DE4041359A1

DE4041359A1 - Drehschieber in kugelzonenform fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4041359A1
Application number: DE19904041359
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Prosser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-06-25

Description

Es gibt kaum Zweifel, daß ein drehschiebergesteuerter Verbrennungsmotor einem ventilgesteuerten Motor in nahezu allen Bereichen überlegen wäre, wenn das Dichtungsproblem beim Schieber gelöst würde.

Leider hat das bisher noch keine der unzähligen Konstruktionen geschafft oder gehalten, d. h. zumindest nicht beim Viertakter, beim Zweitakter durchaus.

Der Grund, der Schieber muß beim Viertaktverfahren zwangsläufig im Kopf angeordnet werden und ist damit dauernd den höchsten Temperaturen und Drücken ausgesetzt, die letztlich zum Versagen der Abdichtung führen.

Schieber außerhalb des Verbrennungsraums, also beim Zweitakter oder Schieber die nur partiell und zeitweise von den Höchstwerten beaufschlagt werden, z. B. beim Wankelmotor (den Läufer kann man durchaus als Drehschieber betrachten) sind beherrschbar und bewähren sich auch in der Praxis.

Die nachstehend beschriebene Konstruktion baut auf dieser Erkenntnis auf und beruht auf folgenden entscheidenden Merkmalen:

1.) Der Drehschieber sitzt nicht im Kopf bzw. nur zu einem kleinen Teil, und zwar wird je ein Drehschieber in Kugelzonenform für den Einlaß und einer für den Auslaß um den Zylinder gelegt.

Skizze 1.

Zweigeteilt deshalb, damit die Pleuelstange von der Mitte des Kolbens zwischen beiden Drehschiebern hindurch auf die Kurbelwelle geführt werden kann.

Durch diese Anordnung befindet sich immer nur ca. 1/6 des Umfangs des Drehschiebers im Zylinderkopf und damit in der am höchsten belasteten Zone. Der Schieber kann außerhalb dieses Bereiches zum weitaus größerem Teil gut gekühlt werden. Dabei dreht sich der Schieber jeweils mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle. Die Stelle des Schiebers, die mit der höchsten Temperatur beaufschlagt wird, kann besonders geschützt werden, z. B. mit Keramik oder anderem hochtemperaturfesten Material.

Die Drehschieber können direkt von der Kurbelwelle oder über eine Steuerwelle mittels Verzahnung, Kette oder Zahnriemen angetrieben werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Bauart ist die nicht zu unterbietende Bauhöhe dieses Motors, insbesondere bei Kurzhubbauweise.
2.) Die Druckaufschlagzone ist noch kleiner als 1/6 des Umfangs der Drehschieber; sie ist nur wenig größer als die Querschnittsfläche, also des Durchtritts des Einlasses bzw. des Auslasses.

Skizze 2

Die Abdichtung selbst erfolgt nicht anders als die einfache und zuverlässige und bewährte Abdichtung eines "normalen" Kolbens, lediglich mit dem Unterschied, daß die Ringe nicht im beweglichen Teil (also im Kolben), sondern im ruhenden Zylinderdeckel angebracht sind und an der Dichtfläche hier kugelig sind. Sie sind wie Kolbenringe mit einer Dehnungsfuge und mit Übermaß versehen, damit sie sich wie diese auch in jedem Betriebszustand an die äußere Dichtleiste anlegen. Die Hauptabdichtung übernimmt dann der jeweilige Druck im Zylinder. Für den drucklosen Zustand sind wahrscheinlich kleine Federn notwendig, die die Dichtringe an den Drehschieber pressen; im Betriebszustand übernimmt auch hier der jeweilige Druck im Zylinder die Hauptabdichtung.

3.) Aufbauend auf 1.) und 2.) sind sehr viele Varianten möglich:

a.) Ein- und Auslaßdurchtritt sind in einem Drehschieber hintereinander angebracht, dann jedoch mehrfachbedingt durch die erforderlichen Steuerzeiten. Bei zwei Paaren muß dann der Drehschieber mit 1/4 der Drehzahl der Kurbelwelle laufen; bei drei Paaren mit 1/6 usw.
b.) Das Zweitaktverfahren ist auch möglich und zwar mit Gleich stromspülung wahlweise mit asymmetrischen Steuerzeiten für Einlaß im Kopf (also Drehschieber) und Auslaßschlitzen im Zylinder oder Auslaß im Kopf und Einlaß im Zylinder.
c.) Verschränkt angeordnete Zylinderreihen mit getrennten gegenüberliegenden Kurbelgehäusen, wobei ein gemeinsamer Drehschieber geneigt um zwei Zylinder gelegt wird. Hierbei ist Bedingung, daß die verbundenen Zylinder im gleichen Takt laufen. Die Vorteile sind extrem kompakte Bauweise. Stirnflächen nicht größer als ein normaler Reihenmotor mit Ventilen, also beträchtlich kleiner als ein vergleichbarer V-Motor, besonders wenn ein V-Winkel von 90° erforderlich ist.
Zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung ist der Effekt, daß der Innendruck des einen Zylinders nach oben durch den Innendruck des anderen Zylinders nach unten gegenseitig aufgehoben wird, also nicht als Reibung wirksam wird.
Skizze 3
d.) Ein Kurzhubmotor, bei dem zwei in einem Kolben nebeneinander angeordnete Kolbenbolzen auf zwei, wahlweise drei, Pleuelstangen auf verschränkte gegenläufige Kurbelwellen wirken und somit Kippbewegungen des Kolbens nicht entstehen lassen. Hierdurch wird es möglich, daß auch der Kolben z. B. aus Keramik u. ä. hergestellt werden kann, was bei einem Kolben mit einem Kippmoment nicht möglich ist. Gegebenenfalls Ovalkolben.
Skizze 4.

Claims

Drehschieber in Kugelzonenform, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1.) dieser um den Motor-Zylinder gelegt ist
- 2.) dieser wie ein "normaler" Kolben mit Dicht- und Ölabstreifringen mit Dehnungsfuge und Übermaß durch den Innendruck des Zylinders abgedichtet wird.
- 3.) auf 2. und 3. aufbauend, viele Bauvarianten möglich sind, wie unter a. bis d. beschrieben. Weitere Ableitungen möglich.