DE453956C - Drehschiebersteuerung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Drehschiebersteuerung fuer Brennkraftmaschinen

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DE453956C
DE453956C DEL65861D DEL0065861D DE453956C DE 453956 C DE453956 C DE 453956C DE L65861 D DEL65861 D DE L65861D DE L0065861 D DEL0065861 D DE L0065861D DE 453956 C DE453956 C DE 453956C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/04Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

  • Drehschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen. Es sind bereits Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Steuerung durch Winkelverstellungen eines zwischen die gebohrte Innenwand des Zylinders und den zugehörigen Kolben eingeschalteten Drehschiebers bewirkt wird. Ferner ist vorgeschlagen worden, zum Durchführen der Schmierung und zum Schleifen der einander berührenden Flächen des Zylinders und des Steuerschiebers dem zuletzt genannten geradlinige Verschiebungen abwechselnd in der einen oder der anderen Richtung längs seiner Drehachse zu erteilen. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden, den drehbaren Steuerschieber einem Nockenantrieb zu unterwerfen; aber diese Mittel boten keine elastische Nachgiebigkeit des Ganges. Auch daran ist gedacht worden, ein elastisches System als Zwischenglied zwischen den motorischen Antrieb und die mechanische Übertragungsvorrichtung oder als Rückholorgan gegenüber der pneumatisch wirkenden Motorkraft einzuschalten; aber jene Einrichtungen lassen den Mißstand erkennen, daß bei ihrer Tätigkeit die dem elastischen System eigentümlichen kennzeichnenden Veränderlichen ins Spiel kommen. Schließlich ist die Anwendung eines Antriebes mittels einer Druckflüssigkeit (beispielsweise die Einspritzung von 01 unter Druck) vorgeschlagen worden. Alle jene Einrichtungen haben keine praktisch brauchbaren Lösungen entstehen lassen.
  • Die Erfindung hat zum Gegenstand Verbesserungen bei der Herstellung von Motoren mit der oben angegebenen Art der Steuerung. Diese Vervollkommnungen haben insbesondere das Ziel, pneumatisch einen nachgiebigen Nockenantrieb für den Steuerschieber herzustellen und dabei die Dazwischenkunft jeglichen elastischen Systems zu unterdrücken, das fähig sein würde, die ihm eigentümlichen Rückwirkungen auf den Antrieb auszuüben. Zu diesem Zweck besteht der drehbare Steuerschieber in bekannter Weise aus einem Ringkolben, und das Neue besteht darin,. daß dieser Kolben in einem doppelt wirkenden Hilfszylinder beweglich ist, welcher in dem Motorzylinderkopf ausgebildet ist; vorzugsweise bildet der Drehschieber mit seinen Winkelverstellungen das Steuerorgan, um abwechselnd j e eine von den Kammern dieses Hilfszylinders mit dem Arbeitsraum des Motorzylinders in Verbindung zu setzen. _ Auf der Zeichnung ist Abb. i ein lotrechter Schnitt durch eine Ausführungsform eines gemäß der Erfindung durchgebildeten Motors, Abb. 2 ein zur Ebene der Abb. i rechtwinkliger lotrechter Schnitt bei abweichender Einstellung des Steuerschiebers und Abb. 3 ein wagerechter Schnitt nach A-B und C-D der Abb. i für einen Motor mit mehreren Zylindern; der Zylinder rechts befindet sich im Zustande voller Ansaugung, der Zylinder links im Zustande des Beginns des Auspuffens.
  • Abb. q. ist ein Schaubild eines besonderen Absperrorganes, das den pneumatischen. -Antrieb steuert, indem es die wechselweise im einen und im anderen Sinn erfolgenden geradlinigenVerschiebungen des Steuerschiebers herbeiführt.
  • Die Erfindung bezieht sich auf solche Motoren, deren Steuerung durch einen Drehschieber i bewirkt wird, der in der Bohrung des Zylinders 2 angeordnet ist und innerhalb dessen der Kolben 4. sich befindet. Der Steuerschieber greift über einen eine innere Führung bildenden Zylinderkopf 3. Der Steuerschieber i enthält Öffnungen 5, die mit in der Wandung des Zylinders 2 angebrachten Öffnungen a1, a2, el, e2 zusammenwirken, um den Einlaß und das Auspuffen des flüssigen Betriebsmittels herbeizuführen.
  • Die Anzahl und die Anordnung dieser Öffnungen können beliebige sein. Im gezeichneten Fall enthält der Steuerschieber i nur zwei Öffnungen 5, die einander diametral gegenüber angeordnet sind. Infolgedessen ist die Drehgeschwindigkeit des Steuerschiebers i gleich ein Viertel derjenigen der Motorwelle. Diese fortgesetzte Drehbewegung ist durch Verzahnungen 6 erhalten, von denen die eine auf ein innerhalb des Gehäuses umlaufendes, die Verschiebung des Schiebers i zulassendes zylindrisches Futter eingeschnitten ist. Die Verbindung zwischen dem Schieber und dem Futter geschieht durch Mitnehmer, nämlich durch in lotrechte Einschnitte g greifende Vorsprünge 8, in der Weise, daß der Steuerschieber abwechselnd im einen und im anderen Sinn geradlinige Verschiebungen längs der Drehachse y-y' zu erleiden vermag.
  • Der Zylinderkopf 3 besitzt seitliche Ringe io und 12, die dichte Abschlüsse auf dem Steuerschieber i bilden.
  • Um dem Steuerschieber i geradlinige Verschiebungen abwechselnd im einen und im anderen Sinn längs seiner Drehachse y-y' zu erteilen, trägt der Schieber i einen nach außen vorspringenden ringförmigen Ansatz, der einen Kolben 17 bildet. Dieser Kolben ist in einem doppelt wirkenden Zylinder angeordnet, den er in zwei Kammern 18, ig teilt. Um die Aufundniederbewegung des Kolbens 17 und folglich die des Steuerschiebers i herbeizuführen, werden die Kammern 18, ig mittels einer beliebigen Steuervorrichtung abwechselnd mit dem Arbeitsraum des Motorzylinders in Verbindung gesetzt.
  • Bei der gezeichneten Ausführungsform spielt der Schieber i im Laufe seiner Drehung auch die Rolle eines Hilfsschiebers für diesen kleinen pneumatischen Servomotor. Zu diesem Zweck enthält der Steuerschieber i Kanäle 2o, 21, die auf der einen und der anderen Seite vom Kolben 17 in j e eine der Kammern 18, i g des Hilfszylinders münden; die Kanäle 2o, 21 können sich ebenso vor in der Seitenfläche des Zylinderkopfes 3 angebrachten Leitungen befinden, die in den Arbeitsraum des Motorzylinders führen. Somit können die im Arbeitsraum herrschenden Druckänderungen mittels der genannten Leitungen und der erwähnten Kanäle ihre Wirkung in passend bestimmten Zeitpunkten in der einen von den Kammern 18 oder ig und folglich auf die eine oder die andere Fläche des Hilfskolbens 17 ausüben. Auf diese Weise ergibt sich ein erzwungener pneumatischer Antrieb des Steuerschiebers i.
  • Wie bei einer beliebigen Motorsteuerung können auch andere Leitungen zur Durchführung der Entleerung der in die eine oder die andere Kammer 18, ig eingeführten Druckgase vorgesehen werden.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß die Kammern 18,# 19 nur je eine Leitung 2o, 21 enthalten, von denen jede mit der anderen abwechselnd mit dem Arbeitsraum im Zeitpunkt des Auspuffbeginns in Verbindung gesetzt werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Teil der Leitungen, die abwechselnd die Kanäle 2o und 21 mit dem Arbeitsraum des Zylinders in Verbindung setzen sollen, durch die Lücke gebildet, welche die Enden eines Dichtungsringes i i voneinander trennt. Der Ring i i ist in eine ihm entsprechende Tut des Zylinderkopfes 3 eingesetzt und auf diesem so befestigt, daß er keine Winkeldrehung erleiden kann. Der Ring i i versperrt für gewöhnlich die Kanäle 2o, 21, bis im Laufe der Drehung des Steuerschiebers i die Enden der Kanäle 2o, 21 vor die Lücken 22 gelangen, deren Ränder, wie Abb. q. zeigt, lanzenförmig geschnitten sind. Aus der Lage dieser Lücke 22 und aus ihren Abmessungen ergeben sich, wie weiter unten auseinandergesetzt wird, verschiedene pneumatische Einwirkungen auf die beiden Flächen des Kolbens 17 des Servomotors.
  • Bei dem dargestellten Beispiel, wo der Steuerschieber zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 5 besitzt, liegen die Leitungen 2o, 21 einander diametral gegenüber. Beispielsweise führt während zweier Umläufe der Motorwelle die Leitung 2o die unter Druck stehenden Gase im Zeitpunkt der Entspannung in der Kammer 18 ab. Dann wird der Schieber i nach oben, d. h. von _V nach y' (A'bb. 2), verschoben. Dabei preßt er die in der Kammer 1g eingeschlossenen Gase zusammen; diese Gase bilden dann ein elastisches Polster, das die emporgehende Bewegung des Schiebers i bremst oder dämpft und dann anhält. Hierauf setzt für die zwei folgenden Umläufe, während des Entspannungshubes, die Leitung 21, die gegenüber der Leitung 2o um i80° versetzt ist (da ja der Schieber i viermal langsamer umläuft als die Motorwelle), die Verbrennungskammer mit der Kammer i9 in Verbindung. Der Schieber i wird von den unter dem Entspannungsdruck stehenden Gasen nach unten, nämlich von y' nach y hin, gestoßen und preßt dabei die in der unteren Kammer t8 eingeschlossenen Gase zusammen, die ihrerseits ein elastisches Polster bilden, um die Bewegung des Schiebers erst zu verzögern und dann anzuhalten, bevor der Schieber i auf der Stirnwand des Zylinders anschlägt, in welchem sich der ringförmige, von der äußeren Umfangsleiste des Steuerschiebers i gebildete Kolben 17 bewegt.
  • Durch Verändern der Weite der Lücke zwischen den Enden 22 des Kolbenringes i i kann der Eintrittsdruck der Gase, die den Schieber i bei seiner auf- und niedergehenden Bewegung antreiben, sowie der Restdruck der das elastische Bremskissen bildenden Gase genau eingeregelt werden.
  • Das nämliche Ergebnis, jedoch mit umgekehrtem Bewegungssinn, läßt sich dadurch erzielen, daß die Leitungen 2o und 21 mit der Arbeitskammer während des Verdichtungshubes (bei zunehmendem Druck) statt während des Entspannungshubes in Verbindung gesetzt werden.
  • Oben ist angegeben worden, daß die Enden 22 des Kolbenringes i i, zwischen denen der Durchgang des als Servomotor wirkenden, unter Druck stehenden Betriebsmittels vor sich geht, in Lanzenspitzenform geschnitten sind. Der Zweck dieser Gestaltung ist der folgende: Wenn der Schieber i sich leichter nach oben als nach unten verschieben läßt oder umgekehrt, können die Eintrittsdrücke der Gase in die Kammern 18 und i9 sowie die Restdrücke des Rückstandes dadurch verändert werden, daß die Schräge der die Lücke 22 abgrenzenden Rippen verändert wird. Infolgedessen rückt der Zeitpunkt, in welchem die Gase von der Arbeitskammer in die Kammern i8, i9 übertreten, vor- und rückwärts (folglich ändern sich die zugehörigen Drücke), was es möglich macht, selbsttätig verschiedene Drücke auf die entgegengesetzt liegenden Flächen des Ringkolbens 17 zu erzielen.
  • Die Zuführungsleitungen io und 21 des Servomotors besitzen notwendig einen sinuslinienartigen Verlauf (Abb. 2) und aus konstruktiven Erwägungen einen sehr kleinen Querschnitt; hieraus ergeben sich Ladeverluste und eine gewisse Störung bei der Steuerung des Servomotors und folglich in seiner Wirkung bei Motoren mit hoher Umlaufgeschwindigkeit. Daraus könnte Unbeweglichkeit des Schiebers bei seinem Aufundniedergehen und möglicherweise Anfressen entstehen, da sich in der Praxis gezeigt hat, daß die bloße Drehbewegung nicht ausreicht, um Störungen beim Arbeiten eines solchen Schiebers auszuschließen.
  • Um diesem Mißstand abzuhelfen, erhält gemäß der Erfindung der Zylinderkopf 3 eine besondere Gestaltung.
  • Die Explosionskammer ist aus einer laufgangartigen Querleitung 15 gebildet, die seitliche Hohlräume 14 mit der Arbeitskammer 7 verbindet; auf dem oberen Boden der Leitung 15 ist die Zündkerze 16 angebracht. Im Augenblick der Entzündung der Ladung ruft die Winzigkeit des Querschnittes der Leitung 15 einen plötzlichen Überdruck in der Leitung 15 hervor, die durch die Lücke 22 des Kolbenringes i i mit denLeitungen 2o oder 21 des Servomotors in Verbindung steht. Dadurch sind die obenerwähnten Ladungsverluste und Störungen bei der Wirkung des Servomotors praktisch beseitigt.
  • Ist statt des Entspannungshubes der Verdichtungshub zur Speisung des Servomotors benutzt worden, so ruft, wie Abb.2 sehr deutlich zeigt, der Stoß der in der wagerechten Leitung 15 befindlichen Gasstrahlen dort einen der Speisung und der Wirkung des Servomotors günstigen Überdruck hervor.
  • Die besondere Anordnung des Zylinderkopfes gibt zu noch einem anderen Ergebnis Anlaß. In der Tat vereinigen sich von Beginn der Verdichtung ab die entgegengesetzten Gasströme wieder und treffen in der Leitung, wo sich die Zündkerze 16 befindet, einander, was das brennbare Gemisch gleichmäßig macht. Diese Durchwirbelung erleichtert die Zündung, ruft eine raschere Verbrennung hervor, die den thermodynamischen Wirkungsgrad des Motors verbessert, und kühlt die Zündkerze, die überdies gegen umherspritzendes 01 geschützt ist.
  • In der Praxis kann der Zylinderkopf 3, wie dargestellt, Dichtungsringe 1.2 tragen; das nämliche gilt für den Steuerschieber (Kolbenringgruppe i3). Der Ringkolben 17 kann auf seiner äußeren Mantelfläche einen Kolbenring oder einfacher mehrere Umfangsnuten 24 enthalten, die aufeinanderfolgende Entspannungskammern bilden.
  • Der Schieber und die Kolbenringe werden beispielsweise - auf die folgende Weise geschmiert: Das 01, welches die Pleuelstange innerhalb des Schiebers umherwirft, wird vom Kolben in die Löcher 23 geschoben und geht dann am oberen Teile des Schiebers bei dessen Aufundniederbewegung durch nach Art eines Spinnennetzes einander überkreuzende Nuten auf der Schieberaußenfläche wieder in die Höhe.
  • Die soeben beschriebene Art der Steuerung kann auf alle Motoren mit zwei, vier und sechs Hüben unter Verwendung eines beliebigen Brennstoffes, bei Explosionsmotoren mit zwangsmäßiger oder nichtzwangsmäßiger Speisung, bei Verbrennungsmotoren mit oder ohne Einspritzung, bei Dampfmotoren, bei Betrieb mit verdichteter oder verdünnter Luft, bei Pumpen, bei Kompressoren usw. angewendet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen, bei welcher der Drehschieber zusätzlich zu seiner Winkeldrehung eine Aufundabbewegung von kleinem Hub in Richtung seiner Drehachse mittels eines Servomotors ausführt, dessen Ringkolben mit dem Drehschieber befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung, in welcher der Ringkolben beweglich ist, in dem Kopf des Motorzylinders ausgebildet ist. -a. Drehschiebersteuerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume (i8, ig) des mit Steuerkanälen versehenen Servomotors mit dem Arbeitsraum des Motorzylinders mittels in der Wandung des Drehschiebers angebrachter, mit den genannten Steuerkanälen zusammenwirkender Kanäle (zo; 2i) verbunden sind, die im Laufe der Schieberdrehung vor im festen Zylinderkopf vorgesehene Leitungen treten und dadurch die Verbindung mit dem Arbeitsraum des Zylinders herstellen. 3. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen r und z, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stelle der nach dem Zylinderkopf führenden einen oder mehreren Leitungen durch eine Lücke (;2:2) gebildet ist, welche sich zwischen den einander-- gegenüberliegenden Enden eines zur Abdichtung. dienenden Kolbenringes befindet. - - 4.. Drehschiebersteuerungnach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß die Ringenden des Kolbenringes nach einer gebrochenen Linie abgeschnitten sind, so daß zwischen- ihnen ein Durchgang (ZZ) mit plötzlich wechselnder Richtung übrigbleibt, dessen Länge und dessen Winkel nach Bedarf wählbar sind. 5. Drehschnebersteuerung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, um mit zwei in j e eine von den Zylinderkammern des pneumatischen Servornotors mündenden Kanälen und einem einzigen Steuerkanal im Zylinderkopf auszukommen, der mit einem Viertel der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle umlaufende Drehschieber den Eintritt des Betriebsmittels in die eine oder die andere Kammer des Servomotors entweder während des Verdichtungshubes oder während des Entspannungshubes des Motors herbeiführt. 6. Drebschiebersteuerung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf ein Querkanal (i5) angebracht ist, in den die den Zutritt der Gase zum Servomotor vermittelnden Kanäle münden und der -am Boden des Zylind,-rkopfes einen nach Stärke und Richtung enzwungenen Umlauf der im Arbeitsraum des Motorzylinders enthaltenden Gase herbeiführt. 7. Drehschiebersteuerung nach Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufweg für die Gase im Zylinderkopf durch seitliche Ausnehmungen (i4) gebildet wird, welche den Ein- und Austrittsöffnungen des Zylinders gegenüberliegen. -.und durch- - einen. Querkanal verbunden sind, - in welchem die Zündkerze untergebracht ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006056750A2 (en) * 2004-11-23 2006-06-01 Rcv Engines Limited A rotary cylinder valve internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006056750A2 (en) * 2004-11-23 2006-06-01 Rcv Engines Limited A rotary cylinder valve internal combustion engine
WO2006056750A3 (en) * 2004-11-23 2006-10-19 Rcv Engines Ltd A rotary cylinder valve internal combustion engine

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