Viertakt-Verbrennungsmotoren sind im allgemeinen zur Füllung der
Zylinder mit frischen Gasen (Kraftstoff-Luft-Gemischen) oder Luft
sowie zum Ausstoß der verbrannten Gase mit pilzförmigen Ventilen
ausgerüstet. Diese Ventile haben zwangsläufig durch ihre Form ver
schiedene Nachteile. Einerseits stehen sie sich im geöffneten Zu
stand - im wahrsten Sinne des Wortes - selbst im Wege und geben so
mit dem Gasstrom nur einen eingeschränkten Weg frei, andererseits
unterliegen sie starken thermischen Belastungen im heißen Gasstrom.
Es gibt noch eine weitere Anzahl von Nachteilen, die in Fachkreisen
jedoch bekannt sind. Auch die Entwicklung der Vier-Ventiltechnik in
den letzten Jahren hat das eigentliche Problem hier nicht lösen
können. Hinzu kommt noch die leistungsaufwendige Betätigung der
Ventile über Nockenwelle, Stößel, Schwinghebel, Ventilfedern usw.,
was im allgemeinen zu nicht unbeträchtlichen Leistungsverlusten
führt.Four stroke internal combustion engines are generally used to fill the
Cylinders with fresh gases (air / fuel mixtures) or air
and to expel the burned gases with mushroom-shaped valves
equipped. These valves have inevitably due to their shape
various disadvantages. On the one hand, they face each other in the open state
stood in the way - in the truest sense of the word - and thus give
only a limited way with the gas flow, on the other hand
they are subject to strong thermal loads in the hot gas flow.
There are still a number of disadvantages in professional circles
however are known. The development of four-valve technology in
The past few years has not solved the real problem here
can. Added to this is the high-performance actuation of the
Valves via camshaft, tappet, rocker arm, valve springs etc.,
which generally leads to not inconsiderable loss of performance
leads.
Diese Probleme ließen beim Erfinder den Gedanken reifen, hier durch
einen leicht laufenden Steuerungsmechanismus mit neuer Ventilausbildung
Abhilfe zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß folgendermaßen
realisiert:These problems made the inventor ripen the thought through here
a smooth-running control mechanism with new valve design
To remedy the situation. According to the invention, this is as follows
realized:
Anstelle der bisherigen Nockenwelle wird eine Welle mit Exzenter
scheiben eingesetzt. Die Welle (21) wird mit eineinhalbfacher oder
zweifacher Kurbelwellendrehzahl angetrieben. Auf den Exzenterscheiben
(11) und (12) sind kugel- oder rollengelagerte Pleuel (13) und (14)
angeordnet. Diese Pleuel sind mit einer Aussparung versehen, in der
die Schenkel (7) und (8) für das Auslaßventil, (9) und (10) für das
Einlaßventil gelagert sind. Als Ventile sind Kolbenbodenventile vorge
sehen, die jeweils durch Einknicken und Strecken der Schenkel betätigt
werden. Die Schenkel (8) und (10) sind im Motorenkopfgehäuse in Druck
richtung federnd gelagert (s. Blatt 10). Die Pleuel selbst sind auf
der unteren Seite mit je einem Mitnehmer (23) versehen, der jeweils
im äußersten Totpunkt hinter den Gleitsteinen (25) durch eine Feder
(24) zum Einrasten gebracht wird (s. Blatt 9). Dieses Einrasten kann
aber nur erfolgen, wenn die sich mit halber Kurbelwellenumdrehung
drehenden, abgeflachten Scheiben (15) und (16) dieses im Bereich der
Abflachung zulassen. Sobald diese Vorrichtung (23) wieder auf dem
Außenrand dieser Scheiben liegt, bleiben die Schenkel (7) und (8)
oder (9) und (10) in gestrecktem Zustand stehen und die Ventile sind
fest geschlossen.
Instead of the previous camshaft, a shaft with eccentric discs is used. The shaft ( 21 ) is driven at one and a half times or twice the crankshaft speed. On the eccentric discs ( 11 ) and ( 12 ), connecting rods ( 13 ) and ( 14 ) with ball or roller bearings are arranged. These connecting rods are provided with a recess in which the legs ( 7 ) and ( 8 ) for the exhaust valve, ( 9 ) and ( 10 ) for the intake valve are mounted. As valves piston bottom valves are easily seen, which are actuated by buckling and stretching the legs. The legs ( 8 ) and ( 10 ) are resiliently mounted in the motor head housing in the pressure direction (see sheet 10). The connecting rods themselves are each provided with a driver ( 23 ) on the lower side, which is brought into engagement at the extreme dead center behind the sliding blocks ( 25 ) by a spring ( 24 ) (see sheet 9). However, this engagement can only take place if the flattened disks ( 15 ) and ( 16 ) rotating with half a crankshaft revolution allow this in the area of the flattening. As soon as this device ( 23 ) is again on the outer edge of these disks, the legs ( 7 ) and ( 8 ) or ( 9 ) and ( 10 ) remain in the stretched state and the valves are firmly closed.
Damit dieser gestreckte Zustand klar definiert wird, sind jeweils
Anschläge (17) und (18) vorgesehen, die vorteilhaft mit Permanent
magneten ausgerüstet sind. Die Kolbenbodenventile (5) und (6) haben
im Bodenbereich die allgemein übliche Ventilsitzschräge und können
mit Kolben- oder Kunststoffdichtringen versehen sein. Der Ablauf
der 4 Takte ist auf den Blättern 5, 6, 7 und 8 zu sehen.So that this stretched state is clearly defined, stops ( 17 ) and ( 18 ) are provided, which are advantageously equipped with permanent magnets. The piston crown valves ( 5 ) and ( 6 ) have the generally customary valve seat slope in the floor area and can be provided with piston or plastic sealing rings. The sequence of the 4 bars can be seen on sheets 5, 6, 7 and 8.
Die Schenkellagerung im Zylinderkopfgehäuse ist auf Blatt 10 darge
stellt. Der hier gezeigte Aufnahmeblock (26) ist in Schenkelrich
tung beweglich im Zylinderkopfgehäuse gelagert. Hier läßt sich die
Einstellung, die durch die gestreckte Schenkellänge gegeben wird,
verändern. Dieser Block wird nach Einstellung durch die Schraube
(29) mit der Mutter (28) arretiert. Die Einstellung erfolgt dabei in
folgender Weise:The leg bearing in the cylinder head housing is shown on sheet 10 Darge. The mounting block ( 26 ) shown here is movably mounted in the cylinder head housing in the direction of the leg. Here you can change the setting given by the straight leg length. This block is locked by the screw ( 29 ) with the nut ( 28 ) after adjustment. The setting is made in the following way:
Das Ventil (5) befindet sich fest in seinem Sitz, noch bevor die
Schenkel (9) und (10) ganz gestreckt sind. Bei weiterem Durchdrücken
des Gleitsteines (25) durch das Pleuel (13) werden die Blattfedern (30)
im Block (26) so lange nachgeben, bis die Schenkel den Anschlag (17)
erreicht haben. Die Durchbiegung der Blattfedern sollte jedoch nur
im Zehntelmillimeterbereich liegen, um möglicherweise auftretende
thermische Unterschiede im Zylinderkopf zu kompensieren. Der Feder
druck, der dem Druck im Ventilsitz entspricht, sollte etwa den be
kannten Werten der Pilzventile im Arbeitstakt entsprechen. Auf Blatt
5 ist deutlich die Öffnung des Einlaßventiles zu sehen. Hier erkennt
man gut, wie der Zylinderraum fast ungehindert mit Gas oder Luft ge
füllt werden kann. Zudem hat der Ventilsitz hier den Charakter einer
Venturi-Düse. Das gleiche gilt für das Auslaßventil (s. Blatt 8).
Besonders hingewiesen werden muß auch auf die gute Wärmeableitung des
Ventilbodens in das Zylinderkopfgehäuse (Verringerung des Stickoxyd-
Anteils). Das Übersetzungsverhältnis Kurbelwelle - Steuerwelle ist
zunächst mit 1 : 2 vorgesehen. Für Versuche mit Sportmotoren ist auch
ein Verhältnis von 1 : 1,5 denkbar, wodurch sich die Öffnungszeiten
von 180 Grad auf 240 Grad vergrößern (gemessen an der Kurbelwelle).
Außerdem ist daran gedacht, evtl. die abgeflachten Steuerscheiben
(15) und (16) fortfallen zu lassen und ihre Funktion durch Elektro
magneten zu ersetzen.The valve ( 5 ) is firmly in its seat even before the legs ( 9 ) and ( 10 ) are fully stretched. If the sliding block ( 25 ) is pushed further through the connecting rod ( 13 ), the leaf springs ( 30 ) in the block ( 26 ) will yield until the legs have reached the stop ( 17 ). The deflection of the leaf springs should, however, only be in the tenth of a millimeter range in order to compensate for any thermal differences that may occur in the cylinder head. The spring pressure, which corresponds to the pressure in the valve seat, should correspond approximately to the known values of the mushroom valves in the work cycle. The opening of the inlet valve can be clearly seen on sheet 5. Here you can see how the cylinder space can be filled with gas or air almost unhindered. In addition, the valve seat has the character of a Venturi nozzle. The same applies to the exhaust valve (see sheet 8). Special attention must also be paid to the good heat dissipation of the valve base into the cylinder head housing (reduction of the nitrogen oxide content). The ratio of crankshaft to control shaft is initially 1: 2. A ratio of 1: 1.5 is also conceivable for tests with sports engines, which increases the opening times from 180 degrees to 240 degrees (measured on the crankshaft). In addition, it is thought to possibly omit the flattened control discs ( 15 ) and ( 16 ) and to replace their function with electromagnets.