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Drehschieber, insbesondere für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verbesserung und weitere Ausbildung des den Gegenstand des Patents
464 129 bildenden Drehschiebers. Wie in dem Patent 464 129 dargelegt ist, kann die
Regelung der einzelnen Steuerphasen dadurch herbeigeführt werden, daß der Drehschieber
um einen gewissen Winkel gegenüber der Stellung des Arbeitskolbens im Motorzylinder
im Sinne einer Vor- oder Nacheilung verstellt wird. Durch eine derartige Verstellung
kann der Beginn der Ein- und Ausströmung vor- oder zurückverlegt werden, aber mit
dieser Regelung ist zwangsläufig auch eine Vor- oder Rückverlegung des Endes der
genannten Phasen verbunden. Man kann also auf die vorstehend gekennzeichnete Art
keine Regelung herbeiführen, welche für alle Gangarten des Motors geeignet ist.
Eine derartige Regelung des Motors ist aber für Automobilmotoren und ähnliche Kraftmaschinen,
deren Drehzahl innerhalb weiter Grenzen veränderlich sein muß, im höchsten Grade
erwünscht. Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Regelung besteht darin, daß sie
lediglich während des Stillstandes des Motors vorgenommen werden kann.
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Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung überwunden,
mit der man eine vollkommene Regelung zu jeder Zeit, selbst während des Ganges des
Motors, herbeiführen kann. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß man den im Innern des rotierenden Schiebers befindlichen Zentralkörper, welcher
gemäß dem Hauptpatent 464 129 fest angeordnet ist, derart ausbildet, daß
er mittels einer geeigneten Konstruktion gegenüber dem festen äußeren Gehäuse verstellt
werden kann. Die zur Verstellung des Zentralkörpers dienende Einrichtung wird zweckmäßig
so getroffen, daß sie aus einer gewissen Entfernung durch den Wagenführer oder durch
einen unter dem Einfiuß der Motordrehzahl stehenden Regler betätigt werden kann.
Dies ist insbesondere dann von großem Wert, wenn es sich um Motoren zum Antrieb
von Automobilen, Triebwagen, Motorbooten, Flugzeugen u. dgl. handelt.
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Indem man den Zentralkörper gemäß der
Erfindung nach
rückwärts, d. h. entgegengesetzt der Drehrichtung des Drehschiebers, verschiebt,
erhält man ein vorzeitiges Schließen der Einström- und Ausströmöffnungen. Verschiebt
man dagegen den Zentralkörper nach vorwärts, d. h. im Sinne der Schieberdrehrichtung,
erhält man ein Nacheilen bezüglich der Freigabe der Einström- und Ausströmöffnungen.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei jeder Motorgeschwindigkeit
das größtmögliche Drehmoment hervorgerufen wird. Je nach der kleineren oder größeren
Geschwindigkeit finden verschiedene Winkel-; werte für die Vor- oder Nacheilung
der Steuerphasen Anwendung.
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Eile weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
im Leerlauf das sonst häufig bei klappenlosen Viertaktmotoren eintretende Pfeifen
vermieden werden kann, wenn man den Zentralkörper in eine Winkelstellung überführt,
die kleinen Geschwindigkeiten entspricht. Das Arbeiten mit einem erfindungsgemäß
ausgebildeten Motor ist also wesentlich angenehmer als das Arbeiten mit den bekannten
Motoren.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich die Erfindung nur
auf solche Einrichtungen bezieht, bei denen der zur eigentlichen Motorsteuerung
gehörige Zentralkörper eine Verschiebung um seine Achse erfährt. Dagegen haben die
an sich bekannten Zweitaktmotoren, deren augenblickliche Steuerung mit Hilfe eines
Zylinderschlitze abdeckenden bzw. freigebenden Kolbens geschieht und bei denen in
die Abgasleitung zur Vermeidung von Frischgasverlusten während der Ausspülperiode
ein rotierendes Kolbenventil eingeschaltet ist, mit dem Erfindungsgegenstand nichts
zu tun.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar stellt Abb. i einen durch die Einströmöffnungen
gelegten Querschnitt durch die Drehschiebersteuerung dar, wobei der Zentralkörper
in einem der Schieberdrehrichtung entgegengesetzten Sinne verschoben ist.
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Abb. a zeigt einen entsprechenden Querschnitt, welcher durch die Ausströmöffnungen
der Schiebersteuerung gelegt ist.
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Abb.3 veranschaulicht einen Längsschnitt durch dasjenige Ende der
Schiebersteuerung, welches auf der Seite der Regelungsorgane liegt.
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Abb. ¢ ist eine Ansicht von hinten, welche die Einstellorgane des
verschiebbaren Zentralkörpers darstellt.
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In den Abbildungen stellen die Teile a1, u2 das äußere feste Gehäuse
der Steuerorgane dar. Mit - 1 ist der drehbare Schieber, mit
1
der einstellbar angeordnete Zentralkörper bezeichnet. In dem festen Gehäuse
a2, a1 sind diametral gegenüber angeordnete Einlaßkanäle bly b2 und in gleicher
Weise angeordnete Auslaßkanäle cl, c2 vorgesehen. Ferner ist der einstellbare Zentralkörper
i mit Ein-und Auslaßkanälen j bzw. k versehen. In der Wandung des Schiebers L befinden
sich an diametral gegenüberliegenden Stellen die Einlaßöffnungen ma, na und
ebenso die Auslaßöffnungen me, ne. Zur Kühlung des Schiebers sind im Innern des
Zentralkörpers Räume 27, 28 angeordnet, die sich in axialer Richtung durch
den Zentralkörper erstrecken und von Kühlwasser durchflossen werden.
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Der Zentralkörper der -Schiebersteuerung ist an seinem äußeren Ende
mit einem Flansch il versehen, in welchem kreisförmig gebogene Langlöcher 12 angeordnet
sind. Durch die Langlöcher i2 sind Schraubenbolzen y hindurchgeführt, welche in
der Außenwandung a3 des Schiebergehäuses befestigt sind. Zum Andrücken des Flansches
il an die Außenwandung a3 des Gehäuses dient eine Lochscheibe z, durch welche die
Schraubenbolzen y hindurchgeführt sind und welche unter dem elastischen Druck der
Federn y, steht. Der Federdruck kann nach Belieben durch die Muttern y2 eingeregelt
werden. Am Umfang des Flansches il ist ein Zahnsektor v, der mit Zähnen v1 versehen
ist, angeordnet. Die Verzahnungvl kämmt mit der Verzahnung u1 eines Sektors u, der
um die Achse x schwingbar ängeordnet ist und aus einer gewissen Entfernung durch
den Wagenführer mittels einer Stange z 6, die an dem Arm u2 des Sektors u angreift,
betätigt werden kann. An die Stelle des Sektors v kann auch eine Schneckenradverzahnung
treten, welche mit einer vom Wagenführer betätigten Schnecke in Eingriff steht.
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Die Vorteile, welche durch die Einstellbarkeit des Zentralkörpers
i herbeigeführt werden, mögen an Hand eines konkreten Beispieles dargestellt werden.
Es sei angenommen, daß bei einer normalen Regelung der Steuerung das Einlaßventil
bei o° öffnet und bei 4.o° nach der unteren Totpunktstellung des Kolbens schließt,
während sich das Auslaßventil ¢o° vor dem unteren Totpunkt öffnet und sich im oberen
Totpunkt schließt. Untersucht man bei diesen Verhältnissen die Wirkung der Regelung,
welche durch die winklige Verschiebung des Schiebers (Voreilung bzw. Nacheilung)
gegenüber der Stellung des Motorzylinderkolbens herbeigeführt wird, kommt man zu
den folgenden Ergebnissen: Wenn man durch die Einstellung des Schiebers die Öffnung
des Einlaßventils um io° verzögert, erhält man gleichzeitig auch eine Verzögerung
des Schließens des Einlaßventils
um 40'+ io°= 5o°. Eine solche Verzögerung
des Schlusses des Einlaßventils würde bei geringen Motordrehzahlen das zulässige
Maß bei weitem übersteigen und nur bei hohen Drehzahlen erträglich sein. Ferner
entspricht der Verzögerung der Öffnung des Einlaßventils um io' eine Verzögerung
der Öffnung des Auslaßventils ebenfalls um io°. Das Einlaßventil wird sich also
30° vor dem unteren Totpunkt des Kolbens öffnen, eine Vorausströmung, welche nur
bei geringen Motorgeschwindigkeiten zulässig sein würde. Ferner würde sich das Auslaßventil
erst i o' nach dem oberen Kolbentotpunkt schließen, ein Wert, welcher zu hoch ist.
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Es ist ohne weiteres klar, daß analoge Unzuträglichkeiten auftreten
würden, wenn man den Schieber im entgegengesetzten Sinne verstellen würde, um allen
Arbeitsphasen eine bestimmte Voreilung zu geben. In allen Fällen, in denen man den
Beginn einer Phase voreilen oder nacheilen läßt, beeinflußt man gleichzeitig alle
Phasen, und wenn auch die so erhaltene Regelung vielleicht für die eine oder die
andere Phase günstig ist, so ist sie ganz bestimmt für alle anderen Phasen bei einer
bestimmten .Motordrehzahl ungünstig.
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Das Nacheilen oder Voreilen des Schiebers gestattet also nur eine
Regelung, welche für eine mittlere Gangart des Motors geeignet ist, aber zu großen
Unzuträglichkeiten führt, sobald die Drehzahl des Motors sich merklich oben- oder
unterhalb der normalen Drehzahl befindet. Für Automobilmotoren, deren Drehgeschwindigkeit
in sehr weiten Grenzen variabel sein muß, ist die vorgenannte Verwendungsart also
völlig ungenügend.
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Dagegen gestattet das vervollkommnete Regelungsverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung, bei welchem der Zentralkörper des Schiebers nach Belieben
einstellbar ist, eine Regelung, welche für alle Gangarten des Motors zwischen den
weitesten Drehzahlgrenzen befriedigende Ergebnisse zeitigt. Es sei darauf hingewiesen,
daß die winklige Verschiebung des genannten Zentralkörpers lediglich die Stellung
einer der in dem genannten Körper vorgesehenen Kanalkanten mit Bezug auf die in
dem äußeren festen Schiebergehäuse vorgesehenen Kanäle beeinflußt. Die andere Kanalkante
des in Rede stehenden Zentralkörpers ist bedeutungslos, da an ihrer Stelle der entsprechende
Wandungsteil des Schiebergehäuses in Wirksamkeit tritt. Die Verschiebung des in
Rede stehenden Zentralkörpers ermöglicht es also, lediglich auf den Beginn oder
auf den Abschluß der einzelnen Arbeitsphasen des Motors einzuwirken, je nach der
Richtung, in welcher die Verschiebung des Zentralkörpers vorgenommen worden ist.
Um den Beginn der Einströmung um io' zu verzögern, genügt es also, den Zentralkörper
um.21-/$° im Sinne der Drehung des Schiebers zu verschieben, da die Drehgeschwindigkeit
des letzteren nur 1/4 der Kurbelwellendrehgeschwindigkeit beträgt. Der Abschluß
der Einströmung wird durch die genannte Regelung nicht berührt. Der Beginn des öffnens
des Auslaßventils wird ebenfalls um io' verzögert, aber das Ende der Ausströmung
bleibt unverändert. In dem Fall, in dem es wünschenswert ist, bei der gleichen Verschiebung
des Zentralkörpers verschiedene Wirkungen für die Einströmung und die Ausströmung
zu erhalten, genügt es, die in dem Zentralkörper vorgesehenen Ein- und Ausströmkanäle
mit verschiedenen Querschnitten zu versehen.
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Um das Schließen des Einströmventils 'um io' zu beschleunigen, wird
der Zentralkörper um 2i2° nach rückwärts, d. h. entgegen der Drehrichtung des Schiebers
verschoben. Der Beginn der Einströmung bleibt dann unverändert. Die letztgenannte
Verschiebung beeinflußt auch nicht den Beginn der Ausströmung, sondern bewirkt nur,
daß das Ende der Ausströmung um io' früher eintritt.
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Um zu verhindern, daß der Abschluß der Ausströmung niemals vor dem
oberen -Totpunkt des Kolbens erfolgen kann, wodurch am Schluß der vier Takte eine
Kompression der verbrannten, im Innern des Zylinders befindlichen Gase hervorgerufen
würde, werden erfindungsgemäß die Abschlußkanten aller Ausströmkanäle k mit einer
Abschrägung k, (s. Abb. 2) versehen. Wenn man eine gleiche Abschrägung an der öffnungskante
der Kanäle vorsieht, erhält man den gleichen Effekt, als wenn man diesen Kanälen
einen Querschnitt gegeben hätte, der um den Abschrägungsbetrag größer ist als der
Querschnitt der Einlaßkanäle j.
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Es versteht sich von selbst, daß die Einstellung des Zentralkörpers
mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten, geeigneten automatischen Reglers
von bekannter Bauart bewirkt werden kann, welcher Regler durch den Motor angetrieben
wird oder durch die Drehzahl desselben beeinflußt wird.
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In dem Fall, in welchem das Gehäuse des Schiebers in zwei Teilen hergestellt
wird (s. Abb. i des Hauptpatentes oder Abb. q. der beiliegenden Zeichnung), kann
man den Drehschieber in die halbzylinderförmige, untere Aushöhlung des Gehäuses
hineinlegen, solange die obere Gehäusehälfte abgehoben ist. In diesem Fall ist es
zweckmäßig, den Drehschieber mit in der Zeichnung nicht dargestellten bundartigen
Flanschen zu versehen, welche in entsprechende, ringsum laufende Rinnen, die in
der Wandung des Gehäusekörpers vorgesehen sind, eingreifen, um auf
diese
Weise eine bessere Abdichtung herbeiführen zu können.