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Drehschieber zur Steuerung von Verbrennungsmotoren Um die Leistung
von Verbrennungsmotoren zu steigern, hat man zur Vermeidung von Ventilen zahlreiche
Konstruktionen entwickelt, die als Schieber bezeichnet werden. Bekanntgeworden sind
Schieber von scheibenförmiger, walzenförmiger, auch kugelförmiger Ausbildung, die
aber den Nachteil haben, <iaß sie durch den Verbrennungsdruck von ihrem Sitz
abgedrückt werden, so daß komplizierte Dichtungsanordnungen erforderlich sind, um
die Spaltverluste klein zu halten. Außerdem sind sie teils wegen ihrer Form, teils
wegen der Anordnung nicht in der Lage, genügend Wärme abzuführen, so claß Cberhitzungen
und gegebenenfalls Anfressungen erfolgen. Weiterhin sind kegelförmige Drehschieber
bekanntgeworden, deren Aufbau verhältnismäßig einfach ist. Dabei fällt die Kegelachse
mit der Achse des Arbeitskolbens zusammen oder liegt ihr parallel. Die kegelförmige
Anordnung hat aber den Nachteil, da13 ein Längslager den axial wirkenden Verbrennungsdruck
aufnehmen und daß mit Rücksicht auf die Kegelfläche dies Lager sehr genau eingestellt
werden muß, weil einerseits die Anpressung der rotierenden Kegelfläche an die fest
stehende Gegenfläche nicht zu hoch werden darf, zum andern aber, weil zwecks Vermeidung
der Spaltverluste doch ein verhältnismäßig inniger Kontakt zwischen der rotierenden
und der fest stehenden Kegelfläche erzielt werden muß. Bei den starken Temperaturschwankungen
im Motor ist aber diese genaue Einstellung des Kegelschiebers kaum in der erforderlichen@Weise
durchzuführen, so daß die Gefahr des Einfressens vorliegt oder aber bei zu großem
Spalt zu große Verluste und ein zu schlechter Wärmeübergang zu befürchten sind.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß
der Erfindung
vorgeschlagen, einen zylindrischen, etwa kolbenförmigen, rotierenden Schieber zu
verwenden, in welchem sich ein Steuerschlitz befindet, der nacheinander die Einlaßöffnung
und die Auslaßöffnung steuert. Falls die Zündkerze sich in der Höhe des Drehschiebers
befindet, muß sie natürlich eine solche Position erhalten, daß im Augenblick der
Zündung der Steuerschlitz dem Zündvorgang die Ausdehnung in den Explosionsraum gestattet.
Allerdings steht dem nichts im Wege, die Zündkerze in einer solchen Höhe anzubringen,
daß sie nicht von der Mantelfläche des zylindrischen Drehschiebers zeitweilig abgedeckt
wird. Doch kann gerade der Wärmehaushalt der Zündkerze, insbesondere bei hochbeanspruchten
Motoren, es wünschenswert machen, sie zeitweilig abzuschirmen. In diesem Falle ist
sie in Drehschieberhöhe anzuordnen. In Spezialfällen kann man auch zwei Zündkerzen
umschaltbar anordnen, eine in Drehschieberhöhe und eine darunter. Die Achse dieses
zylindrischen Drehschiebersfällt ganz oder annähernd mit der Kolben-bzw. Zylinderachse
zusammen und kann mit Rücksicht auf eine genügende Wärmeabfuhr gestaltet werden,
also die erforderliche Oberfläche ohne weiteres erhalten. Der Steuerschlitz erstreckt
sich in schräger Führung oder auch in anderer zweckmäßiger Gestaltung von der dem
Arbeitskolben zugekehrten Grundfläche des zylindrischen Schiebers zur Mantelfläche
hin. Der in Längsrichtung der Schieberachse wirkende Gasdruck wird durch ein im
Zylinderkopf angebrachtes Längslager aufgenommen, dessen genaue Einstellung jedoch
ohne große Bedeutung für die Wirkungsweise des Schiebers ist, im Gegensatz zu den
Verhältnissen bei der kegelförmigen Gestaltung des Schiebers. Durch die Form des
Steuerschlitzes entsteht eine radiale Komponente des Explosionsdruckes, welche im
Augenblick der Zündung, wenn der Steuerschlitz gerade mit der Zündeinrichtung koinzidiert
und sich somit der Einlaß- bzw. Auslaßöffnung etwa diametral gegenüber befindet,
den Schieber festdichtend gegen Einlaß- und Auslaßöffnung preßt. Die Abdichtung
des rotierenden Steuerschiebers gegen die Atmosphäre kann, wie beim Arbeitskolben,
durch Kolbenringe erfolgen. Es hängt aber von den Umständen ab, ob man die Dichtung
durch Kolbenring (oder Ringe) oder durch genaue Einpassung des Drehschiebers unter
Herbeiführung günstiger Reibungsbedingungen oder noch auf andere Weise bewirkt.
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Die gekennzeichnete Anordnung zeichnet sich durch große Einfachheit
aus und ist in der Abbildung schematisch dargestellt. Mit A ist der Arbeitskolben
bezeichnet, der entsprechend der Pfeilrichtung eine hin und her gehende Bewegung
ausführt, während mit S der rotierende Steuerkolben bezeichnet ist, in welchem sich
der Steuerschlitz St befindet, der in der gezeichneten Anordnung gerade einer als
Auslaß bezeichneten Öffnung gegenübersteht. Die Form des Schlitzes, die in der Umfangsrichtung
entsprechend den Steuerbedingungen gestaltet sein muß, erhält im übrigen eine solche
Ausbildung, daß im Explosionsaugenblick eine entsprechende Druckkomponente den dichten
Abschluß der Ein- und Auslaßöffnung bewirkt. Der Steuerzylinder wird im übrigen
zweckmäßig hohl ausgeführt. Damit ist die :Möglichkeit gegeben, eine besonders günstige
Kühlung mittels Flüssigkeiten oder Gasen durchzuführen. Durch die Pfeile Z1 und
Z_2 sind die beiden möglichen Anordnungen der Zündkerzen angedeutet: Z_1 in Höhe
des Drehschiebers erfordert eine richtige Placierung an der Peripherie, bei der
Placierung in der Höhe Z2 ist die Kerze der Einwirkung des Drehschiebers entrückt.
Im übrigen ist es nicht unbedingt erforderlich, eine rotierende Bewegung des Steuerzylinders
anzuwenden, 1 vielmehr kann man durch entsprechende Anordnung der Zündung sowie
der Ein-und Auslaßöffnung auch mit einer hin und her gehenden Drehbewegung die Steuerung
bewirken. Im allgemeinen muß die Rotation des Steuerschiebers mit der halben Tourenzahl
der Motorwelle vor sich gehen. Allerdings läßt sich bei Anbringung mehrerer Steuerschlitze
die Tourenzahl in ganzzahligen Verhältnissen herabsetzen. Es muß nur die Bedingung
erfüllt sein, daß kein Steuerschlitz etwa im ungeeigneten Augenblick Einlaß oder
Auslaß freigibt. Gerade in solchen Fällen wird man zur Vereinfachung die Zündung
in der Position Z, in der Abbildung anordnen.
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Die Vorteile der gekennzeichneten Anordnung zeigen sich nun besonders
deutlich darin, daß man eine Beweglichkeit des Drehschiebers in Richtung der Zylinderachse
vorsehen kann. Eine solche Beweglichkeit, die auch eine während des Betriebes durchführbare
Veränderung des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht, läßt sich ohne weiteres einrichten,
etwa durch Verstellbarkeit des den Längsdruck des Schiebers aufnehmenden Längslagers.
Auch eine zur Behebung des Klopfens vorgesehene periodische Bewegung, die von einer
geeigneten Feder aufgenommen werden könnte, ist ohne weiteres zu verwirklichen,
da die Anordnung bezüglich der Position des Drehschiebers in axialer Richtung in
weiten Grenzen unempfindlich ist.