DE10221130A1

DE10221130A1 - Rotary inlet cum exhaust valve for internal combustion engine consists of cylindrical body with curved cutout which can connect inlet manifold or exhaust manifold to combustion chamber

Info

Publication number: DE10221130A1
Application number: DE10221130A
Authority: DE
Inventors: Sascha Stephan Bendler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-12-04

Abstract

The internal combustion engine operates with the normal four- stroke cycle. The valve rotates, connecting the inlet port (20) to the cylinder (22) during the induction stroke, sealing the cylinder during the compression and power strokes, and connecting the exhaust port (12) to the cylinder during the exhaust stroke. The valve body may consist of a tube with a wide aperture (19), containing an arcuate filler with an aperture (18) forming the gas flow channel and containing channels for cooling fluid (17).

Description

Es ist bekannt, dass bisherige Brennkraftmaschinen die nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeiten, den Gaswechsel mittels Ventile für die Ein- und Auslassseite steuern. In der heutigen Mehrventiltechnik besitzen Brennkraftmaschinen meistens 4 Ventile pro Zylinder, davon dienen meistens 2 Ventile dem Gaseinlass und die anderen 2 Ventile dem Gasauslass. Bei diesen Brennkraftmaschinen werden meistens 2 Nockenwellen benötigt, die jeweils die Einlass- und Auslassventile mechanisch bewegen, so dass diese im Zyklus den Gaswechselprozess steuern. Damit die Auslassventile nicht einseitig wegbrennen, werden diese Ventile bei jedem Hub um sich selbst gedreht. Bei den Einlassventilen ist dieser Aufwand nicht nötig, da diese bei Funktion vom kalten Frischgas umspült werden. Durch die Verwendung von getrennten Ventilen für Ein- und Auslass, ist der Strömungsquerschnitt für die Gase immer eingeschränkt. Die nutzbare Querschnittsfläche für den Gaswechsel halbiert sich in etwa. Durch die meist runde Bauform der Ventile bleibt auch in der Mehrventiltechnik zwischen den Ventilradien immer ungenutzte Fläche übrig und der Ventilschaft verringert ebenso den Durchmesser des Strömungskanals. Hier durch entstehen, speziell bei höheren Drehzahlen, schnellere Gaswechselzyklen und daraus resultiert die schlechtere Gemischfüllung und Abgasentsorgung aus der Brennkammer. Leistungseinbusen bzw. Mehraufwendungen an Brennstoff und höhere Schadstoffausstöße sind die Konsequenz daraus. It is known that previous internal combustion engines operate on the four-stroke principle work, control the gas exchange by means of valves for the inlet and outlet side. In the Today's multi-valve technology mostly have 4 valves per Cylinders, mostly 2 valves are used for gas inlet and the other 2 valves for this Gas outlet. These internal combustion engines usually require 2 camshafts, which mechanically move the intake and exhaust valves so that they cycle control the gas exchange process. So that the exhaust valves do not burn away on one side, these valves are rotated around themselves with every stroke. With the intake valves is this effort is not necessary, since they are flushed with cold fresh gas when they are working. By using separate valves for inlet and outlet, the Flow cross-section for the gases is always restricted. The usable cross-sectional area for the Gas change roughly halves. The mostly round design of the valves also stays in multi-valve technology there is always unused space between the valve radii and the valve stem also reduces the diameter of the flow channel. Through here arise, especially at higher speeds, faster gas exchange cycles and the like the worse mixture filling and waste gas disposal results from the combustion chamber. Performance losses or additional expenditure on fuel and higher The result is pollutant emissions.

Durch den komplexen mechanischen Aufbau, werden für jeden Zylinder sehr viele Einzelteile benötigt. Als Mindestbedarf werden Bauteile wie folgt benötigt: Zylinderkopf mit unzähligen Kanälen und Fräsungen, Einlassventile, Auslassventil, Ventilschaftdichtungen, Ventilsitze, Ventildrehteller, Ventilfedern, Gegenscheibe und Keile, Hydrostößel oder Ventilspieleinstellmechanismen, Nockenwelle, gegebenenfalls Kipphebel, Stößelstangen oder Tellerscheiben, Nockenwellenlagerung, Simmerringe, Ventildeckeldichtung, Ventildeckel, Zylinderkopfdichtung und einiges mehr. Due to the complex mechanical structure, there are many for each cylinder Items needed. As a minimum, components are required as follows: cylinder head with countless channels and millings, inlet valves, outlet valve, Valve stem seals, valve seats, valve turntables, valve springs, counter washers and wedges, Hydraulic lifters or valve lash adjustment mechanisms, camshaft, if necessary Rocker arms, push rods or plate washers, camshaft bearings, oil seals, Valve cover gasket, valve cover, cylinder head gasket and much more.

Jedes Bauteil verursacht einen höheren Produktionsaufwand und auch eine gewisse Störanfälligkeit. Each component causes a higher production expenditure and also a certain one Susceptibility.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den höheren Bauteile Bedarf zu reduzieren, die Störanfälligkeit herabzusetzen und sogar bei einer plötzlichen Antriebsunterbrechung zwischen Kurbelwelle und Steuerwelle (z. B. der Zahnriemen reist) keine Beschädigung anderer Baugruppen zu verursachen, bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine muss eine bessere Brennkammerfüllung gewährleistet werden, der Abgaswert und der Emissionsausstoß muss verbessert werden, ökologische Schäden die durch defekte Zylinderkopfdichtungen bzw. verbrennendes Schmiermittel entstehen, oder durch die Undichtigkeit einer Ventildeckeldichtung verursacht austretende Schmiermittel entsteht, müssen verhindert werden, zudem sollen die Herstellungskosten wesentlich geringer ausfallen und der benötigte Energiebedarf zur Produktion gesenkt werden, ebenso soll die Wartungsfreundlichkeit erheblich verbessert werden. Ferner kann die Wasserpumpe kompakt integriert werden. The invention specified in claim 1 is based on the problem Reduce the need for higher components, reduce the susceptibility to faults and even at a sudden drive interruption between the crankshaft and the control shaft (e.g. the Timing belt travels) to cause damage to other assemblies at high Engine speeds must have a better combustion chamber filling guaranteed, the exhaust gas value and emissions must be improved, ecological damage caused by defective cylinder head gaskets or burning Lubricants are created or through the leakage of a valve cover gasket Lubricant escapes, must be prevented, and should also the manufacturing costs are significantly lower and the energy required Production will be reduced, and the ease of maintenance should also be significantly improved become. Furthermore, the water pump can be integrated compactly.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale (ggf. wörtliche Zitierung der Merkmale) gelöst. This problem is solved by the features listed in claim 1 (possibly literal citation of the characteristics) solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt der umfangreichen und komplexen Bauteile im wesentlichen bei vom Motorblock geteilter Bauweise aus dem Steuerkopf, der Steuerwelle, den Dichtfederringen und mindestens einem vorder- oder rückseitig angebrachten Deckel besteht. In beiden Bauformen entfällt der Ventildeckel und somit auch die Ventildeckeldichtung. Wartungsarbeiten sind nicht durchzuführen und bedürfen keine solche Öffnung. In der Bauart, wo der Steuerkopf komplett in den Motorblock integriert ist (einstückig Hergestellt), entfällt sogar die Zylinderkopfdichtung. Durch den Wegfall der Zylinderkopfdichtung wird die Robustheit der Brennkraftmaschine gesteigert und auch ggf. durch Undichtigkeit dieser die ökologische Belastung ausgeschlossen. Es wird der Vorteil erreicht, dass bei einer defekten Zylinderkopfdichtung kein Schmier- oder Kühlmittel in die Brennkammer oder in die Umwelt gelangt. Durch die geringe Anzahl der Bauteile und deren einfache Konstruktion, ist die Herstellung in wesentlich kürzerer Zeit möglich. Auch Materialanlieferung z. B. durch Zulieferanten verringern sich deutlich und daraus resultiert eine geringere Umweltbelastung bei der Herstellung. In der Fertigungsstraße ist die Montage in wenigen Schritten, sogar vollautomatisch denkbar, durchführbar. Ebenso reduziert sich die Störanfälligkeit deutlich, da nur noch die Steuerwelle rotiert. Andere Bauteilbewegungen im Steuerkopf bis auf die Abdichtvorrichtungen entfallen völlig. The advantages achieved with the invention are in particular that instead of extensive and complex components, essentially with those shared by the engine block Construction from the control head, the control shaft, the spring washers and at least a front or rear cover. Not required in both designs the valve cover and thus also the valve cover seal. Maintenance work is not to carry out and do not require such an opening. In the type where the control head is completely integrated in the engine block (made in one piece), even the Cylinder head gasket. By eliminating the cylinder head gasket, the robustness the internal combustion engine increased and possibly due to leakage this ecological pollution excluded. The advantage is achieved that with a defective cylinder head gasket no lubricant or coolant in the combustion chamber or in the environment arrives. Due to the small number of components and their simple Construction, production is possible in a much shorter time. Also Material delivery z. B. by suppliers decrease significantly and the result a lower environmental impact during production. It is in the production line Assembly in just a few steps, even fully automatic, conceivable. As well the susceptibility to faults is significantly reduced since only the control shaft rotates. Other Component movements in the control head except for the sealing devices are completely eliminated.

Durch das rotieren der Steuerwelle im Betriebszustand, ragen zu keiner Zeit Bauteile in die Brennkammer und dadurch ist eine Beschädigung bei einer Betriebsstörung z. B. durch eine gerissene Steuerverbindung mittels Kette, Zahnriemen oder Zahnrad nicht möglich. By rotating the control shaft in the operating state, components never protrude the combustion chamber and thereby damage in the event of a malfunction such. B. due to a broken control connection using a chain, toothed belt or gear possible.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Durch die Einbringung einer Buchse mit ggf. lagertechnischen Eigenschaften kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden. Bevor die Buchse in den Steuerkopf oder bei einstückiger Herstellung im Motorblock eingesetzt, eingepresst, eingeklebt oder geschweißt wird, können die Aussparungen der Kanäle und der Dichtfederstähle im Vorfeld von außen z. B. durchgängig oder im Halbschalenverfahren innenseitig eingebracht werden. Auch die komplette Herstellung der Buchse als Formteil mittels einer Gießform ist denkbar. Im Anschluss daran müssten die Oberflächen ggf. nachbearbeitet werden. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. By the introduction of a socket with any technical storage properties can do that Manufacturing processes are simplified. Before the socket in the control head or at one-piece manufacture used in the engine block, pressed, glued or is welded, the recesses of the channels and the spring steel in the Apron from the outside z. B. consistently or inside in a half-shell process be introduced. Also the complete manufacture of the socket as a molded part using a Casting mold is conceivable. After that, the surfaces might have to be reworked become.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Durch die Kanalanordnung und Gestaltung besonders im Hinblick auf die Kanalfräsung zur Brennkammer, ergibt sich die doppelte Nutzung des Kanals und somit die wesentlich höhere nutzbare Kanalquerschnittsfläche die sogar größer sein kann als der Zylinderquerschnitt selbst. Durch die größere Querschnittsfläche kann bei schnellen und kurzen Steuerzyklen mehr Gas ein- und ausströmen. Hieraus ergeben sich die Vorteile, dass durch eine vollständige Brennkammerfüllung eine höhere Explosionskraft erzielt wird und durch den noch ausreichenden Anteil an Sauerstoff im Frischgas, der Brennstoff vollständiger verbrennen kann. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 3. By the channel arrangement and design especially with regard to the channel milling Combustion chamber, there is double use of the channel and thus the essential higher usable channel cross-sectional area that can even be larger than that Cylinder cross-section itself. Due to the larger cross-sectional area, fast and short gas cycles in and out more gas. This has the advantages that a full explosion chamber filling achieves a higher explosive power and the sufficient amount of oxygen in the fresh gas, the fuel can burn more completely.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 angegeben. Durch die Rotationsbewegung der Steuerwelle entsteht an den äußeren Flächen der Welle und der Steuerkopfbohrung oder der Buchseninnenseite, Reibung. Durch ein geeignetes Schmiermittel (z. B. Öl) kann die Reibung vermindert werden. Auch verhindert das Schmiermittel fast vollständig Gasdurchwanderungen. Damit aber kein Schmiermittel in die Brennkammer gelangt, muss dieser Film zuvor abgestreift werden. Ebenso ist es sinnvoll den Schmiermittelfilm auch im Ein- und Auslasskanal abzustreifen. Dazu werden Dicht- bzw. Abstreiffederstähle in mindestens einfacher Ausführung benötigt. Die Dichtfederstähle umschließen die Welle in radialer Weise und in vertikaler bzw. in parallel zur Welle liegender Weise. Durch die radiale Abdichtung wird die Dichtheit zur eventuell benachbarten Brennkammersteuerung gewährleistet. Die Fräsungen für die Dichtstähle können auch für den Zu- und Ablauf des Schmiermittels benutzt werden. Hierbei müsste bei den abstreifenden Stählen das Schmiermittel ablaufen können und bei den anderen Dichtstählen ein Zulauf statt finden. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 4. By the rotational movement of the control shaft occurs on the outer surfaces of the shaft and the control head bore or the inside of the bushing, friction. By a suitable one Lubricants (e.g. oil) can reduce friction. That also prevents Lubricant almost completely gas migration. So that no lubricant in this film has to be stripped off beforehand. It is the same it makes sense to strip off the lubricant film in the inlet and outlet channels as well. To do this Sealing or wiper spring steels in at least a simple version are required. The Sealing spring steels enclose the shaft in a radial manner and in a vertical or in parallel to the wave lying way. Due to the radial seal, the tightness may become neighboring combustion chamber control guaranteed. The millings for the sealing steels can also be used for the inlet and outlet of the lubricant. This would have to the lubricant can drain off the stripping steels and the others Sealing steels take place.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 5 angegeben. Durch einen Zusatzkanal im Steuerkopf gegenüber der Brennkammeröffnung, kann Umgebungsluft dem Abgas zwischen dem Verdichten-Takt und Arbeits-Takt beigemischt werden. Dadurch wird das Abgasabführungssystem schon im Steuerkopf gekühlt und durch den höheren Sauerstoffanteil im Abgassystem können die durch Sauerstoffmangel nicht verbrannten Brennstoffpartikel nachverbrannt werden. Durch die bessere Kühlung des Abgasabführungssystems, können giftige CO₃ Verbindungen vermindert werden. Der Gasfluss im Zusatzkanal kann durch mindestens eine Membrane auf eine Richtung begrenzt werden, ist aber je nach Position nicht unbedingt erforderlich, da diese Möglichkeit auch die Steuerwelle bieten kann. Es muss gewährleistet sein, dass Ab- oder Frischgase nicht durch diesen Zusatzkanal ausströmen können. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 5. Through an additional channel in the control head opposite the combustion chamber opening, ambient air can be mixed with the exhaust gas between the compression cycle and the work cycle. As a result, the exhaust gas discharge system is already cooled in the control head, and the higher oxygen content in the exhaust system means that the fuel particles that are not burned due to lack of oxygen can be combusted. The better cooling of the exhaust gas discharge system can reduce toxic CO ₃ compounds. The gas flow in the additional duct can be limited to one direction by at least one membrane, but is not absolutely necessary depending on the position, since this option can also be provided by the control shaft. It must be ensured that waste or fresh gases cannot flow out through this additional duct.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 6 angegeben. Durch die Einfachheit der Steuerung, entfällt die Montage von Bauteilen die in die Brennkammer ragen oder von dort aus montiert werden müssen. Auch die Anzahl der Kanalfräsungen kann durch Einbringung einer Buchse wie sie im Patentanspruch 2 erwähnt wird wesentlich minimiert werden. Dadurch kann der Motorblock auch einstückig hergestellt werden. Die Einbringung der Steuerwelle ggf. die der Buchse und der anderen Bauteile kann seitlich erfolgen. Es ist der Vorteil geboten, dass die Herstellung vereinfacht werden kann und defekte Zylinderkopf- oder Ventildeckeldichtungen nicht mehr vorkommen können. Wartungs- bzw. Reparaturarbeiten sind trotz dieser Bauweise zügiger und unkomplizierter durchzuführen. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 6. By the simplicity of the control, the assembly of components in the combustion chamber is eliminated protrude or must be assembled from there. Also the number of channel cuts can by introducing a socket as mentioned in claim 2 be significantly minimized. As a result, the engine block can also be produced in one piece become. The introduction of the control shaft, if necessary, that of the bushing and the other components can be done laterally. The advantage is that manufacturing is simplified and defective cylinder head or valve cover gaskets can no longer occur can. Maintenance and repair work are quick and despite this construction easier to perform.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 7 angegeben. Durch die seitliche Montage der Steuerwelle und ggf. die der Buchse, ist es sinnvoll eine axiale Fixierung der Steuerwelle zu treffen. Ebenso ist es sinnvoll die Steuerwelle auch in axiale Richtung zu Lagern. Der oder die Deckel können dann z. B. eine Lagerbaugruppe und oder einen Dichtring aufnehmen. Der oder die Deckel können aber auch nur zur Begrenzung bzw. der axialen Lagerung dienlich sein. Der oder die Deckel werden beispielsweise mit einer geeigneten Dichtung mit dem Steuerkopf, oder bei einstückiger Bauweise mit dem Motorblock, verschraubt. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 7. By the lateral mounting of the control shaft and, if necessary, that of the socket, it makes sense to use an axial one To fix the control shaft. It is also useful to use the control shaft in axial Direction to camp. The lid or the z. B. a bearing assembly and or take up a sealing ring. The lid or lids can also only be used for Limitation or the axial storage may be useful. The lid (s) will be for example, with a suitable seal with the control head, or with a one-piece Construction with the engine block, screwed.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 8 angegeben. Durch eine sichelförmige Aussparung an der Steuerwelle im Bereich der Brennkammer kann diese aus einem Vollmaterial hergestellt werden. Auch die Herstellung mittels einer Gießform ist ggf. möglich. Ein Nacharbeitung der Oberflächen müsste dann noch erfolgen. Sinnvollerweise ist eine hohle Welle die baulich leichtere Methode und bietet gegenüber der Vollwelle nicht nur eine Gewichtseinsparung sondern auch nutzbaren Raum z. B. zur Flüssigkeitskühlung. Es muss nur sichergestellt werden, dass keine Flüssigkeit in den Gaswechselaustausch gelangt oder umgekehrt. Dazu muss in die Hohlwelle mit ausreichender Wandstärke, die je nach Bauart unterschiedlich dick ausfallen kann, ein Vollrundkörper oder ein Formteil mit geeigneter Eigenschaft und sichelförmiger Aussparung bei verbleibendem Rand mit einer geeigneten Mindeststärke eingesetzt bzw. geschraubt, gepresst, geklebt oder geschweißt werden. Dieser Vollrundkörper oder das Formteil könnte vor der Integrierung mit Querbohrungen versehen werden, damit z. B. ein Kühlmittel wie Luft oder eine Flüssigkeit, diese durchströmen kann. Diese Querbohrungen bieten zusätzlich eine Materialerleichterung ohne eine wesentliche statische Abschwächung zu erzielen. Durch den Einsatz eines solchen Körpers ergibt sich auch der Vorteil, dass die Hohlwelle statisch versteift wird, was besonders bei dem auf die Welle von außen einwirkendem Explosionsdruck erforderlich sein kann. Das ist im Wesentlichen von der Wandstärke der Hohlwelle und den technischen Gegebenheiten abhängig. Durch eine Kühlung ergäbe sich ein weiterer Vorteil, dass die Welle einer geringeren Hitzebelastung und dadurch einer geringeren Wärmeausdehnung ausgesetzt ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine bessere Passgenauigkeit im laufenden Betrieb erreicht wird und daraus resultiert eine bessere Dichtigkeit bzw. ein kleineres Spaltmaß welches die Dichtstähle ausgleichen muss. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 8. By a crescent-shaped recess on the control shaft in the area of the combustion chamber can these are made from a solid material. The production by means of a Mold may be possible. The surfaces would then have to be reworked respectively. It makes sense that a hollow shaft is the structurally easier method and offers compared to the solid shaft not only a weight saving but also usable Space z. B. for liquid cooling. It just has to be ensured that none Liquid gets into the gas exchange or vice versa. To do this, go to the Hollow shaft with sufficient wall thickness, which varies depending on the design can fail, a full round body or a molded part with a suitable property and crescent-shaped recess with remaining edge with a suitable minimum thickness used or screwed, pressed, glued or welded. This Full round body or the molded part could be integrated with cross holes be provided so that z. B. a coolant such as air or a liquid, this can flow through. These cross holes also make material easier without achieving a significant static weakening. By using a Such a body also has the advantage that the hollow shaft is statically stiffened, which is particularly the case with the explosion pressure acting on the shaft from the outside may be required. That is essentially from the wall thickness of the hollow shaft and depending on the technical conditions. Cooling would result in another Advantage that the shaft has a lower heat load and therefore a lower Thermal expansion is exposed. This gives the advantage of being a better one Fit accuracy is achieved during operation and this results in a better Tightness or a smaller gap dimension which must compensate for the sealing steels.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 9 angegeben. Durch die Einbringung eines schneckenförmigen Spiralgewindes in die Hohlwelle, wie sie im Patentanspruch 8 erwähnt wird, ob vorderseitig oder rückseitig, gelangt durch die im Steuerkopf befindliche, oder in der einstückigen Bauform in dem Motorblock befindliche, Zulaufbohrung mit dem Rückschlagventil, welches ein Rücklauf der Flüssigkeit verhindert, Flüssigkeit in das Spiralgewinde und wird bei Rotation der Steuerwelle durch die Spiralsteigung fortbewegt. Die Flüssigkeit wird dadurch durch das Innere der Hohlwelle fortbewegt und kann am anderen Ende der Welle mittels des gleichen Verfahrens jedoch ohne Spiralgewinde und Rückschlagventil dem Flüssigkeitskreislauf zugeführt werden. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 9. By the introduction of a helical spiral thread in the hollow shaft, as in Claim 8 is mentioned, whether on the front or back, passes through the in Control head, or in the one-piece design in the engine block, Inlet bore with the check valve, which prevents the liquid from flowing back, Liquid in the spiral thread and is rotated by the control shaft Spiral slope moved. The liquid is thereby through the interior of the hollow shaft moves and can be at the other end of the wave using the same procedure, however can be fed to the liquid circuit without spiral thread and check valve.

Durch die hinzugeförderte Flüssigkeit steigt der Flüssigkeitsstand, so dass die Flüssigkeit auf der anderen Seite der Welle durch das Rückschlagventil in das Spiralgewinde gelangt. Der Vorgang wiederholt sich dann fortlaufend. Damit keine Flüssigkeit vor oder hinter dem spiralförmigen Gewinde entweichen kann, können dort einfache Dichtringe oder Flüssigkeit undurchlässige Lager eingesetzt werden. Das gleiche gilt für den Flüssigkeitsaustritt am anderen Ende der Welle. Sinnvoll ist, dass die Flüssigkeitsaustrittsöffnung mit dem Motorblockflüssigkeitszulauf verbunden wird, damit keine andere Flüssigkeitspumpe zur Kühlung erforderlich ist. Due to the added liquid, the liquid level rises, so that the liquid on the other side of the shaft through the check valve into the spiral thread. The process is then repeated continuously. So that no liquid in front or behind can escape the spiral thread, there simple seals or Liquid impermeable bearings can be used. The same applies to the Liquid leakage at the other end of the shaft. It makes sense that the Liquid outlet opening is connected to the engine block liquid inlet, so no other liquid pump is required for cooling.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is shown in the drawings and is in following described in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 Funktionsveranschaulichung der Rotationswelle in der Brennkraftmaschine Fig. 1 functional illustration of the rotation shaft in the internal combustion engine

Fig. 2 Verhältnismäßigkeit der Aussparung in der Rotationswelle im Vollschnitt D1 Durchmesser der Steuerwelle
P2 Mittelpunkt des Radius für die Aussparung
R2 Radius der Aussparung
R1 Radius der Aussparung
A1 Breite der Aussparung bis zur Symetrieachse
A2 Abstand des Punkt P2 zur Symetrieachse
A3 Breite der Aussparung bis zur Symetrieachse
19 Verbleibendes Material zur Abdichtung der Kanäle
22 Verbleibendes Material (kann entfernt ohne Beeinträchtigung der Funktion werden)

Fig. 2 proportionality of the recess in the rotary shaft in full section D1 diameter of the control shaft
P2 center point of the radius for the recess
R2 radius of the recess
R1 radius of the recess
A1 Width of the recess up to the axis of symmetry
A2 Distance from point P2 to the axis of symmetry
A3 Width of the recess up to the axis of symmetry
19 Remaining material for sealing the channels
22 Remaining material (can be removed without affecting its function)

Fig. 3 die Seitenansicht auszugsweise der Steuerwelle als Hohlwelle ohne Einsatz A4 Breite der Aussparung den Vollschnitt mittig A4
19 Verbleibendes Material zur Abdichtung der Kanäle

Fig. 3 is a side view of excerpts of the control shaft as a hollow shaft without insert A4 width of the cut the full cut in the center A4
19 Remaining material for sealing the channels

Fig. 4 Beispielkonfiguration einer Brennkraftmaschine oberhalb des Kurbeltriebs, jedoch ohne Kolben und Brennstofffestlegung, aber in geteilter Bauweise im Vollschnitt mittig der Brennkammer. 10 Motorblock
11 Steuerkopf
12 Auslasskanal (bei rechtslaufender Steuerwelle)
13 Befestigungsschrauben für den Kopf
14 Schmiermittelkanäle
15 Dichtfedervorrichtung
16 Dichtfedervorrichtung
17 Kühlmittelkanäle bzw. Bohrungen zur Gewichtsreduzierung
18 Aussparung in dem Einsatz in der Steuerwelle
19 Aussparung in der Steuerwelle
20 Einlasskanal (bei rechtslaufender Steuerwelle)
21 Vorrichtung zur Aufnahme einer Zünd- oder Brennstoffeinspritzvorrichtung

Fig. 4 example configuration of an internal combustion engine above the crank mechanism, but without pistons and fuel fixing, but in a split design in full section in the middle of the combustion chamber. 10 engine block
11 control head
12 outlet duct (with right-hand control shaft)
13 fastening screws for the head
14 lubricant channels
15 sealing spring device
16 sealing spring device
17 coolant channels or holes for weight reduction
18 recess in the insert in the control shaft
19 Cutout in the control shaft
20 inlet duct (with right-hand control shaft)
21 Device for receiving an ignition or fuel injection device

Fig. 5 Beispielkonstruktion einer Dichtvorrichtung zwischen Steuerwelle und der Bohrung im Steuerkopf bzw. Motorblock. P5 Raum in dem die Steuerwelle hineinkommt
31 Dichtfederringöffnung
32 Dichtfederringöffnung
33 Querverbindung bzw. horizontal Abstreifung und Abdichtung
34 Dichtfederring zur axialen Abstreifung und Abdichtung
35 Dichtfederring zur axialen Abstreifung und Abdichtung
36 Querverbindung bzw. horizontal Abstreifung und Abdichtung
Fig. 5 example construction of a sealing device between the control shaft and the bore in the control head or engine block. P5 space in which the control shaft enters
31 sealing ring opening
32 sealing ring opening
33 Cross connection or horizontal stripping and sealing
34 Sealing spring washer for axial stripping and sealing
35 Sealing spring washer for axial stripping and sealing
36 Cross connection or horizontal stripping and sealing

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung. There follows the explanation of the invention with reference to the drawings according to structure and if also according to the mode of operation of the illustrated invention.

Es zeigt in Fig. 1 das Funktionsverfahren wie sie im Patenanspruch 1 beschrieben wird. Der Kurbeltrieb und der Motorblock unterhalb dienen nur der Verdeutlichung und sind nicht Bestandteil des Patentanspruches. Auch wurde in dieser Zeichnung der Patentanspruch 5 nicht berücksichtigt. Das dargestellte Funktionsprinzip zeigt eine rechtläufige Drehbewegung (im Uhrzeigersinn) aller Wellen. It shows in Fig. 1 the functional method as described in claim 1. The crank mechanism and the engine block below serve only for clarification and are not part of the claim. Claim 5 was also not taken into account in this drawing. The functional principle shown shows a clockwise rotation (clockwise) of all shafts.

In der ersten Grafik links befindet sich die Brennkraftmaschine in der Phase des Ansaugens der Frischgase. Die Steuerwelle gibt den Einlasskanal und die Brennkammeröffnung frei, so dass das Frischgas durch die Abwärtsbewegung des Kolbens angesaugt werden kann. Durch das Drehzahlverhältnis der Steuerwelle zur Kurbelwelle von 1 Umdrehung zu 2 Umdrehungen, wird erreicht, dass bei Überschreiten des unteren Totpunktes die Öffnung der Brennkammer durch die Steuerwelle wieder verschlossen ist. In the first graphic on the left, the internal combustion engine is in the phase of Suction of the fresh gases. The control shaft gives the inlet duct and the Combustion chamber opening free, so that the fresh gas by the downward movement of the Piston can be sucked. By the speed ratio of the control shaft to Crankshaft from 1 turn to 2 turns, is achieved when exceeded bottom dead center, the opening of the combustion chamber through the control shaft again is closed.

In der zweiten Ansicht bewegt sich der Kolben vom unteren zum oberen Totpunkt und verdichtet das Frischgas. Bei dieser Bewegung hat sich die Kurbelwelle um weitere 180 Grad gedreht, wobei die Steuerwelle entsprechend dem Untersetzungsverhältnis nur um 90 Grad weitergedreht hat. Auf diesem Wege blieb die Brennkammeröffnung weiterhin durch die Steuerwelle verschlossen. In the second view, the piston moves from bottom to top dead center and compresses the fresh gas. During this movement, the crankshaft has turned another 180 degrees rotated, the control shaft according to the reduction ratio only by Turned 90 degrees. The combustion chamber opening remained in this way closed by the control shaft.

In der dritten Ansicht erreicht der Kolben und der Ablaufprozess die Arbeitsphase. Erkennbar ist, dass die Steuerwelle mittlerweile den Einlasskanal verschließt und den Auslasskanal frei gegeben hat, jedoch die Öffnung zur Brennkammer verschlossen hält. Je nach Bauart und Betriebsart der Brennkraftmaschine wird jetzt erst Brennstoff zugeführt oder durch eine Fremdzündvorrichtung entzündet. In beiden Fällen schiebt der Explosionsdruck den Kolben nach unten, so dass die Kurbelwelle sich weiterdreht und bei erreichen des unteren Totpunktes, die Steuerwelle schließlich die Öffnung zur Brennkammer freigibt. In the third view, the piston and the sequence process reach the working phase. It can be seen that the control shaft now closes the inlet channel and the Has released the outlet channel, but keeps the opening to the combustion chamber closed. Depending on the type and operating mode of the internal combustion engine, fuel is only now being used supplied or ignited by a spark ignition device. In both cases the Explosion pressure pushes the piston down so that the crankshaft continues to rotate and at reach bottom dead center, the control shaft finally opens to Releases the combustion chamber.

In der vierten Ansicht befindet sich der Kolben auf dem Weg zum oberen Totpunkt und schiebt das Abgas durch die Brennkammeröffnung in den Abgaskanal. Bei erreichen des oberen Totpunktes sind alle Kanäle offen. Dies ist nützlich, da das noch schnellströmende Abgas im Abgasabführungsrohr einen Sog in der Brennkammer erzeugt und durch die nachströmende Luft im Ansaugkanal eine spülende Wirkung der Brennkammer erzielt wird. Der Arbeitszyklus beginnt dann wieder von vorne und kann fortlaufend wiederholt werden. In the fourth view, the piston is on the way to top dead center and pushes the exhaust gas through the combustion chamber opening into the exhaust gas duct. When reaching the All channels are open at top dead center. This is useful because it is still fast flowing Exhaust gas in the exhaust pipe creates a suction in the combustion chamber and through the incoming air in the intake duct achieves a flushing effect of the combustion chamber becomes. The work cycle then starts all over again and can be repeated continuously become.

In der nächsten Zeichnung Fig. 2 wird die Steuerwelle im Vollschnitt als Vollkörper [19] dargestellt und dient im Wesentlichen nur zur Verdeutlichung der Fräsung des sichelförmigen Kanals. Damit der Strömungskanal nicht verjüngt wird, empfiehlt sich folgende Gesetzmäßigkeit. Um den Punkt [P2] wird im Radius [R2] die Steuerwelle zu jeder Brennkammer ausgespart. Der Steg [22] kann dabei ganz entfallen und dient nur in der Zeichnung zur Verdeutlichung. Der Radius [R2] entspricht x des Durchmessers der Steuerwelle [D1] und kann je nach Steuerzeitanpassung vergrößert oder verkleinert werden. Die Maßbezeichnung [A1] entspricht in der Grundfassung R des Durchmessers [D1] der Steuerwelle und die Maßbezeichnung [A2] die des S Durchmessers [D1]. Der radiale Verlauf der Aussparung ist nicht zwingend erforderlich und kann in der Verlaufsform von der Darstellung abweichen. Bei Veränderung der Verlaufsform kann ein anderes Strömungsverhalten verursacht werden, welches unter gewissen Vorraussetzungen erforderlich sein kann. In dieser Abbildung wurden andere Merkmale vernachlässigt. In the next drawing, FIG. 2, the control shaft is shown in full section as a solid body [19] and essentially serves only to illustrate the milling of the crescent-shaped channel. So that the flow channel is not tapered, the following law is recommended. Around the point [P2], the control shaft for each combustion chamber is recessed in the radius [R2]. The web [22] can be omitted entirely and is only used to illustrate the drawing. The radius [R2] corresponds to x the diameter of the control shaft [D1] and can be increased or decreased depending on the timing adjustment. The dimension designation [A1] corresponds in the basic version R of the diameter [D1] of the control shaft and the dimension designation [A2] corresponds to that of the S diameter [D1]. The radial course of the recess is not absolutely necessary and the shape of the course may differ from the illustration. If the shape of the curve changes, a different flow behavior can be caused, which may be necessary under certain conditions. In this figure, other features have been neglected.

In der nächsten Zeichnung Fig. 3 wird die Steuerwelle in der Seitenansicht und im Vollschnitt nur auszugsweise dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine hohle Welle wie sie im Patentanspruch 8 erwähnt wurde. In der Seitenansicht beschreibt die Maßbezeichnung [A4] die Breite der sichelförmigen Aussparung. Die Breite sollte der Kanalfräsungen entsprechen, kann jedoch je nach technischer Gegebenheit abweichend davon sein. Im Vollschnitt wird deutlich ersichtlich, dass die Welle hohl ist und ohne Vollkörper, der die Gase weich ablenkt, ausgerüstet ist. In dieser Abbildung wurden andere Merkmale vernachlässigt. In the next drawing Fig. 3, the control shaft is only partially shown in side view and in full section. It is a hollow shaft as mentioned in claim 8. In the side view, the dimension designation [A4] describes the width of the crescent-shaped recess. The width should correspond to the channel milling, but may vary depending on the technical circumstances. The full section clearly shows that the shaft is hollow and equipped without a full body that gently deflects the gases. In this figure, other features have been neglected.

In der nächsten Zeichnung Fig. 4 wird der Steuerkopf [11] in geteilter Bauweise (vom Motorblock [10] getrennt) mit der Steuerwelle als Hohlwelle [19] und eingesetzten Vollkörper [18] im Vollschnitt dargestellt. Die Kanäle [17] im Vollkörper [18] wären nutzbar wie sie im Patentanspruch 8 beschrieben wurden. Die Dichtstähle [16][15] sind in diesem Beispiel einstückig und umschließen die Steuerwelle mit ihrer Federkraft. Die Führung der Dichtstähle wird mittels schaftförmigen Aussparungen gewährleistet und kann im Steuerkopf oder wie im Patentanspruch 2 erwähnt in einer Buchse eingebracht sein, wobei die Buchse in der Zeichnung nicht berücksichtigt wurde. Der Punkt [14] dient der Schmiermittelzuführung, kann aber auch über die Schaftfräsungen erfolgen, wobei die Rückführung des Schmiermittels in dieser Zeichnung vernachlässigt wurde. Auch die Kühlmittelförderung wurde in dieser Zeichnung vernachlässigt. Der Punkt [20] zeigt den Einlasskanal und Punkt [12] den Auslasskanal bei einer rechtsdrehenden Steuerwelle. Ist die Steuerwelle linksläufig, so verdreht sich auch Ein- und Auslasskanal. Der Punk [21] zeigt eine Bohrung zur Aufnahme einer Fremdzündvorrichtung oder einer Brennstoffeinspritzvorrichtung. Die Schrauben [13] verbinden den Steuerkopf mit dem Motorblock [10], bei einer nicht einstückigen Bauweise. Die Brennkammer [22] befindet sich in diesem Beispiel unterhalb des Steuerkopfes, kann aber je nach technischen Gegebenheiten auch anders positioniert werden. In dieser Zeichnung wurden andere Merkmale vernachlässigt. In the next drawing Fig. 4, the control head [11] is shown in a split design (separated from the engine block [10]) with the control shaft as a hollow shaft [19] and full body [18] used in full section. The channels [17] in the full body [18] would be usable as described in claim 8. The sealing steels [16] [15] are in one piece in this example and enclose the control shaft with their spring force. The guiding of the sealing steels is ensured by means of shaft-shaped recesses and can be introduced into a bushing in the control head or as mentioned in claim 2, the bushing not being taken into account in the drawing. The point [14] is used for the lubricant supply, but can also be done via the shaft milling, with the return of the lubricant being neglected in this drawing. Coolant delivery was also neglected in this drawing. The point [20] shows the inlet duct and point [12] the outlet duct for a right-handed control shaft. If the control shaft rotates to the left, the inlet and outlet channels also twist. The point [21] shows a bore for receiving a spark ignition device or a fuel injection device. The screws [13] connect the control head to the engine block [10], if the construction is not in one piece. In this example, the combustion chamber [22] is located below the control head, but can also be positioned differently depending on the technical circumstances. In this drawing, other features have been neglected.

In der nächsten Zeichnung Fig. 5 wird der Dichtstahl verdeutlicht. Für die einfache Bauart, werden vier geöffnete Federstahlringe [34][35] im Versatz [31][32] zueinander angeordnet, die mit Querverstrebungen [33][36] bzw. Dicht- und Anstreifstählen oder anderen geeigneten Materialien fest verbunden sind. Im Beispiel wurden jeweils 2 Abstreifvorrichtungen (2 Ringe + 2 Streben) vorgesehen, die jedoch je nach technischer Gegebenheit in der Anzahl erweitert oder verringert werden können. Wichtig ist nur das der Innendurchmesser [P5] kleiner sein sollte als der Außendurchmesser Steuerwelle. Im Gegensatz zu den Kolbenringen bewegt sich hier nur die Steuerwelle innenseitig der Dichtringe. Wenn sich die Dichtringe mitdrehen sollen, dürfen die Querstreben nicht mit den offenen Dichtringen verbunden sein und ebenso müssen die Querstreben im Steuerkopf ggf. Buchse fest verankert sein, so dass nur eine einseitige Federbewegung in Richtung der Welle möglich ist. The sealing steel is illustrated in the next drawing in FIG. 5. For the simple design, four open spring steel rings [34] [35] are arranged in an offset [31] [32] to each other, which are firmly connected with cross struts [33] [36] or sealing and brushing steels or other suitable materials. In the example, two stripping devices (2 rings + 2 struts) were provided, which, however, can be expanded or reduced in number depending on the technical circumstances. It is only important that the inside diameter [P5] should be smaller than the outside diameter of the control shaft. In contrast to the piston rings, only the control shaft moves inside the sealing rings. If the sealing rings are to rotate, the cross struts must not be connected to the open sealing rings and the cross struts must also be firmly anchored in the control head, so that only one-sided spring movement in the direction of the shaft is possible.

Claims

1.Rotation shaft control for controlling the gas exchange in internal combustion engines, in particular for internal combustion engines with at least one cylinder, which operate according to the four-stroke control principle, characterized in that a shaft with a crescent-shaped recess closes or releases the control channels in the control head during rotation and thus controls the flow of gases.

2. Rotary shaft control according to claim 1, characterized, that the control head with at least one hole for receiving the Control shaft, or with at least one socket with storage properties is equipped to support the control shaft.

3. Rotary shaft control according to claim 1, characterized, that the control head with at least one inlet duct and a separate one Exhaust duct and equipped with at least one duct milling to the combustion chamber is. The channel milling to the combustion chamber can also be used for inflowing and escaping gases and the cross section can be less than or equal to and larger than that Be cylindrical surface.

4. Rotary shaft control according to claim 1, characterized, that the control head in the hole for receiving the control shaft with shaft-shaped depressions for receiving at least one simple one Sealing spring component group is equipped, whose function in the simultaneous Stripping of the oil film and gas seal is. The shaft-shaped depressions can also be used to transport the lubricant.

5. Rotary shaft control according to claim 1, characterized, that the control head with an additional hole opposite the combustion chamber Exhaust gas enrichment is equipped, the outer opening with a diaphragm valve is sealed against exhaust gases flowing back.

6. rotation shaft control according to claim 1, characterized, that the control head is not necessarily structurally separate from the engine block must be, but can also be completely manufactured in one piece.

7. Rotary shaft control according to claim 1, characterized, that the control head with at least one removable cover front or equipped on the back or on both sides so that the control shaft is fixed in the control head remains. Depending on the structural conditions, the required axial mounting can be in Control head can be accommodated.

8. rotation shaft control according to claim 1, is characterized by that the control shaft can be made from one solid material or from several individual assemblies is made to create cavities inside the shaft to be able to use them for cooling with air or water.

9. rotation shaft control according to claim 1, characterized, that if the control shaft with cavities and a helical part or Fully threaded piece is equipped, in the control head corresponding milling and Sealing devices are attached for sole water movement inside is usable.