DE2352482C3 - Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Kreiskolben-Brennkraftmaschine der beschriebenen Art (DE-OS 22 11 655) wird zuVerbesserung der Nachverbrennung unverbrannter Abgasbestandteile nach dem Kaltstart und während des Warmlaufens von dem unter Verdichtung stehenden Bereich des Arbeitsraumes der Maschine über eine entsprechende Leitung unverbrannter Arbeitsmedium in den Abgasreaktor eingeführt. Hierbei wird unter Einwirkung des Kompressionsdruckes oder in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Exzenterwelle der Maschine ein in der Leitung angeordnetes Ventil periodisch geöffnet, während eine weitere in dieser Leitung angeordnete, auf die Betriebstemperatur des Abgasreaktors ansprechende Absperreinrichtung vorgesehen ist, welche die Zufuhr des unverbrannten Arbeitsmediums abstellt, wenn die Warmlaufphase beendet ist und der Abgasreaktor eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Die Ableitung von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum bedeutet aber eine Verminderung der Menge des zur Verfügung stehenden zündfähigen Arbeitsmediums innerhalb der Arbeitskammer, was einen Leistungsverlust bedeutet. Wönn nun innerhalb der Warmläufphase oder kurz nach dem Kaltstart ein hoher Leistungsbedarf von der Maschine gefordert wird, steht die erwartete volle Leistung nicht zur Verfügung, da die von der Betriebstemperatur des Abgasreaktors beeinflußte Absperreinrichtung noch geöffnet ist und eine Entnahme, von Arbeitsmedium zuläßt Der damit verbundene Füllungs- und somit Leistungsverlust kann sich insbesondere bei Verwendung der Maschine als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges im Straßenverkehr äußerst nachteilig auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem erhöhten Leistungsbedarf während der Warmlaufphase die Entnahme von Arbeitsmedium aus der Verdichtungskammer weitestgehend ohne Verzögerung zu

ίο unterbrechen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Der erfindungsgemäße Vorschlag hat die Wirkung, daß die Unterdruckkammer beim Verschwenken der Drosselklappe über ihre Leerlauf- und untere Teillaststellung hinaus zunehmend von dem im Saugrohr stromauf der Drosselklappe herrschenden Atmosphärendruck beaufschlagt wird und dadurch das Ventil fast verzögerungsfrei in seine Schließstellung bringt Beim Beschleunigen steht somit die volle Ladung des /^ruc!ismeuiunis iur uc°n uCtriCu uGT urennicraitniaSCiiine zur Verfügung. In einem solchen Betriebszustand kann die von der Brennkraftmaschine ausgehobene Abgasmenge den Abgasreaktor ohne die Zuführung von unverbranntem Arbeitsmedium selbst in ausreichendem Maße aufheizen.

Gegenüber der oekannten Ausführung hat der erfindungsgemäße Vorschlag den weiteren Vorteil, daß das Ventil im Moment des Startens geschlossen ist und geschlossen bleibt, solange die Brennkraftmaschine nicht zum Selbstlauf gekommen ist Dadurch wird eine Störung des Kaltstartes durch Füllungsverluste vermieden.

Die unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine einsetzende rasche Aufheizung des Abgasreaktors durch das eingeführte Arbeitsmedium wird zweckmäßigerweise begrenzt, da die einströmenden Abgase nach einer gewissen Zeit selbst den Abgasreaktor wirksam aufheizen können. Di i Begrenzung der

■to Entnahme von unverbranntem Arbeitsmedium kann in naheliegender Weise dadurch erfolgen, daß in der Unterdruckleitung ein in Abhängigkeit von der Maschinen- und/oder der Reaktortemperatur gesteuertes Magnetventil angeordnet wird, das bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die Unterdruckleitung absperrt Dabei kann als Maschinentemperatur die Öl-, Kühlflüssigkeits- oder die Gehäusetemperatur und anstelle der Reaktortemperatur die Temperatur der Abgase als EinflußgröQe zur Steuerung des Magnetventiles vorgesehen werden. Eine einfachere und bessere Lösung besteht jedoch darin, daß in der Unterdrückung eine Drosselstelle vorgesehen ist und zwischen dieser Drosselstelle und dem Ventil in die Unterdruckleitung eine Luftleitung mündet, in welcher ein mit dem Abgasreaktor über ein Bimetallelement verbundenes, bei steigender Reaktortemperatur allmählich öffnendes und bei fallender Reaktortemperatur allmählich schließendes Ventil angeordnet ist. Bei allmählicher Erwärmung oder Abkühlung des Abgasreaktors wird das die Arbeitsmediumentnahme steuernde Ventil im gleichen Sinne beeinflußt und es kann sich allmählich schließen oder öffnen. Dem Abgasreaktor wird somit bis zum Erreichen seiner Arbeitstemperatur je nach Erwärmung die zu seiner raschen Aufheizung notwendige, mehr oder weniger große Arbeitsmediummenge zugeführt Anstelle der Reaktortemperatur kann prinzipiell auch die Temperatur der Abgase oder die Maschinentempe^ fatuf z, B. die öl- öder Kühlflüssigkeits- oder Gehäuse-

temperatur zur Beeinflussung des Bimetallelementes verwendet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß nach dem Aufheizen des Abgasreaktors zur raschen Rücknahme der Anreicherung des Arbeitsmediums mit Kraftstoff eine Verbindung von der Luftleitung über das Ventil zum Saugrohr hergestellt ist, so daß Zusatzluft in das Saugrohr einströmen und zu einer Abmagerung des Arbeitsmediums führen kann, wobei die Zusatzluftmenge von der Abmessung der Drosselsteife bestimmt werden kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einer Einrichtung zur Steuerung eines Arbeitsmittelanteils zum Abgasreaktor in schematischer Darstellung,

F i g. 2 einen Teilschnitt eines Saugrohres im Bereich der Drosselklappe,

Fig. 3 eine Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine ähnlich Fig.* mit einer Einrichtung zur Steuerung eines Arbeitsmittelanteils in einer zweiten Ausfuhrungsform, und

F i g. 4 eine Teilansicht der Steuereinrichtung von F i g. 3 in vergrößerter schematischer Darstellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, das sich aus einem Mantel 2 und zwei parallelen Seitenteilen 3 zusammensetzt, die zusammen einen Arbeits^raum 4 begrenzen, in dem ein mehreckiger Kolben 5 drehbar angeordnet ist. Der Kolben 5 bildet im Gehäuse 1 drei Arbeitskammern A, B, C wechselnden Volumens, in denen jeweils ein Viertaktverfahren mit entsprechender Phasenverschiebung durchgeführt wird. Zu diesem Zweck ist im Gehäuse 1 ein Einlaßkanal 6 für die Zuführung von Luft oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch und ein Auslaßkanal 7 für den Ausschub von verbrannten Gasen vorgesehen. Der Einlaßkanal 6 ist mit einem Saugrohr 8 und der Auslaßkanal 7 ist mit einem Abgasifaktor 9 verbunden. Eine Zündkerze 10 ist durch einen stilisierten Blitz angedeutet. Von dem Bereich des Arbeitsraumes 4, in welchem die Verdichtung stattfindet, führt über ein Ventil 11 eine Oberströmleitung 12 zum Abgasreaktor 9. In der Überströmleitung 12 ist ein Rückschlagventil J3 angeordnet Das Ventil 11 weist eine Unterdruckkammer 11a auf, die mit dem Saugrohr 8 durch eine Unterdruckleitung 14 verbunden ist, welche stromab der geschlossenen Drosselklappe 15 im Saugrohr 8 mündet. In der Unterdruckleitung 14 ist ein Magnetventil 16 vorgesehen, das über ein Kabel 17 an einen Temperaturfühler 18 aiii Abgasreaktor angeschlossen ist. An der Mündung der Überströmleitung 12 in den Abgasreaktor 9 kann eine von einem Zündtransformator 19 versorgte Summerzündung 20 angeordnet werden. Die öffnung 31 der Überströmleitung 12 liegt an einer Stelle eines Seitenteiles 3, die von den Dichtbolzen 32 überschliffen wird. Die Dichtbolzen 32 decken also die Öffnung 31 kurzzeitig ab, so daß vermieden wird, daß die verdichtende Arbeitskammer A mit der Arbeitskammer Cin Verbindung kommt, was einen Leistungsverlust zur Folge hätte.

In F i g. 2 ist ein Teilstück des Saugrohres 8 gezeigt, in welches in Pfeilrichtung 33 stromab der geschlossenen Drosselklappe 15 die Unterdruckleitung 14 mündet. Die gestrichelt angegebene Stellung 15' zeigt in etwa die Lage der Drosselklappe, ab der das Leerlauf- bzw. Teillastgebiet überschritten wird und die Mündung der Unterdruckleitung 14 aus dem stromab der Drosselklappe 15' herrschenden Unterdruckbereich gerät.

Die Entnahme von unverbranntem Arbeitsmedium zur Verbesserung der Nachverbrennung im Abgasreaktor geht dabei folgendermaßen vor sich. Unmittelbar nach dem Kaltstart der Maschine wird infolge des im Einlaßkanal 6 bei geschlossener Drosselklappe 15 herrschenden Unterdruckes über die Unterdruckleitung 14 das Ventil 11 geöffnet, wobei der Schieber 22 durch

die Membran 28 der Membrandose 27 unter Überwindung der Federkraft der Feder 29 angehoben wird. Darauf strömt von der Arbeitskammer A, die sich im Verdichtungstakt befindet, das Frischgas in die Überströmleitung 12 und gelangt über das Rückschlagventil 13 in den Abgasreaktor 9 und sorgt somit für eine schnelle Aufheizung und ein Nachverbrennen unverbrannter Abgasbestandteile im Abgasreaktor 9.

Das in den Abgasreaktor 9 eintretende unverbrannte Arbeitsmedium kann von einer Summerzündung 20 gezündet werden, wobei der die Su" nerzündung 20 speisende Zündtransformator !9 nvt einem nicht dargestellten Zündschloß gekoppelt und von einem ebenfalls nicht gezeigten Zeitrelais oder von einem Temperaturschalter gesteuert werden kann.

Nach Frreichen der Arbeitstemperatur des Abgasreaktors 9 bewirkt der Temperaturfühler 18 ein Schließen des Magnetventils 16, so daß die hierdurch gesperrte Unterdruckleitung 14 ein Schließen des Ventils 11 zur Folge hat. Die Zufuhr von Frischgas in dsn Abgasreaktor 9 ist damit unterbunden. Das Ventil 11 kann aber auch dann schließen, wenn die Drosselklappe 15 bis über eine solche Stellung hinaus bewegt wird, die in F i g. 2 mit 15' angegeben ist und in welcher der Unterdruck an der Mündung der Unterdruckleitung 14 im Saugrohr 8 nicht mehr in einem solchen Maße wirksam ist, daß dieser imstande ist, die Federkraft der Feder 29 in der Membrandose 27 des Ventiles 11 zu überwinden.

Der mit dem Magnetventil 16 verbundene Temperaturfühler 18 muß nicht unbedingt am Abgasreaktor, sondern kann auch an einer die Abgastemperatur oder die Maschinentemperatur aufnehmenden Stelle angeordnet sein, so daß das Magnetventil 16 bei über einen bestimmten Wert hinausgehenden Abgas- oder Maschinentemperatur die Unterdruckleitung 14 absperrt,

wobei die Maschinentemperatur die öl-, Kühlflüssigkeitsoder Gehäusetemperatur sein kann.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführung sind für gleiche oder gleichartige Teile gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet worden. Abweichend von der Ausführung gemäß F i g. 1 ist anstelle des Magnetventils eine Luftleitung 14' vorgesehen, die in die Unterdruckleitung 14 mündet. Die Luftleitung 14' steht über ein Ventil 34 und eine Rohrleitung 35, die z. B. in einen nicht gezeigten Luftfilter mündet, mit der Atmospähre in Verbindung.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, weist das Ventil 34 einen Ventilkegel 36 auf, der mit einem Ventilsitz 37 zusammenwirkt und über ein Bimetallelement 38 mit dem Abgasreaktor 9 verbunden ist. Das Bimetallelement 38 kinn aber auch an einer anderen, die Abgastemperatur oder die Maschinentemperatur, bzw. die öl-, Kühlflüssigkeits- oder Gehäusstemperatur annehmenden Stelle angeordnet sein. In der Unter* druckleitung 14, die in Pfeilrichtung 33 stromabwärts der geschlossenen Drosselklappe 15 in das Saugrohr 8 mündet, ist eine den Leitungsquerschnitt verengende Drosselstelle 39 vorgesehen.
Nach dem Kaltstart bewirkt bei diesem Ausführungs-

beispiel der hinter der geschlossenen Drosselklappe 15 herrschende Unterdruck über die Unterdruckleitung 14 und die Membrandose 27 ein öffnen des Ventiles 11. wobei der Schieber 22 durch die Membran 28 unter Überwindung der Federkraft der Feder 29 angehoben wird. Von der Arbeitskammer A, die sich im Verdichtungstakt befindet, strömt darauf unverbranntes Arbeitsmedium in die Überströmleitung 12 und gelangt beispielsweise über ein Sieb 40 in den Abgasreaktor 9 und sorgt somit für. eine schnelle Aufheizung und ein Nachverbrennen unverbrannter Abgasbestandteile im Abgasreaktor 9. Das Sieb 40 soll dabei ein Zurückbrennen der heißen Abgase in die Überströmleitung 12 und bis an das Ventil 11 verhindern. Mit steigender Arbeitstemperatur des Reaktors 9 bewirkt das Bimetall- Ü element 38 ein allmähliches öffnen des Ventilkegels 36, so daß über den Ventilsitz 37 atmosphärische Luft in die Luftleitung 14' eindringen kann und somit den in dieser und in der Unterdruckleitung 14 herrschenden Unterdruck vermindet. Das hat zur Folge, daß sich das Ventil 11 teilweise schließt und eine geringere Menge an Arbeitsmedium in die Überströmleitung 12 einströmt. Da sich der Abgasreaktor 9 infolge der Arbeitsmediumzufuhr sehr schnell aufheizt, wird das Ventil 34 schließlich vollständig durch das Bimetallelement 38 geöffnet, so daß der Unterdruck in der Unterdruckleitung 14 vollends abgebaut wird und das Ventil 11 unter der Federkraft der Feder 29 schließt. Der Unterdruck in der Unterdruckleitung 14 wird aber auch dann abgebaut, wenn das Leerlauf- und Teillastgebiet überschritten wird, was etwa der gestrichelt angegebenen Stellung 15' der Drosselklappe entspricht.

Bei aufgeheiztem Abgasreaktor 9 steht das Saugrohr 8 über did Unterdruckleitung 14 und die Luftleitung 14' sowie das geöffnete Ventil 34 und die Rohrleitung 35 mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß z. B. bei geschlossener Drosselklappe 15 Zusatzluft über diesen Weg der Maschine zugeführt werden kann, Um eine von der Reaktortemperatur beeinflußte Abmagerung des unverbrannten Arbeitsmediums zu erreichen. Dabei kann die Menge der dem Saugrohr 8 zugeführten Zusatzluft durch eine entsprechende Abmessung der Drosselstelle 39 festgelegt werden. Bei einem kalten und halbwarmen Abgasreaktor 9 und somit geschlossenem Ventil 34 kann bei geschlossener Drosselklappe 15 allerdings keine Zusatzluft über die Luftleitung 14' in das Saugrohr 8 einströmen, so daß durch den Wegfall der Zusatzluft eine Änderung des Mischungsverhältnisses in Richtung auf eine Anreicherung des unverbrannten Arbeitsmediums mit Kraftstoff zustande kommen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ρ I

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit Schlupfeingriff zwischen einem mehreckigen, drehbar angeordneten Kolben und einem von Seitenteilen und einem Mantel begrenzten, Arbeitskammern einschließenden Gehäuse, in dem ein Einlaßkanal, der mit einem Saugrohr mit Drosselklappe verbunden ist, und ein Auslaßkanal vorgesehen ist, dem ein Abgasreaktor nachgeschaltet ist, der durch eine mit einem Ventil versehene Überströmleitung mit der Verdichiungskammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (11) eine Unterdruckkammer (iia) aufweist, von welcher eine Unterdruckleitung (14) zu einer Stelle des Saugrohres (8) führt, die stromabwärts der geschlossenen Drosselklappe (15) und stromaufwärts der geöffneten Drosselklappe (15') liegt, und derart gesteuen: ist, daß die Üüerströmleitung (12) oberhalb eines bestimmten Unterdrucks in der Unterdruckkammer (lla,)freigegeben wird.

2. Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterdruckleitung (14) eine Drosselstelle (39) vorgesehen ist und zwischen dieser Drosselstelle (39) und dem Ventil (11) in die Unterdruckleitung (14) eine Luftleitung (14') mündet, in welcher ein mit dem Abgasreaktor (9) über ein Bimetallelement (38) verbundenes, bei steigender Reaktortemperatur allmählich öfnendes und bei fallender Reaktortemperatur allmählich schließende* Ventil (34) angeordnet ist