DE295003C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schiebersteuerung für vierzylindrige und im Viertakt arbeitende Verbrennungskraftmaschinen, die aus rohrförmigen Abschlußschiebern und in diesen gleitenden Verteilungsschiebern besteht. Die Erfindung besteht in der besonderen Ausbildung dieser Schiebersteuerung, nach welcher alle Steuerungsschieber in einem einzigen Gehäuse, in das die Zylinderschlitze münden, . ίο angeordnet und die Steuerschieber, nämlich der Abschlußschieber und der Verteilungsschieber, in zwei Teile geteilt sind, die unter sich fest verbunden sind und die Steuerung für die Zylindergruppen 1-IV und II-III bewerkstelligen, und zwar infolge des für die Antriebsglieder gewählten Aufkeilwinkels. Diese Anordnung ermöglicht es, die Zahl der äußeren Antriebsglieder auf ein Mindestmaß zu beschränken und die richtige Speisung der Maschine sowie den vollkommenen Abschluß der Zylinderschlitze im gewünschten Augenblick zu gewährleisten.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. ι ein Diagramm, und zwar den Exzenterkreis, der mit der Exzentrizität als Radius beschrieben ist, und zwar für ein volles Spiel, d. h. für die Zeit, in der die Motorwelle zwei Umdrehungen ausführt, während die

Fig. 2 bis 9 beispielsweise verschiedene Ausführungsformen der Steuerung veranschaulichen, und zwar ist:

Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform,

Fig. 3 ein teilweiser Längsschnitt in Draufsicht, aus dem die Steuerung der Abschluß- und Steuerschieber ersichtlich ist,

A	E	Ex	C
E	C	A	Ex
C	Ex	E	A
Ex	A	C	E.

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie A-A der Fig. 2, Fig. 5 ein Schnitt nach Linie C-C der Fig. 2, Fig. 6 ein Schnitt nach Linie B-B der Fig. 1.

Fig. 7 zeigt in Vorderansicht die dreifach gekröpfte Antriebswelle der Steuerung.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Steuervorrichtung im Längsschnitt, bei der der Auspuff der vier Zylinder durch ein einziges Rohr erfolgt.

Fig. 9 veranschaulicht eine Anordnung, bei der zwei Exzenter ausreichen, um die verschiedenen Steuerorgane zu bewegen.

Im vorliegenden Falle handelt es sich um eine vierzylindrige Maschine, bei der die Zündungen in der am meisten gebräuchlichen Reihenfolge, nämlich in der Reihenfolge I-II1- IV-II erfolgen, wobei sich diese Zahlen auf die in Betracht kommenden vier Zylinder beziehen. Die Buchstaben A, E, C, Ex bezeichnen die Perioden des Auslasses, des Einlasses, der Kornpression und der Expansion. Das folgende Schema veranschaulicht sämtliche Phasen der Steuerung, und zwar für ein vollständiges Spiel in jedem der Zylinder:

I II III IV

Es sind also für jeden der Zylinder vier verschiedene Operationen entsprechend zwei Ufndrehungen der Motorwelle zu kontrollieren, während jeder Steuerschieber ein vollständiges Spiel ausführt. Die Steuerschieber müssen also durch

eine Vorrichtung bewegt werden,. die sich mit der halben Geschwindigkeit wie die Motorwelle dreht.

Nach dem vorstehend Ausgeführten gewährleistet der Abschlußschieber den Abschluß der Zylinderschlitze während der Kompressionsund Expansionsperiode, während der in dem Abschlußschieber gleitende Steuerschieber dazu dient, die . Z3?linderschlitze nacheinander mit

ίο den Leitungen in Verbindung zu setzen, die das Frischgas zuführen und die verbrannten Gase abführen.

Diese Bedingung ist unerläßlich, denn der Betrieb der Maschine erfordert, daß sich in dem Augenblick, in dem die Drucke in dem Zylinder den Atmosphärendruck übersteigen, der' Abschluß der Zylinderschlitze möglichst unmittelbar vollzieht, um die Möglichkeit von Verlusten durch Entweichen auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Wenn der ,Antrieb der Schieber durch Stangen und Exzenter oder eine gekröpfte Welle erfolgt, die sich mit der halben Geschwindigkeit wie die Motorwelle drehen, so veranschaulicht Fig. 1 der beigefügten Zeichnung den Exzenterkreis. Dieser ist mit der Exzentrizität als Radius beschrieben, und zwar für ein volles Spiel, d. h. wenn die Motorwelle zwei Umdrehungen ausführt.

Aus der Fig. 1 ergibt sich, daß der Abschlußschieber den Schlitz des einen der Zylinder, beispielsweise des ersten, freilegen muß, während der Exzenterradius den Halbkreis Z, V, X oder ·■■ X, Y, Z beschreibt, wenn man Voreilungen und Verzögerungen unberücksichtigt läßt. Der Abschluß dieses Schlitzes erfolgt, während der Radius den anderen Halbkreis beschreibt.

Ein einziger Abschlußschieber, der durch ein Exzenter' bewegt wird, kann dieses Ergebnis nur für zwei Zylinder herbeiführen, in denen sich die Takte um 360° aufeinander folgen, z. B. für die Zylinder I und IV oder II und III.

Der Abschhißschieber kann also nicht aus einem einzigen Teil hergestellt werden. Die Takte in den Zylindergruppen 1 und III bzw. II und IV folgen sich um 180° aufeinander. Die Teile der halben Abschlußschieber, die für eine jede der Gruppen I-IV. und H-III gemeinsam sind, müssen durch eine Welle angetrieben werden, die sich mit der halben Geschwindigkeit wie die Motorwelle dreht und Exzenter oder Kurbeln trägt, die um einen Winkel von 180 °: 2, d.h. von 90 ° gegeneinander versetzt sind.

Der Abschlußschieber dient in erster Linie dazu, den Zylinderschlitz freizulegen, und zwar während des Auspuffes und des Einlasses. Hingegen schließt er diesen Schlitz während der Kompressions- und Expansionsperiode ab. Der Abschlußschieber begrenzt auch, wie aus Fig. I ersichtlich, die Öffnung des Auslasses und das Schließen des Einlasses, und zwar in dem Augenblick, in dem er seine größte Geschwindigkeit in der Verschiebung erfährt, d. i. an den Punkten X und Z. Hingegen fällt der Schluß des Auslasses und die Öffnung des Einlasses mit der Bewegungsumkehr des Abschlußschiebers an. den Punkten V und Y zusammen, d. h. also mit dem Augenblick, in dem seine Geschwindigkeit Null wird oder seine Bewegungsrichtung sich ändert. Es ist unerläßlich, diese Operationen durch ein anderes Organ ausführen zu lassen, das um 90 ° gegen den Abschlußschieber versetzt ist, d.h. durch den -75 Verteilungsschieber. Da dieser Winkel von 90° bereits für die Bewegung der beiden Teile des Abschlußschiebers bedingt ist, so kann man die Vorrichtung dadurch vereinfachen, daß man den Abschlußschieber I und IV und den Verteilungsschieber II und III, oder umgekehrt den Abschlußschieber II und III und den Verteilungsschieber I und IV zusammen arbeiten läßt.

Die Regelung der Steuerung, die bessere Ergebnisse hinsichtlich des thermischen Wirkungsgrades und der Kraftentfaltung der Maschine zeitigt, wird dadurch bewerkstelligt, daß eine Voreilung beim Öffnen des Auslasses und eine Nacheilung beim Schließen des Auslasses und beim Öffnen und Schließen des Einlasses herbeigeführt wird. Diese Art der Regelung kann aber nur erzielt werden, wenn der den Abschlußschieber antreibende Teil der Steuerung unter einem Voreilwinkel von 90 ° gegen den den Verteilungsschieber antreibenden Teil versetzt angeordnet ist. Die Aufkeilwinkel für die Exzenter werden dann die folgenden sein: . . . .

Für den Abschlußschieber I-IV o°,

für den Verteilungsschieber I-IV und
den Abschlußschieber II-III 90 °,

für den Verteilungsschieber II-III.... 180°.

Für jede Gruppe von zwei Zylindern wird also das Antriebsexzenter für den Verteilungsschieber unter einem Nacheilwinkel von 90 ° gegen das Antriebsexzenter des entsprechenden. Abschlußschiebers versetzt angeordnet sein, und ferner werden' die entsprechenden Verteilungsschieber für jede dieser Zylindergruppen ebenfalls um 90 ° gegeneinander versetzt sein. Es ergeben sich also drei um 90° gegeneinander versetzte Exzenter, von denen das eine den Abschlußschieber I-IV, das zweite den Abschlußschieber II-III und den Verteilungsschieber I-IV, und das dritte den Verteilungsschieber II-III antreibt.

Die Bewegungen können gleichzeitig bewerkstelligt werden, wenn man eine solche Regelung der Steuerung zuläßt, daß der Auslaß durch den Abschlußschieber kurz vor dem Totpunkt geschlossen und der Einlaß kurz nach dem gleichen Totpunkt geöffnet wird. In diesem Falle er-

weisen sich zwei Exzenter oder eine mit zwei ' Kröpfungen versehene Welle als nötig und ausreichend, um sowohl den Abschlußschieber als auch den Verteilungsschieber zu bewegen. Die erstere Anordnung ermöglicht die Erzielung eines wesentlich höheren Wirkungsgrades, während die letztere eine größere Einfachheit in der Ausbildung ermöglicht.

In den Fig. 2 bis 7 ist die Steuerung in dem

ίο Augenblick dargestellt, in dem sich der Kolben des Zylinders I in seiner unteren Totpunktlage befindet und der Auspuff beginnt, der Kolben des Zylinders II den oberen Totpunkt erreicht hat und der Auspuff noch"geöffnet ist,, der KoI-ben des Zylinders III sich ebenfalls in der oberen Totpunktlage befindet und die Explosion beginnt, wobei drei Dichtungsringe zu beiden Seiten des Zylinderschlitzes den vollkommenen Abschluß gewährleisten und endlich der Kolben des Zylinders IV sich in der unteren Totpunktlage befindet und der Einlaß unterbrochen wird. Jeder Zylinder weist einen einzigen ringförmigen Schlitz α auf, der diesen Zylinder in Verbindung mit dem Steuerkasten setzt. Die beiden Schlitze b, c dienen für die Zuführung der Frischgase, während die drei Schlitze d, e, f für das Abführen der verbrannten Gase bestimmt sind.

Der Abschlußschieber ist in drei Teile g, h, j unterteilt. Die Teile g und h, die dieselbe Bewegung ausführen, sind zu einem einzigen Organ durch die Stange i vereinigt derart, daß sie ein besonderes Organ bilden. In dem Abschlußschieber sind die Schlitze 1, 2, 3, 4, 5 und 6 vorgesehen.

Der Steuerschieber ist ebenfalls in drei Teile k, I, m unterteilt. Die Teile k und /, die die gleiche Bewegung ausführen wie der Teil / des Abschlußschiebers, sind mit diesem verbunden und bilden ein Stück mit ihm derart, daß sie nur ein einziges besonderes Organ darstellen. Der mittlere Teil m des Äbschlußschiebers bildet einen Teil für sich, der auch für sich bewegt wird. In dem Steuerschieber sind die Schlitze 7, 8, 9 und 10 angeordnet.

Es ist also ersichtlich, daß mit Rücksicht auf den Betrieb der Abschlußschieber aus zwei Teilen, und zwar dem Teil g, h, i -und dem Teil /, und der Steuerschieber ebenfalls aus zwei Teilen k, I und m besteht.

Die Bewegung dieser Steuerungsteile erfolgt durch eine Welle mit den drei Kröpfungen pw, px und py, die Stangen q, r, s, die Winkelhebel t, u und ν und die Gelenke w, χ und y. Das Exzenter pw "bewegt den Steuerschieber III-II, das Exzenter px den Abschlußschieber I-IV, und das Exzenter py den Steuerschieber I-IV und den Abschlußschieber II-III. Die Drehung vollzieht sich in dem durch den Pfeil in Fig. 2 angegebenen Sinne, die auch zusammen mit Fig. 7 erkennen läßt, daß die Exzenter py und pw gegenüber dem Exzenter px mit einer Nacheilung von 90° bzw. 180° aufgekeilt sind. Die beiden Arme, die einen jeden der Hebel t, u und ν bilden, stehen nicht senkrecht zueinander. Der Winkel, den ihre Achsen miteinander bilden, ist vielmehr so gewählt, daß die von den Steuerorganen ausgeführten Wege unter sich gleich sind, wenn der Kopf der Stange den oberen Halbkreis Z, V, X und den unteren Halbkreis X, Y, Z (Fig. 1) beschreibt.

Die Schlitze 1, 3, 4 und 5 des Abschlußschiebers dienen dazu, den Zylinder abwechselnd in Verbindung mit den Einlaßrohren 5 und c und den Auspuffrohren d und f zu setzen. Der Schlitz 2 des Schiebers g dient dazu, den Schlitz α des Zylinders I in Verbindung mit dem Auspuffrohr d zu setzen, und zwar durch Vermittlung des Schlitzes 7 des Schiebers k und des Schlitzes 1 des Schiebers g. Der Schlitz 8 des Schiebers k dient dazu, das Gaszuleitungsrohr b in Verbindung mit dem Zylinder I oder II zu setzen, und zwar unter Vermittlung der Kammer η und der Schlitze 1 des Schiebers g Und 4 des Schiebers /. Die Schlitze 9 des Schiebers 1, 3 des Schiebers h und 5 des Schiebers j haben für die Zylinder III und IV die gleiche Bedeutung, und zwar durch Vermittlung des Rohres c und der Kammer 0. Der Schlitz 10 des Schiebers m dient dazu, die Zylinder II und III mit dem Auspuffrohr c zu verbinden, und zwar unter Vermittlung der Schlitze 4 und f des Schiebers /. Die Gase des Zylinders IV entweichen unmittelbar nach dem Rohr f, und zwar durch den Schlitz 3 des Schiebers h.

Fig. 8. veranschaulicht eine andere Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, b;ei der die beiden Auspuffrohre d und f in Fortfall gebracht sind. Die allein vorgesehene Röhre e dient für den Auspuff der vier Zylinder. Der Steuerschieber m ist nach vorn und hinten derart geöffnet, daß er einen Sammler- für die Auspuffgase der Zylinder I und IV bildet.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zwei Exzenter hinreichen, um die verschiedenen Steuer organe zu bewegen. Von den Zylindern ist ein jeder mit einem Schlitz α versehen. Die Frischgase werden dem Zylinder durch die drei Rohre b, c, ζ zugeführt, während der Auspuff durch das Rohr d erfolgt. Die Steuerung ist in der gleichen Betriebsstellung, wie die Steuerung nach Fig. 2 dargestellt. In dieser erfolgt der Einlaß des Zylinders I durch das Rohr δ und den Schlitz 1 des Schiebers g. Der Auspuff erfolgt durch den Schlitz 1 des Schiebers g und den Schlitz 7 des Schiebers k. Der Zulaß zu dem Zylinder II erfolgt durch das Rohr ζ und die Schlitze 4 und 6 des Schiebers /, während der Auspuff durch den Schlitz 4 iao dieses Schiebers j vor sich geht. Der Einlaß zu dem Zylinder III wird durch die Schlitzes

und 6 dos Schkbas j bewirkt und der Auspuff durch den Schlitz 5 dieses Schiebers j. Der Einlaß zu dem Zylinder IV vollzieht sich durch den Schlitz 3 des Schiebers h und das Rohr c, und der Auspuff durch den Schlitz 3 des Schiebers h. Die aus den vier Zylindern entweichenden Gase werden nach der Auspufföffnung d geleitet, und zwar durch den Schieber m, der den Sammler bildet.

Die beschriebene Steuerung erfüllt also die folgenden verschiedenen Bedingungen:

1. Der Abschluß des einzigen Schlitzes, der den Zylinder mit dem Steuerungskasten verbindet, in dem sich die Schieber bewegen, erfolgt

durch einen mit Öffnungen versehenen rohrförmigen Abschlußschieber. Der erforderliche gute Abschluß wird dadurch erzielt, daß die Wände der öffnungen des Abschlußschiebers einerseits und des Zylinderschlitzes anderseits möglichst weit voneinander entfernt liegen, und zwar in dem Augenblick der Zündung des Explosionsgemisches.

2. Die Drosselung der Gase beim Öffnen und Schließen des Einlasses und Auslasses wird in durchaus zuverlässiger Weise dadurch verhindert, daß man zu den betreffenden Zeitpunkten dem Verteilungsschieber die möglichst größte Geschwindigkeit erteilt.

3. Die Schlitze werden auf dem ganzen Umfange der Steuerschieber freigelegt, so daß hinreichend große Durchgangsöffnungen geschaffen werden, obgleich man die Steuerschieber nur einen kleinen Weg in achsialer Richtung durchlaufen läßt.

4. Die Steuerschieber sind gegen alle Drucke ausgeglichen, da die Schlitze die Steuerschieber vollständig umgeben. Hierdurch wird deren ungewöhnliche Abnutzung .vermieden.

5. Die Anordnung der Steuerschieber ermöglicht die Anwendung nachgiebiger Dichtungsringe.

6. Die ungleichen Ausdehnungen der Steuerschieber sind praktisch genommen vermieden, " und zwar infolge der gleichmäßigen Verteilung der Temperaturen. Infolgedessen tritt ein Angreifen der Steuer organe nicht ein.
. 7. Der Teil der Innenfläche des Zylinderkopfes, in welchen der Schlitz mündet, ist infolge der Anordnung eines einzigen Schlitzes für jeden Zylinder auf das möglichste Mindestmaß zurückgeführt. Der thermische Wirkungsgrad ist dadurch ein höherer.

8. Die Bewegung der einzelnen Steuerorgane erfolgt in solcher Weise, daß sich die Vorgänge in jedem der Zylinder in übereinstimmender Weise folgen.

Claims (1)

1. Patent-An Spruch:

   Schiebersteuerung für vierzylindrige Viertaktverbrennungskraftmaschinen, bestehend aus rohrförmigen Abschlußschiebern und in diesen gleitenden Verteilungsschiebern, die durch Exzenter angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsschieber (g, h) der beiden äußeren Zylinder (I, IV) entweder durch eine zentrale Stange i (Fig. 2 und 8) oder durch den den inneren Zylindern gemeinsamen Schieber (Fig. 9) miteinander verbunden sind und durch dasselbe Exzenter angetrieben werden, während ein weiteres, um etwa 90 ° versetztes Exzenter die zugehörigen, in ihnen gleitenden Verteilungsschieber (k, T) antreibt, die starr miteinander durch den für die beiden inneren Zylinder (II-III) gemeinsamen Abschlußschieber (j) verbunden sind, wobei letzterer zwischen den Schiebern (g, h) in derselben Bohrung des für alle Schieber gemeinsamen Gehäuses gleitet und in seinem Inrfern die fest miteinander verbundenen und von außen durch ein drittes Exzenter angetriebenen Verteilungsschieber (m, m) aufnimmt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.