EP0873468B1 - Drehschiebersteuerung für verbrennungsmaschinen und kolbenpumpen - Google Patents

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EP0873468B1
EP0873468B1 EP96932597A EP96932597A EP0873468B1 EP 0873468 B1 EP0873468 B1 EP 0873468B1 EP 96932597 A EP96932597 A EP 96932597A EP 96932597 A EP96932597 A EP 96932597A EP 0873468 B1 EP0873468 B1 EP 0873468B1
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rotary valve
cylinder
cylinder head
valve control
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/028—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves having the rotational axis coaxial with the cylinder axis and the valve surface not surrounding piston or cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/10—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with valves of other specific shape, e.g. spherical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the invention relates to a rotary slide control for Internal combustion engines and piston pumps with one Cylinder head, in which a rotationally symmetrical, dome-shaped, with one coupled with a drive Rotary valve is arranged rotatable about the cylinder axis and in the cylinder head at least one intake port and at least one outlet channel provided, and in Rotary slide valve one with the inlet channel and the outlet channel Corresponding control opening are provided, in which in the area of the inlet duct and the outlet duct at least on the side of the cylinder facing the A freely rotatable sealing ring is arranged, the rotary valve is driven in the middle and the Cylinder head and the cylinder on both sides of the Rotary valve are provided with cooling channels.
  • the technical problem underlying the invention therefore consists in the known known Rotary valve control with regard to their Reliability, resilience, service life and Improve thrift.
  • the rotatable Seals have a multiple function. Because now regardless of the rotation of the rotary valve mechanically or preferably hydraulically driven they are also lubricated and cooled.
  • the sealing rings on the outside i.e. the one on the cylinder opposite side of the rotary valve not only seal the Rotary valve from the inlet and outlet channels, but they also act as thrust bearings around which the Pistons generated and acting on the rotary valve Dampen compressive forces.
  • the sealing rings which act as axial bearings, also prevent a possible vibration of the rotary valve when changing the load during the operation of the device. This allows the wall thickness of the rotary valve at the same time reduce so that less heat is stored in it and the momentum caused by their mass be reduced.
  • the suspension unit can also be fitted with in their spring characteristics of controllable springs to be - for example in one application Internal combustion engine - the engine characteristics to the Adjust requirements and for example a higher one To be able to achieve torque.
  • Fig. 1 are the cylinder 7 with the arranged therein Recognize piston 9 and the cylinder head 8.
  • cylinder head 8 and cylinder 7 have cavities 10 for receiving Coolant.
  • the rotary valve 1 provided with a collar 11 arranged.
  • the upper end of the collar 11 is non-positively provided with a drive wheel 12.
  • the Middle part of the cylinder head 8 has a cup-shaped Well 13 on, in the bottom of an opening for the Inclusion of an ignition device, for example one Spark plug is provided.
  • the suspension device 16 switched on.
  • the exhaust port 6 can be seen in the cylinder head 8, which compared to the rotary valve 1 by rotatable Sealing rings 2 and 3 are sealed. Sealing rings 14 and 15 are also used to seal the collar 11 against the Cylinder 7 and the cylinder head 8 are provided.
  • Fig. 1 is in the area of the outer Edge of the rotary valve 1 in the cylinder head 8 circumferential channel available, which via the opening 17th communicates with the outside atmosphere.
  • the sealing rings 3 are also axial bearings trained so that the compression of the Damp the rotary valve acting forces. If one during the operation of the device controllable Suspension device 16 is used, the Ejection clock of the device can be influenced the operating characteristics adapted and for example a higher torque can be achieved.
  • FIG. 2 shows the relative position in a snapshot the opening 4 in the rotary valve 1 opposite the inlet channel 5 and the exhaust port 6 in the cylinder head 8 at one certain rotational position of the rotary valve 1.
  • the rotary valve 1 is arranged in the center of the cylinder head. Due to the coolant contained in the cavities 10 Cylinder 7 and cylinder head 8 and thus also the Rotary valve 1 cooled.
  • the facing the rotary valve 1 Surfaces of the cylinder head 8 and the cylinder 7 are on adapted the spherical shape of the rotary valve 1.
  • the rotating sealing rings 2 and 3 which - as shown - installed on both sides of the inlet and outlet duct for the required sealing during operation.
  • the degree of compression is not caused by a glowing valve limited.
  • the flow in the inlet and outlet channels becomes by approx. 40% compared to valve actuated inputs and Exhaust openings improved.
  • One by valve springs power loss caused does not occur.
  • the speed limit is shifted to higher speeds. The The engine runs more smoothly and quietly. The better one Utilization of the fuel leads to protection of the Environment.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschiebersteuerung für Verbrennungsmaschinen und Kolbenpumpen mit einem Zylinderkopf, in dem ein rotationsymmetrischer, kalottenförmiger ,mit mit einem Antrieb gekoppelter Drehschieber um die Zylinderachse drehbar angeordnet ist und im Zylinderkopf wenigstens ein Einlaßkanal und wenigstens ein Auslaßkanal vorgesehen, sowie im Drehschieber eine mit dem Einlaßkanal bzw. dem Auslaßkanal korrespondierende Steueröffnung vorgesehen sind, bei dem im Bereich des Einlaßkanals und des Auslaßkanals wenigstens auf der dem Zylinder zugewandten Seite des Drehschiebers ein frei drehbarer Dichtring angeordnet ist, der Drehschieber mittig angetrieben ist und der Zylinderkopf und der Zylinder zu beiden Seiten des Drehschiebers mit Kühlkanälen versehen sind.
Eine solche Drehschiebersteuerung ist bekannt ( DE-A- 43 12 492 ).
Es ist eine andere Drehschiebersteuerung bekannt (DE-PS-911 791). Bei dieser bekannten Drehschiebersteuerung ist der Drehschieber am Rand mit einer Verzahnung versehen, welche im Eingriff mit einem am Ende einer Welle angeordneten Ritzel steht. Außerdem ist der Zylinderkopf und damit der Drehschieber durch außen auf dem Zylinderkopf angeordnete Kühlrippen gekühlt.
Diese bekannte Drehschiebersteuerung weist den Nachteil auf, daß der Drehschieber gegenüber den Öffnungen im Zylinderkopf keine ausreichende und für eine hohe Lebensdauer erforderliche Abdichtung besitzt. Außerdem erscheint die Kühlung des Drehschiebers nicht ausreichend zu sein.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, die eingangs genannte bekannte Drehschiebersteuerung im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit, Belastbarkeit, Lebensdauer und Sparsamkeit zu verbessern.
Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung weisen die drehbaren Dichtringe eine Mehrfachfunktion auf. Weil sie nun unabhängig von der Rotation des Drehschiebers ständig mechanisch oder vorzugsweise hydaulisch angetrieben werden, werden sie gleichzeitig auch geschmiert und gekühlt.
Die Dichtringe auf der Außenseite, d.h.der vom Zylinder abgewandten Seite des Drehschiebers dichten nicht nur den Drehschieber gegenüber den Einlaß- und Auslaßkanälen ab, sondern sie wirken auch als Axiallager, um die durch den Kolben erzeugten und auf den Drehschieber wirkenden Druckkräfte zu dämpfen.
Die als Axiallager wirkenden Dichtringe verhindern auch ein mögliches Vibrieren des Drehschiebers beim Lastwechsel während des Betriebes der Vorrichtung. Dies erlaubt gleichzeitig die Wandstärke des Drehschiebers zu verringern, so daß in ihm weniger Wärme gespeichert wird und die durch ihre Masse verursachten Schwungkräfte verringert werden.
Die in den Antrieb des Drehschiebers eingeschaltete, in Drehrichtung wirkenden Federungseinrichtung, welche mechanisch oder hydraulisch wirken kann, gestattet eine Schwankung der Kreisgeschwindigkeit des Drehschiebers. Eine derartige Schwankung wird beispielsweise durch die wechselnden Druckverhältnisse im Zylinder verursacht. Durch den abgefederten Antrieb des Drehschiebers wird die Drehbewegung des Drehschiebers vergleichmäßigt und stoßförmige Belastungen des Antriebsystems verhindert.
Die Federungseinheit kann erforderlichenfalls auch mit in ihrer Federcharakteristik steuerbaren Federn ausgeführt sein, um -beispielsweise in der Anwendung in einem Verbrennungsmotor- die Motorcharakteristik an die Erfordernisse anpassen und beispielweise ein höheres Drehmoment erzielen zu können.
Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 enthalten. Sie ist nachstehend anhand eines in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen :
Fig. 1
den Längsschnitt entlang der Linie AB in Fig. 2 durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2
schematisch die Anordnung der Öffnungen in Zylinderkopf und Drehschieber bei der Vorrichtung gemäß Fig.1.
In Fig. 1 sind der Zylinder 7 mit dem darin angeordneten Kolben 9 und der Zylinderkopf 8 zu erkennen. Zylinderkopf 8 und Zylinder 7 weisen Hohlräume 10 zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit auf. In einem entsprechend gestalteten Hohlraum zwischen dem Zylinder 7 und dem Zylinderkopf 8 ist der mit einem Kragen 11 versehene Drehschieber 1 angeordnet. Das obere Ende des Kragens 11 ist kraftschlüssig mit einem Antriebsrad 12 versehen. Das Mittelteil des Zylinderkopfes 8 weist eine topfförmige Vertiefung 13 auf, in deren Boden eine Öffnung für die Aufnahme einer Zündvorrichtung, beispielsweise einer Zündkerze, vorgesehen ist. Zwischen das Antriebsrad 12 und den Kragen 11 ist die Federungseinrichtung 16 eingeschaltet.
Im Zylinderkopf 8 ist der Auslaßkanal 6 zu erkennen, welcher gegenüber dem Drehschieber 1 durch drehbare Dichtringe 2 und 3 abgedich tet ist. Dichtringe 14und 15 sind auch zur Abdichtung des Kragens 11 gegenüber dem Zylinder 7 und dem Zylinderkopf 8 vorgesehen.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist im Breich der äußeren Kante des Drehschiebers 1 im Zylinderkopf 8 ein umlaufender Kanal vorhanden, welcher über die Öffnung 17 mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.
Die Dichtringe 3 sind gleichzeitig als Axiallager ausgebildet, so daß sie die von der Kompression auf den Drehschieber wirkenden Kräfte dämpfen. Wenn eine während des Betriebes der Vorrichtung steuerbare Federungseinrichtung 16 verwendet wird, kann der Ausstoßtakt der Vorrichtung beeinflußt werden.Dadurch kann die Betriebscharakteristik angepaßt und beispielsweise ein höheres Drehmoment erzielt werden.
Fig. 2 zeigt in einer Momentaufnahme die relative Stellung der Öffnung 4 im Drehschieber 1 gegenüber dem Einlaßkanal 5 und dem Auslaßkanal 6 im Zylinderkopf 8 bei einer bestimmten Drehstellung des Drehschiebers 1.
Der Drehschieber 1 ist mittig zum Zylinderkopf angeordnet. Durch das in den Hohlräumen 10 enthaltene Kühlmittel sind Zylinder 7 und Zylinderkopf 8 und damit auch der Drehschieber 1 gekühlt. Die dem Drehschieber 1 zugewandten Flächen des Zylinderkopfes 8 und des Zylinders 7 sind an die Kalottenform des Drehschiebers 1 angepaßt. Durch den dadurch vorhandenen engen Kontakt des Drehschiebers mit dem gekühlten Zylinderkopf 8 und Zylinder 7 erfolgt auch eine gute Kühlung des Drehschiebers.
Die drehbaren Dichtringen 2 und 3, welche - wie gezeigt - beidseitig von Ein- und Auslaßkanal eingebaut sind, sorgen für die erforderliche Abdichtung während des Betriebes.
Die auf der Kugelfläche des Drehschiebers 1 gleitenden drehbaren Dichtringe 2,3 bilden einen wesentlichen Vorteil der Vorrichtung.
Weitere Vorteile der vorgeschlagenen Lösung sind : Der Verdichtungsgrad wird durch kein glühendes Ventil beschränkt. Die Strömung in Einlaß- und Auslaßkanal wird um ca. 40% gegenüber von durch Ventile betätigte Ein- und Auslaßöffnungen verbessert. Ein durch Ventilfedern verursachter Leistungsverlust tritt nicht ein. Die Drehzahlgrenze ist nach höheren Drehzahlen verschoben. Der Lauf des Motors ist gleichmäßiger und leiser. Die bessere Ausnutzung des Treibstoffes führt zu einer Schonung der Umwelt.

Claims (3)

  1. Drehschiebersteuerung für Verbrennungsmaschinen und Kolbenpumpen mit einem Zylinderkopf (8) ,in dem ein rotationssymmetrischer kalottenförmiger mit einem Antrieb gekoppelter Drehschieber (1) um eine Zylinderachse drehbar angeordnet ist und im Zylinderkopf (8) wenigstens ein Einlaßkanal (5) und wenigstens ein Auslaßkanal (6) vorgesehen, sowie im Drehschieber (1) eine mit dem Einlaßkanal (5) bzw. dem Auslaßkanal (6) korrespondierende Steueröffnung (4) vorgesehen sind, bei dem im Bereich des Einlaßkanals (5) und des Auslaßkanals (6) wenigstens auf der dem Zylinder (7) zugewandten Seite des Drehschiebers (1) ein frei drehbarer Dichtring (14) angeordnet ist, der Drehschieber mittig angetrieben ist und der Zylinderkopf (8) und der Zylinder (7) zu beiden Seiten des Drehschiebers mit Kühlkannälen (10) versehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) der einen Kragen (11) aufweisende Drehschieber (1) mit einem Antrieb unter Zwischenschaltung einer in Umfangsrichtung wirkenden Federungseinrichtung (16) gekoppelt ist,
    b) die drehbaren Dichtringe (2,3) mit einem gesonderten Antrieb gekoppelt sind,der ständig und unabhängig von der Rotation des Drehschiebers vorhanden ist,
    c) die auf der vom Zylinder(7) abgewandten Seite des Drehschiebers angeordneten Dichtringe (2) als Axiallager ausgebildet sind ,
    d) die Dichtringe (2,3) mit einer Schwierung und Kühlung versehen sind.
  2. Drehschiebersteuerung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kragen (11) des Drehschiebers (1) und dem Zylinderkopf (7) Dichtringe (14,15) vorgesehen sind.
  3. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der äußeren Kante des Drehschiebers (1) im Zylinderkopf (8) ein umlaufender Kanal vorhanden ist, welcher über wenigstens eine Öffnung (17) mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.
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