DE4240835A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Gaswechselsteuerung bei einem Verbrennungsmotor - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für die Gaswechselsteuerung bei einem VerbrennungsmotorInfo
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- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren zur Steuerung
des Gaswechsels bei einem Verbrennungsmotor mit
Drehschieber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Drehschiebersteuerungen sind bekannt beispielsweise aus dem
Fachbach "Schnelle Motoren, seziert und frisiert" von H.
Hütten, 4. Auflage 1963, wo die wichtigsten Motorbauarten
mit Drehschiebersteuerung beschrieben werden. Obwohl dort
eigentlich der Mißerfolg dieser Bauweise anschaulich
aufgezeigt wird, ist es nicht ausgeschlossen, dieses
Gaswechselsteuerprinzip für bestimmte Anwendungen mit
geringer thermischer Belastung und niedrigen
Lebensdaueranforderungen anzuwenden. Wenn
Verbrennungsmotoren in der Nähe von Menschen laufen, wird
geringstmöglicher Verbrauch und hohe Abgasqualität
verlangt. Voraussetzung hierfür ist saubere Verbrennung in
allen Last- und Drehzahlbereichen, wobei als besonders
kritisch die extremen Teillastbereiche sowie der Leerlauf
im unteren Drehzahlbereich gelten. Besonders ist die
Aussetzerfreiheit ein Kriterium für eine gute Verbrennung.
Schließlich spielt der ROZ-Bedarf noch eine gewisse Rolle,
der bei Drehschiebermotoren besonders niedrig ist und
weder Benzol- noch Bleiadditives als Klopfbremse verlangt.
Ferner ist mit der EP 238 584 ein Verfahren für eine
Auspuffgasleitung von Viertaktmotoren mit Drehsteuerung
bekannt geworden, mit Hilfe dessen sich der Auslaß über
einen seitlich angeordneten Übertragungskanal vollzieht,
wobei ein Sekundärauslaßkanal eine Steuerzeitenkorrektur
bewirkt und die Aufladung durch Umgehung der
Reflexionswelle im Auspuff bewirkt. Dieser Vorschlag ist
auf Maximierung der Leistung ausgelegt und legt in dieser
Ausführung ein Verfahren zur Steuerung der
Kanalquerschnitte nicht nahe.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, in
Verbindung mit einer Walzendrehschiebersteuerung eine
Vorrichtung zu schaffen, die ein Verfahren ermöglicht,
welches für alle Drehzahl- und Lastverhältnisse die für
den Gaswechsel günstigsten Durchlaßquerschnitte für Ein-
und Auslaß einstellt.
Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 beschrieben.
Als vorteilhafte Ausgestaltung wird vorgeschlagen, eine
Verschiebeeinrichtung mit dem als Walzendrehschieber
ausgebildeten Gaswechselsteuersystem zu verbinden, das
allen Betriebszuständen durch Einstellung der jeweils
günstigsten Durchlaßquerschnitte gerecht wird. Eine solche
Verschiebeeinrichtung wird primär in Abhängigkeit von
Drehzahl und Last gesteuert, was aber nicht ausschließt,
daß nicht auch die Warmlaufphase, die Auslaßtemperaturen
und ähnliche Parameter Berücksichtigung finden können.
Ferner ist bekannt, daß die Steuerzeiten die
Aussetzerfreiheit des Verbrennungsmotors im Teil- und
Leerlastbetrieb beeinflussen. Aus diesem Grunde ist eine
Winkelverdreheinrichtung vorgesehen, die die Rotation des
Drehschiebers innerhalb des Antriebs mit seiner starren
Übersetzung der Kurbelwelle entweder nach- oder voreilen
läßt. Als Parameter für diese Verstellung wird hier die
Last und die Drehzahl vorgeschlagen.
Anhand von System-Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel
einer Walzendrehschiebersteuerung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch die Zylinderebene eines
Verbrennungsmotors mit einem Drehschieber
Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 um 90° in der Zylinderebene
gedrehten Schnitt, mit der Darstellung der
Drehschieberanordnung.
Wird mit 1 ein Verbrennungsmotor mit mindestens einem
Zylinder bezeichnet, so besteht dieser aus einem Gehäuse 3
und einem mit diesem verbundenen Zylinderkopfteil 6. Im
Gehäuse 1 ist die Kurbelwelle 2 gelagert, die über ein
Pleuel 5 mit einem Kolben 4 in gelenkiger Verbindung steht
und zusammen mit diesen Elementen einen Kurbeltrieb bildet.
Kolben 4 ist im Gehäuse 3 zylindrisch geführt und bildet
zusammen mit dem Zylinderkopfteil 6 einen Verbrennungsraum
8, in welchem Gasgemisch zur Verbrennung gelangt, welches
in bestimmtem Rhythmus ein- und wieder ausgeschoben wird,
nachdem es über eine Zündkerze 22 zur Explosion gebracht
wurde.
Der Zylinderkopfteil 6 bildet einen mit der Achse quer zur
Achse des Kolbens 4 liegenden Zylinder, in welchem ein
Drehschieber 7 angeordnet ist, dessen Welle 9 jeweils
stirnseitig im allseits geschlossenen Zylinderkopfteil 6
gelagert ist.
Der Drehschieber 7 steht mit der Kurbelwelle 2 über einen
Antrieb 11 in permanenter Wirkverbindung, wobei der Antrieb
11 ein feststehendes Übersetzungsverhältnis besitzt und wie
im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Kette oder einem
Zahnriemen 11a bestehen kann. Ein erstes Antriebsrad 10,
drehfest verbunden mit der Kurbelwelle 2, treibt über den
Zahnriemen 11a ein zweites Antriebsrad 12 an, das drehfest
mit der Welle 9 des Drehschiebers 7 verbunden ist.
Für besondere Anwendungsfälle kann zwischen das zweite
Antriebsrad 12 und die Welle 9 eine
Winkelverstelleinrichtung 20 geschaltet sein, welche
während dem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 die Welle 9
relativ zum zweiten Antriebsrad 12 um mehrere Winkelgrade
abhängig von der jeweiligen Drehzahl verdrehen kann.
Der Drehschieber 7 ist im Zylinderkopfteil 6 drehbar
angeordnet, wobei zwischen diesem und seiner
Zylinderlauffläche 7a ein nur geringes Lauf spiel vorgesehen
ist, das im Falle hoher Kompression im Verbrennungsraum 8
ausreichend gegen den Zylinderraum im Zylinderkopfteil 6
abdichtet. Der Drehschieber 7 ist von mindestens zwei
Leitungen quer zu seiner Achse durchzogen, nämlich einer
Einlaßleitung 14 und einer Auslaßleitung 16. Im
Zylinderkopfteil 6 ist vom gemischbildenden Vergaser
kommend ein Einlaßkanal 13 und ein diesem Einlaßkanal 13
gegenüber liegendes Einlaßfenster 14a in der Weise
angeordnet, daß es pro Umdrehung des Drehschiebers 7 eine
einzige Stellung des Drehschiebers 7 gibt, in der die
Einlaßleitung 14 den Einlaßkanal 13 mit dem Einlaßfenster
14a zu einer zusammenhängenden Leitung verbindet, so daß
der Vergaser direkt mit dem Verbrennungsraum 8 in
Verbindung steht.
Desgleichen ist im Zylinderkopfteil 6 zum Auspuff-
Schalldämpfer hinleitend ein Auslaßkanal 15 und ein diesem
Auslaßkanal 15 gegenüber liegendes Auslaßfenster 16a in der
Weise angeordnet, daß es pro Umdrehung des Drehschiebers 7
eine einzige Stellung des Drehschiebers 7 gibt, in der die
Auslaßleitung 16 den Auslaßkanal 15 mit dem Auslaßfenster
16a zu einer zusammenhängenden Leitung verbindet, so daß
der Verbrennungsraum 8 mit dem Auspuff-Schalldämpfer direkt
in Verbindung steht. Die Einlaßleitung 14 und die
Auslaßleitung 16 liegen in ihrem Verlauf durch den
Drehschieber 7 nicht senkrecht zur Achse des Drehschiebers
7, sondern davon im Winkel abweichend, um sicherzustellen,
daß jedes der beiden Fenster 14a und 16a und jeder Kanal 13
und 15 von der zugehörigen Leitung 14 und 16 nur einmal pro
Umdrehung des Drehschiebers 7 überstrichen wird.
Mit der Welle 9 ferner verbunden ist eine
Verschiebeeinrichtung 19, die von einem Wegregler 21
gesteuert den Drehschieber 7 in seiner Lage im
Zylinderkopfteil 6 axial hin- und her verschieben kann.
Eine solche Verschiebung beeinflußt die
Durchlaßquerschnitte, die bei hoher Last und hohen
Drehzahlen - wie in Fig. 2 dargestellt - dadurch maximiert
sind, daß es beim Ansaugen eine axiale Lage des
Drehschiebers 7 gibt, wo Kanal 13, Leitung 14 und Fenster
14a direkt übereinander liegen. Gleiches gilt für eine
bestimmte Lage des Drehschiebers 7 für den Auslaß, wo Kanal
15, Leitung 16 und Fenster 16a zur Deckung gebracht werden.
Wird durch Rücknahme von Last und/oder Drehzahl der
Drehschieber 7 aus der maximierten Gaswechselstellung
verschoben, so ergeben sich bei der Bildung der
zusammenhängenden Leitungen für Ein- und Auslaß Verengungen
durch Versatz der Öffnungen, gebildet durch die Fenster 14a
und 16a und die verschobenen Leitungen 14 und 16 ebenso wie
durch die Kanäle 13 und 15 und die verschobenen Leitungen
14 und 16. Die so gebildeten Engstellen erhöhen örtlich die
Gasgeschwindigkeiten und die Durchmischung des Brennstoffs
mit der Luft zu einem gasähnlichen Gemisch auf der
Ansaugseite, wo durch sich verbrauchsarmer Betrieb durch
Abmagerung des Gemisches ohne Einbuße an Laufkultur
erreichen läßt. Der Verschiebeweg des Drehschiebers 7 liegt
maximal in der Größenordnung von etwas weniger als der
Breite des Einlaßfensters 14a.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird durch eine
Dekompressionsleitung 18 erreicht, die im Drehschieber 7
angeordnet ist und auf ihrer einen Seite mit der
Auslaßleitung 16 verbunden ist und auf ihrer anderen Seite
an der Zylinderlauffläche 7a mündet, wo eine Verbindung mit
dem Verbrennungsraum 8 über eine Dekompressionsöffnung 17
in der axialen Startstellung des Drehschiebers 7 und damit
gleichzeitig im letzten Abschnitt des Kompressionshubes bis
zur oberen Totpunktstellung des Kolbens 4 zustandekommt.
Für handgestartete Motoren ist dies eine
Starterleichterung, da der Motor bei richtiger Auslegung
der Dekompressionsleitung 18 leicht durchzudrehen ist und
dabei trotzdem seinen zum Start notwendigen Gaswechsel mit
der Bildung zündfähigen Gemisches erzeugt.
Claims (10)
1. Kontrollverfahren zur Steuerung des Gaswechsel bei
einem Verbrennungsmotor (1) mit einem Drehschieber
(7), der von einer Einlaßleitung (13) und einer
Auslaßleitung (16) quer zu seiner Drehachse durchzogen
ist, bestehend aus einem Gehäuse (3) mit einem
Zylinderkopfteil (6), einer Kurbelwelle (2), einem auf
ihr gelagerten Pleuel (5) und einem hieran
kippbeweglich gelagerten Kolben (4), dem in einem
Zylinderkopfteil (6) drehbar gelagerten Drehschieber
(7), einem im Zylinderkopfteil (6) zum Kolben (5) hin
gerichteten Einlaßfenster (14a) sowie einem eben dahin
gerichteten Auslaßfenster (16a), mit einer an das
Einlaßfenster (14a) anschließenden, den Drehschieber
(7) durchdringenden Einlaßleitung (14) und einer an
das Auslaßfenster (16a) anschließenden, den
Drehschieber durchdringenden Auslaßleitung (16), sowie
einem an die Einlaßleitung (14) anschließenden im
Zylinderkopfteil (6) angeordneten Einlaßkanal (13) und
einem an die Auslaßleitung (16) anschließenden
ebenfalls im Zylinderkopfteil (6) angeordneten Auslaßkanal
(15), wobei in der Einlaßstellung des Drehschiebers (7) die
Einlaßleitung (14) den Einlaßkanal (13) mit dem
Einlaßfenster (14a) zur einem freien Durchgang verbindet,
wobei in einer anderen um einen bestimmten Drehwinkel zur
Einlaßstellung versetzten Auslaßstellung des Drehschiebers
(7) die Auslaßleitung (16) den Auslaßkanal (15) mit dem
Auslaßfenster (16a) zu einem freien Durchgang verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (7) im Zylinderkopfteil (6) axial
verschiebbar angeordnet ist, wobei sich zur
Veränderung der Durchgangsquerschnitte und der
Gasgeschwindigkeiten die Mündungen der Einlaßleitung
(14) am Einlaßkanal (13) und am Einlaßfenster (14a)
sowie die Mündungen der Auslaßleitung (16) am
Auslaßkanal (15) und am Auslaßfenster (16a) axial
verschieben.
2. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Weg der axialen Verschiebbarkeit für den
Drehschieber (7) maximal der Breite der Ein- und
Auslaßfenster (14a, 16a) entspricht.
3. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (7) mit einer Welle (9) im
Zylinderkopfteil (6) gelagert ist, wobei diese Welle
(9) mit einer Verschiebeeinrichtung (19) verbunden
ist, mit Hilfe derer der Drehschieber (7) axial
verschoben werden kann.
4. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebeeinrichtung (19) mit einem von der Kurbelwelle (2) drehzahlabhängig gesteuerten Wegregler (21) zusammenwirkt, der die am Einlaßfenster (14a) und am Auslaßfenster (16a) durch die Ein- und Auslaßleitungen (14, 16) im Drehschieber (7) bewirkten Durchlaßquerschnitte für den Gaswechsel im Sinne von Verbrauchs- und Abgasoptimierung vergrößert oder verkleinert.
daß die Verschiebeeinrichtung (19) mit einem von der Kurbelwelle (2) drehzahlabhängig gesteuerten Wegregler (21) zusammenwirkt, der die am Einlaßfenster (14a) und am Auslaßfenster (16a) durch die Ein- und Auslaßleitungen (14, 16) im Drehschieber (7) bewirkten Durchlaßquerschnitte für den Gaswechsel im Sinne von Verbrauchs- und Abgasoptimierung vergrößert oder verkleinert.
5. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wegregler (21) drehzahl- und lastabhängig
gesteuert ist.
6. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
den Ansprüchen 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebeeinrichtung (19) Elektromotoren
betätigt und elektronisch gesteuert ist.
7. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Welle (9) eine Winkelverstelleinrichtung
(20) angeordnet ist, die die starre Winkelzuordnung
zwischen Kurbelwelle (2) und Welle (9) zum Zwecke der
Verstellung der Gaswechselsteuerzeiten, die sich
zwischen den Leitungen (14, 16) im Drehschieber (7)
und den Fenstern (14a, 16a) im Zylinderkopfteil (6)
ergeben, um einen Betrag von wenigen Winkelgraden
verändert.
8. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (7) gegenüber der Kurbelwelle (2)
innerhalb seines vorgegebenen
Übersetzungsverhältnisses durch den Antrieb (10, 11,
12) abhängig von der Drehzahl vor- oder nacheilt.
9. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung mit
dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Dekompressionsleitung (18) im Drehschieber
(7) angeordnet ist, welche eine Dekompressionsöffnung
(17) mit der Auslaßleitung (16) verbindet, wobei diese
Verbindung im Verdichtungshub kurz vor der oberen
Totpunktstellung des Kolbens (4) zustandekommt.
10. Verfahren und Vorrichtung zur Gaswechselsteuerung nach
Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Dekompressionsöffnung (17) an einer
Stelle im Zylinderkopfteil (6) befindet, die der
Mündung der Dekompressionsleitung (18) während der
Startstellung des Drehschiebers (7) entspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4240835A DE4240835A1 (de) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | Verfahren und Vorrichtung für die Gaswechselsteuerung bei einem Verbrennungsmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4240835A DE4240835A1 (de) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | Verfahren und Vorrichtung für die Gaswechselsteuerung bei einem Verbrennungsmotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4240835A1 true DE4240835A1 (de) | 1994-06-09 |
Family
ID=6474399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4240835A Withdrawn DE4240835A1 (de) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | Verfahren und Vorrichtung für die Gaswechselsteuerung bei einem Verbrennungsmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4240835A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103277198A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-04 | 中国人民解放军理工大学 | 精确控制电液驱动可变气门 |
IT201900019922A1 (it) * | 2019-10-29 | 2021-04-29 | Saverio Violante | Sistema di gestione dei fluidi di combustione per un motore a scoppio |
-
1992
- 1992-12-04 DE DE4240835A patent/DE4240835A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103277198A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-04 | 中国人民解放军理工大学 | 精确控制电液驱动可变气门 |
IT201900019922A1 (it) * | 2019-10-29 | 2021-04-29 | Saverio Violante | Sistema di gestione dei fluidi di combustione per un motore a scoppio |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANNESMANN SACHS AG, 97422 SCHWEINFURT, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |