DE2928450A1

DE2928450A1 - MOTOR-VALVE ARRANGEMENT

Info

Publication number: DE2928450A1
Application number: DE19792928450
Authority: DE
Inventors: Phillip Hopkins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1980-03-20
Also published as: EP0016826A1; GB2028920A; IN153051B; NL7906450A; SE7907152L; ES254569U; WO1980000469A1; CA1153698A; BE878592A; ES254569Y; JPS6243049B2; JPS5532995A

Description

Motor-Drehventi!anordnungMotor rotary valve arrangement

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Ventilanordnung für Verb trennung skraftma schinen.The present invention relates to an improved valve assembly for verb separation power machines.

Man hat in der Vergangenheit zahlreiche Vent!!anordnungen für Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Wellenventil, bei dem diametra] verlaufende Kanäle in der durch den Zylinder hindurch verlaufenden Wolle enthalten sind, durch die das Ansaugen und Ausstoßen ei folgen, wobei die Öffnungen bzw. Löcher in der WoJIi- eine vorbestimmte Größe aufweisen und diese Größe in Umfangsr ichtung im wesentlichen gleich 1/16 des Wellenumfang s ist, wie unten ausführlicher dargestellt.Numerous vent arrangements have been made in the past for Internal combustion engines proposed. With the present Invention is a wave valve in which diametra] running channels in the through the cylinder running wool are contained, through which the suction and discharge ei follow, with the openings or holes in the WoJIi- have a predetermined size and this size in the circumferential direction essentially equal to 1/16 of the shaft circumference s is as detailed below.

Dieses Drehventil unterscheidet sich von den Ventilen des Standes der Technik dahingehend, daß das Gemisch und das Abgas direkt durch die; Welle strömen, so daß die Welle kontinuierlich durchdrehen kann und eine korrekte Zeitsteuerung für einen-4-Tak t-Kolbenmotor erreicht wird. Die.se Zeitsteuerung wird möglich, da die Breite dor Öffnungen in Ümfangslichtutig im wesentlichen 1/16 des Wellenumfangs beträgt. Die Probleme der Drehventile nach dem Stand der Technik sind im wesentlichen, daß sie nicht einwandfrei abschließen und das explosive Gemisch entweichen lassen. Die Welle nach der vorliegenden Erfindung .weist sowohl längsverlaufende als auch kreii-rvinvie Dichtungen auf, um die Gase am Entweichen zu hindern. This rotary valve differs from the valves of the prior art in that the mixture and the exhaust gas directly through the; Wave flow so that the wave is continuous can go nuts and a correct timing for a 4-stroke piston engine. The time control becomes possible because the width of the openings is too large is essentially 1/16 of the shaft circumference. The problems with the prior art rotary valves are in US Pat essential that they do not lock properly and that Let the explosive mixture escape. The wave after the present Invention .has both longitudinal and kreii-rvinvie seals to prevent the gases from escaping.

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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind das Entfallen von Ventilfedern und der Ventilteile, die derzeit etwa 1o % oder mehr der vom Motor abgegebenen Leistung verbrauchen. Die Gemischein- und Abgasausströme strömen direkt und unbehindert und das Gemisch braucht - im Gegensatz zu den derzeit üblichen Motoren - über keinerlei Ventilfläche zu strömen. Die Bauteile sind so aufgebaut,daß sie sehr fest ausgeführt werden können, und mit der vorliegenden Erfindung läßt sich die Anzahl der einzusetzenden Teile erheblich verringern. Das System läßt sich für praktisch alle 4-Takt-Kolbenmotoren anwenden und arbeitet auch gut bei Brennstoffeinspritzung und mit Zylinderköpfen für geschichtete Gemischführung (stratified charge heads"). Es ist weiterhin geeignet für Dieselbrennstoffe, bei denen sehr hohe Kompressionen erforderlich sind. Die Welle und die Dichtung nach der vorliegenden Erfindung ersetzen eine große Anzahl von Teilen (etwa 80), die normalerweise für den gleichen Effekt in einem normalen V8-Motor erforderlich sind, so daß die Kosten solcher Motoren sinken. Infolge der Drehbewegung und des Entfallene der Ventilfedern kann der Motor wesentlich schneller laufen und erreicht so bei gleichem Hubraum eine höhere Leistung. Bei Motoren mit geschichteter Gemischführung im Zylinderkopf kann die Ladekammer auf höheren Wirkungsgrad ausgeführt werden als bei herkömmlichen Motoren, sodaß man eine höhere Leistung bei geringerem Verschmutzungsanteil in den Abgasen erhält, da das Gemisch gründlicher verbrennt .The advantages of the present invention are the elimination of valve springs and valve parts, which are currently around 1o% or consume more of the power output by the engine. The mixture inflow and exhaust gas flow directly and unhindered and the mixture does not need to flow over any valve surface - in contrast to the currently common engines. The components are constructed in such a way that they are very solid and the present invention can greatly reduce the number of parts to be used. The system can be used for practically all 4-stroke piston engines and also works well with fuel injection and with cylinder heads for stratified mixture flow (stratified charge heads "). It is also suitable for diesel fuels that require very high compressions. The shaft and the seal of the present invention replace a large number of parts (about 80) normally used for the the same effect are required in a normal V8 engine, so that the cost of such engines is reduced. As a result of the rotary motion and the omission of the valve springs, the engine can run much faster and thus achieve the same displacement higher performance. In engines with a layered mixture flow in the cylinder head, the loading chamber can be more efficient than with conventional engines, so that you get a higher performance with less pollution in the exhaust gases as the mixture burns more thoroughly.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der im folgenden zu beschreibenden Art anzugeben, die einfach und billig herzustellen und nützlich einzusetzen ist, wirkungsvoll arbeitet und die Luftverschmutzung reduziert.It is an object of the present invention to provide an arrangement of the type to be described below which is simple and is cheap to manufacture and useful to use, operates efficiently, and reduces air pollution.

Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben werden.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing.

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Fig. 1 ist ein Seitenriß eines 4-Takt-Verbrennungskraftmotors;Fig. 1 is a side elevation of a four-cycle internal combustion engine;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt auf der Ebene 2-2 der Fig. 1 in Richtung der Pfeile;Figure 2 is a partial section on the plane 2-2 of Figure 1 in the direction of the arrows;

Fig. 3 ist eine geschnittene Draufsicht des Oberteils der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.FIG. 3 is a sectional top plan view of the top of the assembly shown in FIG. 1.

Die "E¹ ig." 1 zeigt einen allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Verbrennungskraft motor. Er besteht aus einem Motorblock 1 4 , an dessen Unterseite die Ölwanne 16 verläuft, in die die unteren Enden der Zylinder (wie mit dem Bezugszeichen 2o bezeichnet) münden, wobei die Ölwanne auf geeignete Weise - beispielsweise mit dem Bolzen 21 - am Motorblock befestigt ist. Am oberen Ende des Blocks befindet sich der Kopf 18. Im Block laufen die Kolben 22 in dem Zylinder 2o hin- und her; sie sind mit einer Pleuelstange - vergl, bei 24 - mit einer Kurbelwelle 28 beispielswiese bei 26 exzentrisch verbunden. Das Ende 3o der Kurbelwelle ist mit geeigneten Mitteln an eine Einrichtung zur Leistungsabnahme angeschlossen. Am anderen Ende '32 ist ein Zahnrad oder eine andere Einrichtung vorgesehen, über die ein Riemen, eine Kette oder eine andere kraftübertragende Einrichtung zum Zahnrad 38 auf dem Ende einer Welle-36 läuft, die seitlich durch den Oberteil der Zylinder verläuft und mit beispielsweise den Lagern 42, 44 gelagert ist, die zwischen dem Oberteil 4o des Kopfes 18 und dem Motorblock sitzen. Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Welle 36 in einem durch den Kopf verlaufenden Tunnel, der allgemein mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet ist, drehbar geführt, wobei diametral gegenüberliegende Öffnungen auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind - vergl. 43 und 53. Wie die Fig. 2 an der bevorzugten Ausführungsform zeigt, weist der Kopf zwei koplanare Flächen 7o, 71 auf, die auf der nach oben weisenden Fläche 73 des Zylinderblocks aufliegen und an diesem beispiels-The "E ¹ ig." 1 shows an internal combustion engine, indicated generally by the reference numeral 12. It consists of an engine block 1 4, on the underside of which the oil pan 16 runs, into which the lower ends of the cylinders (as denoted by the reference numeral 2o) open, the oil pan being fastened to the engine block in a suitable manner - for example with the bolt 21 . The head 18 is located at the upper end of the block. In the block, the pistons 22 reciprocate in the cylinder 20; they are eccentrically connected to a connecting rod - cf. at 24 - with a crankshaft 28, for example at 26. The end 3o of the crankshaft is connected by suitable means to a device for power take-off. At the other end '32 a gear or other device is provided over which a belt, chain or other force-transmitting device to gear 38 runs on the end of a shaft 36 which runs laterally through the top of the cylinder and with, for example, the Bearings 42, 44 are mounted, which sit between the upper part 4o of the head 18 and the engine block. As shown in FIG. 2, the shaft 36 is rotatably guided in a tunnel running through the head, which is generally designated by the reference numeral 41, with diametrically opposite openings being provided on opposite sides - see FIGS. 43 and 53. As shown in FIGS 2 shows the preferred embodiment, the head has two coplanar surfaces 7o, 71, which rest on the upwardly facing surface 73 of the cylinder block and on this, for example,

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weise mit den Bolzen 75, 77 befestigt sind. Der Oberteil 4o des Kopfes, der über die Kolbenzylinder verläuft, ist, wie bei 46 gezeigt, im zentralen längsverlaufenden Bereich angehoben und verläuft gekrümmt ab- und auswärts zu den Teilen 7o, 71 auf dem Block 73, wie mit den Bezugszeichen 45, 45' gezeigt; diese Wandung enthält im Fall der Welle 36 die Öffnung 43. Auf der anderen Zylinderseite befindet sich ebenfalls eine Öffnung im Kopf, wie bei 81 gezeigt, und ein Tunnel 8 3 ist im Kopf ausgebildet, wobei im Tunnel eine Welle 37 drehbar gelagert ist, wie oben zur Welle 36 ausgeführt. Die Wellen weisen jeweils eine durchgehende Bohrung 9o bzw. 92 auf, die diametral vollständig durch die Welle verläuft und selbst einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen 1/16 des WeI-lenumfangs ausmacht. Eine dieser Wellen wird im folgenden als Einlaßwelle, die andere als die Auslaßwelle bezeichnet. Im Mittelteil des Kopfes ist eine Bohrung 1o1 vorgesehen, die eine Zündkerze 5o aufnimmt, mit dur ein Brennstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, das in die Kammer 1o3 ein- und aus ihr ausströmt, wie unten ausführlich erläutert werden wird.wise with the bolts 75, 77 are attached. The upper part 4o of the head, which runs over the piston cylinder, is how shown at 46, raised in the central longitudinal area and curves downwardly and outwardly to the parts 7o, 71 on block 73 as shown by reference numerals 45, 45 '; this wall contains the opening in the case of the shaft 36 43. On the other side of the cylinder there is also an opening in the head, as shown at 81, and a tunnel 8 3 is in Head formed, wherein a shaft 37 is rotatably mounted in the tunnel, as explained above for shaft 36. The waves show each has a through hole 9o or 92, which runs diametrically completely through the shaft and itself has a diameter that is substantially 1/16 of the circumference of the shaft matters. One of these waves is hereinafter referred to as the inlet wave and the other as the outlet wave. in the In the middle part of the head there is a bore 1o1 which receives a spark plug 5o, ignited with a fuel-air mixture which flows into and out of the chamber 1o3, as will be explained in detail below.

Die Welle 36 rechts in der Fig. 2 soll als Einlaßwelle bezeichnet werden und dient als Einlaßventil. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch wird in die Haube 2o1 mit der Öffnung 2o3 eingelassen, die zum Tunnel führt, so daß, wenn der Brennstoff und die Luft durch die Öffnung 2o5 einströmen und die Welle mit der Öffnung 53 ausgerichtet ist, Brennstoff durch die öffnung 4 3 in die Kammer 1o3 gelangt. Die Welle dreht jedoch weiter und daher wird dieser Kanal im folgenden verschlossen; zu dieser Zeit wird die Zündkerze gespeist und erzeugt einen Funken wie bei 5o, der das Gemisch zündet; die Druckwelle der dabei entstehenden Explosion drückt den Kolben 22 abwärts. Wenn er wieder nach oben läuft, hat sich das Loch 92 in der Welle 37 mit dem Loch 3o2 in der Haube 3o3 ausgerichtet, die bei 3o5 auf den Kopf aufgeschraubt ist. Der aufwärts laufende Kolben drücktThe shaft 36 on the right in FIG. 2 is to be referred to as the inlet shaft and serves as an inlet valve. A mixture of fuel and air is let into the hood 2o1 with the opening 2o3 that leads to the tunnel, so that when the fuel and air flow in through the opening 2o5 and the shaft with the opening 53 is aligned, fuel passes through the opening 4 3 into the chamber 1o3. However, the shaft continues to rotate and therefore this channel is closed in the following; at this time the spark plug is fed and produces a spark as at 5o which ignites the mixture; the pressure wave of the resulting explosion pushes the piston 22 downwards. If he again runs upwards, the hole 92 in the shaft 37 has aligned with the hole 3o2 in the hood 3o3, which is at 3o5 on the Head is screwed on. The upward moving piston pushes

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nun die Abgase durch die Öffnung 81, den diametral verlaufenden Kanal 92 in der Welle 3 7 und durch das Loch 3o1 hinaus. Wie die Fig. 3 zeigt, haben die Kanäle 9o, 92 int Zylinder 2o im Querschnitt ein Langlochprofil; die axiale Länge ihrer Mündung entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des Zylinders.now the exhaust gases through the opening 81, the diametrically extending channel 92 in the shaft 37 and out through the hole 3o1. As FIG. 3 shows, the channels 9o, 92 have int cylinders 2o in cross section an elongated hole profile; the axial length their mouth essentially corresponds to the diameter of the cylinder.

Was weiterhin die mit 4o1 bezeichnete öffnung (Fig. 3) anbetrifft, hat diese eine Breite, d.h. einen Abstand zwischen den verhältnismäßig langen Seiten 4o3, 4o5, von 1/16 des Umfangs der Welle 36, 3 7, die in der bevorzugten Ausführungsform gleich ausgeführt sind und über etwa 8o % des Zylinder- und Kolbendurchmessers verlaufen; vorzugsweise ist ihre Länge mindestens gleich dem Zylinderradius. Dies gilt für jeden der in Durchmesserrichtung verlaufenden Kanäle in den Wellen, die die Drehventile darstellen. An jeder Welle sind Dichtungen vorgesehen, und zwar in zwei Formen. Die Fig. 2 zeigt in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze, die in Richtung der Sehne des Wellenquerschnitts verlaufen und jeweils ein Dichtelement 5o1 in Form einer Leiste mit einer Außenfläche 5o3 enthalten, die an der Innenfläche des Kopfes während der Drehung durchgehend anliegt. Auf diese Weise entsteht ein Wischeffekt auf der Kopfinnenfläche, infolgedessen eine Abdichtung gegen ein Entweichen des Zylinderkopfinhalts entsteht. Zusätzliche Abdichtmittel sind zwischen den Zylindern und den Lagern 42 (vergl. die Fig. "1)-und den erweiterten Teilen der Welle 36 vorgesehen, wobei diese Dichtmittel mit den Bezugszeichen 6ol versehen sind und die Anordnung gegen ein Entweichen der Zylinderinhalte axial an den -Ventilwellen entlang abschließen. Diese Dichtmittel können herkömmlichen Kolbenringen ähnlich ausgeführt sein und sitzen in in der Welle an geeigneten Stellen vorgesehenen Nuten.As for the opening marked 4o1 (Fig. 3), this has a width, i.e. a distance between the relatively long sides 4o3, 4o5, from 1/16 of the circumference of the shaft 36, 37, which in the preferred embodiment are designed the same and extend over about 80% of the cylinder and piston diameter; preferably their length is at least equal to the cylinder radius. This applies to each of the channels running in the diameter direction in the shafts, which which represent rotary valves. Seals are provided on each shaft, in two forms. Fig. 2 shows circumferentially extending slots in the direction of the tendon of the Shaft cross-section and each have a sealing element 5o1 in the form of a bar with an outer surface 5o3 that is continuous on the inner surface of the head during rotation is present. This creates a wiping effect on the inner surface of the head, and consequently a seal against escape of the cylinder head content is created. Additional sealants are between the cylinders and the bearings 42 (see Fig. "1) and the extended parts of the shaft 36 are provided, these sealing means being provided with the reference numeral 6ol and the arrangement prevents the cylinder contents from escaping complete axially along the valve shafts. These sealing means can be designed similarly to conventional piston rings be and sit in provided in the shaft in suitable places Grooves.

In der bevorzugten Ausführungsform sind in der Nut längsyerlaufende Kanäle zur Schmierung zwischen der Außenfläphe der Welle In the preferred embodiment, there are longitudinal channels in the groove for lubrication between the outer surface of the shaft

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und der Innenfläche des Tunnels im Kopf vorgesehen, wie mit dem Bezugs zeichen 9o2 gezeigt; diese Kanäle werden zweckmäßig mit den Ölleitungen 9o3, 9o4 gespeist.and the inner surface of the tunnel provided in the head, as shown by the reference numeral 9o2; these channels become expedient fed by the oil lines 9o3, 9o4.

Die vorliegende Erfindung fandet Verwendung in 4-Takt-Otto-Verbrennungskraftmotoren. The present invention found use in 4-stroke gasoline internal combustion engines.

In den Wellen und im Motorblock sind zur Wasserkühlung geeignete Öffnungen vorgesehen.Suitable openings for water cooling are provided in the shafts and in the engine block.

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Claims

Νοχ-th Miami, F.] or Ida 3 316 1, V. St ... A.

P a t e ή t a η s ρ r ü c h._e

1 . j Improved valve expansion in the head of a combustion force tiüaach ine with buckets of hiitiLlostenü a cylinder containing a block, like a head running over the cylinder as well as piston reciprocating in the cylinder above the head, <jt: {it -nn- ^ qU ^ hn_o_t dorch an ini. Head-rotatable "supported shaft ₇ which runs partially through part of the cylinder and ends in a diameter gauge. It has a channel, the cross section of which is parallel to the center line of the shaft at least as large as the radius of the cylinder and in the circumferential direction is equal to one sixteenth of the shaft unification, through Diehuhitt.ei - /. wischen the WeJ k? and the ! has arrangement.

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2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the Dichtiii LtLeI are radial sealing elements that are longitudinally sit in depressions in the shaft.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that two shafts are provided in an internal combustion engine and run across a cylinder.

4. Rotary shaft for an internal combustion engine, marked through an opening running in through: ..- :; serr Lcii Lung, whose Cross section L L:; dbiuesüunf in Uinf ang.yj I equals one sixteenth de ;; Welienumnung. \; is.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the while J äng:; ver 1 at the end of the letter are incorporated that Density contained in i.ch lungs.

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