DE10206331C1

DE10206331C1 - Gaswechselvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10206331C1
Application number: DE10206331A
Authority: DE
Inventors: Harald Kramm
Original assignee: Individual
Current assignee: KRAMM, HARALD, 50354 HUERTH, DE
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-02-15

Abstract

Um einen Verbrennungsmotor zu schaffen, dessen Steuerung des Gaswechsels einen möglichst geringen konstruktiven Aufwand erfordert, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Verbrennungsmotor eine im Zylinderkopf angeordnete Lochscheibe aufweist, die den Brennraum des Verbrennungsmotors auf seiten der Zündkerze abschließt und die auf der gegenüberliegenden Seite von einer Halterungsplatte überdeckt wird, wobei die Zündkerze im Zentrum der Halterungsplatte angeordnet ist und durch eine Öffnung im Zentrum der Lochplatte in den Brennraum ragt, daß die Lochscheibe zwei Schlitze besitzt, die jeweils eine dem Radius der Lochscheibe entsprechende Krümmung aufweisen und in einem unterschiedlichen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe befindlich sind, daß auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Lochscheibe in der Halterungsplatte, diese durchdringend, eine rohrförmige Zuführung und eine entsprechende Abführung verankert sind, die jeweils einem Schlitz zugeordnet sind und einen mit dem entsprechenden Schlitz identischen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe aufweisen, daß die Lochscheibe mittels einer Antriebsvorrichtung um seine zentrale Achse drehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaswechselvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.

Die Steuerung eines 4-Takt-Verbrennnungsmotors erfolgt Üb licherweise über eine unterschiedliche Anzahl von Ventilen, die den Gaswechsel regeln. Diese Einlaß- und Auslaßventile werden im allgemeinen direkt oder indirekt durch die Nocken einer rotierenden Nockenwelle betätigt.

Diese Konstruktionsweise ist aufwendig und weist einen re lativ hohen Verschleiß auf.

Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt, die diese Nachteile vermeiden sollen.

So wird beispielsweise in der DE 100 11 321 A1 ein Verbren nungsmotor mit Drehschieberanordnung zur Gaswechselsteue rung beschrieben. Bei diesem Verbrennungsmotor ist jeweils ein rohrförmiger Drehschieber für den Einlaß und den Auslaß vorgesehen, wobei das Gas durch den Drehschieber selber strömt. Die Steuerung des Verbrennungsmotors kann zwar durch die verwendeten Drehschieber vereinfacht werden, je doch erfordern die unabhängig voneinander rotierenden Dreh schieber und deren Abstimmung wiederum eine Konstruktion des Verbrennungsmotors, die einem gewissen Verschleiß un terliegt und störanfällig ist.

Bekannt sind auch Gaswechselvorrichtungen für Verbrennungs motoren, die eine rotierende Steuerscheibe mit Durch brechungen bzw. eine Lochscheibe aufweisen, die im Bereich des Zylinderkopfes angeordnet ist und über die die Steue rung des Gaswechsels erfolgt. Verschiedene Ausführungsfomen werden in der US 5,558,049 A, der DE 37 10 824 A1 und der JP 632 80 807 AA offenbart.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Gaswechselvorrichtung mit Lochscheibe für einen Verbren nungsmotor zu schaffen, bei der die Steuerung des Gaswech sels einen möglichst geringen konstruktiven Aufwand erfor dert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.

Dazu ist erfindungsgemäß eine Gaswechselvorrichtung für ei nen Verbrennungsmotor vorgesehen, bei der die Steuerung des Gaswechsels durch eine rotierende Lochscheibe erfolgt. Die im Zylinderkopf angeordnete bzw. den Zylinderkopf ausbil dende runde Lochscheibe schließt den Brennraum oberhalb ei nes Kolbens und im rechten Winkel zu dessen Hubbewegung ab und wird auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. der dem Brennraum abgewandten Seite von einer Halterungsplatte überdeckt. Im Zentrum der Halterungsplatte ist die Zündker ze angeordnet, die durch eine Öffnung im Zentrum der Loch scheibe in den Brennraum ragt.

Die Lochscheibe besitzt zudem zwei Schlitze, die jeweils eine dem Radius der Lochscheibe entsprechende Krümmung auf weisen. Die Schlitze befinden sich in einem unterschiedli chen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe. Auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Lochscheibe finden sich in der Halterungsplatte verankert eine rohrförmige Zuführung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und eine entsprechende Ab führung für die Abgase, die jeweils einem Schlitz zugeord net sind und einen mit dem entsprechenden Schlitz identi schen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe aufweisen.

Die Lochscheibe wird mittels einer Antriebsvorrichtung um seine zentrale Achse gedreht, wobei die Schlitze im Verlauf der Kreisbewegung den Brennraum zur Zuführung oder der Ab führung öffnen, so daß der Gaswechsel stattfinden kann.

Die Positionierung und Dimensionierung der Schlitze auf der Lochscheibe, durch die der zeitliche Ablauf bestimmt wird, wird vom Fachmann in Relation zur Bewegung des Kolbens bzw. der einzelnen Phasen des Verbrennungsvorgangs bei der Kon zeption des Motors vorgenommen.

Vorzugsweise besitzt die Lochscheibe an ihrem umlaufenden Rand zur Ausbildung einer Antriebsvorrichtung ein Zahnpro fil, über das die Lochscheibe, z. B. mittels einer Königs welle, angetrieben werden kann. Die Rotationsbewegung kann vorzugsweise von einer Lochscheibe auch auf die Lochschei ben weiterer Zylinder, die benachbart angeordnet sind, übertragen werden. Dazu sind Zahnräder zwischen den einzel nen Lochscheiben anzuordnen, wodurch bei allen Lochscheiben die Drehrichtung erhalten bleibt. Die Lochscheiben können jedoch auch direkt ineinander greifen, so daß eine gegen läufige Rotationsbewegung der Lochscheiben erfolgt. Dann muß nur die Anordnung der Schlitze bei den einzelnen Loch scheiben variiert werden.

Andere Antriebsmöglichkeiten über Zahnriemen, Ketten o. dgl. sind erfindungsgemäß ebenfalls möglich.

Undichtigkeiten und damit eine geringere Kompression im Be reich der Lochscheibe sind nicht zu erwarten. Es können aber auch zusätzliche Dichtungen verwendet werden. So kann die Lochscheibe auf seiten des Brennraums beispielsweise eine umlaufende Wulst aufweisen, in die seitlich ein Ab streifring wie bei dem Kolben eingepaßt ist, der an der In nenwandung des Brennraums anliegt. Entsprechend kann auch eine Abdichtung der Lochscheibe gegenüber der Halterungs platte vorgesehen werden.

Vorzugsweise besteht die Lochscheibe aus Keramik oder aus einem anderen üblicherweise zum Motorenbau verwendeten Werkstoff.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Gaswechsel vorrichtung eines Verbrennungsmotors wird vorteilhafterwei se eine durch den direkten Austritt der Abgase und des Ein tritts des Gemisches eine Leistungssteigerung gegenüber vergleichbar dimensionierten, in üblicher Weise gesteuerten Verbrennungsmotoren mit Ventilen erzielt.

Zudem wird durch den Wegfall der aufwendigen Ventiltechnik, d. h. der Ventile und Nockenwellen eine Gewichtsersparnis, eine geringere Verschleiß- und Reparaturanfälligkeit der Motorsteuerung sowie auch eine Senkung der Herstellungsko sten erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran sprÜchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen er läutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Detailansicht ein Verbrennungsmotor mit Lochscheibe zur Steuerung des Gaswechsels und

Fig. 2 in einer Aufsicht eine Lochscheibe des Verbren nungsmotors.

Der Verbrennungsmotor 100 weist einen Brennraum 10 auf, in dem ein Kolben 11 zur Durchführung einer Hubbewegung ange ordnet ist. Der Brennraum 10 wird oberhalb des Kolbens 11 durch eine Lochscheibe 12 abgeschlossen, die rund ist und an ihrem umlaufenden Rand 13 ein Zahnprofil 14, das nur in Fig. 1 dargestellt ist, aufweist. Oberhalb der Lochscheibe 12 befindet sich eine Halterungsplatte 15, die die Loch scheibe 12 in ihrem Abstand zum Brennraum 10 fixiert. Die Halterungsplatte 15 weist mittig eine Bohrung 16 mit Innen gewinde auf, in die eine Zündkerze 17 eingeschraubt ist, die durch eine zentrale Öffnung 18 in den Brennraum 10 ragt. Die Halterungsplatte 15 wird zudem von einer rohrför migen Zuführung 19 und Abführung 20 durchdrungen, die in der Halterungsplatte 15 verankert sind. Zuführung 19 und Abführung 20 weisen unterschiedliche Abstände zum Zentrum der Halterungsplatte 15 bzw. der Lochscheibe 12 auf. In der Lochscheibe 12 sind zwei Schlitze 21, 22 angeordnet, die jeweils eine Krümmung aufweisen, die dem Radius der Loch scheibe 12 entspricht. Zudem entspricht der Abstand der Schlitze 21, 22 den Abständen der Zuführung 19 und der Ab führung 20, 50 daß Zuführung 19 und Abführung 20 jeweils mit einem Schlitz 21, 22 korrespondieren. In das Zahnprofil 14 der Lochscheibe 12 greift ein auf einer Antriebswelle 23 festgelegtes Ritzel 24 ein, um die Lochscheibe 12 in eine Rotationsbewegung zu versetzen. Diese Rotationsbewegung wird auf die Lochscheiben 12 anderer, nicht dargestellter Zylinder durch ein Zahnrad 25 übertragen, so daß die Dreh richtung aller Lochscheiben 12 gleich ist.

Bezugszeichenliste

100

Verbrennungsmotor

10

Brennraum

11

Kolben

12

Lochscheibe

13

umlaufender Rand

14

Zahnprofil

15

Halterungsplatte

16

Bohrung

17

Zündkerze

18

Öffnung

19

Zuführung

20

Abführung

21

,

22

Schlitze

23

Antriebswelle

24

Ritzel

25

Zahnrad

Claims

1. Gaswechselvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (100), der eine in einem Zylinderkopf angeordnete runde Lochscheibe (12) aufweist, die zwei Schlitze (21, 22) besitzt, die jeweils eine dem Radius der Lochscheibe (12) entsprechende Krümmung aufweisen und in einem un terschiedlichen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe (12) befindlich sind, und wobei die Lochscheibe (12) mittels einer Antriebsvorrichtung um seine zentrale Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lochscheibe (12) einen Brennraum (10) des Ver brennungsmotors (100) oberhalb eines Kolbens (11) und im rechten Winkel zu dessen Hubbewegung abschließt und auf der dem Brennraum (10) abgewandten Seite von einer Halterungsplatte (15) überdeckt wird, wobei eine Zünd kerze (17) im Zentrum der Halterungsplatte (15) ange ordnet ist und durch eine Öffnung (18) im Zentrum der Lochscheibe (12) in den Brennraum (10) ragt und
daß auf der dem Brennraum (10) abgewandten Seite der Lochscheibe (12) in der Halterungsplatte (15), diese durchdringend, eine rohrförmige Zuführung (19) für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und eine entsprechende Abfüh rung (20) für die Abgase verankert sind, die jeweils einem Schlitz (21, 22) zugeordnet sind und einen mit dem entsprechenden Schlitz (21, 22) identischen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe (12) aufweisen.

2. Gaswechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für die Lochscheibe (12) durch ein am umlaufenden Rand (13) der Lochscheibe (12) befindliches Zahnprofil (14) und eine in das Zahnprofil (14) eingreifende Antriebswelle (23) mit Ritzel (24) ausgebildet ist.

3. Gaswechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für die Lochscheibe (12) durch ein am umlaufenden Rand (13) der Lochscheibe (12) befindliches Zahnprofil (14) und einen Zahnriemen bzw. eine Kette, die in das Zahnprofil (14) eingreift, ausgebildet ist.

4. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheiben (12) eines Verbrennungsmotors (100) mit mehreren Zylindern direkt oder indirekt zur Übertragung der Rotationsbewegung in Wirkverbindung stehen.

5. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12) aus Keramik besteht.

6. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12) gegen über dem Brennraum (10) des Verbrennungsmotors (100) abgedichtet ist.

7. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12) gegen über der Halterungsplatte (15) abgedichtet ist.