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  • 法律状态
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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987003040A1
    申请号:PCT/DE1985/000444
    申请日:1985-11-08
    公开日:1987-05-21
    发明作者:Dankwart Eiermann
    申请人:Wankel Gmbh；
    IPC主号:F01P3-00
    专利说明:
    [0001] Beschreibung der Erfindung
    [0002] Kühlung des Kolbens einer Rotationskolben- brennkraftmaschine
    [0003] Die Erfindung betrifft die Kühlung des Kolbens einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine, die ein aus einem Mittelteil mit trochoidenförmiger zwei- bogiger Mantellaufbahn und zwei Seitenteilen be¬ stehendes Gehäuse aufweist, das von einer Exzenter¬ welle senkrecht durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben im Übersetzungsverhältnis zur Drehung der Exzenterwelle von 2: 3 umläuft und deren Kolben durch das ihn durchströmende Kraftstoff-Luftgemisch gekühlt wird.
    [0004] Eine derartige Maschine ist in DE-OS 25 53 47 zu Fig. 7 (DE-P 25 60 063) beschrieben, bei der ein Teilstrom des Kraftstoff-Luftgemisches durch den Kolben zu dessen Kühlung und über einen Kanal in einer oder beiden Seitenwänden in Seiteneinla߬ öffnungen geleitet wird. Dabei ist dieser Teilstrom ein fettes Gemisch, so daß durch die Verdunstung des darin enthaltenen Kraftstoffes an den heißen Kolbeninnenwänden eine bessere Kühlwirkung und zugleich eine Aufbereitung des Kraftstoffes erreicht wird, die Zuführung des Kraftstoffes zur Verbrennungsluft erfolgt dabei durch einen Vergaser. Die Einführung der Ansaugluft oder des Kraftstoff-Luftgemisches in den Kolben zum Zweck der Kolbenkühlung wurde bereits in DE-AS 1 136 532 beschrieben. Eine derartige Luft- bzw. Gemischkühlung des Kolbens ist aber, insbesondere bei höheren Be¬ lastungen der Maschine nicht ausreichend und kann nicht die besonders wärmebelasteten Teile mehr kühlen als die niedriger belasteten.
    [0005] Die Wärmeverteilung am Kolben ergibt sich durch die Flammenausbreitung in Drehrichtung, derzufolge an dem vorlaufenden Teil der jeweiligen Kolben¬ flanke mittig und nahe dem vorauslaufenden Kolben¬ eck die höchsten Temperaturen auftreten, während der nachlaufende Teil der Kolbenflanke verhältnis¬ mäßig kühl bleibt. Die Temperaturen bei Vollast, die bis zu 500°C reichen, haben ölverkokungen zur Folge, die eine Schmierung der Dichtelemente in Frage stellen und diese in ihren Nuten festbacken. Dies hat Undichtigkeiten der Arbeitsräume, hohen Verschleiß und Ausfall der Maschine zur Folge. Herkömmlicherweise wird versucht, durch entsprechende Luftführung innerhalb des Kolbens und durch zusätzliche Kühlrippen am Gehäuse die Temperaturen abzusenken. Das Problem stellt aber immer den J Wärmeübergang in Richtung auf das Kolbenlager dar, so daß eine Gehäusekühlung wirkungslos bleiben muß. Andererseits kann die Innenkühlung des Kolbens mit Gas als solche auch bei bevorzugter Richtung ihrer Strömung auf die heißen Eckbereiche wesentlich verstärkt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, bei den eingangs genannten Maschinen eine zusätzliche wirksame Kühlung des Kolbens im Bereich des hoch temperatur¬ belasteten vorauslaufenden Teiles der Kolbenflanke zu erzielen und damit derartige Maschinen mit luft- oder gemischgekühltem Kolben auch für hohe Belastungen verwendbar zu machen, wie dies bei solchen Maschinen mit flüssigkeitsgekühltem Kolben möglich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es mit den gleichen Maßnahmen eine wirksame Auf¬ bereitung der Kraftstoffes bereits vor Eintritt des Kraftstoff-Luftgemisches in den Arbeitsraum herbeizuführen.
    [0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt. Diese zeigen
    [0007] Fig. 1 den Kolben in perspektivischer Dar¬ stellung mit Angabe des Wärmeprofils im Vollastbetrieb;
    [0008] Fig. 2 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine in Ebene II-II in Fig. 3;
    [0009] Fig. 3 einen Axialschnitt durch die gleiche
    [0010] Maschine in Ebene III-III in Fig. 2; Fig. 4 einen Radialschnitt wie in Fig. 2 mit Stellung des Kolbens bei Einspritzbeginn;
    [0011] Fig. 5 den gleichen Radialschnitt wie in
    [0012] Fig. 4 mit Stellung des Kolbens bei Einspritzende.
    [0013] Fig. 1 zeigt die Temperaturverteilung auf der Flanke eines luftgekühlten Kolbens a der eingangs angegebenen Maschinen bei 5.500 Umdr./min. bei Vollast. Die nachlaufende Kolbenkante b weist Temperaturen um 310 bis 320°C auf. In Richtung auf die vorlaufende Kolbenkante c steigt die Temperatur in der Kolben¬ mulde d auf 400 bis 450°C an, um mittig am vor¬ laufenden Muldenende bei e nahe der vorlaufenden Kolbenkante c 490°C zu erreichen. Diese Temperaturen sind für den Betrieb einer solchen Maschine wegen der dadurch eintretenden lverkokung unverträglich.
    [0014] Der Radialschnitt in Fig. 4 zeigt das Gehäuse¬ mittelteil 1 mit der zweibogigen trochoidenförmigen Mantellauf ahn 2 und das in Fig. 3 rechte Seitenteil 3, das von der Exzenterwelle 4 senkrecht durchsetzt ist. Auf deren Exzenter 4 läuft der Kolben 6 in planetenförmiger Bewegung um. Der Kolben 6 weist Ecken 8,9,10 auf. Er bildet in seiner Bewegung abwechselnd eine Ansaug- und Verdichtungskammer 11 , eine Expansionskammer 12 und eine Ausschubkammer 13. Der Einlaß der Verbrennungsluft erfolgt über den Einlaßstutzen 14 in die von den Dichtleisten 15 des Kolbens 6 nicht überfahrende Ausnehmung 16 im in Fig. 3 linken Seitenteil 17, die nach dem Kolben 6 zu offen ist, strömt durch die im Bereich der Ecken 8,9,10 des Kolbens in diesem vorgesehenen Durchbrechungen 18 in eine ebenfalls nach dem Kolben zu offene von den Dichtleisten 19 des Kolbens 5 nicht überfahrende Ausnehmung 20 im in Fig. 3 rechten Seitenteil 3. Die Ausnehmung 20 steht mit der nicht dargestellten Seiteneinlaßöffnung in Verbindung, die ebenfalls eine Ausnehmung in dem Seitenteil 3 ist.
    [0015] Die Ansaugluft durchströmt demnach den Kolben 6 in Richtung von links nach rechts in Fig. 3.
    [0016] Im Seitenteil 3 ist gegenüber dem in Drehrichtung vorderen Eck der Seiteneinlaßöffnung in der Ausnehmung 20 eine Einspritzdüse 21 vorgesehen, deren Einspritz- strahl 22 jeweils bei Stellung des Kolbens 6 kurz vor Erreichen seiner unteren Todpunktstellung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, mittig auf die Innenseite 23 des vorlaufenden Eckes 10 der Ex¬ pansionskammer 12 gerichtet ist. Die Steuerzeiten der Einspritzung während des Durchgangs der Innen¬ seite 23 des vorlaufenden Ecks 10 der Expansions¬ kammer 12 und der an dieses anschließenden Innen¬ seite des vorderen Teiles 24 der der Expansionskammer 12 zuliegenden Flanke 7 des Kolbens 6 erfolgt, also des in Fig. 1 dargestellten heißesten Bereiches. Die Einspritzdüse 21 ragt nicht über die Seitenwand
    [0017] 25 des Seitenteils 3 vor. Die das Exzenterlager
    [0018] 26 tragende Innenwand 27 des Kolbens 6 ist bis auf die Breite des Exzenters 5 zurückgenommen, um Raum für den Einspritzstrahl 22 zu schaffen.
    [0019] Vorteilhafte Steuerzeiten sind in Fig. 4 und 5 gezeigt, wobei Fig. 4 die Kolbenstellung im Zeitpunkt des Anfangs des Einspritztaktes darstellt, in dem die Mittellinie des Einspritzstrahles 22 das vorlaufende Eck 10 der Expansionskammer 12 schneidet, also die Auftreffläche des Einspritzstrahles 22 auch den diesem Eck 10 vorlaufenden Bereich der Kolben¬ innenwand noch erreicht. Fig. 5 zeigt das Ende des Einspritztaktes bei einer Kolbenstellung, in der das gleiche Kolbeneck 10 die Auslaßöffnung 28 soeben überfahren hat.
    [0020] Durch diese Anordnung wird der heißeste Bereich des Kolbens 6 und insbesondere die Dichtteilte 15,19 der Kolbenecken 8,9,10 zuverlässig gekühlt. Gleich¬ zeitig erfolgt eine gute Aufbereitung des Kraftstoffes und eine innige Vermischung mit der Verbrennungsluft, da die Einspritzung entgegen der Richtung der den Kolben durchströmenden Ansaugluft erfolgt, so daß durch die damit erreichte Verwirbelung des von der heißen Kolbeninnenwand abgedampften Kraftstoffes mit der Ansaugluft bei Eintritt in die Arbeitskammer bereits ein homogenes Kraftstoff-Luftgemisch gebildet ist.
    权利要求:
    Claims
    Kühlung des Kolbens einer Rotations- kolbenbrennkraftmaschine
    P a t e n t a n s p r ü c h e :
    . Kühlung des Kolbens einer Rotationskolben- brennkraftmaschine, die ein aus einem Mittelteil mit trochoidenförmiger zweibogiger Mantellaufbahn und zwei Seitenteilen bestehendes Gehäuse aufwei-st, das von einer Exzenterwelle senkrecht durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben im Übersetzungsverhältnis zur Drehung der Exzenter¬ welle von 2:3 umläuft und deren Kolben durch das ihn durchströmende Kraftstoff-Luf gemisch gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Seitenwand (3) eine Kraftstoffeinspritzdüse (21) angeordnet ist und die Achse des Einspritzstrahles (22) dieser Kraftstoffeinspritzdüse (21) auf das der jeweiligen Expansionskammer (12) vorauslaufende Eck (8,9,10) des Kolbens (6) und die axiale Mitte der Innenseite (23) dieses Ecks (8,9,10) dann gerichtet ist, wenn der Kolben (6) eine Stellung durchläuft, die innerhalb einer Drehung einer Exzenterwelle (4) von 30° bis 10° vor Erreichen der unteren Todpunkt¬ stellung liegt.
    2. Kühlung des Kolbens einer Rotationskolben- brennkraft aschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (21) gegenüber dem in Drehrichtung vorderen Eck der Seiteneinlaßöffnung angeordnet ist.
    3. Kühlung des Kolbens einer Rotationskolben- brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der den Kolben (6) durchströmenden Ansaugluft ent¬ gegen der Richtung des Einspritzstrahles (22) ver¬ läuft.
    4. Kühlung des Kolbens einer Rotationskolbenbrenn- kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Einspritz¬ taktes durch die Stellung des Kolbens (6) bestimmt ist, bei der das jeweilige Eck (8,9,10) des Kolbens (6) , das das vorauslaufende Eck (8,9,10) der Expansionskammer (12) ist, die in der Achse des Einspritzstrahles liegende Gerade schneidet und das Ende des Einspritztaktes -durch die Stellung des Kolbens (6) bestimmt ist, in der das vorauslaufende Eck (8,9,10) der Expansionskammer (12) die Auslaßöffnung (28)überfahren hat.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-05-21| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE19843417488|DE3417488A1|1984-05-11|1984-05-11|Kuehlung des kolbens einer rotationskolbenbrennkraftmaschine|JP50518985A| JPS63501302A|1985-11-08|1985-11-08||
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