DE1751506A1

DE1751506A1 - Ventillose Motorsteuerung

Info

Publication number: DE1751506A1
Application number: DE19681751506
Authority: DE
Inventors: Jean Henvaux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-14
Filing date: 1968-06-11
Publication date: 1971-07-08
Also published as: NL6808390A; CH487335A; FR1573321A

Description

Titel: Ventillose Motorsteuerung

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine ventillose Motorsteuerung.

Die klassische Steuerung eines Motors ist die Gesamtheit der Vorrichtungen, welche die Zufuhr der Luft in reiner (Schweröl-Verbrennungsmotor) oder vergaster (Benzin-Explosionsmotor) Form und das Auslassen bzw. Auspuffen der verbrannten Gase erlauben. Diese klassische Steuerung besteht aus:

den Vorrichtungen zum Offnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnungen. Das sind ganz allgemein Ventile; .

den Vorrichtungen zur Synchronisation mit der Kolbenbewegung. Das sind die Nockenwelle und ihr Steuerungssystem (Ritzel, Ketten, Zahnradgetriebe);

den Vorrichtungen, die das Ventil unmittelbar betätigen (Druckzylinder, Ventilstößel, Kipphebel, Rückholfedern etc. ...).

Die Ventile sowie die sie beaufschlagenden Vorrichtungen bilden in allen Motoren eine Quelle des Ärgers, weil sie häufig Anlaß von sowohl unangenehmen als auch Kosten verursachenden Störungen sind.

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Aufgabe der Erfindung ist es, solche häufig die Motorsteuerung betreffenden Störungen auszuschalten und aus demselben Anlaß eine neue, viel einfacher gehaltene und daher im Herstellungspreis niedriger als bi3her liegende Steuerung zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Ventile der klassischen Motoren und die sie beaufschlagenden Vorrichtungen fortgelassen und durch eine Steuerwelle ersetzt, die mit Öffnungen bzw. Durchlässen versehen ist, welche die Zuführung und den Auslaß gewährleisten und sich im Zylinderkopf des Motors drehen sollen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist diese Steuerwelle mit der Bewegung des Kolbens mittels einer nach Art eines Malteserkreuzes ausgebildeten Mitnehmervorrichtung, welche die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in eine ruckweise fortschreitende Drehbewegung der Steuerwelle umformt, in Synchronisation gebracht.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Zylinderkopf des Motors, die in diesem sich drehende Steuerwelle sowie die nach Art eines Malteserkreuzes ausgebildete Mitnehmervorrichtung dieser Steuerwelle eine vom Motorblock gänzlich unabhängige und daher auswechselbare Einheit bilden. Für den Pail, daß das eine oder andere Teil verschlissen ist, wird daher ein Einheits-Austausch möglich, wodurch die Instandsetzungskosten merklich Verringert werden können.

Die Gegenstand der Erfindung bildende ventillose Motorsteuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Einlaß- und einem Auslaß-

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kanal versehene und sich im Zylinderkopf des Motors drehende Steuerwelle von einer nach Art eines an sich bekannten Malteserkreuzes ausgebildeten Mitnehmervorrichtung beaufschlagt ist, welche die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in eine ruckweise fortschreitende Drehbewegung der mit den Durchlässen bzw. Kanälen versehenen Y/elle umwandelt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem einen Viertakt-Explosions motor betreffenden Ausftihrungsbeispiel veranschaulicht.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der nach Art eines Malteserkreuzes ausgebildeten Mitnehmereinheit;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt der Steuerungseinheit; Fig. 3 eine Draufsicht der Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Kanalwelle;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt, der die Stellung des Einlaßkanals der Kanalwelle in Bezug auf die Zuführungsleitung bei im oberen Totpunkt befindlichen Kolben veranschaulicht;

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, die sich jedoch auf den Auslaßkanal und die Auspuffleitung bezieht 5

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, bei weloher der Motor allerdings vier Zylinder anstelle des einen in Fig. 2 aufweist;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Zeitabschnitte der Rotation und des Stillstandes der Kanalwelle in Bezug auf die Drehung der Antriebewelle veranschaulicht;

Pig· 9 -■ 24 aehematlsche Schnittansichten, welche die verschiedenen Stellungen aes Ein- und Auslaßkanals in Bezug auf die Zu-

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iAS ORKSINM. INSPECTED

führungs- und Auslaßleitung für vorgegebene aufeinanderfolgende Stellungen der Antriebswelle (also des Kolbens) zeigen.

Die Antriebswelle 1 überträgt die Rotationsbewegung unübersetzt auf eine Kreisscheibe 2, die mit zwei Fingern 3 und 3 sowie einem vorspringenden Bereich 4- versehen ist. Mittels der beiden Finger 3 und 3 überträgt die Scheibe 2 die Bewegung auf ein Malteserkreuz 5; die Scheibe 2 und das Malteserkreuz 5 bilden ein an sich bekanntes Mitnehmersystem, durch das die kontinuierliche Drehbewegung der Scheibe 2 in eine ruckweise fortschreitende Drehbewegung des Kreuzes 5 umgewandelt wird. Da die Scheibe 2 mit zwei Fingern 3 und 3 versehen ist, führt das Kreuz 5 eine Viertelumdrehung aus, während die Scheibe 2 eine halbe Umdrehung macht : das Kreuz 5 dreht also mit der Hälfte der Geschwindigkeit der Scheibe 2 und folglich auch mit der halben Geschwindigkeit der Antriebswelle 1.

Das Malteserkreuz 5 ist mit einer Schlitz- bzw. Kanalwelle 6 (Fig.4)

1 verbunden, die von zwei sich in den Lagern 8 und 8 des Zylinderkopfs 9 drehenden Wellenstümpfen 7 und 7 sowie von einem zylindrischen Teil 10 gebildet wird, das mit einem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine winklige öffnung von 155° aufweisenden Einlaßkanal 11 und mit einem eine öffnung mit einem Winkel von 180° aufweisenden Auslaßkanal 12 versehen ist.

Der Eylinderkopf 9 wird von einer mittels nicht dargestellter Schrau ben auf dem oberen Teil des Zylinders H befestigten Grundplatte 13, von einem hohlzylindrischen Teil 15, in dein sich das zylindrische

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AHfOiRO ORKSlNAi JNSPSCTED

Teil 10 der Kanalwelle 6 dreht, von einer mehr oder weniger radial auf dem hohlen Teil 15 angeordneten, dieses durchdringenden Zuführungsleitung 16, so daß der Innenraum des Zylinderkopfs und folglich auch des Zylinders über den Einlaßkanal 11 mit dem Vergaser in Verbindung kommt, von einer ebenfalls mehr oder weniger radial auf dem hohlen Teil 15 angeordneten, dieses durchdringenden Auslaßleitung 17, so daß der Innenraum des Zylinderkopfs und folglich auch des Zylinders über den Auslaßkanal 12 mit der Außenluft in Verbindung kommt, von einer Öffnung 18 zum Einsetzen der Zündkerze, von zwei Lagern 8 und 8 und schließlich von einem (nicht dargestellten) Lagerbock für die Lager der Achse der Scheibe 2 gebildet.

fig. 7 stellt eine erfindungsgemäße, auf einen Vierzylinder-Motor angewendete Steuerung dar. Das zylindrische Teil 10 der Kanalwelle 6 ist mit vier Einlaßkanälen 11¹ bis 11* und vier Auslaßkanälen 12¹ bi£ 12* versehen, die entsprechend dem jedem Zylinder eigenen Antriebszyklus angeordnet sind; eine Zuführungs-Sammelleitung 16 fördert da£ Gemisch zu dem hohlen Teil 15 und eine Auslaß-Sammelleitung 17 führt die verbrannten Gase ab. Die Kanalwelle 6 wird wie oben beschrieben angetrieben.

Pig. 8 zeigt ein Diagramm, das den Zyklus der mittels des Malteserkreuzes angetriebenen Kanalwelle und einen theoretischen vollständigen Zyklus eines Viertaktmotors in Beziehung zueinander setzt. Man ersieht daraus, daß einer 72O°-Drehung der Antriebswelle eine 4 χ 90^c - 36O°-Drehung der Kanalwelle entspricht.

Erfindungsgemäß müssen sich der Anfang und das Ende der Ein- und

ORIGINAL tNSPßCTEÖ

Auslaßphasen ausbilden, sobald die Kanalwelle in Drehung ist; das ist im Diagrams d%r Jig. 8 der Fall, wo das Öffnen des Einlasses nach dem obei m Totpunkt (0° o.Tp.) beginnt, das Schließen des Einlasses sich 30° nach dem unteren Totpunkt (180° u.Tp.) vollzieht, das Öffnen des Auslasses 45° vor dem unteren Totpunkt (540°, u.Tp.) anfängt und das Schließen des Auslasses mit dem oberen Totpunkt (720° o.Tp.) zusammenfällt.

Fig. 9 zeigt die dem Beginn eines Zyklus entsprechenden Stellungen der Ein- und Auslaßkanäle bei einem Winkel der Antriebswelle 1 von 0°, d.h. im oberen Totpunkt (o.Tp.); das Diagramm der Pig. 8 zeigt, daß die Kanalwelle in Drehung ist; die Zuführungs- und Auslaßleitung 16 bzw. 17 des Zylinderkopfs sind durch das zylindrische Teil 10 der Kanalwelle verschlossen.

In Pig. 10 (10° der Antriebswelle) befindet sich die Kanalwelle noch, immer in Drehung und der Einlaßkanal 11 beginnt die Zuführungsleitung 16 des Zylinderkopfs zu öffnen: das ist der Anfang der Zuführungsphase, die theoretisch 200° dauern wird·

In Pig. 11 (40° der Antriebswelle) hat die Kanalwelle ihre Drehbewegung gestoppt (siehe Diagramm Fig. 8); der Einlaßkanal hat die Zuführungsleitung des Zylinderkopfs ganz freigegeben und das Gemisch wird von dem Kolben in den Zylinder angesaugt.

In Fig. 12 (130° der Antriebswelle) beginnt die Kanalwelle, die sich seit der Stellung der Fig. 11 nicht mehr gerührt hat, eine Drehung von einer Vierteltour; die Zuführung geht weiter.

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In Pig. 13 (180° der Antriebswelle oder u.Tp.) befindet sich die Kanälwelle in Drehung; der Durchlaß für den Eintritt des Gemische in den Zylinder wird durch das zylindrische Teil 10 der Kanalwelle reduziert.

In Fig. 14 (210° der Antriebswelle) fährt die Kanalwelle in ihrer Drehbewegung fort; die Zuführungsleitung für das Gemisch steht mit dem Zylinder nicht mehr in Verbindung: das ist das Ende der Zuführung

In fig. 15 (220° der Antriebswelle) hat die von dem Malteserkreuz angetriebene Kanalwelle ihre Drehbewegung von 90° beendet, die Zuführungs- und Aüslaßleitung sind geschlossen: das ist der Beginn der Kompressionsphase.

In Fig. 16 (310° der Antriebswelle) schickt sich die Keilwelle an, eine neue Drehbewegung von 90 zu beginnen, die jedoch keinerlei Einfluß auf die Zuführung des Gemische und den Auslaß der verbrannten Gase hat.

In Fig. 17 (360° der Antriebswelle oder ο.Tp*.*) ist die Kanalwelle in Drehung; die Zuführungs- und Auslaßleitung sind noch immer geschlossen und die Kompressionsphase ist beendet: das ist die Explosion.

In Fig. 18 (4-00° der Antriebswelle) hat die Kanalwelle ihre Drehbewegung beendet, die Zuführungs- und Auslaßleitung sind jedoch noch immer verschlosser,, das ist die Entspannungsphase·

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In Pig. 19 (490° der Antriebswelle) fängt die Kanalwelle an, erneut eine Drehbewegung von 90° zu beginnen, während die Entspannung andauert·

In Mg. 20 (495° der Antriebswelle) befindet sich die Kanalwelle in Drehung; der Auslaßkanal 12 fängt an, den Zylinder mit der Auslaßleitung 17 des Zylinderkopfs in Verbindung zu bringen« das ist die Überführung in die Auslaßöffnung·

In Fig. 21 (540° der Antriebswelle oder u.Tp.) ist die Kanalwelle weiterhin in Drehung; aufgrund dessen vergrößert der Auslaßkanal den Durchtrittsquerschnitt der verbrannten Gase in Richtung auf die Auslaßleitung, ohne daß diese jedoch schon durch den Aufwärtshub des Kolbens ausgetrieben werden: das ist der Beginn des Auslassens.

In Pig. 22 (580° der Antriebswelle) hat die Kanalwelle ihre Drehung beendet, der Durehtrittsquerschnitt zwischen dem Zylinder und der Auslaßleitung des Zylinderkopfs hat sein Maximum erreicht; die verbrannten Gase werden vom Kolben ausgetrieben: das i#t das Auslassen bzw. Auspuffen«

In Pig. 23 (670° der Antriebswelle) beginnt die Kanalwelle eine neue Drehung von 90°; der Auslaßkanal 12 schickt sich an zu drehen, wodurch die Auslaßleitung 17 beginnt, von dem zylindrischen Teil 10 verschlossen zu werden: das ist noch immer das Auslassen bzw. Auspuffen.

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In Fig. 24 (720° der Antriebswelle.oder ο'. Xp*) befindet sich die Kanalwelle in Drehung; die Auslaßleitung ist verschlossen, wenn alle verbrannten Gase ausgetrieben sind, weil der Kolben seinen Aufwärtshub beendet hat: das ist das Ende der Auslaß- bzw« Auspuffphase. Was die Zuführungsleitung 16 des Zylinderkopfs anbetrifft, so ist diese ebenfalls verschlossen; bei einem Weiterdrehen der Antriebswelle um 10° wird jedoch ein neuer Antriebszyklus begonnen, was der Anfang der Zuführungsphase ist (Fig. 9 und 10).

Gegenstand der Erfindung bildet also eine ventillose Motorsteuerung. Eine mit einem Einlaßkanal 11 und einem Auslaßkanal 12 versehene und im Zylinderkopf 9 des Motors sioh drehende Steuerwelle wird von einer nach Art eines an sich bekannten Malteserkreuzes ausgebildeten Mitnehmervorriohtung 2, 5 beaufschlagt, welche die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in eine ruckweise fortschreitende Drehbewegung der mit den Durchlässen bzw. Kanälen versehenen Welle umwandelt. Die Zuführungsleitung 16 und die Auslaßleitung 17 des Zylinderkopfs 9 werden im Verlauf der Drehbewegung der Steuerwelle in ständiger Aufeinanderfolge mittels des Einlaß-Icanal β 11 und des Auslaßicanale 12 Mit dem Zylinder-Innenraum in Verbindung gebracht und mittels des zylindrischen Seils 10 der .Stau· erwelle verschlossen.

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Claims

Patentansprüche 1 7 ο 1 b 06

1.. Ventillose Motorsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Einle·"- (1<) und einem Auslaßkanal (12) versehene und sich im Zylinderkopf (9) des Motors drehende Steuerwelle von einer nach Art eines an sich bekannten Malteserkreuzes ausgebildeten Mitnehmervorrichtung (2, 5) beaufschlagt ist, welche die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle (1) in eine ruckweise fortschreitende Drehbewegung der mit den Durchlässen bzw. Kanälen (11, 12) versehenen Welle umwandelt.

2, Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) aus zwei sich in Lagern (8, 8 ) des Zylinderkopfs drehenden Wellenstümpfen (7, 7 ) und einem zylindrischen Teil (10) besteht, das mit einem Einlaßkanal (11) und einem Auslaßkanal (12) versehen ist.

3. Steuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Welle (6) nacheinander die Verbindung des Zylinder-Innenraums mit der Zuführungsleitung (16) des Zylinderkopfe (9) über den Einlaßkanal (11) und darauf den Verschluß der Leitung (16) mittels dee zylindrischen Seils (10) herstellt.

4* Steuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Welle (6) nacheinander die Verbindung des ZyIInder-Innenraums alt der Auelaßleitung (17) des Zylinderkopfs (9) über den Auelaßkanal (12) und darauf den Verschluß der Leitung (17) mittels dee zylindrischen Teile (10) herstellt.

5. Steuerung nach den Aneprüchen 1 bie 4» dadurch gtkenngeichnet. daß der Zylinderkopf (9) au· einer auf einem MotorblocJc befestig-

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baren Grundplatte (13) t einem hohlzylindrischen Teil (15), in dem das zylindrische Teil (10) der Welle (6) dreht, einer mehr oder weniger radial auf dem hohlen Teil (15) angeordneten, dieses durchsetzenden Zuführungsleitung (16) , so daß der Innenraum des Zylinderkopfs (9) und folglich auch des Zylinders über den Einlaßkanal (11) mit der Versorgungs- bzw. Einspeisungsvorrichtung in Verbindung kommt, einer ebenfalls mehr oder weniger radial auf dem hohlen Teil (15) angeordneten, dieses durchsetzenden Auslaßleitung (17), so daß der Innenraum des Zylinderkopfs (9) und folglich auch des Zylinders über den Auslaßkanal (12) mit der Außenluft in Verbindung kommt, einer Öffnung (18) zum Einsetzen der Zündkerze, zwei Lagern (8, 8¹) für die Wellenstümpfe (7, 7 ) und einem Lagerbock für die Lager der Achse der Kreisscheibe (2) des Malteserkreuzes besteht.

6. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet^ daß die Welle (6) ebenso viele Einlaßkanäle (11) und Auslaßkanäle (12) besitzt, wie Zylinder in dem Motor vorhanden sind.

7. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet« daß der Zylinderkopf (9), die Welle (6) und das Malteserkreuz (2 - 5) eine vom Motorblock unabhängige und daher auswechselbare Baueinheit bilden.

8. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (2) zwei Pinger (3, 3 ) und einen vorspringenden Bereich (4) aufweist und daß das Malteserkreuz (5) vier Bereiche besitzt α3rart, daß das Malteserkreuz (5) mit der Hälfte der Geschwindigkeit der Scheibe (2) dreht, die mit derselben Ge-

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schwindigkeit wie die Antriebswelle (1) rotiert, so daß die Welle (6) also mit der halben Geschwindigkeit der Antriebswelle (1) dreht.

9· Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang und das Ende der Zuführungs- und Auslaßphase ausgelöst werden, wenn die Welle (6) sich in Drehung befindet.

10. Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelöffnung des Einlaßkanals (11) und des Auslaßkanals (12) in Abhängigkeit von der Lage der Zuführungsleitung (16) und der Auslaßleitung (17) des Zylinderkopfs (9) und von der Gestaltung des Verbrennungsraums des Zylinderkopfs (9) berechnet ist.

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