführungsform der Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt, die das Arbeitsprinzip mit jener gemäß F i g. 1 bis 9 gemeinsam hat, aber im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 9 mit drei Kolben arbeitet.

Die insgesamt mit 210 bezeichnete Brennkraftmaschine weist analog zu der vorher beschriebenen Ausführungsform einen Mantel bzw. ein Gehäusemittelteil 216 auf, in welchem dre^ Arbeitsräume 220 bis 222 mit zylindrischen Mantelflächen angeordnet sind. Die Arbeitsräume liegen symmetrisch zu einer Mittelachse, die sich mit der Achse der mittig angeordneten Überströmkammer 223 deckt, die bei zylindrischer Grundform im Durchmesser so groß ist, daß Überschneidungen mit den Arbeitsräumen 220 bis 222 entstehen. Die entsprechenden Überschneidungskanten sind mit 225 bis 230 bezeichnet.

Den Arbeitsräumen 220 bis 222 sind Kolben 232 bis 234 zugeordnet, die auf Wellen 236 bzw. 238 bzw. 240 drehfest angeordnet sind und mit gleicher Drehzahl umlaufen. Die Kolben 232 bis 234 sind in ständiger

Berührungsverbindung mit dem in der Überslrömkammer 223 angeordneten Steuerkörper 246, der auf einer Welle 248 angeordnet ist und der mit der doppellen Drehzahl der untereinander gleiche Drehzahl aufweisenden Kolben 232 bis 234 umläuft.

Den Arbeitsräumen 220 bis 222 sind auch bei dieser Ausführungsform jeweils eine Einlaßöffnung 250 bis 252 sowie eine Auslaßöffnung 255 bis 257 zugeordnet. Die an die Ein- bzw. Auslaßöffnung anschließenden Leitungswege sind nicht weiter dargestellt.

Wie schon an Hand des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 bis 9 erläutert, so ist auch hier jeder der Arbeitsräume 220 bis 222 zwischen den jeweils zugeordneten Einlaßöffnungen 250 bis 252 und Auslaßöffnungen 255 bis 257 mit einem Absperrschieber 259 bis 261 versehen, der in einem entsprechenden, radialen Schlitz angeordnet ist. Weiter ist auch hier zwischen der Auslaßöffnung 255 bis 257 und dem in Drehrichtung nachfolgenden Absperrschieber 259 bis 261 jeweils eine Aussparung vorgesehen. Ferner sind die Zündkerzen 263 bis 265 in entsprechender Weise den zwischen den Arbeitsräumen 220 bis 222 liegenden Abschnitten der Überströmkammer 223 zugeordnet.

Wie aus dem ersten Stellungsbild (Fig. 10) für die Rotationskolben-Brennkraftmaschine 210, die in ihrem Gesamtaufbau im Prinzip jener gemäß Fig. 1 bis 9 entspricht, ersichtlich ist, wirkt eine achsnahe Zone 268 des Kolbens 232 mit der Mantelfläche des Arbeitsraumes 220 zusammen und begrenzt eine Arbeitskammer 270. In entsprechender Weise begrenzen die Kolben 232 und 233 zusammen mit dem Steuerkörper 246 und der Mantelfläche der Überströmkammer 223 eine zweite Arbeitskammer 272. In dem gleichen Stellungsbild (Fig. 10) liegt der Kolben 232 mit einer seiner dem Mantel des Arbeitsraumes angepaßten Umfangsflächen an der Kante 226 an und dichtet dadurch die Arbeitskammern 270 und 272 voneinander ab. Aus dieser Stellung, in der die erste Arbeitskammer 270 über die Einlaßöffnung 250 mit Frischgas versorgt wird gelangt der Kolben in die Stellung gemäß Fig. 11, ir der die beiden genannten Arbeitsräume miteinander ir Verbindung stehen. Mit der Verbindung der beider Räume beginnt die Kompression, welche im weiterer bis in die Stellung gemäß F i g. 13 weitergeführt wird, ir der die Zündung erfolgen kann. Danach beginnt die Expansion.

Aus Fig. 13 ist ersichtlich, daß der Kolben 233, dei Arbeitsraum 221 und der Steuerkörper 246 zusammer eine dritte Arbeitskammer 274 begrenzen, in der di< Expansion der entzündeten Gase stattfindet. Diese wir( fortgeführt, bis der Kolben 233 eine Stellung erreicht, it der die dritte Arbeitskammer 274 sich mit de Auslaßöffnung 256 überschneidet. Bei weiterer Drehunf des Kolbens 233 wird der dritte Arbeitsraum 274 übe

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den Absperrschieber 260 hinaus verdreht, wobei sich in der Arbeitskammer hinter dem Absperrschieber ein Unterdruck ergibt, der bei Verbindung zur Einlaßöffnung 251 das Ansaugen von Frischgas ermöglicht, womit ein neuer Arbeitszyklus eingeleitet wird.

Der in bezug auf die Arbeitskammern 270, 272 und 274 beschriebene Ablauf wiederholt sich fortwährend in jeder der Arbeitskammern, wie dies an Hand der F i g. 1 bis 9 detailiert beschrieben wurde. Es ergeben sich dadurch nicht nur die gleichen Vorteile wie bei diesem Ausführungsbeispiel, sondern zusätzlich eine noch größere Leistungsdichte, da bei jeder vollen Umdrehung der Arbeitskolben 232 bis 234 sechs Expansionstakte nutzbar sind.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 14 bis 17 ist eine insgesamt mit 310 bezeichnete Rotationskolben-Brennkraftmaschine der erfindungsgemäßen Art gezeigt, die im prinzipiellen wiederum den vorhergehenden Ausführungsformen entspricht, bei der aber jedem der Kolben nur eine achsnahe Zone zugeordnet ist und bei der weiter der in der Überströmkammer angeordnete Steuerkörper abweichend vom bisherigen mit der gleichen Drehzahl wie die Kolben umläuft.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 9 im wesentlichen entsprechenden Aufbau sind von der Brennkraftmaschine 310 die Kolben mit 312,314 und die diesen zugeordneten Wellen mit 316, 318 bezeichnet. Wie dort liegen die Kolben 312, 314 in Arbeitsräumen 320,322 mit zylindrischer Mantelfläche, die über eine in ihrer Grundform zylindrische Überströmkammer 323 in Verbindung stehen. Diese nimmt den Steuerkörper auf, der auf der Welle 325 angeordnet ist. Dem erfindungsgemäßen Prinzip entsprechend ist der Steuerkörper 326 so gestaltet, daß er mit den Umfangsflächen der Kolben 312, 314 in ständiger Berührverbindung steht.

Die Arbeitsräumc 320, 322 und die Überströmkammer 323 sind auch hier in einem Mantel bzw. Gehäusemittelteil 330 angeordnet, in dem zusätzlich die Einlaßöffnungen 332, 333 und die Auslaßöffnungen und 335 vorgesehen sind, wobei jedem der Arbeitsräume 320 und 322 jeweils eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung zugeordnet sind, jedem der Arbeitsräume 320 und 322 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum ein Absperrschieber 338 bzw. 339 zugeordnet, der in einer Gehäuseführung untergebracht ist und der sich unter Federlast auf der Umfangsfläche des Kolbens 312, 314 abstützt. Zwischen den Absperrschiebern 338, 339 und den, bezogen auf die Drehrichtung, davor liegenden Auslaßöffnungen 334 und 335 sind auch hier wiederum in der Mantelfläche der Arbeitsräume 320,322 verlaufende Aussparungen vorgesehen. Die auf die Überströmkammer 323 ausmündenden Zündkerzen sind mit 342 und 343 bezeichnet.

Fig. 14 zeigt, daß der obere Kolben 312 mit einer achsnahen Zone 345 versehen ist, welche mit der Mantelfläche des entsprechenden, zylindrischen Arbeitsraumes 320 eine erste Arbeitskammer 346 begrenzt. Die achsnahe Zone des im Ausführungsbeispiel unteren Kolbens 314 ist mit 347 bezeichnet und begrenzt zusammen mit der Mantelfläche des Arbeitsraumes 322, der Mantelfläche der Überströmkammer 323, der Umfangsfläche des Steuerkörpers 326 sowie einem zylindrischen Abschnitt der Umfangsfläche des Kolbens 312 eine zweite und eine dritte Arbeitskammer 348 und 350.

Da der in den Arbeitskammern 346, 348 und 350 ablaufende Arbeitszyklus genau dem entspricht, wie er an Hand der Fig 1 bis 9 geschildert wurde, wird insoweit auf diese Ausführungen Bezug genommen, und es werden hier an Hand der F i g. 14 bis 17 lediglich jene Prozeßstufen beschrieben, die in diesen Figuren dargestellt sind.

In der Darstellung gemäß Fig. 14 ist für die erste Arbeitskammer 346 das Ausschieben der Brenngase im wesentlichen abgeschlossen, so daß sie sich praktisch im Saugtakt befindet. Die zweite Arbeitskammer 348 nähen sich dem Ende des Expansionstaktes, und die dritte Arbeitskammer 350 geht auf das Ende des Kompressionstaktes zu.

In der Darstellung gemäß Fig. 15 sind die Kolben 312, 314 sowie der Steuerkörper 326 sämtlich um 90° ?-5 gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 14 weitergedreht, so daß nunmehr in die erste Arbeitskammer 346 über die Einlaßöffnung 332 angesaugt wird, während aus der zweiten Arbeitskammer 348 über die Auslaßöffnung 335 ausgestoßen wird. Für die dritte Arbeitskammer 350 ist die maximale Kompression erreicht und es kann diese nun gezündet werden. Selbstverständlich kann der Zündzeitpunkt im Hinblick auf Laufruhe und Verbrennung im Rahmen des üblichen auch verstellt werden.

In Fig. 16 ist nach weiterer Verdrehung um 90° für die erste Arbeitskammer 346 die Kompressionsphase erreicht, während sich die zweite Arbeitskammer 348 bereits im wesentlichen im Saugtakt befindet, aber noch nicht gegen die Einlaßöffnung 333 offen ist. Die dritte Arbeitskammer 350 befindet sich in der Expansionsphase.

In dem vierten Stellungsbild gemäß F i g. 17 ist für die erste Arbeitskammer 346 praktisch die maximale Kompression erreicht, während in die zweite Arbeitskammer 348 über die Einlaßöffnung 333 eingesaugt und aus der dritten Arbeitskammer 350 über die Auslaßöffnung 334 ausgeschoben wird.

Im Gegensatz zu einer Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 9, bei der die Kolben zwei achsnahe Zonen aufweisen, ergeben sich hier bei jeder vollen Drehung 50 der Kolben 312 und 314 nur zwei volle Arbeitszyklen.

Rotationskolben-Brennkraftmaschinen gemäß den vorgeschilderten Ausführungsbeispielen können praktisch mit jeder zur Erzielung optimaler Arbeitsbedingungen erforderlichen Drehgeschwindigkeit betrieben werden und arbeiten insbesondere auch sehr wirtschaftlich, da die Reibverluste gering sind und da sich bei guten Voraussetzungen für Spülung und Ladung vergleichsweise günstige Brennraumformen verwirklichen lassen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei Ein- und S Auslaßöffnungen aufweisenden Arbeitsräumen, die jeweils von einem einen Kolben aufnehmenden zylindrischen Mantel umschlossen sind und über eine Überströmkammer mit einem darin angeordneten, mit den Kolben gleichsinnig drehenden Steuerkörper miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Grundform dem Mantel (16, 216, 330) angepaßten Kolben (30, 50; 232, 233, 234; 312, 314) jeweils wenigstens eine achsnahe Zone (162 bis 166; 268; 345,347) aufweisen und daß der Steuerkörper (76; 246; 326) bei Drehung nur die Kolben (30, 50; 232. 233, 234; 312, 314) dichtend berührt, so daß eine dauernde Verbindung benachbarter Arbeitsräume über die Überströmkammer (23,223,323) gegeben ist.

2. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Arbeitsraum eine Einlaßöffnung (116, 124; 250, 251, 252; 332, 333) und eine Auslaßöffnung (117, 128; 255, 256, 257; 334, 335) zugeordnet ist und daß zwischen der Auslaßöffnung (117,128; 255,256,257; 334, 335) und der Einlaßöffnung (116, 124; 250, 251, 252; 332, 333) im der Überströmkammer (23, 223) abgewandten Mantelabschnitt ein Absperrschieber (133,141; 259,260,261; 338,339) vorgesehen ist.

3. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (133, 141; 259,260,261; 338,339) radial beweglich ist.

4. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (30, 50) einander diametral gegenüberliegend zwei achsnahe Zonen (162, 163 bzw. 165, 166) aufweist.

5. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (30, 50) mit einem Winkelversatz von 90° umlaufen.

6. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelinnenwandung zwischen der jeweiligen Auslaßöffnung (117, 128) und dem Absperrschieber (133, 141) eine Aussparung (137,145) aufweist.