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Schiebersteuerung für Viertaktmotoren Die vorstehende Erfindung `betrifft
eine Schiebersteuerung für Viertaktmotoren.
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Es sind Schiebersteuerungen bekannt, bei denen der Gaswechsel statt
durch Ventile durch umlaufende oder hin und her gehende Schieber bewirkt wird. Diese
Schiebersteuerungen haben sich nicht oder nur wenig durchsetzen können, weil ihnen
erhebliche Mängel anhaften. Entweder sind die mit Schmieröl bedeckten Dichtungsflächen
der Steuerorgane zeitweise der schädlichen Einwirkung der Verbrennungsgase ausgesetzt,
so daß der Schmierölfilm zerstört wird, oder die Sc hieb;r werden durch den Druck
der verdichteten Gase einseitig belastet, wodurch bei ihrer Bewegung große Reibungswiderstände
zu überwinden sind. Man hat, um diesen Übelstand zu vermeiden, auch Rohrschieber
vorgeschlagen, die vollkommen entlastet sind. Diese bewegen sich im Arbeitszylinder
hin und her, wobei sie gleichzeitig Drehbewegungen ausführen. In dem Schieber läuft
der Arbeitskolben. Der Nachteil dieser Bauart ist die wärmeisolierende Wirkung der
Schmierölschicht zwischen Schieber und Zylinderwand, wodurch ein Wärmestau hervorgerufen
und die Wärmeabfuhr vom heißen Arbeitskolben an den Zylinder erschwert wird.
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Alle diese Nachteile, die den bekannten Schiebersteuerungen anhaften,
werden nach der vorliegenden Erfindung vermieden, die eine Schiebersteuerung für
Viertaktmotoren betrifft, die sich dadurch auszeichnet, daß die Steuerschieber als
Kolben ausgebildet sind, die in mit Ein- bzw. Auslaßschlitzen ausgestatteten Büchsen
so laufen, daß die Stirnflächen der Kolben dem Brennraum zugekehrt sind. Die Kolben
können durch eine Kurbel- oder Exzenterwelle angetrieben werden, die mit der halben
Drehzahl der Hauptkurbelwelle umläuft. Der Antrieb der Kolben kann auch durch Kurven-
oder Nockenscheiben erfolgen. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung
sind die Steuerkolben im Zylinderkopf angeordnet.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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Fig z zeigt einen Schnitt in Richtung A-B nach
Fig
3 durch einen Viertaktmotor mit Schiebersteuerung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schnitt in Richtung C-D nach Fig. i ; in Fig. 3 ist ein Schnitt in
Richtung E-F nach Fig. i dargestellt; Fig. 4 zeigt einen ähnlichen Schnitt nach
Fig. i, jedoch mit im Zylinderkopf angeordneten Kolben.
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In einem Arbeitszylinder i des Viertaktmotors bewegt sich in üblicher
Weise der Arbeitskolben 2, der mittels Schubstange 3 mit der Kurbel 4 der Kurbelwelle
5 in bekannter Weise gelenkig verbunden ist. Die Kurbelwelle 5 treibt mittels eines
Zahnrades 6 ein Zahnrad 7, das auf einer Steuerwelle 8 befestigt ist, auf der eine
Kurbel g, g' sitzt, die über eine Schubstange io, io' je einen vorzugsweise zylindrischen
Steuerkolben 11, 12 in Steuerzylindern 13, 14 axial bewegt. Im Steuerzylinder sind
Steuerschlitze 15, 16 für den Gaseinlaß und Gasauslaß des Motors angeordnet. Die
Steuerkurbelwelle 8 läuft mit der halben Drehzahl der Hauptkurbelwelle 5.
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Im Augenblick der Gemischentzündung, wenn der Arbeitskolben 2 in der
inneren Totlage etwa nach Fig. i steht, ist der Steuerkolben 12, der den Auslaß
16 steuert, schon etwas über die Totlage hinaus, während der Steuerkolben ii, der
den Einlaß 15 steuert, die Totlage noch nicht erreicht hat. Beide Kolben ii und
12 stehen in diesem Augenblick etwa in gleicher Höhe.
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Während der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 2 bewegt sich der Einlaßschieberkolben
ii auf seine innere Totlage zu, während der Auslaßschieberkolben 12 nach außen,
in der Zeichnung nach unten, eilt. Er öffnet ein Stück vor seiner äußeren Totlage
den Auslaßschlitz 16, so daß sich die Verbrennungsgase entspannen und beim Hochgang
des Arbeitskolbens ausgeschoben werden können.
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Sobald der Auslaßschlitz 16 wieder abgeschlossen ist, öffnet der andere
Steuerschieberkolbßn ii den Einlaßschlitz 15 und ermöglicht das Ansaugen frischer
Luft und frischen Gemisches.
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Währenddes darauf folgenden Kompressions-und des anschließenden Expansionshubes
bleiben die Steuerschlitze 15, 16 überdeckt, bis der Auslaßschieberkolben 12 den
Auslaßschlitz 16 wieder freilegt, so daß sich das beschriebene Spiel wiederholen
kann.
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Der Vorteil der vorstehend beschriebenen Schiebersteuerung gegenüber
den bekannten besteht im wesentlichen darin, daß die Verbrennungsgase die Steuerschieberkolben
11, 12 nur an ihren Stirnflächen berühren. Dadurch wird erreicht, daß die Schiebersteuerung
ebenso betriebssicher wird wie die Arbeitskolben von Zweitaktmotoren, denen sie
in der Wirkungsweise vollkommen gleichen. Vor der Ventilsteuerung hat die Schieberkolbensteuerung
nach der vorliegenden Erfindung voraus, daß der Antrieb der Steuerorgane kettenschlüssig
ist, wodurch ein fast geräuschloser Lauf der Steuerung ermöglicht wird. Außerdem
sind die auftretenden Massenkräfte wesentlich kleiner als bei einer Ventilsteuerung,
so daß sie sich leicht beherrschen lassen. Es können deshalb mit dieser Schiebersteuerung
weit höhere Drehzahlen erreicht werden als mit der Ventilsteuerung.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise besteht
darin, daß die Kolbenschiebersteuerung günstigere Brennstoffverbrauchszahlen und
höhere Verdichtungsgrade ermöglicht, weil der Auslaßschieberkolben 12 wesentlich
besser gekühlt ist als ein Auslaßventil üblicher Bauart. Das bei hochbelasteten
Motoren stets notglühende Auspuffventil begrenzt die Höhe der möglichen Verdichtung
und damit die erreichbare Leistung. Im Zusammenhang damit kann ein verhältnismäßig
hoher Kraftstoffverbrauch nicht unterschritten werden. Diese Übelstände werden nach
der Erfindung entscheidend gebessert.
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In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsforen der Erfindung dargestellt.
Während nach Fig. 1, 2 und 3 die Steuerkolben 11, 12 neben dem Arbeitskolben 2 etwa
in gleicher Höhe liegen, sind die Steuerkolben 11, 12 nach Fig. 4 über dem Arbeitskolben
2 oberhalb des Brennraumes 17 im Zylinderkopf 18 angeordnet. Der Antrieb
der Steuerkolben 11, 12 erfolgt über Schubstangen io, io' und Kurbeln 8, 8' sowie
die Steuerwelle g. Sie können in diesem Falle auch wie die Ventile von Ventilmotoren
durch eine Nockenwelle angetrieben werden. Diese Ausführungsform eignet sich beispielsweise
besonders für Dieselmotoren, bei deren eine sehr hohe Verdichtung benötigt wird.
Man kann die beiden Steuerkolben 11, 12 dann während der höchstenVerdichtung eine
Zeitlang in ihrer inneren Totlage verharren lassen, wodurch der Brennraum verkleinert
wird. Unter Umständen ist es übrigens sogar ein Vorteil, daß die Schieberkolbentotpunkte
zeitlich nicht mit dem Totpunkt des Arbeitskolbens zusammenfallen, da dadurch während
der Verbrennung eine lebhafte Bewegung und Durchwirbelung der brennenden Ladung
bewirkt wird, indem der eine Schiebcrkolben Gas aus dem Steuerzylinder hinausschiebt,
während es in den anderen hineingesaugt wird. Dadurch wird eine nützliche,dieVerbrennung
beschleunigende zusätzliche Gasbewegung erzeugt.