DE3728176C2 - Drehschieber zur Ladungswechselsteuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschieber gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Bei dem aus der DE-OS 32 41 723 bekannten Walzendrehschieber dieses Aufbaus sind zwecks Begrenzung der Länge des Drehschiebers in Richtung seiner Achse, die mit seiner Rotationsachse zusammenfällt, die Abgaskanäle der beiden jeweils einander benachbarten Brennräume (Zylinder) so angeordnet, daß ihre der gemeinsamen, mit einem üblichen Abgassystem in Verbindung stehenden Abgasöffnung im Drehschiebergehäuse zugekehrten Mündungsstellen auf dem Umfang des Drehschiebers winkelversetzt sind, also in einer auch die Abgas­ öffnung enthaltenden gemeinsamen Querschnittsebene liegen. Die der Verbindung der beiden Abgaskanäle mit dem jeweiligen Zylinder dienenden Einmündungsstellen derselben liegen dagegen auf dem Drehschieberumfang sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung versetzt, wobei der axiale Versatz durch den axialen Abstand der Zylinder mitbestimmt ist. Der gemeinsame Querschnitts­ bereich bzw. die gemeinsame Querschnittsebene fällt praktisch zusammen mit der Trennebene zwischen den beiden einander benachbarten Zylindern.

Bei diesem Stand der Technik liegen also die einander benachbarten Zylindern zugeordneten Abgaskanäle im Drehschieber bereichsweise in der erwähnten Querschnittsebene nebeneinander. Dies führt zwar in vorteilhafter Weise zu einem relativ kurzen Drehschieber, jedoch bedingt der bereichsweise Verlauf der Kanäle in der Querschnittsebene nebeneinander einen relativ großen Durch­ messer des Walzendrehschiebers, da andernfalls die winkelversetzt im gleichen Querschnittsbereich angeordneten Kanalbereiche nicht mit hinreichend großem Strömungsquerschnitt ausgeführt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehschieber der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß er mit kleinerem Durchmesser ausgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie die definierte Aufgabe mit einfachsten Mitteln, nämlich durch teilweise Zusammenfassung der bisher getrennten Abgas- bzw. Frischgaskanäle einander benachbarter Zylinder, löst. Dabei kann der so entstandene gemeinsame Kanal gemäß Patentanspruch 2 durch winkelförmige Gestaltung nach wie vor zwei nur bei bestimmten Winkelstellungen des Drehschiebers unter der Abgas- bzw. Frischgasöffnung im Drehschieberge­ häuse liegende individuelle Mündungsstellen auf dem Drehschieberumfang ent­ halten, oder aber gemäß Patentanspruch 3 wird eine einzige, so große Mündungs­ stelle dieses gemeinsamen Kanals vorgesehen, daß die zeitliche Begrenzung der Strömungsverbindung zwischen der Frischgas- bzw. Abgasöffnung einerseits und dem jeweiligen Zylinder andererseits allein durch die Lage der Mündungs­ stellen der beiden individuellen Abgas- bzw. Frischgaskanäle auf dem Dreh­ schieberumfang bestimmt wird; diese Mündungsstellen kommunizieren mit zu den Zylindern führenden Abgas- bzw. Frischgasbohrungen im Zylinderkopf.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Querschnitte durch den Walzendrehschieber und sein Gehäuse in der mehrfach erwähnten gemeinsamen Querschnittsebene wiedergeben. In den Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß es sich um die Abgaskanäle einander benachbarter, nicht dargestellter Zylinder handelt; eine entsprechende Konstruktion wäre jedoch auch für die Frischgaskanäle der einander benach­ barten Zylinder verwendbar.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Walzendrehschieber allgemein mit 1 und sein Gehäuse mit 2 bezeichnet. Betrachtet ist eine Querschnittsebene, die etwa im Verlauf der Trennebene zwischen zwei einander benachbarten Zylindern liegt, wie dies auch bezüglich der die gemeinsame Abgasöffnung im Drehschieber­ gehäuse enthaltenden Ebene in der erwähnten DE-OS 32 41 723 gilt.

In dieser Ebene enthält das Drehschiebergehäuse 2 die Abgasöffnung 3, an die sich ein nicht gezeichnetes, da an sich bekanntes Abgassystem der Brenn­ kraftmaschine anschließt. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil angedeutet.

Vor bzw. hinter dieser gemeinsamen Querschnittsebene enthält das Gehäuse 2 jeweils eine Abgasbohrung 4 bzw. 5, die einander in axialer Richtung überdecken, so daß sie in Fig. 1 nicht getrennt erkennbar sind. Die vor der Zeichen­ ebene und damit der gemeinsamen Querschnittsebene liegende Abgasbohrung 4 führt zu einem bezüglich der Zeichnung vorderen Zylinder, die dahinter liegende Abgasbohrung 5 zu einem dahinter liegenden Zylinder. Dementsprechend enthält auch der Walzendrehschieber 1 zwei Abgaskanäle 6 und 7, von denen der vor der Zeichenebene liegende Kanal 6 gerade mit der Abgasbohrung 4 kommuniziert, während der Abgaskanal 7 mit der ihm zugeordneten Abgasbohrung 5 erst nach Verdrehung des Drehschiebers 1 im Uhrzeigersinne um 90° kommuniziert.

Die beiden individuellen Abgaskanäle 6 und 7 laufen im Bereich der Rotationsachse 8 des Walzendrehschiebers 1 zusammen, so daß beide den gemeinsamen Kanal 9 enthalten, der bei einem Vierzylinder-Viertakt-Motor einen Winkel von 90° bildet, dessen Scheitel auf der Achse 8 liegt. Der gemeinsame Kanal 9 besitzt die beiden Mündungsstellen 10 und 11 auf dem Umfang des Drehschie­ bers 1, von denen die Mündungsstelle 11 gerade unter der Abgasöffnung 3 im Gehäuse 2 liegt, so daß die Kanalanordnung eine Strömungsverbindung zwischen dem in der Figur vorderen Zylinder über die Abgasöffnung 4, den Abgaskanal 6, den gemeinsamen Kanal 9 und die Mündungsstelle 11 herstellt, während nach Schwenken des Drehschiebers um 90° der in der Figur hintere Zylinder über die Abgasbohrung 5, den individuellen Abgaskanal 7, den gemeinsamen Kanal 9 und die Einmündungsstelle 10 mit der Abgasöffnung 3 in Strömungs­ verbindung steht.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 enthält der wiederum in einem Gehäuse 20 um eine Achse 21 rotierende Walzendrehschieber 22 ebenfalls zwei individuelle Kanäle 23 und 24 analog den Kanälen 6 und 7 in Fig. 1, die je nach Winkel­ stellung des Drehschiebers 22 mit einer individuellen Abgasbohrung 25 (vor der Zeichenebene) bzw. 26 (hinter der Zeichenebene) kommunizieren, jedoch laufen die Abgaskanäle 23 und 24 in einen gemeinsamen Kanal 27 ein, der nicht winkelförmig, sondern sich in Richtung auf seine einzige Mündungsstelle 28 trichterartig erweiternd ausgebildet ist. Auch die Abgasöffnung 29 im Gehäuse 20 ist in der betrachteten Querschnittsebene größer gehalten als in Fig. 1.

In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also keine Unterbrechung der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Kanal 27 und der Abgasöffnung 29 in dem Drehwinkelbereich, der zwischen den beiden Abgaskanälen 23 und 24 liegt. Die Unterbindung der Strömung im gemeinsamen Kanal 27 wird allein durch die jeweilige Lage der Einmündungsstellen 30 und 31 der individuellen Abgaskanäle 23 und 24 auf dem Drehschieberumfang bestimmt.

Gemeinsam ist beiden Ausführungsbeispielen die Vermeidung des Verlaufs von Kanalbereichen nebeneinander in dem gemeinsamen Querschnittsbereich, wodurch ohne Verringerung der Strömungsquerschnitte gegenüber dem Stand der Technik eine erhebliche Verringerung des erforderlichen Drehschieberdurchmessers erzielt wird. Dies ist deshalb von besonderem Vorteil, weil eine Verringerung des Drehschieberdurchmessers zu einer Verringerung der Gleitgeschwindigkeit der Drehschieberdichtungen und damit zu einer Verringerung von Reibung, Erwärmung, Verschleiß und Antriebsdrehmoment des Drehschiebers führt. Hieraus wiederum ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, das Spaltvolumen zwischen Drehschieber und Gehäuse zu minimieren und die Wärmeübergangsflächen in den Kanälen zu verkleinern.

Claims (3)

1. Drehschieber zur Ladungswechselsteuerung einer mehrere Brennräume ent­ haltenden Brennkraftmaschine, bei dem die jeweils benachbarten Brennräumen zugeordneten, im Drehschieber (1) ausgebildeten beiden Frischgas- oder Abgaskanäle (6, 7) bereichsweise in einem gemeinsamen, auch eine gemeinsame Frischgas- oder Abgasöffnung (3) im Dreh­ schiebergehäuse (2) enthaltenden, zur Rotationsachse (8) des Drehschiebers (1) senkrechten Querschnittsbereich des Drehschiebers ver­ laufen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frischgas- oder Abgas­ kanäle (6, 7) im Bereich der Rotationsachse (8) des Drehschiebers (1) zu einem in dem gemeinsamen Querschnittsbereich verlaufenden Kanal (9) zusammengefaßt sind, der bei vorgegebenen Winkelstellungen des Drehschiebers (1) mit der gemeinsamen Frischgas- bzw. Abgasöffnung (3) kommuniziert.

2. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kanal (9) winkelförmig verläuft, so daß er an zwei in der auch die Frisch­ gas- bzw. Abgasöffnung (3) enthaltenden Querschnittsebene liegenden Stellen (10, 11) des Drehschieberumfangs mündet.

3. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kanal (27) sich in der auch die Frischgas- bzw. Abgasöffnung (29) ent­ haltenden Querschnittsebene zum Drehschieberumfang hin trichterähnlich erweitert.