DE2508381A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von brennstoffen, insbesondere kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen

Die"Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen. Vorzugsweise wird sie bei der Verbrennung von Brennstoffen in Verbrennungsmotoren eingesetzt.

Es ist seit langem bekannt, daß Brennstoffen für Verbrennungsmotoren Antiklopfzusätze beigegeben werden müssen, die üblicherweise aus Alky!bleiverbindungen bestehen, wie etwa Tetraäthylblei, Tetramethylblei oder Mischungen aus diesen, und daß erhöhte Kompressionsverhältnisse von Motoren Brennstoffe erfordern, die höhere Octanzahlen haben, übliche Brennstoffe für Verbrennungsmotoren haben heute eine Octanzahl von über 90 und im allgemeinen im Bereich von 100. Dies erfordert die Verwendung erhöhter Mengen von Antikiopfzusätzen, üblicherweise in Form organischer Bleiverbindungen und spezieller Mischungen von gesättigten, ungesättigten und aromatischen Kohlenwasserstoffen als Brennstoffen. Diese Brennstoffe

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sind verhältnismäßig teuer herzustellen und bewirken infolge ihres Bleigehalts eine erhebliche Verschmutzung der Umgebung/ da ein großer Teil des Bleis durch den Auspuff abgegeben wird. Darüber hinaus werden neben den giftigen Abgasen infolge der verhältnismäßig unvollständigen Verbrennung in Tellerventile enthaltenden Verbrennungsmotoren erhebliche Mengen unverbrannter Kohlenwasserstoffe abgegeben, wobei ein Teil der Kohlenwasserstoffe direkt vom Einlaßventil zum Auslaßventil gelangt. Das Problem der Verschmutzung der Umwelt durch Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, beschäftigt die Behörden der wichtigsten Industrieländer, und es sind bereits gesetzliche Schritte gegen die Verwendung von bleihaltigen Antiklopfzusätzen unternommen worden. Obwohl Ersatzmittel für Blei untersucht wurden, haben sie sich bisher nicht als besonders zufriedenstellend erwiesen und müssen im allgemeinen in verhältnismäßig großen Mengen benutzt werden. Darüber hinaus erhöhen sie die Brennstoffkosten.

Wie bereits vorstehend erwähnt, benutzen die meisten Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Tellerventile, die die Verbrennungskammer beeinträchtigen und die außerdem durch die

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Aufnahmebereiche für das Ventilspiel am oberen Ende der Kolben störend sind. Ferner hat ein Motor mit Tellerventilen zwangsweise einen erheblichen Überlappungsgrad, bei dem sowohl das Einlaßventil als auch das Auslaßventil geöffnet ist, so daß unverbrannter Brennstoff direkt von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung und damit in die Umgebung gelangen kann. Diese nachteiligen Erscheinungen erhöhen sich noch bei Motoren mit hohen Kompressions-

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Verhältnissen, etwa 9:1 bis 12:1 und mit einem Bohrungs/Hub-Verhältnis von mehr als 1:1, etwa 1,5:1 bis 3:1.

Bei gewissen neueren Motorentwicklungen, wie etwa dem Wanke 1-Motor, wurde von der Verwendung üblicher Tellerventile abgegangen und ein guter volumetrischer Wirkungsgrad und niedrige Oberflächentemperaturen erzielt, da keine eigentlichen Auslaßventile vorhanden sind. Diese Motoren haben jedoch zwangsweise innere Dichtungseinrichtungen, die nicht mit umlaufendem öl geschmiert werden können, und das für ihre Schmierung benutzte öl ist nach dem Schmiervorgang verloren, wobei der größte Teil des Öls verbrennt und durch den Auspuff austritt, also die Umweltverschmutzung erhöht. Darüber hinaus ergeben sich durch das Verbrennen des Öls Oberflächenablagerungen in der Verbrennungskammer, die die Wärmeleitfähigkeit herabsetzen und die mechanische Festigkeit verschlechtern. Dies kann zu Glüherscheinungen führen, so daß die unerwünschten Antiklopfzusätze, etwa die nachteiligen Alkylbleizusätze erhöht statt verringert werden müssen und außerdem der Ölverbrauch des Motors steigt.

Demgegenüber wird mittels der Erfindung die Verwendung von Dichtungs elementen vermieden, von denen das Schmiermittel nicht in einem Umfang zurückgewonnen werden kann, wie dies mit üblichen Kolbenringen möglich ist, die zum Dichten sich hin- und herbewegender Kolben benutzt werden, wobei sich die Erfindung auf einen Motor ohne Tellerventile bezieht, aus dem das Schmiermittel in der gleichen Größenordnung zurückgewonnen werden kann, wie aus einem Motor mit sich hin- und herbewegendem Kolben.

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Die Erfindung beruht auf dem Prinzip der Cross-Drehventilmaschine, die nach ihrem Erfinder, R.C. Cross, benannt ist, der diese Maschine am 8. Oktober 1957 auf dem Treffen der "Automobil Division of the Institut of Mechanical Engineers" beschrieb. Veröffentlichungen finden sich in den Transactions dieser Organisation.

Das in der Erfindung verwendete Drehventil ist eine Weiterentwicklung des ursprünglichen Cross-Drehventils, wie es in den vorstehend erwähnten Transactions beschrieben wurde, und benutzt spezielle Maßnahmen zum Abdichten der Ventilöffnungen, spezielle Verfahren zur Schmierung und vorzugsweise eine gesteuerte Belastung des Ventils. Gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung kann das Ventil kugelförmig sein oder die Form eines Kugelteils oder die Form eines Kugelsegmentes haben. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Verbrennung erhöht, die Schmierung verbessert und die Kompressionswirkung gesteigert. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Drehventil-Motor gemäß der Erfindung, hohe Kompressionsverhältnisse angewendet werden können, ohne daß Brennstoffe mit hohen Octanzahlen erforderlich wäre, und zwar zumindest teilweise wegen der praktisch ungestörten und unbeeinträchtigten Verbrennungskammer.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei der Verbrennung von Brennstoffen im Maschinen mit sich hin- und herbewegenden Kolben beschränkt, sondern beispielsweise gewisse Arten von Drehkolbenmotoren, etwa die nach Codey mit einem kleeblattförmigen Zylinder oder die nach Wankel mit einem epitrochoidförmigen Zylinder, können getrennte Ventilanordnungen benutzen, so daß die Erfindung

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anwendbar wird. Dies ist besonders wichtig bei Hochdruckmaschinen oder dort, wo der örtliche Wärmefluß im Bereich des Arbeitszylinders zu hoch wird, wenn die Dichtungen für den Drehkolben durch Abstützungen unterbrochen werden, wie dies beim Wankelmotor der Fall ist, wo ein Schmelzen erfolgen kann.

Gegenüber üblichen Motoren mit Tellerventilen ist die Verbrennung bei Motoren gemäß der Erfindung besonders wirksam bei Kompressionsverhältnissen von beispielsweise 10,5:1 und Bohrungs/Hub-Verhältnissen von 1,5:1 bis 3:1. Die Verbrennungskammer eines üblichen Motors mit Tellerventilen hat im allgemeinen zwei Ventilöffnungen im Zylinderkopf, die mittels pilzförmiger, kreisförmiger Tellerventile geöffnet und geschlossen werden. Um eine Verbrennungskammer mit einem gegebenen Kompressionsverhältnis und einer minimalen Ladungstiefe zu erhalten, soll der Abstand über den beiden Ventilen üblicherweise nicht die Zylinderbohrung überschreiten. Dies ist unter Berücksichtigung des wirksamen Bereiches von Bedeutung. Geometrisch wäre es möglich, die Ventile so auszulegen, daß bei einer Konstruktion mit zwei in einer Ebene liegenden Ventilen jedes von ihnen einen Bereich von 25 % des Bereichs der Zylinderbohrung einnehmen würde. In der Praxis verringert jedoch das den Ventilsitz umgebende Stützmaterial diesen Bereich auf 18 % oder weniger. Es ist selbstverständlich möglich, die Achsen der Bewegung der Ventile zu neigen und dadurch vergrößerte Bereiche zu erzielen, doch wird die Grenze dann erreicht, wenn der Winkel zwischen den Ventilachsen etwa 90 beträgt, wobei sich dann ein Bereich von etwa 24 % der Bohrung bei zwei Ventilen oder 26 % bei vier kleineren

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Ventilen ergibt. Der günstigste Kompromiß besteht darin, ein großes Einlaßventil und zwei kleine Auslaßventile vorzusehen, wobei man dann bis zu 30 % erhält, jedoch die Steuerung für diese drei Ventile kompliziert wird. Es wurden bereits Versuche gemacht, diese Bereichsbegrenzungen der Tellerventile zu vermeiden, etwa 1953 durch Bucchi, der für den Einlaß und den Auslaß konzentrische Tellerventile benutzte, was jedoch nicht zum Erfolg führte.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung mit einer einzigen Zylinderöffnung und einem zylindrischen Drehventilelement ergeben sich größere Bereich als dies mit Tellerventilen möglich wäre, da nur eine Unterbrechung in der Verbrennungskammer vorhanden ist. Da darüber hinaus die Zylinderöffnung quadratisch sein kann, ist der theoretisch maximal mögliche Bereich der öffnung direkt abhängig von dem Bereich eines quadratischen Einsatzes im Umfangsbereich der Bohrung. In diesem Fall kann der Öffnungsbereich direkt proportional mit dem Bohrungsdurchmesser vergrößert werden, der im allgemeinen mit dem Hub vergrößert wird, so daß der Ventilbereich eines großen Motors an das Zylindervolumen angepaßt werden kann, was bei Motoren mit Tellerventil nicht möglich ist, die eine Erhöhung der wirksamen Ventilbereiche nur zusammen mit den B^ohrungsbereichen ermöglichen. In der Praxis läßt sich mit der Erfindung eine vernünftige Verbrennungskammertiefe bei einem Öffnungsbereich von bis zu 36 % des Bohrungsbereiches erzielen.

Infolge der Massenträgheit kann ein Tellerventil eines schnelllaufenden Motors in nicht viel weniger als 100° einer Kurbelwellen.-

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drehung vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen werden. Um unzulässige Kräfte in den Ventilanordnungen zu vermeiden, hat das Öffnungsdiagramm etwa die Form einer Sinuskurve, d.h. bei etwa 50 % öffnung beträgt der zur Verfügung stehende Bereich 5O %. Um Tellerventile so zu öffnen und zu schließen, daß die maximale öffnung mit den Motortakterfordernissen übereinstimmt, werden beide Ventile am Ende des Ausstoßtaktes am oberen Totpunkt zusammen geöffnet, wodurch sich eine Durchflußverbindung für unverbrannten Brennstoff von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung ergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil tritt dieser Nachteil praktisch nicht auf, und man kann eine Anordnung wählen, bei der sich keine oder nur eine sehr geringe Überlappung ergibt. Das hat seine Ursache darin, daß die Ventilöffnungen in 25 einer Kurbelwellendrehung vollständig geöffnet und geschlossen werden können.

Die Erfindung betrifft somit u.a. ein Verfahren zur Verbesserung des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotoren, wobei die Zufuhr von brennbarem Gemisch zur Verbrennungskammer oder zu den Verbrennungskammern des Motors und das Entfernen der Verbrennungsprodukte von einem Drehventil gesteuert wird und der Grenzschicht zwischen Ventilelement und Ventilgehäuse an einer Stelle eine erhebliche Schmiermittelmenge zugeführt wird, so daß das Ventilelement bei seiner Drehung nach dem Passieren der in die Verbrennungskammer führenden öffnung geschmiert und überschüssiges Schmiermittel vom Ventilelement entfernt wird, bevor das Schmiermittel durch die Drehung des Ventilelementes in die Verbrennungskammer gelangen kann. Dadurch wird erreicht, daß auf dem Ventilelement

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eine sehr dünne Schicht restlichen Schmiermittels verbleibt, die beispielsweise eine Stärke von 1,O.um (4O,uin) bis 1,27,um (5O.uin) hat, so daß diese Schicht von Oberflächenungleichmäßigkeiten des Ventilelementes physikalisch angezogen wird.

Die Erfindung betrifft ferner spezielle Dichtungen zum Abdichten der Ventilelementenöffnung, wenn sich diese in Verbindung mit der öffnung der Verbrennungskammer befindet, wobei eine derartige

2 Dichtung hohe Lagerdrücke aushält, beispielsweise 35,2 kg/cm bis

70,3 kg/cm . Die sehr dünne Schmiermittelschicht sollte idealerweise die für die Ventilbelastung minimal mögliche sein, und die Dichtungen verhindern, daß das Schmiermittel hinter der öffnung im Gehäuse als eine verhältnismäßig dicke Schicht auf der Ventilelementenoberflache transportiert wird. Dies hat die Vorteile, daß ein sehr dünner Schmiermittelfilm der Ventilelemententemperatur wesentlich schneller folgt als das durch das Ventil hindurchtretende Gas, wodurch keine Oxidation oder Carbonisierung eintritt, und daß der Schmiermittelfilra so dünn ist, daß er physikalisch von den Oberflächenunregelmäßigkeiten des Ventils angezogen und daher nicht in der Verbrennungskammer abgestreift wird, wenn er die öffnung passiert. Die genaue minimale Stärke liegt im Bereich der Oberflächenrauhigkeit, und die Schicht unterliegt somit der Theorie der elastöhydrodynamischen Schmierung. Gemäß dieser von Dowson und Higgenson aufgestellten Theorie (siehe "Elastohydrodynamic Lublication", Pergamonpress, Seiten ix bis xii und Seiten 190 bis 192) ist die wirkliche minimale Schmierfilmstärke eine Funktion des Ventilelementendurchmessers und läßt sich aus

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einem dimensionslosen Schichtstärkenparameter H ermitteln, wobei sich der minimale Wert von H aus der folgenden Formel ergibt:

0,70 0,54 H = 2,65

U χ G ,

Min W⁰'¹³

in der

H = ein dimensionsloser ölschichtstärkenparameter = h

W = w = ein dimensionsloser Belastungsparameter, E¹R

^{u =} ·'') ^oU ~ ein dimensionsloser Geschwindigkeitsparameter, 6 E¹R

G = ς/L E¹ = ein dimensionsloser Materialparameter, h = die tatsächliche Schichtstärke, R = der Radius des Rotors,
w = Belastung/Breiteneinheit

E¹ = der Young Modul des Gehäusematerials im Bereich der dünnen Schicht,

07 u = die Gleitgeschwindigkeit zwischen Rotor und Gehäuse, ο = die Viskosität des Schmiermittels,

— der Änderungen der Viskosität des Schmiermittels infolge hoher Drücke berücksichtigende Druckexponent der Viskosität

Für die vorteilhafterweise zu benutzenden Ventilelementendurchmesser sowie die Materialien und Schmiermittel hat sich gezeigt, daß die minimale ölschichtstärke in der Größenordnung von 1,00 bis 1,25,um liegt.

Die nach dieser Theorie erforderlichen Oberflächenbereiche können in der Praxis so bestimmt werden, daß man annimmt, daß die durch die Verbrennung im Motorzylinder entstehenden Reaktionskräfte

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gleichmäßig über die gesamte Dichtungsfläche verteilt sind. Der Wert der Kraft kann dann als ein nomineller, projizierter Oberflächendruck bezeichnet werden, um eine praktische Belastungsregel zu erhalten, durch die ein großer Bereich unterschiedlicher Temperaturen und Öffnungsbereiche, wie vorstehend erwähnt, abgedeckt wird, wobei eine tatsächliche Durckbelastung im Bereich von

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35,2 kg/cm und 70,3 kg/cm liegen kann. Dazu ist ein Drehventil vorgesehen, das den Eintritt der brennbaren Mischung in und den Austritt der Verbrennungsprodukte aus einer Verbrennungskammer steuert und ein Ventilgehäuse mit einer mit der Verbrennungskammer in Verbindung stehenden öffnung sowie ein drehbar im Ventilgehäuse befestigtes Ventilelement aufweist. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Ventilgehäuse um die öffnung nach oben gerichtete Lippen vorhanden, die in Berührung mit dem drehbaren Ventilelement stehen und eine Dichtung bewirken.

Die Aufgabe der Lippen besteht in der Abdichtung des Ventilgehäuses gegenüber dem Ventilelement im Bereich der öffnung, wodurch der

Eintritt von Schmiermittel in die Verbrennungskammer des Motor« erheblich verringert und wodurch eine wirksamere Verbrennung in der Verbrennungskammer erzielt werden kann, was eine verringerte Emission von unverbranntem oder unvollständig verbranntem Brennstoff zur Folge hat.

Die Dichtungslippen können auf unterschiedlichste Art aufgebaut sein. So kann das Ventilgehäuse an einer geeigneten Stelle um und im Abstand von der öffnung zur Verbrennungskammer ausgesparte

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oder hinterschnittene Bereiche aufweisen, um durch die nicht ausgesparten bzw. nicht hinterschnittenen Bereiche Lippen um die öffnung zu bilden. Außerdem kann das Gehäuse um die öffnung Aussparungen aufweisen, in die einer oder mehrere Einsätze eingepaßt sind, die die Lippen bilden. In allen Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Lippen zum größten Teil unmittelbar nahe der öffnung zur Verbrennungskammer aufragen.

In den den Lippen abgewandten Bereichen sollte das Gehäuse einen engen Laufsitz für das Ventilelement bilden, was durch entsprechende spanabhebende Bearbeitung erreicht werden kann» Die Lippen sollten aus dem Gehäuse etwa zwischen 1/300 und 1/1000 des Durchmessers des Ventilelementes herausragen, um eine optimale Dichtung zu erzielen.

Die Breite der Dichtlippen kann entsprechend den Maschinenanforderungen gewählt werden. Vorzugsweise wird jedoch eine solche Dimensionierung gewählt, daß die Lagerdrücke auf den Lippen im Bereich

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zwischen 35,2 kg/cm bis 70,3 kg/cm liegen. Diese Belastungen sind besonders dann zweckmäßig, wenn ein Teil des auf den Lippen laufenden Ventilelementes aus nitriertem Stahlguß oder gehärtetem Stahl besteht. In diesem Fall sollte das Gehäuse aus einem angepaßten Metall oder einer Metallegierung bestehen, etwa einer Aluminiumlegierung, Messing, Bronze, Zinn oder Weißmetall.

Unter der Bezeichnung "gehärtet" werden alle vollständig wärmebebehandelten Materialien verstanden, d.h. gehärtete und angelassene Materialien.

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Werden die Lippen durch Einsätze gebildet, so kann irgendein geeignetes Einsatzmaterial, beispielsweise Bleibronze oder Phosphorbronze benutzt werden. Durch geeignete Wahl der Lagermetalle können die Lagerdrücke vorgewählt werden, und durch die Auswahl von Lagermetallen, die hohe Lagerdrücke aushalten, läßt sich die wirksame Breite der Lippen verringern. Man erkennt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Möglichkeit besteht, daß durch den Druck der Verbrennungskammer Gas unter die Lippeneinsätze gepreßt wird, doch sollte dies' nur dann geschehen, wenn die Einsätze nicht richtig eingepaßt sind. Auf jeden Fall wird dadurch die dichtende Berührung zwischen den Lippen und dem Ventilelement nicht nennenswert beeinträchtigt.

Die Lippen ermöglichen das Fehlen praktisch jedes Dichtungsspiels zwischen dem Ventilelement und den Lippen mittels eines sehr dünnen Schmiermittelfilms, der in den Bereich der Theorie der elastohydrodynamischen Schmierung fällt. Die genaue minimale Stärke einer derartigen Schicht liegt im Bereich der Oberflächenrauhigkeit, und es hat sich gemäß der vorstehend erwähnten Formel gezeigt, daß die tatsächlich erhältliche minimale Schichtstärke für die bisher benutzten Durchmesser von Ventilelementen in der Größenordnung von 1,00 ,um bis 1,25,um liegt. Diese minimale Schichtstärke läßt sich aus dem dimensionslosen Schichtstärkeparameter H und dem bekannten Durchmesser des Ventilelementes errechnen.

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Der für die Bildung einer solchen Schicht erforderliche Oberflächenbereich der Lippen kann in der Praxis dadurch ermittelt werden, daß man annimmt, daß die Reaktionskraft gleichmäßig über den gesamten Dichtungsbereich der Lippen verteilt ist. Die Größe der Kraft kann dann als nomineller, projizierter Oberflächendruck ausgedrückt werden, um die Anwendung der praktischen Belastungsregeln zu ermöglichen, die einen großen Bereich von Ventildurchmessern und Öffnungsbereichen abdecken. Ein praktischer nomineller

2 Druck kann, wie vorstehend erwähnt, im Bereich von 35,2 kg/cm und

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70,3 kg/cm liegen.

Bei einem zylindrischen Drehventil kann eine andere oder zusätzliche Art der Dichtung mit mindestens zwei in Umfangsrichtung verlaufenden, im Ventilelement befestigten, jeweils an einer Seite von dessen öffnung angeordneten Dichtungsringen verwendet werden, um die Fläche des Ventilgehäuses abzudichten. Außerdem sollten mindestens zwei Dichtungsstreifen im Ventilelement vorhanden sein, die parallel zur Drehachse und jeweils an einer Seite der öffnung im Ventilelement verlaufen, um eine Abdichtung gegenüber der Fläche des Ventilgehäuses zu erreichen. Auf diese Weise ist die öffnung im Ventilelement von Dichtungsstreifen umgeben, die gegebenenfalls elastisch nach außen gedrückt werden, um an der Fläche des Ventilgehäuses anzuliegen.

In einer anderen Anordnung sind ein oder mehrere Dichtungselemente um die öffnung in der Fläche des Ventilgehäuses vorgesehen, um eine Abdichtung gegenüber dem Ventilelement zu erreichen. Obwohl

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dies bei einem zylindrischen Drehventil vorgesehen werden kann, hat sich diese Lösung besonders bei Drehventilen als zweckmäßig erwiesen, die ein kugelförmiges oder kugelteilförmiges Ventilelement haben. In entsprechender Weise können statt dessen Dichtungselemente um-die öffnung in der Fläche des Ventilelementes angeordnet werden, um eine Abdichtung gegenüber dem Ventilgehäuse zu erreichen.

In jedem Fall, in dem Dichtungselemente verwendet werden, kann das oder jedes Element in der entsprechenden Fläche oder in dem in diese eingepaßten Einsatz eine schnecken- oder spiralförmige Nut aufweisen. Anstelle einer einzelnen Nut können auch eine Reihe von konzentrischen Nuten in der Fläche oder in dem in diese eingesetzten Einsatz vorhanden sein. Obwohl die Abdichtung einfach durch die Wirkung der nach oben gerichteten Bereiche des Elementes zwischen den Nuten erzielt werden kann, werden in die oder jede Nut vorzugsweise ein oder mehrere Dichtungsstreifen eingepaßt, um die Abdichtung zu bewirken, und derartige Dichtungsstreifen können elastisch in Berührung mit der Fläche gedrückt werden, gegenüber der die Dichtung erzielt werden soll. Bei Verwendung eines kugelförmigen Ventilelementes liegt der Dichtungsstreifen im entspannten Zustand vorzugsweise in einer Ebene und wird beim Einpassen des Ventilelementes in das Gehäuse verformt. Diese Verformung kann als elastische Vorspannung für den Streifen dienen.

Dichtungsanordnungen mit Schnecken oder Spiralen sind besonders vorteilhaft bei sehr hohen, zyklischen Zylinderdrücken. Gegenüber

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einer Reihe von konzentrischen Ringen, die eine Labyrinthwirkung und damit eine Zeitverzögerung für jeden der aufeinanderfolgenden Druckpulse in aufeinanderfolgenden Ringen erzeugt, bildet eine schnecken- oder spiralförmige Dichtung einen kleinen, aber durchgehenden Abflußweg. Dadurch wird ein viskoser Druckabfall über die gesamte Länge der Dichtung erzeugt. Da die Füllzeit dieses Abflußweges nur vom Druck über seinen Enden abhängt, entwickelt sich die Druckdifferenz praktisch augenblicklich über jeden Schneckengang. Somit folgt die der Druckdifferenz über jedem Gang der Dichtung zugeordnete Dichtungskraft sehr dicht dem zyklischen Druckanstieg im Zylinder. Da die schneckenförmige Dichtung einen durchgehenden Abflußweg bildet, kann dieser zur Bildung einer Antriebskraft zum Herausdrücken des Schmieröls aus der Dichtungsnut benutzt werden. So kann beispielsweise der äußere Gang der schneckenförmigen Nut mit einer Schmiermittelleitung verbunden sein, die zu einem ölbehälter, beispielsweise einem ölsumpf führt, um einen konstanten Umlauf des Öls zur erneuten Benutzung zu ermöglichen. Da eine schneckenförmige Dichtung vorteilhafterweise die Verzögerung im Druckanstieg zwischen den Gängen der Dichtung verringert, kann bei Verwendung eines Dichtungsstreifens die Elastizität des Streifenmaterials zur Belastung der Dichtung am Rotor während des Anlaufens und an solchen Teilen der Anordnung dienen, an denen der Zylinderdruck zu niedrig ist, um eine ausreichende Dichtwirkung zu erreichen.

Die sich durch einen durchgehenden, in einer schneckenförmigen Nut befindlichen Dichtungsstreifen ergebenden Vorteile bezüglich

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der Oberflächenbelastung gegenüber einer Reihe von konzentrischen Dichtungen sind erheblich, über 20 % des Berührungsberexches beider Dichtungsarten ergibt sich durch Gaskräfte, die innerhalb des abgedichteten Volumens wirken, während der übrige Teil von der elastischen Belastung in den Dichtungsstreifen stammt. Die auf die
Rückseite des Dichtungsstreifens wirkende Kraft liefert den größten Teil derjenigen Kraft, die erforderlich ist, um eine dynamische
Dichtung aufrecht zu erhalten. Wie dem Fachmann jedoch bekannt,
bildet der Oberflächenbereich einer Dichtung, der zu irgendeinem
Zeitpunkt auf die entsprechende angepaßte Fläche wirkt, nur einen kleinen Teil des gesamten Dichtungsbereiches der Dichtung infolge dynamischer Ablenkungen des Dichtungsstreifens während des Arbeitszyklus der Druckimpulse. Es ist klar, daß daher zur Errechnung
einer Aufstellung von ungefähren augenblicklichen Dichtungskräften der augenblickliche Wert der Druckdifferenz über jedem Gang der
Dichtung genauer bestimmt werden muß als der absolute Gasdruck an der Rückseite des Dichtungsstreifens.

Im Fall eines Paares konzentrischer Dichtungsringe ist die augenblickliche Druckdifferenz bzw. der Druckabfall an irgendeinem
Punkt des Zyklus durch die Rate des Abflusses entlang dem ersten
Element und durch die Größe des freien Volumens zwischen dem
ersten und dem zweiten Element bestimmt. Daher muß infolge der
Zeit, die erforderlich ist, um das Volumen zwischen den Elementen in eine Druckstabilität mit dem abgedichteten Volumen zu bringen, der zyklische Spitzendruck zwischen dem ersten und dem zweiten
Element zeitverzögert gegenüber dem zyklischen Spitzendruck in der

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Arbeitskammer sein. Somit wird das zwischen den Dichtungen liegende Volumen, das im wesentlichen durch den mechanischen, freien Raum und Festigkeitsbetrachtungen bestimmt ist, zu einem entscheidenden Faktor, der die pulsierende Zeitverzögerung und damit den augenblicklichen Wert der Druckdifferenz über dem ersten Dichtungsring bestimmt. Daraus ergibt sich, daß der augenblickliche Lastwert zwischen der Dichtung und der zugehörigen Fläche dem Zwischenringvolumen direkt zugeordnet ist, wobei dieses sich kaum unter Minimalwerte bringen läßt, die durch andere Entwurfsparameter gegeben sind. Das bedeutet, daß die Materialien und die Schmierung der Dichtungselemente so gewählt werden müssen, daß eine Oberflächenbelastung gegeben ist, die oberhalb derjenigen liegt, die von der Gleitbewegung der Flächen erzeugt wird. In Fällen, in denen minimale Schmiermittelmengen zur Verfügung stehen, wie etwa bei dem vorstehend erwähnten Drehventil, können Material/Schmiermittel-Kombinationen nicht ohne weiteres geeignet sein, die sonst unter Festigkeits-, Wärme- und Belastungsbedingungen von Verbrennungsmotoren verwendbar sind. Die Zeitverzögerung zwischen dem maximalen Gasdruck über jedem Gang der schneckenförmigen Dichtung liegt jedoch praktisch vollständig im Einflußbereich des Konstrukteurs, da der Druck durch Vergrößerung des errechneten Abflußwegbereiches zwischen jedem Paar der Dichtungsgänge auf irgendeinen gewünschten Wert verringert werden kann. Somit kann also der augenblickliche Druckabfall über jedem Dichtungsgang und damit die augenblickliche Dichtungskraft auf der Dichtung bis zu einem für die Belastung brauchbaren Wert verringert werden, so daß diese sicher zwischen dem Dichtungsstreifen und der zugehörigen Fläche übertragen wird.

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In der Praxis kann es erwünscht sein, über dem ersten Gang einen geringeren Druckabfall als über den nachfolgenden Gängen zu gestatten, da der erste Gang im allgemeinen auf der höchsten Temperatur arbeitet und so am empfindlichsten gegen Schmierungsausfälle ist. Dies kann bei der Erfindung dadurch erreicht werden, daß ein Abflußweg mit sich über seine Länge verringerndem Querschnittsbereich verwendet wird. Auf diese Weise kann der viskose Druckabfall im Fluid, das entlang dem Abflußweg fließt, von einem Gang zum anderen verändert werden, und der äußere, kühlere Gang kann größere Dichtungskräfte aufnehmen als dies für den ersten Gang möglich wäre.

Das Schmiermittel wird zweckmäßigerweise zwischen zwei Flächen des Ventils mittels poröser oder kapillarförmiger, im Ventilgehäuse vorgesehener Zuführeinrichtung eingebracht. Hierzu können beispielsweise poröse Einsätze in Löcher oder Ansätze des Ventilgehäuses eingepaßt sein, so daß das den Einsätzen zugeführte Schmiermittel nicht im großen Umfang zwischen den beiden Flächen ausfließen und trotzdem das Ventilelement schmieren kann. Die Schmiermittelzufuhr zur porösen oder kapillarförmigeri Zuführeinrichtung kann durch Schwerkraft, etwa aus einem oberhalb angeordneten Behälter, durch Kapillarkräfte aus einem ölbehälter oder durch eine Kombination dieser Verfahren erfolgen. Gegebenenfalls oder zusätzlich kann das Schmiermittel auch durch Pumpen gefördert werden. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung von porösen oder kapillarförmigen Zuführeinrichtungen besteht in der Vermeidung von unerwünschten Druckschwankungen hinter diesen, die von zyklischen Gas-

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druckkräften in der Arbeitskammer erzeugt werden können. Durch
Einstellung eines konstanten Druckes hinter den Zuführeinrichtungen, d.h. an der der ölaustrittsseite abgewandten Seite, wird ohne
komplizierte Einrichtungen auf einfache Weise eine genaue Steuerung der Strömungsraten erreicht.

Wenn das Drehventil Teil eines Verbrennungsmotors ist, kann die
Ölzufuhr zweckmäßigerweise von der Hauptölpumpe erfolgen, etwa
durch Abzapfen aus einer Hochdruckanlage. Zwischen dem ölzufuhrbehälter und den porösen oder kapillarförmigen Zuführeinrichtungen können unterschiedliche Entlastungsventile angeordnet werden, so daß der ölstrom geregelt werden kann. So kann beispielsweise ein Entlastungsventil vorgesehen sein, das automatisch entsprechend
den Betriebsbedingungen des Motors, beispielsweise seiner Geschwindigkeit und/oder seiner Belastung eingestellt wird. Für
die Schmierung ist es jedoch besonders wichtig, daß sich bei der Schmiermittelzufuhr ein dünner, aber ausreichender Schmiermittelfilm auf den Flächen des Ventils ergibt und daß das Schmiermittel nicht im nennenwerten Umfang in die öffnung im Gehäuse abfließt.

Eine Möglichkeit zur Zufuhr von Schmiermittel zu den Flächen des Ventils besteht in der Zufuhr von Schmiermittel zu Einsätzen aus porösem Material, etwa Sinterbronze, doch können zu diesem Zweck auch andere Materialien verwendet werden.

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Die Dichtung zwischen dem Ventil und der Verbrennungskammer wird durch die Aufrechterhaltung eines sehr dünnen Schmierraittelfilms verbessert, da, wie vorstehend bereits erwähnt, die Dichtungen verhindern, daß das Schmiermittel in Form einer verhältnismäßig dicken Schicht auf der Oberfläche des Ventilelementes entlang der Öffnung Gehäuse transportiert wird. Dies hat den Vorteil, daß das in Form einer sehr dünnen Schicht vorliegende Schmiermittel der Temperatur des Ventilelementes weniger verzögert folgt als das durch das Ventil strömende Gas, so daß Oxidationen oder Carbonisationen vermieden werden. Darüber hinaus ist der Schmiermittelfilm so dünn, daß er von den Oberflächenunregelmäßigkeiten nicht in der Verbrennungskammer abgestreift wird, wenn die Öffnung durchlaufen wird. Die genaue minimale Stärke liegt im Bereich der Oberflächenrauhigkeit, und der Film fällt daher unter die Theorie der vorstehend erwähnten elastohydrodynamischen Schmierung.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann dem Drehventil eine große Schmiermittelmenge zugeführt werden, beispielsweise das 10- bis 20-fache der im allgemeinen zulässigen Menge, und das überschüssige Schmiermittel wird während des Betriebs des Ventils entfernt, so daß die vorstehend erwähnten elastohydrodynamischen Bedingungen eintreten. Hierzu ist eine Zuführeinrichtung zum Transport von Schmiermittel zum Ventilgehäuse und damit zum Ventilelement sowie eine Abstreifeinrichtung vorgesehen, die überschüssiges Schmiermittel an einer geeigneten Stelle der Bewegungsbahn des Ventilelementes entfernt. Durch die Zufuhr großer Mengen Schmiermittels an der gewünschten Stelle wird die Kühlung des Ventils verbessert

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und außerdem für Brennstoffe mit verhältnismäßig niedrigem Octangehalt hohe Kompressionsverhältnisse erreicht, ohne daß es zum Klopfen kommt. Derartige Kompressionsverhältnisse sind bei Brennstoffen mit niedrigem Octangehalt in Motoren mit Tellerventilen infolge der hohen Lauftemperatur des Austrittsventils nicht möglich. Außerdem ist ausreichend gekühltes und gefiltertes öl erforderlich, um den erforderlichen Schmiermittelaustausch in der dünnen Schicht herbeizuführen, die während der Verbrennung entlang der öffnung geführt wird. Das öl für die dünne Schicht muß während des Betriebes dauernd ausgetauscht werden, um Verbrennungsprodukte zu entfernen, die sich als kleine Feststoffteilchen auf dem Film ablagern. Sie können zum Hauptölbehälter transportiert werden, wo die Verunreinigungen durch Reinigungsmittel und Filtration entfernt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Abstreifeinrichtung zum Entfernen überschüssigen Schmiermittels von dem drehbar in einem Gehäuse befestigten zylindrischen Element vorgesehen, wobei das zylindrische Element eine in seiner zylindrischen Oberfläche vorgesehene Aussparung oder öffnung aufweist. Die Abstreifeinrichtung enthält ein im Gehäuse befestigtes starres Abstreifblatt, das federnd gegen die zylindrische Oberfläche des Elementes gedrückt wird. Die axiale Erstreckung des Abstreifblattes ist größer als die der Aussparung, und die Größe der Federkraft soll zusammen mit der Steifigkeit des Abstreifblattes dazu führen, daß das Blatt nicht mehr als 1/3000 des Durchmessers des drehbaren Elementes verformt wird, wenn Aussparung und Abstreifblatt in fluchtender Stellung sind.

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Wird die Erfindung bei einem Drehventil eines Verbrennungsmotors angewendet, so besteht das zylindrische Element aus dem Drehventilelement, während das Gehäuse aus dem Ventilgehäuse besteht, das eine öffnung zur Verbindung mit der Verbrennungskammer aufweist. Die Aussparung in dem zylindrischen Element kommt bei Drehung des Ventilelementes in und außer Verbindung mit der öffnung im Gehäuse und dient dazu, die öffnung entweder mit der Einlaß- oder der Auslaßöffnung des Ventils zu verbinden. Typischerweise sind zwei Aussparungen vorgesehen, von denen eine der Einlaßöffnung und die andere der Auslaßöffnung zugeordnet ist und die abwechseln in und außer Verbindung mit der öffnung kommen. Man erkennt, daß somit mittels der Erfindung dem Ventilelement unmittelbar hinter der öffnung im Gehäuse (bezogen auf den normalen Drehsinn des Ventilelementes) eine große Schmiermittelmenge zugeführt wird, wobei das Abstreifblatt dazu dient, das überschüssige Schmiermittel abzustreifen, bevor das Ventilelement die öffnung überläuft und also infolge Drehung des Ventilelementes durch die öffnung in der Verbrennungskammer hindurchgeführt werden könnte. Durch die Zufuhr einer großen Schmiermittelmenge erfolgt nicht nur ein Schmieren, sondern auch ein wirksames Kühlen des Ventils. Die Abstreifeinrichtung gemäß der Erfindung hat eine einzige Abstreifkante, die in sich starr ist, jedoch federnd gegen die Oberfläche gedrückt wird, von der das Schmiermittel abgestreift werden soll.

Die einzige Kante des Abstreifblattes wird selbsttätig gegen die zylindrische Oberfläche gedrückt, und bei Abnutzung erfolgt diese im wesentlichen gleichförmig und wird durch den Federdruck auf das

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Abstreifblatt ausgeglichen. Der Federdruck ermöglicht außerdem eine selbsttätige Anpassung des Abstreifblattes an Wärmedehnungen innerhalb der Anordnung.

Zur Erzeugung der Federkraft für das Abstreifblatt ist vorzugsweise eine Reihe von Federn vorgesehen, die das Abstreifblatt in Berührung mit der zylindrischen Fläche des Ventilelementes drücken.

Die Abstreifeinrichtung kann mit einer Strömungsbahn im Gehäuse zusammenwirken, die ein Abfließen des mittels des Abstreifblattes von der zylindrischen Fläche entfernten Schmiermittels ermöglicht, und zweckmäßigerweise hat das Abstreifblatt selbst eine Anzahl von öffnungen oder Kanälen, durch die das Schmiermittel von der Abstreifkante des Abstreifblattes zu dem Strömungsweg gelangen kann. Außerdem sollten ein oder mehrere Rückschlagventile im Strömungsweg vorgesehen werden, um ein Rückfließen des entfernten Schmiermittels während des Betriebs des Ventils zu verhindern.

Um das Entfernen des vom Abstreifblatt von der zylindrischen Oberfläche abgenommenen Schmiermittels zu vereinfachen, kann das oder jedes der Rückschlagventile einen Bereich verringerten Druckes (z.B. einen Unterdruck) hinter dem Abstreifblatt erzeugen. Dies kann durch Verwendung einer Unterdruckpumpe, die beispielsweise von dem Motor angetrieben wird, unterstützt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Schmieren eines zylindrischen, in seiner

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zylindrischen Oberfläche eine Aussparung aufweisenden, drehbar in einem Gehäuse befestigten Elementes, bei dem der zylindrischen Oberfläche an einer Stelle eine überschußmenge an Schmiermittel zugeführt und danach an einer zweiten Stelle im Abstand von der ersten Stelle mittels eines Abstreifblattes entfernt wird, dessen axiale Abmessung größer ist als die der Aussparung und das unter Federdruck in Berührung mit der zylindrischen Oberfläche gedrückt wird, wobei die Steifigkeit oder Starrheit des Abstreifblattes und die Größe der Federkraft so gewählt werden, daß das Abstreifblatt um nicht mehr als 1/3000 des Durchmessers des zylindrischen Elementes abgelenkt wird, wenn sich das Abstreifblatt und die Aussparung in fluchtender Stellung befinden.

Wenn das zylindrische Element und das Gehäuse als Drehventilelement und Ventilgehäuse eines Drehventils für einen Verbrennungsmotor mit hin- und herbewegbaren Kolben, eine Pumpe, einen Kompressor o.a. dienen, ist im Gehäuse eine öffnung zur Verbindung mit der Arbeitskammer des Motors, der Pumpe, des Kompressors o.a. vorgesehen. In diesem Fall befindet sich das Abstreifblatt, bezogen auf die normale Drehrichtung des Ventilelementes, vor der öffnung, um zu verhindern, daß Schmiermittel von dem Element in die öffnung transportiert wird.

Das Ventilelement kann zwei Aussparungen aufweisen, von denen eine der Einlaßöffnung des Ventils und die andere der Auslaßventils des Ventils zugeordnet ist, wobei die beiden Aussparungen abwechselnd in und außer Verbindung mit der öffnung im Gehäuse kommen. Ist in

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diesem Fall mit dem Abstreifblatt ein Strömungsweg für das Abfließen des entfernten Schmiermittels verbunden, so weist dieser Strömungsweg ein Rückschlagventil auf, das vom Druck des Austrittsgases geöffnet wird, wenn die der Austrittsöffnung zugeordnete Aussparung das Abstreifblatt überläuft, so daß vom Abstreifblatt entferntes Schmiermittel abfließen kann. Wenn die der Einlaßöffnung zugeordnete Aussparung das Abstreifblatt überläuft, zieht der vom Abwärtshub des Kolbens erzeugte Unterdruck das Rückschlagventil auf seinen Sitz zurück, so daß vom Abstreifblatt entferntes Schmiermittel nicht in den Motor gesaugt wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, zur Unterstützung des freien Rückflusses des Schmiermittels zum Schmiermittelvorratsbehälter ein zweites Rückschlagventil im Abstand vom ersten Rückschlagventil im Strömungsweg anzuordnen, und zwar vorzugsweise nahe der Basis der Zylinders oder nahe dem Eintritt des abgeflossenen Schmiermittels in das Kurbelgehäuse. Dieses zweite Rückschlagventil kann durch den sich infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens ändernden Druck im Kurbelgehäuse betätigt werden. Wenn die Einlaßöffnung des Ventils öffnet, befindet sich der Kolben nahe seinem oberen Totpunkt, und das erste Rückschlagventil ist geschlossen. Somit ist der Druck im Kurbelgehäuse niedrig, und das zweite Rückschlagventil kann öffnen und Schmiermittel vom Strömungsweg zwischen den beiden Rückschlagventilen zum Schmiermittelbehälter abfließen lassen.

Wenn die Auslaßöffnung des Ventils öffnet, befindet sich der Kolben nahe seinem unteren Totpunkt, und der Druck im Kurbel-

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gehäuse ist hoch, wodurch das zweite Rückschlagventil geschlossen und verhindert wird, daß infolge des Kurbelgehäusedruckes von der Abstreifeinrichtung entferntes Schmiermittel in den Strömungsweg eintritt. Die Wirkung der beiden Rückschlagventile besteht darin, daß sie zwischen sich im Strömungsweg einen verminderten Druck aufrecht erhalten und so das schnelle Abfließen des von der Abstreifeinrichtung entfernten Schmiermittels erleichtern. Diese Bewirkung kann durch weitere Rückschlagventile noch verstärkt werden.

Es ist auch möglich, statt des oder zusätzlich zu dem schwankenden Druck im Kurbelgehäuse eine getrennte Vakuumpumpe zur Unterstützung des Rückfließens des von dem Abstreifblatt entfernten Schmiermittels zu benutzen, die einen Unterdruck im vom ersten oder einzigen Rückschlagventil wegführenden Strömungsweg erzeugt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Erfindung bei Maschinen angewendet wird, bei denen infolge der Lage des Zylinders das entfernte Schmiermittel nicht durch Schwerkraft in den Vorratsbehälter fließt.

Die Zuführung von Schmiermittel zum Ventil und sein nachfolgende· Entfernen mittels der Abstreifeinrichtung sollte so erfolgen, daft das Ventilelement bei Drehung über die öffnung des Zylinders ein· maximale Schmierung aufweist und überschüssiges Schmiermittel entfernt wird, bevor es durch Drehung des Ventilelementes über die öffnung in die Verbrennungskammer gelangt. Dadurch wird sichergestellt, daß das Schmiermittel nicht in unerwünschten Mengen in

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den Zylinder eintritt, wodurch eine Verbrennung in der Verbrennungskammer erfolgen würde und sich unerwünschte Kohlenstoffablagerungen bilden würden. Vorzugsweise wird das Gehäuse aus zwei Teilen hergestellt, die mittels entsprechender Einrichtungen zusammengedrückt werden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Teil des Gehäuses einstückig mit dem Zylinderkopf des Motors ausgebildet, und das andere oder zweite Teil ist an diesem angelenkt. Das zweite Teil ist mit dem Kurbelgehäuse des Motors verbunden, um Bewegungen von diesem weg zu verhindern, während das erste Teil unter dem Druck von Federn, die zwischen dem Zylinder und dem Kurbelgehäuse angeordnet sind, gegen das zweite Teil gepreßt wird. Durch diese Anordnung können die Verbrennungskräfte den Zylinder auf das zweite Teil des Gehäuses zu drücken, wodurch während des Verbrennungsvorgangs die Dichtung am zylindrischen Element verbessert wird.

Bei Anwendung der Erfindung auf ein Drehventil kann eine große Menge Schmiermittel dort vorhanden sein, wo die höchsten Lasten auftreten, d.h. im Berührungsbereich zwischen Gehäuse und zylindrischem Element an der Stelle gegenüber der Öffnung im Zylinder. Wie bereits vorstehend erwähnt, hat die ausreichende Zufuhr von Schmiermittel zum Ventil auch eine wesentliche Kühlwirkung, die sich zusätzlich zur wirksamen Schmierung ergibt. Durch diese Kühlung kann der Motor bei hohen Kompressionsverhältnissen Brennstoffe mit geringer Octanzahl verbrennen, was bei Motoren mit Tellerventilen infolge der hohen Betriebstemperatur am Austrittsventil nicht möglich ist, sondern zu einer Vorzündung führen würde.

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Erfindungsgemäß wirkt vorzugsweise eine gesteuerte Belastung auf das Drehventil, so daß ein Teil der Verbrennumskraft im Zylinder benutzt wird, um eine sich selbst justierende, im wesentlichen undurchlässige Dichtung zwischen Ventilelement und zugehörigem Gehäuse zu erzeugen, ohne daß extreme Belastungen auf das Antriebsgetriebe des Ventils oder eine zu große Abnutzung von Ventilelement und Gehäusebohrung eintritt.

Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, besteht in der Verwendung eines zweiteiligen Ventilgehäuses, dessen Teile in der vorstehend beschriebenen Weise aneinander angelenkt sind. Das Teil, das die öffnung zur Verbrennungskammer aufweist, ist am Zylinder oder dem Zylinderkopf befestigt oder einstückig mit ihm ausgebildet, während das andere Teil auf das erste Teil aufgeklammert und mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist. Der Zylinder selbst steht unter nach oben gerichtetem, vom Kurbelgehäuse weg weisenden Federdruck auf, das zweite Teil zu, kann jedoch von diesem gegen die Federkraft weg bewegt werden.

Wenn eine derartige Anordnung für die Erfindung benutzt wird, ergibt sich eine Kraft aus der Verbrennungskraft bzw. -energie, die direkt auf das Ventilelement wirkt und dieses von seiner Dichtung abheben würde, die im ersten Teil um die öffnung vorgesehen ist. Diese Kraft A ergibt sich wie folgt:

α =s Gesamte Verbrennungskraft χ Bereich über der Dichtung Querschnittsbereich des Zylinders

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Die Kraft wird an einem Reaktionspunkt (Punkt C) im Abstand von der Mittellinie des Ventils vom zweiten Teil des Ventilgehäuses aufgenommen. Dadurch entsteht eine entgegengesetzt gerichtete Kraft (Kraft B) am zweiten Teil des Ventilgehäuses, die das Ventilelement auf seine Dichtung zurückdrückt. Durch geeignete Wahl des Anlenkpunktes der beiden Gehäuseteile und des Punktes C kann die Kraft B 8 % bis 15 % größer sein als die Kraft A, wodurch die Berührung zwischen Ventilelement und Dichtung aufrecht erhalten bleibt.

Somit enthält der erfindungsgemäße Motor ein Drehventil mit Einlaß- und Auslaßöffnungen zum Zutritt von Brennstoff zur und zum Austritt von Verbrennungsprodukten aus der Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors und vorzugsweise eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Abdichten des Drehventils gegenüber der Verbrennungskammer sowie eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Schmieren des Ventils. Die Erfindung schafft vorzugsweise eine Möglichkeit für die Erzielung von Kompressionsverhältnissen von 9:1 bis 12:1, vorzugsweise von 10,5:1 bei Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, die wesentlich weniger Antiklopfzusätze enthalten als Brennstoffe für Maschinen mit Tellerventil oder die möglicherweise gar keine Antiklopfzusätze aufweisen, ohne daß bei der Verbrennung ein Klopfen auftritt. So hatte ein erfindungsgemäßer Motor mit einem Hubraum von 350 cm bei Verwendung eines Brennstoffes mit einem Octangehalt von 79 ein höheres Drehmoment und ein besseres B.M.E.F.-Verhalten als ein üblicher 350 cm Motor mit Tellerventilen, der mit Brennstoff

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mit einer Octanzahl von 96 betrieben wird. Brennstoffe mit einer Octanzahl von 66 lassen sich ohne weiteres in Motoren gemäß der Erfindung einsetzen. Dies ergibt sich zumindest teilweise durch die Geometrie der öffnungen, die für eine Zeitspannung und in einem Umfang geöffnet sind, der nicht ausreicht, um eine nennenswerte Vermischung von unverbranntem, brennbarem Gemisch mit den Abgasen in der Verbrennungskammer ermöglichen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine vorbestimmte Menge des heißen Abgases während des Ansaughubes gesteuert vom Austrittsventil in die Verbrennungskammer rückgeführt werden. Hierzu kann eine entsprechend angeordnete Leitung vorgesehen .werden, die das Austrittsgas von der Austrittsleitung zum Einlaß des Drehventils führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein gesteuert belastete Ventil und einen.Motorzylinder gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen Teilschnitt durch das Gehäuse eines Drehventils und den oberen Teil der Verbrennungskammer eines Zylinders.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles III aus Figur 2.

Figur 4 zeigt einen Teilschnitt durch das Ventilgehäuse gemäß Figur 2.

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Figur 5 zeigt einen anderen Aufbau eines Ventilgehäuses in einer Darstellung entsprechend Figur 2.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles VI aus Figur 5.

Figur 7 zeigt einen Teilschnitt durch das Ventilgehäuse gemäß Figur 5.

Figur 8 zeigt vergrößert eine Teildarstellung aus Figur 7.

Figur 9 zeigt einen Teilschnitt durch einen Motor mit Drehventil.

Figur 1O zeigt einen Teilschnitt durch einen Motor mit Tellerventilen

Figur 11 zeigt in einer schematischen Teildarstellung eines Motors mit Drehventil die Strömung der Eintritts- und Austrittsgase.

Figur 12 zeigt in einer vergleichenden schematischen Teildarstellung eines Motors mit Tellerventilen die Strömung der Eintrittsund Austrittsgase.

Figur 13 zeigt in einem Diagramm den Betrieb eines Drehventils und den Betrieb von Tellerventilen.

Figur 14 zeigt in einer Teildarstellung ein Drehventil mit Dichtungen Figur 15 zeigt eine Ansicht des Drehventilelementes gemäß Figur

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Figur 16 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI aus Figur 15,

Figur 17 zeigt in einer Schnittdarstellung ein kugelteilförmiges Drehventil mit einer schneckenförmigen Dichtung.

Figur 18 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XVIII aus Figur 17, wobei das Drehelement entfernt und die schnecken- oder spiralförmige Dichtung zu erkennen ist.

Figur 19 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer schneckenförmigen Dichtung.

Figur 20 zeigt in einem Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel einer schneckenförmigen Dichtung während der Montage.

Figur 21 zeigt in einem Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung.

Figur 22 zeigt Einzelheiten des Abflusses des Öls in einer schneckenförmigen Dichtung.

Figur 23 zeigt einen Teilschnitt durch ein Drehventil mit einer Abstreifeinrichtung und einem zugehörigen Rückschlagventil.

Figur 24 zeigt in einem Längsschnitt die Abstreifeinrichtung gemäß Figur 23.

Figur 25 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XXV aus Figur 24, wobei das Drehventilelement entfernt ist.

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Figur 26 zeigt einen Teilschnitt durch ein Drehventil mit einem anderen Ausführungsbeispiel einer Abstreifeinrichtung.

Figur 27 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XXVII aus Figur 26/ wobei das Drehventil entfernt ist.

Figur 28 zeigt einen senkrechten Teilschnitt durch einen Motor mit einem Drehventil mit Abstreifeinrichtung.

Figur 29 zeigt in einem Diagramm das Verhalten von zwei Motoren mit hin- und herbewegbaren Kolben, von denen eines Tellerventile und eines ein Drehventil aufweist, sowie das Verhalten eines Drehkolbenmotors.

Der in Figur 1 teilweise dargestellte Motor mit hin- und herbewegbarem Kolben hat ein Drehventil mit einem Ventilgehäuse 1, das in zwei Gehäuseteile 3 und 4 unterteilt ist, sowie ein Ventilelement 2. Das obere, kappenförmige Teil des Gehäuses 3 ist bei 5 mittels eines Zapfens 6 am unteren Gehäuseteil 4 angelenkt. Zwei Gewindebolzen 8 sind mit ihren Enden in das Kurbelgehäuse geschraubt und halten mit ihren anderen Enden mittels Muttern 9 einen Querträger 10. Dieser Querträger ruht bei C auf dem oberen Gehäuseteil 3, um die durch die Verbrennung im Motor entstehenden Kraft aufzunehmen. Der Zylinder des Motors ist im Kurbelgehäuse befestigt, so daß er sich entlang seiner Achse bewegen kann, und er wird durch entsprechende Federn gegen den Querträger 10 gedrückt.

Wenn der Motor läuft, erzeugt die im Zylinder erzeugte Verbrennungskraft eine Kraft A, die bestrebt ist, das Ventilelement von seinem

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Sitz im unteren Gehäuseteil 4 abzuheben. Diese Kraft A wird am Punkt C vom Querträger aufgenommen, und die genaue Lage des Punktes C ist so gewählt, daß ein Abstand Y von der Mittellinie des Scharniers oder Gelenks 5 vorhanden ist. Durch Berücksichtigung der entsprechenden Momente übersteigt daher die nach unten gerichtete Kraft B, die als in der Mittellinie des Ventilelementes 2 wirkend angesehen wird, die nach oben gerichtete Kraft A, um so zu verhindern, daß das Ventilelement aus seinem Sitz gehoben wird. Die Lage des Punktes C sollte vorzugsweise so gewählt werden, daß die Kraft B die Kraft A um 8 % bis 15 % übersteigt.

Wie Figuren 2, 3 und 4 zeigen, ist das untere Teil 4 des Ventilgehäuses 1 bei 12 ausgespart, um Dichtungslippen 13 um die zur Verbrennungskammer des Zylinders 11 führende öffnung 14 im Gehäuse zu bilden. Diese Dichtungslippen erzeugen eine Dichtung zwischen dem Ventilelement 2 und dem Gehäuse und insbesondere zwischen der Aussparung oder dem Durchlaß 7a oder 7b und der Verbrennungskammer, wenn einer der Durchlässe des Ventilelementes in Verbindung mit der öffnung 14 steht.

In den Figuren 5 bis 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Dichtung gezeigt, bei der die Dichtungslippen 13 durch Einsätze 15 gebildet sind, die in einen die öffnung 14 umgebenden ausgesparten Bereich des unteren Teils 4 des Gehäuses 1 eingesetzt sind. Diese Einsätze sind, wie bei 16 angedeutet, abgeschrägt.

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Bei jeder Form der Lippen sollten diese zwischen 1/300 und 1/1000 des Rotordurchmessers aufragen.

Vergleicht man die Figuren 9 (Teil eines Motors mit Drehventil) und 10 (Teil eines Motors mit Tellerventil), so erkennt man, daß das Drehventilelement die Verbrennungskammer nicht in der gleichen Weise beeinträchtigt wie die Tellerventile 17 und daß außerdem der Gasstrom in einem Tellerventil durch die häufig im oberen Teil des Kolbens vorgesehenen Ventilaussparungstaschen 18 gestört wird. Die bessere Verbrennung in einem Motor mit Drehventil verglichen mit einem Motor mit Tellerventilen ergibt sich aus den Figuren 11 und 12, in denen die Trennung des einströmenden und des ausströmenden Gases gezeigt ist. Bei einem Motor mit Drehventil erfolgt das öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnung wesentlich schneller als bei einem Motor mit Tellerventilen, so daß das mittels eines Drehventils durch den Eintrittsdurchlaß 7a der Verbrennungskammer zugeführte brennbare Gemisch nicht nennenswert in den Austrittsdurchlaß gelangt und damit die Austrittsgase praktisch keinen unverbrannten Brennstoff enthalten. Andererseits wird das brennbare Gemisch in den Motor mit Tellerventilen durch eine Einlaßöffnung 19 eingebracht und neigt, wie die Pfeile andeuten, dazu, zu einem erheblichen Anteil zur Auslaßöffnung 20 zu strömen. Aus einem Vergleich der Kurven in Figur 13 ergibt sich, daß das öffnen und Schließen der öffnungen eines Drehventils wesentlich schneller erfolgt als bei der Verwendung von Tellerventilen. In dieser Figur 13 ist die Öffnungsstellung des Ventils in % (V%) gegenüber der Kurbelwellendrehung in (C ) aufgetragen. Infolge der größeren Arbeitsge-

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schwindigkeit des Drehventils ist die sich um den oberen Totpunkt ( y~ ) des Kolbens ergebende Überlappung (Bereich (j^, ) des Drehventils wesentlich kürzer als die Überlappung (Bereich /j ) von Tellerventilen.

Figuren 14 bis 16 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dichtung eines zylindrischen Drehventils, bei dem ein Ventilelement 21 mit Durchlässen 22 in einem Ventilgehäuse 23 angeordnet ist. Das Ventilelement 21 hat in Umfangsrichtung verlaufende Dichtungsringe 24 sowie parallel zu seiner Achse verlaufende Dichtungsstreifen 25. Jeder der Dichtungsstreifen 25 ist zweiteilig und wird durch zwischen den Teilen angeordnete Blattfedern auseinandergedrückt. Das Ventilgehäuse ist, wie bei 27 gezeigt, durchbohrt bzw. angezapft und mit porösen Einsätzen 28 versehen, durch die Schmiermittel zur zylindrischen Oberfläche des Ventilelementes gebracht werden kann. Es ist auch möglich, das öl durch Kapillarwirkung zum Ventilelement zu transportieren.

Figur 17 zeigt einen Motor mit hin- und herbewegbarem Kolben, der ein kugelteilförmiges Ventilelement 29 aufweist, das drehbar mittels eines Lagers 42 in einem entsprechend geformten Gehäuse 31 gehalten ist. Das Ventilelement 29 hat Durchlaßöffnungen 30, die bei Drehung des Ventilelementes in und außer Verbindung mit einer öffnung 32 im Gehäuse kommen, so daß eine Zufuhr zur und ein Ausstoß aus der Verbrennungskammer 33 ermöglicht wird. Die öffnung 32 zur Verbrennungskammer hat quadratischen Querschnitt (Figur 18), doch können auch andere Formen verwendet werden. Eine Dichtung mit dem Ventilelement 29 um die öffnung 32 wird mittels

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eines eine Nut aufweisenden Einsatzes 38 erreicht, der in eine die öffnung umgebende Aussparung eingesetzt ist. Dieser Einsatz 38 hat eine schnecken- oder spiralförmige Nut 35, die zur Herstellung einer Dichtung dient, wobei die Nutvertiefung senkrecht zur Drehachse des Ventilelementes verläuft. Gegebenenfalls kann die Nut auch zur Drehachse geneigt oder sogar parallel zu ihr verlaufen.

Ölzufuhr- und -abflußwege, wie bei 40 und 41 angedeutet, können an den erforderlichen Stellen vorgesehen werden.

Figur 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung, bei der ein durchgehender Dichtungsstreifen 36 in die spiralförmige Nut 35 eingesetzt ist, so daß der Dichtungsstreifen 36 an der Kugelfläche des Drehventilelementes 29 anliegt. Unterhalb des Dichtungsstreifens 36 sind gegebenenfalls Füllstreifen 37 zur Einstellung der Höhe des Dichtungsstreifens vorgesehen, so daß der Dichtungsstreifen um die gewünschte Strecke über die Fläche des Einsatzes 38 hinausragt. Wie bei 39 angedeutet, kann der Grund der Dichtungsnut tangential bezüglich des Urafangs des Ventilelementes 29 verlaufen, um aufwendige Bearbeitungsvorgänge zu vermeiden.

Der Dichtungsstreifen 36 kann elastisch sein und im entlasteten Zustand in einer Ebene liegen, wie dies in Figur 20 angedeutet ist. Wenn dann das kugelförmige Ventilelement 29 in seine Lage nahe dem Einsatz 38 gedrückt wird, wird der Dichtungsstreifen

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elastisch verformt und nimmt die in Figur 19 gezeigte Form an. Auch hier können gegebenenfalls Unterlegstreifen 37 verwendet werden, insbesondere um die äußeren Gänge des Dichtungsstreifens zu stützen.

In Figur 21 ist eine weitere Form einer spiralförmigen Nut in einem Einsatz 38 gezeigt, bei der die Nuttiefe sich mit der Länge ändert, und zwar von einem Maximalwert nächst der Mitte, d.h. der öffnung 32 zu einem minimalen Wert am anderen Ende. Eine derartige Nut bildet einen spiralförmigen Strömungsweg, der sowohl eine Abdichtung des kugelförmigen Ventilelementes gegenüber dem Einsatz als auch das Abfließen von abgestreiftem öl ermöglicht.

Figur 22 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in das Ventilgehäuse eingesetzten Einsatzes 38 mit einer Nut 35 in Form einer Spirale, in die ein Dichtungsstreifen 36 eingepaßt ist. Der Dichtungsstreifen bildet, wie dargestellt, eine verhältnismäßig scharfe Lagerkante für das Ventilelement, wodurch sowohl eine Dichtung bewirkt als auch überschüssiges Schmiermittel entfernt wird. Das entfernte Schmiermittel kann, wie dargestellt, gesammelt und dann abgeführt werden.

In den Figuren 23 und 28 ist ein verbessertes Verfahren zur Schmierung des Drehventilelementes dargestellt, bei dem größere Mengen Schmiermittels eine Kühlung über den größten Teil des Ventilelementes bewirken und trotzdem das Entfernen von überschüssigem

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Schmiermittel vom Ventilelement möglich ist, bevor dieses über die öffnung zur Verbrennungskammer läuft. Das Ventilelement 43 ist in der angedeuteten Richtung drehbar im Ventilgehäuse 44 gelagert und steuert über die Einlaß- und Auslaßöffnungen 45 die Zufuhr und den Austritt aus der Verbrennungskammer 46 am oberen Ende des Zylinders 51, in dem ein an einer Kolbenstange 53 befestigter Kolben 52 hin- und herbewegbar ist. Die Schmierölzufuhr zum Ventilelement 43 erfolgt bei 47 (Figur 28), und zum Entfernen des Schmieröls enthält die Abstreifeinrichtung ein Abstreifblatt 49, das von Federn 50 gegen das Ventilelement 43 gedrückt wird. Wie angedeutet, dreht sich das Ventilelement in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 23 und 26 normalerweise im Uhrzeigersinn, während in Figur 28 eine Drehung des Ventilelementes im Gegenuhrzeigersinn gezeigt ist.

Wie den Figuren 23, 24 und 25 zu entnehmen ist, hat die Abstreifeinrichtung 48 ein Abstreifblatt 49, das mittels Federn 5O in Berührung mit der zylindrischen Oberfläche des Ventilelementes 43 gedrückt wird. Die Kante des Abstreifblattes 49 ist weggerschnitten, um einen Schlitz 57 zu bilden, der in Verbindung mit im Abstreifblatt 49 vorgesehenen Löchern 55 steht. Das vom Abstreifblatt 49 vom Ventilelement 43 entfernte Schmiermittel wird im Schlitz 57 gesammelt, tritt in die Löcher 55 ein und fließt über ein Rückschlagventil 54 in die Leitung 56.

Figuren 26 und 27 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer Abstreifeinrichtung 48a, wobei die Drehung des Ventilelementes

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gemäß Figur 26 wiederum im Uhrzeigersinn erfolgt. Das Abstreifblatt 49a der Abstreifeinrichtung 48a befindet sich in einem Schlitz im Gehäuse 44 und wird mittels Federn 50 in Berührung mit dem Ventilelement 43 gedrückt. Der Schlitz hat eine Nut 58, durch die vom Ventilelement 43 entferntes Schmiermittel zum Rückschlagventil 54 abfließen kann.

Das Abstreifblatt 49 oder 49a kann aus irgendeinem Material mit guter Abriebfestigkeit und guten Lagereigenschaften bezüglich dem Drehelement bestehen. Eine mögliche Kombination ist beispielsweise ein Abstreifblatt aus Bronze und ein Ventilelement aus gehärtetem Stahl oder gehärtetem Eisen. Die axiale Erstrekkung des Abstreifblattes muß größer sein als die der öffnungen 45, so daß das Abstreifblatt beim überlaufen der Abstreifeinrichtung durch die öffnungen nur an seinen Enden abgestützt ist. Es ist daher erforderlich, daß das Abstreifblatt starr ist, um zu verhindern, daß es sich in die öffnungen hineinwölbt oder biegt, aber es hat sich gezeigt, daß die Steifigkeit oder Starrheit des Blattes zusammen mit der von den Federn 50 ausgeübten Kraft so sein sollte, daß das Abstreifblatt nicht mehr als 1/3000 des Durchmessers des Ventilelementes abgelenkt oder verbogen wird, wenn sich das Abstreifblatt und eine öffnung in fluchtender Stellung befinden.

Vorteilhafterweise wird das Gesamtvolumen an Luft im Schlitz, in dem sich das Abstreifblatt befindet und an der dem Rückschlagventil 54 zugewandten Seite des Ventilelementes so klein wie

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möglich gehalten, um ein wirksames Abfließen des vom Abstreifblatt abgestreiften Schmiermittels zu erreichen. Die Luft in diesen Räumen dehnt sich aus, wenn die Einlaßöffnung zur Abstreifeinrichtung gelangt, da der Einlaßdruck normalerweise höher ist als der Umgebungsdruck, während diese Räume bei Erreichen der Austrittsöffnung mit unter überdruck stehender Luft gefüllt werden. Die sich ausdehnende Luft neigt dazu, ein Teil des vom Abstreifblatt entfernten Schmiermittels in die Einlaßöffnung zu transportieren, und je kleiner das freie Volumen im Bereich der Abstreifeinrichtung ist, desto geringere Bedeutung hat diese Erscheinung. Andererseits ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Abstreifeinrichtung das entfernte Schmiermittel ausreichend
schnell abführen muß, um den Aufbau einer unter Druck stehenden Schicht an der Abstreifkante zu verhindern, durch die das Ventilelement Schmiermittel über das Abstreifblatt hinaus transportieren könnte. Befindet sich im Bereich der öffnung zur Verbrennungskammer eine verhältnismäßig dicke Schmiermittelschicht, so
können die dort erzeugten Drücke Schwierigkeiten, etwa Vibrationen des Ventilelementes verursachen.

Es hat sich gezeigt, daß zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten die Entfernung des Schmiermittels so wirksam sein sollte, daß
auf dem Ventilelement zwischen dem Abstreifblatt und der Schmiermittelzuführung 47 nur eine sehr dünne ölschicht erzeugt wird. Derartig dünne Schichten fallen unter die Theorie der elastohydrodynamischen Schmierung und die vorstehend erwähnte Gleichung ist auf sie anwendbar.

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Im Betrieb der beschriebenen Erfindung wird dem Ventilelement das Schmiermittel bei 47 zugeführt und durch die Drehung des Ventilelementes 43 zur Abstreifeinrichtung 48 oder 48a transportiert, wo es im wesentlichen entfernt wird, bevor es die Verbrennungskammer erreicht. Das entfernte öl gelangt über ein Rückschlagventil 54 und eine Leitung 56 in einen Vorratsbereich, typischerweise den Ölsumpf, von wo es zum Ventil 47 zurückgeführt werden kann. Man erkennt, daß das Schmiermittel das Ventil nicht nur schmiert, sondern auch kühlt, und insbesondere für den letztgenannten Zweck ist es daher erwünscht, daß das öl mit einer hohen Strömungsrate durch das Ventil 47 fließt.

Um die Wirkung der Erfindung zu erläutern, sei auf Figur 29 verwiesen, bei der das Vollgasverhalten von drei Motoren durch den

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wirksamen Druck (kg/cm ) über der Drehzahl der Kurbelwelle (R) aufgetragen ist. Die Kurve X zeigt das Verhalten eines üblichen 4-Zylinder-Reihenmotors mit von Ventilstoßstangen betätigten Tellerventilen, der mit Benzin mit einer Octanzahl von 100 betrieben wird. Die Kurve Y zeigt das Verhalten eines mit dem gleichen Treibstoff betriebenen Wankelmotors und die Kurve Z das Verhalten eines erfindungsgemäßen Motors mit Drehventil, der mit Treibstoff mit einer Octanzahl von 66 betrieben ist.

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Claims (55)

1. Ansprüche

   T. / Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere in Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Brennstoff zur Verbrennungskammer bzw. zu Verbrennungskammern und das Entfernen der Verbrennungsprodukte von einem Drehventil gesteuert wird, daß der Ventilfläche durch das Ventilgehäuse hindurch an einer Stelle nach dem überlaufen der Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer eine reichliche Menge Schmiermittel zugeführt wird und daß das überschüssige Schmiermittel vor dem Erreichen der Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer von der Ventilfläche entfernt wird, so daß das auf der Ventilfläche verbleibende Schmiermittel ein derart dünne Schicht bildet, daß sie von Oberflächenunregelmäßigkeiten angezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmiermittelschicht gebildet wird, deren Stärke im Bereich der Oberflächenrauhigkeit liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmiermittelschicht mit einer Stärke zwischen 1,00 ,um und 1,25 ,um gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernte überschüssige Schmiermittel rückgeführt wird.

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5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verbrennung von Brennstoffen in Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor mit einem Kompressionsverhältnis von 9:1 bis 12:1 und einem Bohrungs/Hub-Verhältnis von 1:1 bis 3:1 verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor mit einem Kompressionsverhältnis von mindestens 10,5:1 verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff zur Verbrennungskammer und die Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer durch eine im Querschnitt im wesentlichen quadratische Zylinderöffnung befördert werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt von Schmiermittel aus dem Ventil in die Verbrennungskammer mit einer um die Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer angeordneten Dichtung verhindert wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil über im Ventilgehäuse um die Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer angeordnete Dich-

   tungslippen bewegt wird, die einen Lagerdruck von 35,2 kg/cm

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   bis 70,3 kg/cm aufnehmen.

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10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit die Seiten der Verbindungsöffnung umgebenden und zu den Enden des Ventils verlaufenden Dichtungsringen sowie mit zwischen ihnen befindlichen länglichen Dichtungsstreifen, die federnd zwischen dem Ventil und dem Gehäuse eingepreßt sind, eine Dichtung erzeugt wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein kugelförmiges oder kugelteilförmiges Ventil verwendet wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zylindrischer Dichtungsringe, die im Ventil oder seinem Gehäuse und konzentrisch bezüglich der Verbindungsöffnung angeordnet sind, eine Dichtung erzeugt wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines spiralförmig gewickelten Streifens eine Dichtung erzeugt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdichtung durch eine Reihe von Dichtungen mit allmählich abnehmendem Umfang erzeugt wird.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung von einer herausragenden Spirale gebildet wird.

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16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung von einer Reihe von kreisförmigen Erhebungen mit allmählich abnehmendem Umfang gebildet wird.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Dichtung mittels Unterlegstreifen eingestellt wird.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das überschüssige Schmiermittel über mindestens ein Rückschlagventil abgeführt wird und daß zur Unterstützung de§ Abfließens in der Abführleitung ein Unterdruck erzeugt wird.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Erzeugung des Unterdrucks eine Vakuumpumpe verwendet wird.
20. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das überschüssige Schmiermittel von einem im wesentlichen starren Abstreifblatt entfernt wird, das elastisch gegen die Fläche des Ventils gedrückt wird.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifblatt sich beim überlaufen der Verbindungsöffnung durch die ausgeübte Belastung elastisch nicht mehr als 0,0003 des Durchmessers des Ventils verformt.

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22. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung des Drehventils gesteuert wird.
23. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskraft zur Erzeugung einer sich selbst einstellenden, im wesentlichen undurchlässigen Dichtung zwischen dem Ventil und seinem Gehäuse benutzt wird.
24. 24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse aus zwei elastisch zusammengehaltenen Abschnitten besteht, die sich unter Einfluß der durch die Verbrennung im Zylinder erzeugten Kräfte selbst justieren.
25. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekenn-

    •r

    zeichnet, daß der Zylinder in seinem Kurbelgehäuse begrenzt bewegt wird.
26. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt und der Grad des öffnens der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung des Drehventils zur Verbrennungskammer so gesteuert wird, daß keine nennenswerte Menge des der Verbrennungskammer zugeführten Brennstoffes direkt aus der Auslaßöffnung austritt.
27. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche T bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Verbrennungskraft im Zylinder entgegenwirkende, das Ventil belastende Reaktionskraft erzeugt

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    wird, die die Berührung zwischen Ventil und Dichtung aufrecht erhält.
28. 28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt der Reaktionskraft so gewählt wird, daß die der Verbrennungskraft entgegenwirkende Kraft auf der Mittellinie von Ventil und Zylinder angreift.
29. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Verbrennungskraft entgegenwirkende Kraft erzeugt wird, die die Verbrennungskraft um 8 % bis 15 % übersteigt.
30. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ansaughubes eine begrenzte Menge der Austrittsgase gesteuert in den Verbrennungsraum eingebracht wird.
31. 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel durch poröse Einsätze im Ventilgehäuse auf die Fläche des Drehventils sickert.
32. 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel der Ventilfläche durch Kapillarkräfte zugeführt wird.

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33. 33. Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen, insbesondere Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Drehventil zur Zufuhr von Brennstoff zu einer Verbrennungskammer und zum Entfernen der Verbrennungsgase aus der Brennkammer, durch eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr von reichlichen Mengen Schmiermittels zur Ventilfläche und durch eine Abstreifeinrichtung zum Entfernen des überschüssigen Schmiermittels von der Ventilfläche an einer Stelle vor dem überlaufen der Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer, wobei durch die Abstreifeinrichtung auf der Ventilfläche eine Schmierfilmschicht mit einer Stärke von nicht mehr als 1,00 ,um bis 1,25 ,um gebildet wird, sowie durch eine Einrichtung zur Rückführung des abgestreiften Schmiermittels.
34. 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, bestehend aus einem Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Kompressionsverhältnis von 9:1 bis 12:1 und ein Bohrungs/Hub-Verhältnis von 1:1 bis 3:1.
35. 35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressionsverhältnis mindestens 10,5:1 beträgt.
36. 36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, gekennzeichnet durch eine einzige Verbindungsöffnung.
37. 37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt hat.

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38. 38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Dichtung zwischen dem Ventil und der Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer im Ventilgehäuse Lippen vorgesehen sind.
39. 39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse an oder nahe der Verbindungsöffnung zur Verbrennungskammer ausgesparte Bereiche aufweist.
40. 40. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse an jeder Seite der Verbrennungskammer ausgespart ist und daß Einsätze zur Bildung der Lippen vorgesehen sind.
41. 41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Tiefe des ausgesparten Bereiches des Ventilgehäuses 1/300 bis 1/1000 des Durchmessers des Ventilgehäuses beträgt und an der horizontalen Mittellinie der Bohrung zu Null abnimmt.
42. 42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Dichtungslippen so gewählt

    2 ist, daß sie im Betrieb einen Lagerdruck von 35,2 kg/cm

    2
    bis 70,3 kg/cm aufnehmen.
43. 43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung durch =zu jedem Ende des Ventils verlaufende Dichtungsringe gebildet ist und daß zwischen

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    ihnen längliche Dichtungsstreifen vorgesehen sind, die in federnden Eingriff mit dem Ventil und seinem Gehäuse drückbar sind.
44. 44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe und Dichtungsstreifen im Ventil selbst vorgesehen sind.
45. 45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil kugelförmig oder kugelteilförmig ist.
46. 46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil oder Ventilgehäuse konzentrisch zur Verbindungsöffnung zylindrische Dichtungsringe vorgesehen sind.
47. 47. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß in einer spiral- oder wendeiförmigen Nut ein spiralförmig gewickelter Dichtungsstreifen vorgesehen ist.
48. 48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für das Schmiermittel an einer Stelle.des Ventilgehäuses hinter der Verbindungsöffnung für die Verbrennungskammer vorgesehen ist, daß die Abstreifeinrichtung mit einem Rückschlagventil in Verbindung steht und daß in der ölabführleitung ein Unterdruck erzeugbar ist.

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49. 49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtung ein im wesentlichen starres Abstreifblatt sowie Federn zum Anpressen des Abstreifblattes an die Ventilfläche aufweist.
50. 50. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit bzw. Starrheit des Abstreifblattes so ge= wählt ist, daß es sich beim überlaufen der Öffnung oder Aussparung infolge der entstehenden Spannung nicht stärker als 0,0003 des Durchmessers des Rotors elastisch verformt.
51. 51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil gesteuert belastbar ist.
52. 52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse aus zwei oder mehr Abschnitten besteht, die begrenzt elastisch gegeneinander bewegbar, jedoch unter Wirkung der durch die Verbrennung erzeugten Kräfte selbst justierend sind.
53. 53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 52, gekennzeichnet durch eine Leitung zur Rückführung von Austrittsgas zum Einlaß des Drehventils.
54. 54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse poröse Einsätze vorgesehen sind, durch die Schmiermittel auf die Fläche des Drehventils sickert.

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55. 55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Fläche des Ventils Schmiermittel mittels Kapillarkräften zuführbar ist.

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