DD146198A5

DD146198A5 - CIRCULAR MOTOR VALVE

Info

Publication number: DD146198A5
Application number: DD21563979A
Authority: DD
Inventors: Phillip R Hopkins
Original assignee: Phillip R Hopkins
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1981-01-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Ventilanordnung fuer Verbrennungskraftmaschinen. Durch die Erfindung wird eine Ventilanordnung in Form einer umlaufenden Welle vorgeschlagen, die einfach und billig herzustellen ist, eine genaue Einstellung des Zuendzeitpunktes gewaehrleistet und neben einer besseren Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches eine wesentliche Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine ermoeglicht. Die Aufgabe, die Funktions- und Arbeitsweise einer derartigen Ventilanordnung zu verbessern, wird dadurch geloest, dasz die Welle mit einem diametralen Durchgang versehen ist, dessen Querschnittsflaeche in der Richtung der Wellenmittellinie mindestens die Groesze des Zylinderradius hat und in Umfangsrichtung eine Groesze aufweist, die mindestens 1/16 des Wellenumfanges betraegt. Zwischen der wellenfoermigen Ventilanordnung und dem Zylinderkopf sind verbesserte Dichtungen angeordnet, waehrend die Kurbelwelle ueber Kraftuebertragungseinrichtungen mit den umlaufenden, wellenfoermigen Ventilen verbunden ist.The invention relates to an improved valve arrangement for internal combustion engines. The invention proposes a valve arrangement in the form of a revolving shaft, which is simple and inexpensive to manufacture, ensures precise adjustment of the ignition time and, in addition to better combustion of the fuel-air mixture, enables a substantial increase in the power of the internal combustion engine. The object of improving the function and operation of such a valve assembly is achieved by providing the shaft with a diametrical passage whose cross-sectional area in the direction of the shaft centerline has at least the magnitude of the cylinder radius and has a circumferential extent which is at least 1/16 of the shaft circumference. Between the shaft-like valve assembly and the cylinder head improved seals are arranged, while the crankshaft is connected via power transmission devices with the rotating, wavy valves.

Description

12 576 56 -A- 12 576 56 -A-

Umlaufendes Motorenventil der ,Erfindun^;_Circulating engine valve of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Ventilvorrichtung in Form eines umlaufenden Motorenventils für Verbrennungskraftmaschinen·The invention relates to an improved valve device in the form of a revolving engine valve for internal combustion engines.

Charakteristik^ Lösungen:Characteristic ^ Solutions:

Zur Steuerung von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere zum Zuführen des Kraftstoff-Luftgemisches und zum Abführen des verbrannten Gasgemisches sind bereits zahlreiche Ausführungen von Ventilanordnungen bekannt, die mit Hubventilen oder drehenden Ventilen (Schiebern) ausgerüstet sindFor the control of internal combustion engines, in particular for supplying the fuel-air mixture and for discharging the combusted gas mixture numerous designs of valve arrangements are already known, which are equipped with lift valves or rotating valves (slides)

So sind beispielsweise wellenartige Ventile bekannt, in denen gegenüberliegende Durchgänge in der Welle angeordnet sind· Diese Ventile überspannen den Zylinder und ermöglichen durch ihre gegenüberliegenden Öffnungen das Ansaugen bzw. Ausströmen des Gasgemisches· Die Probleme bei den dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden Ventilen lagen vor allem darin, daß bei ihnen das Zündgemisch nicht gut abgedichtet war und Gas ausströmen konnte. Thus, for example wave-like valves are known in which opposite passages are arranged in the shaft · These valves span the cylinder and allow through their opposite openings the suction or discharge of the gas mixture · The problems with the valves of the prior art were mainly in that with them the ignition mixture was not well sealed and gas could escape.

215639215639

Ziel der Erfindung;·.Object of the invention;

Die Vorteile der Erfindung liegen in der Ausschaltung von Ventilfedern und von pilzförmigen Ventilen, die zur Zeit etwa 10 % oder mehr der gelieferten oder produzierten Leistung des Motors verbrauchen. Es kann ein direktes und unbehindertes Ein- und Ausströmen erfolgen, und es gibt keine Ventilfläche in der Bahn des Gemisches wie bei den gegenwärtigen Motoren· Die Bestandteile sind so ausgeführt, daß sie sehr widerstandsfähig sind.Durch den Einsatz der Erfindung kann die Anzahl der Verschleißteile reduziert werden. Das System ist für alle Viertakt-Kolbenmotoren geeignet und funktioniert bei Kraftstoffeinspritzung und bei geschichtetem Gemisch im Zylinder· Es eignet sich auch für Dieselkraftstoff, der sehr hohe Verdichtungsverhältnisse erfordert. Die erfindungsgemäßen Wellen und Abdichtungen ersetzen eine ganze Anzahl von Teilen, die schätzungsweise etwa 80 betragen und normalerweise zur Erzielung der gleichen Wirkung in einem normalen V8-Motor gewöhnlich vorhanden sind, so daß die Kosten für solche Motoren reduziert werden« Infolge der Drehbewegung und durch die Ausschaltung von Ventilfedern kann sich der Motor bei erhöhten Drehzahlen mit einer resultierenden höheren Leistung bei gleicher Verdichtung drehen. Wird die Erfindung bei einem Motor mit geschichtetem Gemisch im Zylinder angewandt, kann die Kammer für das fette Gemisch wirksamer als bei normalen Motoren gestaltet werden, wodurch sich eine höhere Leistung bei weniger Auspuffgasen ergibt, da das Kraftstoff-Luft-Gemisch gründlicher verbrannt wird·The advantages of the invention are the elimination of valve springs and mushroom valves that currently consume about 10% or more of the engine's power delivered or produced. There can be direct and unimpeded inflow and outflow, and there is no valve area in the path of the mixture as in the present engines. The components are designed to be very durable. By employing the invention, the number of wear parts can be reduced be reduced. The system is suitable for all four-stroke piston engines and works with fuel injection and with stratified mixture in the cylinder. It is also suitable for diesel fuel, which requires very high compression ratios. The shafts and seals of the present invention replace a number of parts, which are estimated to be about 80, and are usually present to achieve the same effect in a standard V8 engine, thus reducing the cost of such motors Elimination of valve springs, the engine can rotate at increased speeds with a resulting higher performance with the same compression. When the invention is applied to a stratified-mixture engine in the cylinder, the rich-rich chamber can be made more efficient than normal engines, resulting in higher performance with less exhaust gas since the fuel-air mixture is burnt more thoroughly.

Pari ejjun g^ ,„des _mm We sens der _n Er fin dun ^ i_m Pari ejjun g ^, "the _mm We sens of He _n fin dun ^ i _m

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät nach anschließender Beschreibung zur Verfügung zu stellen, das in der Herstellung einfach und billig ist, in seiner Arbeitsweise sehr nützlich und wirkungsvoll ist und zur Verringerung der Umweltverschmutzung ausgelegt ist·The object of the invention is to provide a device as described below which is simple and inexpensive to manufacture, is very useful and effective in its operation and is designed to reduce environmental pollution.

215 639215 639

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Öffnungen oder Bohrungen in der V/elle eine bestimmte Größe haben und diese Größe in der Umfangsrichtung ¹/16 des Wellenumfanges entspricht, vde anschließend ausführlicher erläutert wird·According to the invention the object is achieved in that the openings or holes in the V / elle have a certain size and that size corresponds in the circumferential direction is ^1/16 of the shaft periphery, VDE will be explained in detail subsequently ·

Das Drehventil unterscheidet sich insofern von den Ventilen des bisherigen Standes der Technik, daß ein direkter durch die V/elle führender Weg für das Ansaugen und Ausstoßen vorhanden ist, der «ine kontinuierliche Drehbewegung der V/elle mit genauer Zündeinstellung für einen Viertakt-Kolbenniotor ermöglicht« Die Zündeinstellung ist möglich, weil die Umfangsweite der Öffnung im wesentlichen ¹/16 des Wellenumfanges beträgto Die erfindungsgemäße Welle hat zur Verhinderung der Gasausströmung sowohl Längs- als auch Ringdichtungen.The rotary valve differs from the prior art valves in that there is a direct, all-in-one-way, suction and exhaust path that allows for continuous rotation of the precise timing ignition cylinder for a four-stroke piston engine "the ignition timing is possible because the circumferential width of the opening essentially ¹ / 16th of the shaft circumference beträgto the shaft of the invention has to prevent the gas leakage longitudinal and ring seals both.

Ausführun/^sbeispiel:Ausführun / ^ SExample:

Wmgim. -.Hi innDi imimwmiiw ιιίϊΊιΓ m»i Pn«.nmr. nanram-mtmn wo Wmgim. -Hi innDi imimwmiiw ιιίϊΊιΓ m »i Pn« .nmr. nanram-mtmn where

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden* In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment * In the accompanying drawings show:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Viertakt-Verbrennungsmotors;1 is a side view in section of a four-stroke internal combustion engine.

Pig. 2 eine Teilansicht auf der Ebene von Linie 2-2 in Pig. 1 und in Richtung der Pfeile betrachtet;Pig. 2 is a partial view at the level of line 2-2 in Pig. 1 and viewed in the direction of the arrows;

Pig. 3 eine Draufsicht im Querschnitt der oberen Zone von Pig. 1.Pig. 3 is a plan view in cross section of the upper zone of Pig. 1.

In Pigur 1'wird ein Verbrennungsmotor gezeigt und allgemein mit der Zahl 12 bezeichnet. Er besteht aus einem Block 14 mit einem von einer Ölwanne 16 überspannten unteren Ende, die in offener Verbindung mit dem unteren Ende der Zylinder steht, wie durch die Zahl 20 gezeigt wird, wobei die Ölwanne durch entsprechende Vorrichtungen wie den Bolzen 21 an dem Block befestigt ist« Das obere Ende des Blockes ist mit einem Kopf 18 versehen. In dem Block sind in demIn Pigur 1 ', an internal combustion engine is shown and generally designated by the number 12. It consists of a block 14 with a lower end spanned by an oil pan 16 which is in open communication with the lower end of the cylinders, as shown by the numeral 20, with the oil pan secured to the block by appropriate means, such as the bolt 21 is "The upper end of the block is provided with a head 18. In the block are in the

- 3a -- 3a -

-3-a- 215639-3-a-215639

Zylinder 20 hin- -und hergehende Kolben 22 vorhanden, öie beispielsweise durch eine Stange, wie die mit der Zahl 24 bezeichnete, mit einer KurbelwelleCylinder 20 reciprocating piston 22 present, öe example, by a rod, such as designated by the number 24, with a crankshaft

2iS6392iS639

28 bei 26 verbunden sind, und vor allem mit einem exzentrischen Teil derselben. Das Ende 30 der Kurbelwelle ist durch eine geeignete Vorrichtung mit einer Antriebswelle verbunden, und am anderen Ende 32 sitzt ein Getriebe oder eine andere Antriebsvorrichtung zum Eingriff mit einem Riemen, einer Kette oder anderen Vorrichtung zur Kraftübertragung an das Getriebe 38 am Ende einer Welle 36, die seitlich die obere Bndzone der Zylinder überspannt und durch Lager 42 und 44, die zwischen dem oberen Abschnitt 40 des Kopfes 18 und dem Block sitzen, gehalten werden.28 are connected at 26, and especially with an eccentric part of the same. The end 30 of the crankshaft is connected by a suitable device to a drive shaft, and at the other end 32 sits a gear or other drive device for engagement with a belt, chain or other device for transmitting power to the transmission 38 at the end of a shaft 36, which laterally spans the upper bounding zone of the cylinders and is supported by bearings 42 and 44 located between the upper portion 40 of the head 18 and the block.

In Fig. 2 ist die Welle 36 innerhalb eines durch den Kopf gehenden Tunnels drehbar, der allgemein mit der Zahl 41 bezeichnet ist und in dem sich auf gegenüberliegenden Seiten die diametral bei 43 und 53 angebrachten Öffnungen befinden. Wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht, ist der Kopf in der bevorzugten Ausführungsform mit einem Paar in gleicher Ebene liegenden Flächen 70 und 71 versehen, die an die obere Fläche 73 des Blockes anstoßen und durch die Bolzen 75 und 77 entsprechend daran befestigt sind. Der obere Abschnitt 40 des Kopfes, der die Kolbenzylinder überspannt, ist wie bei 46 in der mittleren längsverlaufenden Zone erhöht und neigt sich nach unten und außen zu den Abschnitten 70 und an dem Block 73, wie durch die Zahlen 45 und 45' angegeben ist, und wodurch sich die öffnung 43 im Gehäuse der Welle 36 befindet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders befindet sich gleichfalls in dem Kopf bei 81 eine öffnung, und in dem Kopf ist ein Tunnel vorhanden, in dem sich eine Welle 37 in gleicher Weise, wie oben im Zusammenhang mit Welle 36 erläutert wurde, dreht. Jede der Wellen hat eine durchgehende BohrungIn Fig. 2, the shaft 36 is rotatable within a head-going tunnel, indicated generally by the numeral 41, in which the openings diametrically located at 43 and 53 are on opposite sides. As clearly shown in Figure 2, in the preferred embodiment, the head is provided with a pair of in-plane surfaces 70 and 71 which abut the top surface 73 of the block and are secured thereto by bolts 75 and 77, respectively. The upper portion 40 of the head spanning the piston cylinders is raised at 46 in the central longitudinal zone and slopes downwardly and outwardly toward the sections 70 and at the block 73 as indicated by the numbers 45 and 45 '. and whereby the opening 43 in the housing of the shaft 36 is located. On the opposite side of the cylinder there is also an opening in the head at 81, and in the head there is a tunnel in which a shaft 37 rotates in the same way as explained above in connection with shaft 36. Each of the shafts has a through hole

1 56391 5639

bei 90 und 92, die diametral verläuft und vollkommen hindurchgeht und einen Durchmesser hat, der im wesentlichen 1/16 des Wellenumfangs beträgt. Sine der Wellen wird als die Ansaugwelle und die andere als die Auspuffwelle bezeichnet. In dem mittleren Abschnitt'des Kopfes befindet sich eine Bohrung 101 für eine Zündkerze 50, die zum Zünden eines Kraftstoffgemischs dient, das in einer anschließend zu beschreibenden Weise in die Kammer 103 gesaugt und aus dieser ausgestoßen wird.at 90 and 92 which is diametrical and passes completely and has a diameter substantially equal to 1/16 of the shaft circumference. Sine of the waves is referred to as the intake shaft and the other as the exhaust shaft. In the central portion of the head there is a bore 101 for a spark plug 50 which serves to ignite a fuel mixture which is sucked into and ejected from the chamber 103 in a manner to be described hereinafter.

Die Welle 36, auf der rechten Seite von Fig. 2, wird als Ansaugwelle bezeichnet und dient als Ansaugventil. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in den Stutzen 201 mit der in den Tunnel führenden Öffnung 203 gesaugt, so daß, wenn Kraftstoff und Luft durch die Öffnung 205 eingeleitet werden und die Welle mit der öffnung 53 ausgerichtet ist, Kraftstoff durch die öffnung 43 in die Kammer 103 gelangt und diese durch jene wieder verläßt. Da sich die Welle jedoch dreht, wird dieser Durchgang geschlossen, und zu diesem Zeitpunkt wird ein Funken an der Zündkerze 50 erzeugt, der zu einer Explosion führt, die den Kolben 22 nach unten drückt, und bei seinem Ansaughub wird sich die Bohrung 92 in der Welle 37 bis zur Ausrichtung mit der Bohrung 302 in dem Stutzen 303, der bei 305 mit dem oberen Ende des Kopfes verschraubt ist, gedreht haben, und der nach unten gehende Kolben wird die Gase durch die Öffnung 81 und den gegenüberliegenden durch die Welle 37 führenden Durchgang 92 bis zum Austritt aus der Öffnung 301 treiben.The shaft 36, on the right side of Fig. 2, is referred to as the intake shaft and serves as an intake valve. A fuel-air mixture is drawn into the port 201 with the opening 203 into the tunnel, so that when fuel and air are introduced through the opening 205 and the shaft is aligned with the opening 53, fuel through the opening 43 in FIG the chamber 103 passes and leaves them again. However, as the shaft rotates, this passage is closed, and at this point a spark is produced on the spark plug 50 which causes an explosion which pushes the piston 22 down and on its intake stroke the bore 92 in the Shaft 37 to align with the bore 302 in the nozzle 303, which is screwed at 305 to the upper end of the head, rotated, and the piston going down, the gases through the opening 81 and the opposite through the shaft 37 leading Drift passage 92 until it leaves the opening 301.

In Pig. 3 ist dargestellt, daß die Durchgänge 90 und 92 des Zylinders 20 länglich sind, d. h. jeder hat eine imIn Pig. 3, passages 90 and 92 of cylinder 20 are elongate, i. H. everyone has an im

56395639

wesentlichen axial verlaufende Mündung, die mit der Größe des gegenüberliegenden Zylinders übereinstimmtessential axially extending mouth, which coincides with the size of the opposite cylinder

Weiter ist in Fig. 3 dargestellt, und vor allem hinsichtlich der durch die Zahl 401 bezeichneten Öffnung, daß diese Öffnung in der Welle 1/16 des Umfangs der Welle 36 und 37 beträgt, die in der bevorzugten Ausführungsform gleich sind, d. h. die Größe zwischen den relativ langen Seiten 403 und 405 aufweisen, und diese sind so bemessen, daß sie etwa 80 % des Durchmessers von Zylinder und Kolben ausmachen und vorzugsweise zumindest so groß wie der Radius des Zylinders sind. Dies gilt für jeden der gegenüberliegend Durchgänge, die durch die die Drehventile umfassenden Wellen führen. Abdichtungsvorrichtungen sind an jeder Welle vorhanden. Diese Abdichtungsvorrichtungen weisen zwei Formen auf: Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind Randschlitze vorhanden, die in der Schraffurrichtung verlaufen, und in jedem sitzt ein Abdichtungselement 501 aus einem Stab mit einer Außenfläche 503, die mit der Innenseite des Kopfes bei der Drehung jederzeit in Berührung steht, wodurch eine Spülwirkung gegen die Innenfläche des Kopfes entsteht, die eine Abdichtung zur Verhinderung von Vorbeiblasen bildet. Zusätzliche Abdichtungselemente sitzen zwischen jedem der Zylinder und zwischen den Lagern, wie in Fig. 1 bei 42 gezeigt, und dem vergrößerten Abschnitt der Welle 36, wobei diese Abdichtungselemente durch die Zahl 601 bezeichnet sind und jeder Art Vorbeilblasen axial widerstehen. Diese Abdichtungselemente können herkömmliche Kolbenringe sein und sitzen in entsprechenden in den Wellen angebrachten Vertiefungen.Further, as shown in Fig. 3, and particularly with respect to the aperture indicated by the numeral 401, that aperture in the shaft is 1/16 of the circumference of the shaft 36 and 37, which in the preferred embodiment are the same, ie the size between have the relatively long sides 403 and 405, and these are sized so that they make up about 80 % of the diameter of the cylinder and piston, and preferably at least as large as the radius of the cylinder. This applies to each of the opposite passages that pass through the shafts comprising the rotary valves. Sealing devices are present on each shaft. These sealing devices have two shapes: As can be seen in Fig. 2, there are edge slots extending in the hatching direction, and in each one a sealing member 501 is made up of a rod having an outer surface 503 which is in rotation with the inside of the head at any time, whereby a rinsing action against the inner surface of the head is formed, which forms a seal for the prevention of blowby. Additional sealing members are seated between each of the cylinders and between the bearings, as shown at 42 in FIG. 1, and the enlarged portion of the shaft 36, these sealing members being designated by the number 601 and axially resisting any type of blow-by. These sealing elements may be conventional piston rings and seated in corresponding recesses mounted in the shafts.

In der bevorzugten Ausführungsform sind in der Vertiefung längsverlaufende Kanäle für die Schmierung zwischen der Außenfläche der Welle und der Innenfläche des durch den Kopf führenden Tunnels vorgesehen, wie durch die Zahl 902 gezeigt, die entsprechend durch ÖlMtungen 903 und 904 versorgt werden.In the preferred embodiment, longitudinal grooves are provided in the recess for lubrication between the outer surface of the shaft and the inner surface of the head-passing tunnel, as shown by the number 902, which are respectively supplied by oil ports 903 and 904.

Die Erfindung ist für Viertakt-(Otto-)Verbrennungsmoto- ren gedacht.The invention is (petrol) internal combustion engines intended for four-stroke.

Für Wasserkühlung sind geeignete durch die Wellen führende und im Motorblock angebrachte Öffnungen vorgesehen.For water cooling suitable through the waves leading and mounted in the engine block openings are provided.

Claims

576 56 "8" 2 f 5 6 3 9 R eporting pri ty: i

A rotary engine valve for an internal combustion engine having an engine block having at least one cylinder, a cylinder head spanning the cylinder, a piston reciprocating in the cylinder relative to the cylinder head, and valve means disposed in the cylinder head, the valve device having a cylinder head bearing A shaft which has a diametrical connection path and a part of the shaft spans a part of the cylinder, characterized in that the shaft-has a diametrical passage parallel to the center line, which is at least as large as the cylinder radius and in the circumferential direction has a size substantially ¹ / 16th of the circumference of the shaft amounts, wherein, with the piston connected to the crankshaft, and power transmission means connecting the crankshaft with the shaft containing the valve means provided between the shaft and the cylinder head gaskets and, ·

2 * Circulating engine valve according to item 1, characterized in that the seals have radially expanding sealing elements and are arranged in recesses of the shaft in the longitudinal direction ·

3 "revolving engine valve according to item 1, characterized in that in an internal combustion engine, two shafts, which span the cylinder (combustion chamber), are arranged.

156156

4 circulating engine valve according to point 1.-3 »characterized 'characterized in that a rotatable shaft has a dimentrale through-bore, which has a cross-sectional area of 1/16 of the circumference of the shaft *

Circulating engine valve according to item 1, characterized in that longitudinally extending hoses are provided stepwise in the distance and the seals are arranged in these recesses.

erzu ä / ... ropes drawings