DE19535920A1 - Schiebersteuerung für Viertaktmotoren in Kalottenform - Google Patents
Schiebersteuerung für Viertaktmotoren in KalottenformInfo
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Description
Es sind aus dem Stand der Technik verschiedene Arten
von Schiebersteuerungen bekannt.
Zum Beispiel: Walzenschieber, axialer Konusschieber, Flach
schieber und Kugelschieber. Unter weiteren sind auch Dreh
schieber in Kalottenform (Patentschrift Nr. 911 791 vom
20. 5. 1954) und Drehschieber mit drehbaren Dichtringen
(DE 43 12 492 A1 vom 16. 4. 93) bekannt.
Diese Erfindung bezieht sich auf derartige Schiebersteuerung
mit einem Drehschieber in Kalottenform mit drehbaren
Dichtringen und hat sich zur Aufgabe gesetzt, die Zuver
lässigkeit, Belastbarkeit, Lebensdauer und Sparsamkeit
dieser Schiebersteuerungsart wesentlich zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß gemäß Kennzeichen
des Patentanspruchs im Zylinderkopf mittig angeordneter
Drehschieber mit kalottenförmiger Laufbahn für Drehdicht
ringe, der beidseitig gekühlt wird, wie das bei herkömmlichen
wassergekühlten Zylinderköpfen der Fall ist, mittels seiner
Öffnung (Öffnungen) in der kalottenförmigen Laufbahn
das Ausspülen des Motors steuert.
Drehbare, antriebbare Dichtringe in Ein- und Auslaßkanälen
der Innenseite des Drehschiebers dichten den Brennraum
(Arbeitsraum) des Motors ab, und ihr Drehen auf der kalot
tenförmigen Fläche des Drehschiebers leitet mögliche
aufgetretene Unreinheiten und Verbrennungsreste auf Rand
seite ab. Diese wichtige Doppelfunktion zu gewährleisten,
werden die Innendichtringe ständig und unabhängig vom
Drehschieberrotieren mechanisch oder besser hydraulisch
angetrieben, geschmiert und gekühlt.
Zum Ableiten von Unreinheiten wird auf Randseite des
Drehschiebers ein Hohlraum kreisum gestaltet und mit
Öffnungen ausgestattet. Durch diese Öffnungen wird Motor
ähnlich "atmen", wie es bei herkömmlichen Ventilmotoren
der Fall ist.
Drehbare, antriebbare Außendichtringe in Ein- und Auslaßka
nälen auf der Außenseite des Drehschiebers sollen nicht
nur den Drehschieber abdichten, sondern zugleich auch als
Axiallager funktionieren, um die Verbrennungsdruckkräfte
gegenüber dem Drehschieber abzudämpfen.
Diese Maßnahme, die Außendichtringe auch als Axiallager zu
benutzen, trägt zur Beschränkung des möglichen Vibrierens
des Drehschiebers in folge des Brennraumdruckwechsels bei.
Gleichzeitig muß die Wand des Drehschiebers nicht so
dick sein, kann dann weniger Wärme aufnehmen und auch
Schwungkräfte des Drehschiebers können gesenkt werden.
Um eine Möglichkeit der Schwankung der Kreisgeschwindig
keit dem Drehschieber zu geben, wird zwischen den Antrieb
und den Drehschieber eine Federungseinheit eingebaut.
Diese Federungseinheit (z. B. mechanische oder hydraulische)
soll die Arbeit des Drehschiebers erleichtern und ganzes
Antriebssystem vor stoßartigen Kräften schützen.
Die Erleichterung der Arbeit des Drehschiebers liegt unter
anderem darin, daß die Schwankung der Geschwindigkeit in
Abhängigkeit von Druckverhältnissen im Brennraum beein
flußt wird. Im Zeitpunkt des höchsten Verbrennungsdrucks
sinkt die Kreisgeschwindigkeit und gleichzeitig sinken auch
die Reibungsverluste zwischen dem Schieber und den Dichtringen.
Im Extremfall kann zum Stillstand im Sekundenbruch kommen.
Im weiterem Verlauf wird diese Verzögerung nachgeholt und
dabei können die Ein-und Auslaßkanäle länger oder auch kürzer
offen bleiben, je nach Federungsamplitude.
Bei Verwendung einer Federungseinheit, die während des Betriebs
gesteuert werden kann, können wir dann den Verlauf des Moto
renausspülen beeinflussen, und die Motorencharakteristik
unseren Wünschen anpassen und z. B. höheres Drehmomentniveau
erzielen.
Der Drehschieber wird mittig von beiden Seiten abgedichtet,
damit in die Antriebs- und Federungseinheit keine Unreinhei
ten eintreten können.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Drehschieber
steuerungen, wenn richtig ausgeführt, der Ventilsteuerung
in mancher Hinsicht überlegen sind. Die Bestrebungen, das
Teller-Ventil durch einen Schieber zu ersetzen, sind so alt,
wie der Verbrennungsmotor selbst.
Tatsächlich ist das Ventil mit großen Mängeln behaftet:
ein Ringspalt gibt gegenüber einem freien Durchgang gleichen
Durchmessers etwa 50% weniger Gas frei; der größte Nachteil
des Ventils ist aber seine hohe Temperatur (Einlaßventil bis
500°C, Auslaßventil bis 800°C) und es gibt keine Möglichkeit,
diese Temperaturen wesentlich zu senken. Von diesen heißen
Tellern nimmt die Frischgasmenge viel Wärme auf, wodurch die
Dichte der Zylinderfüllung vermindert und die Klopfgrenze
herabgesetzt wird.
Die Schiebersteuerung ist hinsichtlich Strömung und Erwärmung
der Ladung der Ventilsteuerung weitaus überlegen. Da die heißen
Ventilteller fehlen, liegt die Klopfgrenze höher, und es kann
daher höher verdichtet werden.
Die Vorteile einer gut ausgeführten Schiebersteuerung eines
Viertaktmotors sind also sonnenklar.
Diese neue Ausführung von der Schiebersteuerung mit dem Dreh
schieber in Kalottenform, drehbaren, antriebbaren Dichtringen
und einer elastischen Antriebskraftübertragung und geregelter
Ableitung von Verbrennungsresten und Unreinheiten, wird unter
ähnlichen Bedingungen gebaut wie herkömmliche Motorenarten und
ist damit für einen Fachmann im Motorenbau ausführbar.
Claims (2)
- Drehschiebersteuerung für Viertaktmotoren mit
- - im Zylinderkopf mittig angeordnetem Drehschieber mit kalottenförmiger Laufbahn, der beidseitig gekühlt wird,
- - drehbaren, antriebbaren Dichtringen in Ein- und Auslaß kanälen auf der Innenseite des Drehschiebers,
- - drehbaren, antriebbaren Dichtringen in Ein- und Auslaß kanälen auf der Außenseite des Drehschiebers, die zu gleich auch als Axiallager funktionieren,
- - drehbaren Dichtringen, die mittig zwischen dem Dreh schieber und dem Zylindergehäuse angeordnet (beidseitig) sind,
- - einer Möglichkeit federnder Kraftübertragung vom Antrieb an den Drehschieber,
- dadurch gekennzeichnet daß,
- - der Drehschieber mit einer Öffnung (Öffnungen) in seiner Wand das Ausspielen des Motors steuert,
- - drehbare, antriebbare Dichtringe in Ein- und Auslaßkanälen den Arbeitsraum des Motors (Brennraum) abdichten,
- - die Außendichtringe gleichzeitig die Rolle eines Axiallagers für den Drehschieber übernehmen, um die Verbrennungsdruckkräfte gegenüber dem Drehschieber abzudämpfen,
- - um die Aufgaben zuverlässig auszufüllen, die Innen- und Außendichtringe angetrieben (z. B. mechanisch oder hydraulisch), geschmiert und gekühlt werden,
- - eine federnde Kraftübertragung vom Antriebsrad an den Drehschieber eine Schwankung der Kreisgeschwindigkeit des Drehschiebers zuläßt, damit die Reibungsverluste zwischen dem Drehschieber und dem Außendichtring im Zeitpunkt des höchsten Verbrennungsdrucks niedrig werden können.
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