DE19906166A1

DE19906166A1 - Gas exchange control for four-stroke engine, with shaft having grooves in it to control induction and exhaust

Info

Publication number: DE19906166A1
Application number: DE1999106166
Authority: DE
Inventors: Siegfried Heinisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-17

Abstract

The gas exchange control is in the cylinder head. It comprises a shaft (1) with grooves (2-5) having an intersection time comparable to that of a conventional camshaft. The borings in the cylinder head connect up with the grooves in the shaft at the appropriate times for air or mixture induction and for exhaust gas ejection. The system can be applied to four-stroke petrol engines and diesels.

Description

Die bisherige Steuerung des angesaugten Kraftstoff-Luft- Gemisches bzw. ausgestoßenen Abgases bei Viertakt motoren erfolgte bisher über Ventile.The previous control of the intake air-fuel Mixed or expelled exhaust gas at four stroke So far, motors have been operated via valves.

Geöffnet werden die Ventile, ob Einlaß- oder Auslaß-Ventil, durch den Hub einer Nockenwelle, entweder direkt betätigt oder mittels verschiedener Hebel.The valves are opened, whether inlet or outlet valve, by the stroke of a camshaft, either operated directly or using different levers.

Zwangsgesteuerte Ventile wie bei der Desmotronik wurden ebenso eingesetzt wie verschiedene andere Arten der Ventilbetätigung.Force-controlled valves like those used in desmotronics used as well as various other types of Valve actuation.

Aber immer wurden Ventile, wie zur Zeit in Viertaktmotoren im Einsatz, verwendet, um den Brennraum zu schließen bzw. entsprechend des Arbeitstaktes zu öffnen.But valves have always been used, as is currently the case in four-stroke engines in use, used to close the combustion chamber or to open according to the work cycle.

Die neue, von mir erdachte, Steuerung des Gaswechsels an Viertaktmotoren benötigt keine Ventile im herkömmlichen Sinn mehr. Der Gaswechsel findet über eine oder mehrere Wellen mit "Einbuchtungen" (im Text fortlaufend so genannt) an den entsprechenden Stellen statt. Diese Welle läuft in einem Zylinderkopf, in welchem Bohrungen (Öffnungen) angebracht sind, die dem Einlaßkanal bzw. dem Auslaßkanal entsprechen.The new control of the gas exchange, which I had in mind Four-stroke engines do not require valves in the conventional Sense more. The gas exchange takes place via one or more Waves with "indentations" (in the text continuously like this called) in the appropriate places. This shaft runs in a cylinder head, in which Bores (openings) are attached to the Inlet duct or the outlet duct correspond.

Intake stroke

Im Falle des Ansaugzeitpunktes öffnet die Einbuchtung der Welle, durch die Drehbewegung der Welle analog der Drehung einer Nockenwelle, die Bohrung im Zylinderkopf. Je nachdem wie groß die Bohrung im Zylinderkopf ist, oder wie die Bohrung im Zylinderkopf plaziert ist kann die Einlaßmenge gesteuert werden. Ebenso verantwortlich für die Größe des Einlaßquerschnittes und der Öffnungsdauer des Ansaugtaktes ist die Einbuchtung in der Welle. (Anhand der Gestaltung der Einbuchtung an der Welle, kann auch der Gaswechselverlauf gesteuert werden. Ist ein weicher Gaswechsel von Nöten, wird Anfang und Ende der Einbuchtung in der Welle gerundet gehalten, beim Wunsch zu schnellen Gaswechseln wird der Anfang oder Ende der Welleneinbuchtung scharfkantig gehalten.)In the case of the time of suction, the indentation opens Shaft, by the rotational movement of the shaft analogous to the Rotation of a camshaft, the bore in the cylinder head. Depending on how big the bore in the cylinder head is, or how the hole is placed in the cylinder head can Inlet amount can be controlled. Also responsible for the size of the inlet cross-section and the opening time the induction stroke is the indentation in the shaft. (Based on the design of the indentation on the shaft, the gas exchange process can also be controlled. Is a soft gas exchange is needed, the beginning and end of the Indentation in the shaft kept rounded, if desired rapid gas changes become the beginning or end of the Shaft indentation held sharp.)

Compression cycle

Beim Verdichtungstakt schließt die Welle (durch ihre Drehung, welche der einer herkömmlichen Nockenwelle entspricht), den Brennraum gasdicht ab.
(Diese Abdichtung geschieht zusätzlich durch jeweils rechts und links neben den Einbuchtungen plazierten Ringen mit der Funktionsweise eines Kolbenringes. Diese Dichtringe sitzen in einer Nut der Welle sowie in einer Nut im Zylinderkopf. Ebenso dichtet eine oder mehrere Führungsnuten der Welle, zum Brennraum hin ab.)During the compression stroke, the shaft closes the combustion chamber gas-tight (due to its rotation, which corresponds to that of a conventional camshaft).
(This sealing is also done by rings placed on the right and left next to the indentations with the function of a piston ring. These sealing rings are located in a groove of the shaft and in a groove in the cylinder head. One or more guide grooves of the shaft also seal against the combustion chamber. )

Work cycle

Ebenso dichtet die Welle beim Arbeitstakt den Brennraum ab. Das heißt, daß keine Einbuchtung der Welle einer Einlaß- oder Auslaß-Bohrung gegenübersteht bzw. diese öffnet. Der "runde Teil" der Welle kommt zum Einsatz.The shaft also seals the combustion chamber during the work cycle from. This means that there is no indentation of the shaft of one Inlet or outlet bore faces or this opens. The "round part" of the shaft is used.

Exhaust stroke

Beim Auslaßtakt öffnet eine entsprechend zur Einlaß versetzte Auslaß-Einbuchtung der Welle den Auslaßkanal. At the exhaust stroke, one opens accordingly to the intake offset the shaft's outlet indentation Exhaust duct.

Basics

Die Steuerzeiten entsprechen exakt denen der herkömmlichen Nockenwelle. Ob eine oder mehrere Gassteuerwellen verwendet werden hängt vom Motorkonzept ab (V-, Boxer-, Reihen-Motor oder andere). Der Zylinderkopf muß bei dieser Art Steuerung zweiteilig sein, (siehe Musterskizze) um die Welle und deren Abdichtungen (Gasseitig) montieren zu können. Der Antrieb der Welle oder Wellen kann wie bei jeder herkömmlichen Nockenwelle geschehen.The tax times correspond exactly to those of conventional camshaft. Whether one or more Gas control shafts used depend on Engine concept from (V, Boxer, in-line engine or others). The cylinder head must have two parts in this type of control be (see sample sketch) around the shaft and its To be able to mount seals (gas side). The drive of the shaft or shafts can be like any other conventional camshaft happen.

Diese Beschreibung ist auf keinen Fall eine Konstruktion, sie stellt nur eine neue Gaswechselsteuerung bei heute herkömmlichen 4-Taktmotoren dar.This description is by no means a construction, it just provides a new gas exchange control for today conventional 4-stroke engines.

Die Konstruktion im Detail kann viele Varianten des oben beschriebenen, neuartigen Gaswechselsystems aufweisen. Diese alle zu beschreiben würde den Rahmen des grundsätzlichen Gedankens sprengen und ist allenfalls Bestandteil der Entwicklung dieses Systems.The construction in detail can be many variations of the above have described, novel gas exchange system. To describe them all would be within the scope of the basic thought and is at best Part of the development of this system.

Advantages over conventional valve control

1. Less moving parts
2. Significantly lower resistance due to missing Valve springs, valve guides
3. Intake or exhaust gases can on the direct way in or out of the combustion chamber. (Valve discs are not an obstacle to be avoided In the way)
4. Higher speeds are possible due to the lack of Valves
5. More variable combustion chamber design due to missing valves
6. Faster gas exchange, thereby lower thermal burden
7. Higher efficiency due to missing valve spring forces, lower moments of inertia and faster and variable gas exchange.

Nutwelle und Zylinderkopf zur Ein-Auslaß-Steuerung an 4-Takt-Otto/Diesel- Motoren.Grooved shaft and cylinder head for intake and exhaust control on 4-stroke gasoline / diesel Engines.

Bisher wird die Ein-Auslaß-Steuerung an 4-Takt Motoren mittels Einlaß- bzw. Auslaß-Ventilen, welche über verschiedene Mechanismen über eine Nockenwelle betätigt werden, gesteuert. Die neue Einlaß-Auslaß-Steuerung hat die Vorteile, daß keine Ventile entgegen ihrer Federkraft bewegt werden müssen, keine Ventile mehr in den Brennraum ragen, die angesaugten bzw. ausgestoßenen Gase nicht um das Ventil streichen müssen, die Zylinderanzahl und Anordnung gegenüber den bestehenden Variationen nicht geändert werden muß, die herkömmlichen Zünd- und Einspritzanlagen nicht geändert werden müssen, der Zusammenbau des Zylinderkopfes weniger Arbeitsschritte erfordert.So far, the intake-exhaust control on 4-stroke engines has been or exhaust valves, which operate via various mechanisms Camshaft operated, controlled. The new intake-exhaust control has the advantage that no valves are moved against their spring force no more valves protrude into the combustion chamber, the intake or expelled gases do not have to stroke the valve, the number of cylinders and arrangement not changed from the existing variations must not be changed, the conventional ignition and injection systems assembly of the cylinder head requires fewer work steps required.

Fig. 1 ist eine Welle (1) welche mit Nuten (2, 3, 4, 5) versehen ist. Fig. 2 ist der untere Teil eines zweiteiligen Zylinderkopfes (11) mit den Bohrungen (7, 8, 9, 10) als Ein- bzw. Auslaß-Kanälen. Fig. 3 ist der obere Teil eines zweiteiligen Zylinderkopfes (14) mit den Bohrungen (15, 16, 17, 18) als Ein- bzw. Auslaß- Kanälen. Die Welle (1) läuft in der Lagerung (12) des unteren Teils des Zylinderkopfes (11) und in der Lagerung (13) des oberen Teils des Zylinderkopfes (14). Angetrieben wird die Welle (1) über Zahnriemen, Kette oder Zahnräder analog der bekannten Nockenwellenantriebe. Trifft nun die Nut (3) der Welle (1) auf die Einlaßbohrungen (9, 18) der Zylinderkopfhälften (11, 14), wird das Kraftstoff-Luftgemisch angesaugt. Hat die Nut (3) die Einlaßbohrung (9, 18) passiert, dichtet die Welle (1) den Brennraum ab. Die Arbeitstakte Verdichten und Zünden folgen. Danach gibt die Nut (2) die Auslaßbohrungen (10, 17) frei, die Abgase werden ausgestoßen. Der entsprechende Zylinder ist jetzt mit seinen vier Arbeitstakten fertig. Bei den Einlaßbohrungen (15, 17) und den Auslaßbohrungen (8, 16) und den Nuten (4, 5) verhält es sich nach dem gleichem Schema, wie auch bei herkömmlichen mehrzylindrigen Motoren. Fig. 1 is a shaft ( 1 ) which is provided with grooves ( 2 , 3 , 4 , 5 ). Fig. 2 is the lower part of a two-part cylinder head ( 11 ) with the bores ( 7 , 8 , 9 , 10 ) as inlet and outlet channels. Fig. 3 is the upper part of a two-part cylinder head ( 14 ) with the bores ( 15 , 16 , 17 , 18 ) as inlet and outlet channels. The shaft ( 1 ) runs in the bearing ( 12 ) of the lower part of the cylinder head ( 11 ) and in the bearing ( 13 ) of the upper part of the cylinder head ( 14 ). The shaft ( 1 ) is driven by toothed belts, chains or gears analogous to the well-known camshaft drives. If the groove ( 3 ) of the shaft ( 1 ) hits the inlet bores ( 9 , 18 ) of the cylinder head halves ( 11 , 14 ), the fuel-air mixture is drawn in. If the groove ( 3 ) has passed the inlet bore ( 9 , 18 ), the shaft ( 1 ) seals the combustion chamber. The work cycles of compression and ignition follow. Then the groove ( 2 ) releases the outlet bores ( 10 , 17 ), the exhaust gases are expelled. The corresponding cylinder is now finished with its four work cycles. The inlet bores ( 15 , 17 ) and the outlet bores ( 8 , 16 ) and the grooves ( 4 , 5 ) follow the same pattern as for conventional multi-cylinder engines.

Claims

Gas exchange control in a cylinder head, for four-stroke petrol engines, in which is supported by a shaft, the grooves of which overlap times corresponds to a conventional camshaft of four-stroke engines. The Bores or channels in this cylinder head are made when turning the Shaft, which happens analogously to a conventional camshaft their grooves, for air or mixture intake and exhaust gas emission, Approved.