DE29709846U1 - Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mehreren, jeweils eine Kolben verschiebbar aufnehmenden Zylindern, denen jeweils eine Einlaßleitung und eine Auslaßleitung für Kraftstoff zugeordnet ist, deren Durchflußquerschnitt mittels einer Steuereinrichtung veränderbar ist, wobei·die Steuereinrichtung zumindest eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Steuerwalze umfaßt, die auf ihrer Mantelfläche mehrere in Längsrichtung in Abstand hintereinander angeordnete Ausnehmungen aufweist, wobei die in das Gehäuse mündenden Einlaß- und Auslaßleitungen in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Steuerwalze geöffnet oder geschlossen sind.

Verbrennungsmotoren sind als Antriebsaggregate weit verbreitet. Dabei wird eine oberhalb des Zylinders in dem Kolben gebildeten Brennkammer in der Regel ein Kraftstoff-Luft-Gemisch über eine Einlaßleitung zugeführt und dort zur Verbrennung gebracht, wobei ein Druck entsteht, der den Kolben in dem Zylinder verschiebt. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase werden abschließend aus

der Brennkammer über eine Ausl'aßleitung abgeführt. Um die Menge und den Zeitpunkt des Einströmens des Kraftstoff-Luft-Gemisches sowie des Außenströmens der Abgase steuern zu können, ist jeder Eihlaßleitung und jeder Auslaßleitung zumindest ein Ventil zugeordnet, wobei die Ventile mittels einer oder mehrerer Kurbelwellen in vorbestimmtem zeitlichen Ablauf betätigt werden.

Um die relativ aufwendige Konstruktion einer Vielzahl von unabhängigen Ventile zu vereinfachen, sind Verbrennungsmotore bekannt, bei denen mehrere oder alle Ventile durch eine Steuerwalze ersetzt sind, die auf ihrer Mantelfläche mehrere in Längsrichtung voneinander beabstandete Ausnehmungen aufweist, die zumindest teilweise in Umfangsrichtung versetzt sind. Eine derartige Ausgestaltung, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ist beispielsweise in der US-PS 1 787 628 gezeigt. Die Einlaß- und Auslaßleitungen münden in das Gehäuse, das desweiteren einen Verbindungskanal zu der Brennkammer besitzt. In Abhängigkeit von der Winkelstellung, d. h. der Drehlage der Steuerwalze ist entweder die Einlaßleitung oder die Auslaßleitung über die Ausnehmung mit dem zugehörigen Verbindungskanal und somit der Brennkammer verbunden. In der Praxis haben sich jedoch Schwierigkeiten beim Betrieb des aus der US-PS 1 787 268 bekannten Brennmotors ergeben, da der sich beim Kompressionstakt des Zylinders aufbauende Druck in der Verbrennungskammer sich häufig aufgrund einer nicht ausreichenden Abdichtung der Steuerwalze in dem Gehäuse abbaut und sich insbeson-0 dere bis in benachbarte Brennkammern auswirkt, was eine Leistungsreduzierung des Verbrennungsmotors zur Folge hat und dessen einwandfreie Funktion beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbren-

nungsmotor der genannten Art zu schaffen, bei dem eine gegenseitige Druckbeeinflußung der Brennkammern infolge von Undichtigkeiten zuverlässig vermieden ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbrennungsmotor dadurch gelöst, daß jeder Ausnehmung der Steuerwalze auf ihren beiden axialen Seiten eine gegen das Gehäuse abdichtende, um die Steuerwalze umlaufende Ringdichtung und desweiteren an ihren umfangsseitigen Enden jeweils eine gegen das Gehäuse abdichtende, im wesentlichen in Längsrichtung der Steuerwalze verlaufende Axialdichtung zugeordnet ist. Unabhängig davon, in welcher Winkelstellung sich die Steuerwalze befindet, gewährleisten die Ringdichtungen und die Axialdichtungen, daß der sich in einer Brennkammer des Motors aufbauende Druck nicht entweicht. Die Ringdichtungen sorgen dabei dafür, daß ein Druckausgleich zwischen den in Axialrichtung beabstandeten Ausnehmungen nicht auftreten kann. Somit ist eine gegenseitige Beeinflußung verschiedener Brennkammern zuverlässig unterbunden. Darüber hinaus sorgen die Axialdichtungen dafür, daß zwischen der Steuerwalze und dem umgebenden Gehäuse keine unerwünschte Kurzschlußstromung auftritt.

Erfindungsgemäß ist jede Ausnehmung durch die beiden 5 Ringdichtungen und die beiden Axialdichtungen von einem rahmenartigen Dichtungswerk umgeben, wodurch sich in der Praxis sehr gute Betriebseigenschaften des Verbrennungsmotors ergeben haben.

0 Um eine sichere relative Positionierung der Ringdichtungen und der Axialdichtungen zu erzielen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die axialen Enden der Axialdichtungen jeweils in die zugeordnete Ringdichtung formschlüssig eingepaßt sind und insbesondere in

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dort ausgebildete Vertiefungen eingreifen, so daß das rahmenartige Dichtungswerk zuverlässig allseitig geschlossen ist.

Eine sichere Positionierung der Ringdichtungen und der Axialdichtungen relativ zu der Steuerwalze kann erreicht werden, wenn in der Steuerwalze oberflächlich Nuten ausgebildet sind, in die die Ringdichtungen und die Axialdichtungen eingesetzt sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringdichtungen und gegebenenfalls auch die Axialdichtungen eine radiale Vorspannung aufweisen, so daß sie bei Betrieb gegen die Innenwandung des die Steuerwalze umgebenden Gehäuses gedrückt werden, wodurch in allen Betriebslagen eine sichere Abdichtung zu erreichen ist. Dabei kann in Weiterbildung auch vorgesehen sein, die Vorspannung der Dichtungen durch den Druck eines Schmiermittels, insbesondere Öl zu erreichen.

Als bevorzugte Materialien für die Ringdichtungen und/ oder die Axialdichtungen hat sich Stahl oder auch Keramik erwiesen. Alternativ können die Dichtungen jedoch aus Keflar, Kohlefasern oder einem anderen geeigneten Material bestehen.

Aufgrund der Vielzahl der an der Außenoberfläche der Steuerwalze angeordneten Dichtungen sollte vorzugsweise 0 ein Schmiermittel, insbesondere Öl gezielt in die von den Dichtungen unterteilten Oberflächenbereiche der Steuerwalze gebracht werden, um eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Steuerwalze bei ihrer Drehung zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann die Steuerwalze eine oder

mehrere Axialbohrungen aufweisen, die mit mehreren Radialbohrungen in Verbindung steht, durch die das Öl an verschiedenen Stellen auf die Außenoberfläche der Steuerwalze befördert werden kann, so daß insgesamt eine gleichmäßige Schmierung zu erreichen ist. Je nach Lagerung der Steuerwalze und ihrem Material, insbesondere bei hoch kohlenstoffhaltigem Material oder Keramik, kann gegebenenfalls jedoch auf eine Schmierung verzichtet werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Steuerwalze und

Figur 2 den Querschnitt II-II in Figur 1.

Gemäß den Figuren 1 und 2 weist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art eine Steuerwalze 11 auf, die in einem nur schematisch angedeuteten Gehäuse 12 drehbar gelagert ist. In der Steuerwalze sind auf der Mantelfläche vier in Längsrichtung beabstandete, teilweise in Umfangsrichtung versetzte Ausnehmungen 13 ausgebildet. Jede Ausnehmung 13 besitzt in Längsrichtung der Steuerwalze 11 einen Kreisabschnittsquerschnitt (siehe Figur 2) und weist in radialer Aufsicht eine ovale Form auf.

0 Auf beiden axialen Seiten sind neben jeder Ausnehmung 13 umlaufende Nuten 19 ausgebildet, in die jeweils eine die Steuerwalze 11 im wesentlichen vollständig umgebende Ringdichtung 14a bzw. 14b unter geringer radialer, nach außen gerichteter Vorspannung eingesetzt ist. Die beiden

Ringdichtungen 14a und 14b einer Ausnehmung 13 liegen dichtend an der Innenwandung des Gehäuses 12 an, so daß die Ausnehmungen 13 in Axialrichtung der Steuerwalze 11 gegeneinander abgedichtet sind.
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Zusätzlich ist an jedem in Umfangsrichtung der Steuerwalze 11 weisenden Ende jeder Ausnehmung 13 eine axial verlaufende Nut 2 0 ausgebildet, in die eine Axialdichtung 15a bzw. 15b eingesetzt ist, die ebenfalls unter geringer radialer, nach außen gerichteter Vorspannung an der Innenwandung des Gehäuses anliegt. Die axialen Enden 15al, 15a2 bzw. 15bl und 15b2 der Axialdichtungen 15a und 15b stehen mit entsprechend geformten Ausnehmungen 14al und 14bl der Ringdichtungen 14a und 14b in formschlüssigen Eingriff, so daß insgesamt ein rechteckiges, rahmenartiges Dichtungswerk gebildet ist, das jede Ausnehmung 13 umgibt.

Wie Figur 2 zeigt, sind im Gehäuse 12 für jede Ausnehmung 13 der Steuerwalze 11 eine Einlaßbohrung 16, eine Auslaßbohrung 18 sowie eine Verbindungsbohrung 17 ausgebildet, die mit der jeweils zugeordneten Ausnehmung 13 der Steuerwalze 11 zusammenwirken. Je nach Winkellage der Steuerwalze 11 kann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Einlaßbohrung 16, die Ausnehmung 13 und die Verbindungsbohrung 17 in eine nicht dargestellte Brennkammer einer Kolben-Zylinder-Einheit der Brennkraftmaschine gelangen. Wenn die Steuerwalze 11 weitergedreht wird, wird die Verbindung zwischen der Einlaßbohrung 16 und der Verbin-0 dungsbohrung 17 zur Durchführung eines Kompressionstaktes des Motors zunächst unterbrochen und nach weiterer Drehung anschließend stattdessen über die Ausnehmung 13 die Verbindung zwischen der Verbindungsbohrung 17 und der Auslaßbohrung 18 hergestellt, so daß die Verbrennungsabgase

abgeführt werden können.

Wie Figur 2 zeigt, besitzt die Steuerwalze 11 eine axiale Mittelbohrung 21, durch die ein Schmiermittel über nicht näher dargestellte Radialbohrungen auf die Außenoberfläche der Steuerwalze 11 an verschiedenen Abschnitte transportiert werden kann.

Claims (6)

1. Verbrennungsmotor mit mehreren, jeweils einen Kolben verschiebbar aufnehmenden Zylindern, denen jeweils eine Einlaßleitung und eine Auslaßleitung für Kraftstoff zugeordnet ist, deren Durchflußquerschnitt mittels einer Steuereinrichtung veränderbar ist, wobei die*Steuereinrichtung zumindest eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Steuerwalze umfaßt, die auf ihrer Mantelfläche mehrere in Längsrichtung in Abstand hintereinander angeordnete Ausnehmungen aufweist, wobei die in das Gehäuse mündenden Einlaß- und Auslaßleitungen in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Steuerwalze geöffnet oder geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausnehmung (13) der Steuerwalze (11) auf ihren beiden axialen Seiten eine gegen das Gehäuse (12) abdichtende, um die Steuerwalze (11) umlaufende Ringdichtung (14a, 14b) und desweiteren an ihren umfangsseitigen Enden jeweils eine gegen das Gehäuse (12) abdichtende Axualdichtung (15a, 15b) zugeordnet ist.
2. 2 . Verbrennungsmotor nach Ansp'ruch *i, 'dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden (15al, 15a2, 15bl, 15b2) der Axialdichtungen (15a, 15b) jeweils in die zugeordnete Ringdichtung (14a, 14b) formschlüssig eingepaßt sind.
3. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (14a, 14b) und die Axialichtungen (15a, 15b) in Nuten (19, 20) der Steuerwalze (11) sitzen.
4. 4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (14a, 14b) und die Axialdichtungen (15a, 15b) eine radiale Vorspannung aufweisen.
5. 5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (14a, 14b) und/oder die Axialdichtungen (15a, 15b) aus Stahl, Keramik oder Kohlefasern bestehen.
6. 6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwalze (11) eine Axialbohrung (21) und mehrere damit in Verbin-5 dung stehende Radialbohrungen zur Zuführung von Schmiermittel aufweist.