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Steuerung von Ringschiebermotoren.
Bei den bekannten, an den Zylinderköpfen steuernden sternförmigen Ringsehiebermotoren erfolgt im allgemeinen derzeit die Steuerung des Ringsehiebers derart, dass bei stillstehendem Steuerring der die Steuerung besorgende Zylinderstern entgegengesetzt zur Kurbelwelle umläuft und im einfachen direkten Verhältnis der Zylinderanzahl ins Langsame untersetzt ist.
Trotz dieser Untersetzung ergeben sich Gleitgesehwindigkeiten der Steuerschieber, die sieh ungünstig auswirken und häufig höher sind als die Kolbengeschwindigkeiten der betreffenden Maschine. Auch die Leistungsverluste durch die Steuerschieberreibung, die mit der dritten Potenz der Gleit- gesehwindigkeit zunehmen, werden bei der bekannten Art der Steuerung unerträglich. Da auch die Zahl der Steuergruppen und Kerzen bei diesem Steuersystem geringer ist als die Zahl der Zylinder im Stern, ergibt sich eine sehr hohe thermische Belastung der Kerzen gegenüber dem gleiehzylindrigen Ventilmotor. Diese Schwächen des derzeitigen Ringschiebermotors erwiesen sich als ein schwerwiegendes Hindernis für seine Fortentwicklung.
Im Gegensatz zur herrschenden Auffassung, dass die eingangs geschilderte Steuerung für Ringschiebermotoren die einzig mögliche sei, wurde das Vorhandensein einer gesetzmässigen arithmetischen Reihe von Steuerungsmöglichkeiten aufgefunden. Diese sind auf dem Wege der Erhöhung der Zahl der Steuergruppen im Steuerring, bei gleichzeitiger Veränderung der Untersetzung von Kurbelwelle zu Zylinderstern zu erreichen. Die gesetzmässigen Zusammenhänge zwischen Steuergruppenzahl und Untersetzung lassen sich durch die folgenden Gleichungen festlegen : Für den Viertaktmotor :
EMI1.1
EMI1.2
und eine beliebige Zahl beim Zweitakter.
In Fig. 1 ist die bekannte Ringschiebersteuerung für einen Motor mit einem Fünf-Zylinderstern schematisch dargestellt ; Fig. 2 zeigt als Beispiel der Anwendung der Erfindung einen Sonderfall der Ringsehiebersteuerung für einen nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Ringschiebermotor mit einem Fünf-Zylinderstern.
Die drei relativen Bewegungselemente sind : erstens die Kurbelwelle A mit dem Kurbelzapfen B, dem Pleuel C und dem Kolben D, zweitens der Zylinderstern H mit den aufgesetzten Zylindern 1, 2, 3, 4, 5, drittens der Steuerring E mit den Steuergruppen. Jede Steuergruppe liegt im Winkel ï und umfasst Auslass G, Einlass F und eine Kerze (I-III in Fig. 1) bzw. (IVII in Fig. 2).
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Die drei Bewegungselemente müssen durch Zahnradübersetzungen eine derart gesetzmässige Bewegung erhalten, dass das sinnvolle Arbeiten des Motors gewährleistet ist. Für die richtige Funktion des Motors ist es gleichgültig, welches der drei Bewegungselemente als relativ feststehend angenommen wird. In der Praxis wird zumeist der Steuerring festgelegt, wobei dann Zylinderstern und Kurbelwelle in bestimmter Untersetzung rotieren. Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der neuen Anordnung soll im folgenden die Kurbelwelle als feststehend betrachtet werden, da sich dann die Steuerungsvorgänge greifbarer veranschaulichen lassen.
Bei feststehender Kurbelwelle müssen sämtliche Zylinder im oberen Totpunkt B zünden. Beim Viertaktverfahren muss unter Überspringen des ausschiebenden Zylinders jeweils der übernächste Zylinder im oberen Totpunkt zur Zündung gebracht werden, was die Zündfolge 1, 3, 5, 2, 4 ergibt. Daraus ergibt sich die Feststellung, dass Viertaktmotoren nur mit ungerader Zylinderzahl ausgeführt werden können, Zweitaktmotoren aber mit jeder Zylinderzahl.
Bei relativer Festlegung der Kurbelwelle im oberen Totpunkt sind die notwendigen Winkelbewegungen α für den nächsten zündenden Zylinder und ss für die nächste zündende Kerze. Je nach Vor-oder Nacheilung ergibt sich daraus die notwendige zwangläufige Übersetzung der beiden sieh bewegenden Elemente : Steuerring und Zylinderstern.
In Fig. 1 ist die bekannte Steuerung bei einem Fünf-Zylinder-Viertaktmotor dargestellt, bei dem der Zylinderstern mit 1/5 der Umdrehungen der Kurbelwelle entgegengesetzt umläuft und drei Steuergruppen vorhanden sind.
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
EMI2.4
<tb>
<tb> Zylinderstern <SEP> Steuerril1g <SEP> Kurbelwelle
<tb> ss <SEP> 0
<tb> oder <SEP> 2/5 <SEP> U <SEP> : <SEP> 3/7 <SEP> U <SEP> 0
<tb> oder <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 0
<tb>
EMI2.5
EMI2.6
<tb>
<tb> - <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> :-15
<tb>
EMI2.7
EMI2.8
EMI2.9
<tb>
<tb> Zylinderstern <SEP> Steuerring <SEP> Kurbelwelle
<tb> g <SEP> ou
<tb> oder <SEP> # <SEP> U <SEP> : <SEP> # <SEP> U <SEP> : <SEP> 0
<tb> oder <SEP> 16 <SEP> 15 <SEP> 0
<tb>
oder bei relativer Festlegung des Steuerril1ges, wozu die Werte mit - 15 zu addieren sind :
EMI2.10
<tb>
<tb> 1 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> :-15
<tb>
Der Zylinderstern dreht demnach mit # der Kurbelwellendrehzahl in entgegengesetzter Richtung.
Die Gleitgeschwindigkeit ist demnach gegenüber der Anordnung gemäss Fig. 1 auf ein Drittel gesenkt, die Leistungsverluste auf 1/". Die Zahl der Steuergruppen und Kerzen ist mehr als verdoppelt und ihre thermische Belastung auf mehr als die Hälfte vermindert. Die nach den vorstehenden Formeln zur Verfügung stehende mehrfache Möglichkeit der Steuerung von Ringschiebermotoren ermöglicht eine derartige Wahl von Übersetzung und Kerzenzahl, dass den eingangs geschilderten technischen Anforderungen entsprochen werden kann und der technischen Entwicklung der Ringschiebermotoren von Seite der Steuerung keine Hindernisse mehr im Wege liegen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung von Viertakt-Ringschiebermotoren, dadurch gekennzeichnet, dass bei relativer Festlegung des Steuerrings der Verhältniswert von Kurbeldrehzahl zur Zylindersterndrehzahl ein ungerades Vielfaches der Zylinderzahl des Sterns ist und die Steuergruppenanzahl dem genannten halben Verhältniswert vermehrt oder vermindert um Vs entspricht.
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