DE879184C - Drehschiebersteuerung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Drehschiebersteuerung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen

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DE879184C
DE879184C DED5433D DED0005433D DE879184C DE 879184 C DE879184 C DE 879184C DE D5433 D DED5433 D DE D5433D DE D0005433 D DED0005433 D DE D0005433D DE 879184 C DE879184 C DE 879184C
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DE
Germany
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cylinder
channels
rotary slide
gas
axis
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Expired
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DED5433D
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English (en)
Inventor
Hellmut Dipl-Ing Caroselli
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Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/06Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with disc type valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Drehschiebersteuerung für Einspritzbrennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist eine Drehschiebersteuerung für Einspritzbrennkraftmaschinen, bei der ein scheibenförmiger Drehschieber sieh genau oder annähernd um die Achse des Brennkraftmaschi.nenzylinders dreht. Die in ihm eingeschnittenen Öffnungen steuern dabei die in dem Boden des Zylinders angeordneten Gaskanäle.
  • Drehschiebersteuerungcn dieser Art sind für Vergasermotoren in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei Viertaktmaschinen werden sowohl je ein Einlaß- und Auslaßkanal als auch mehrere, vorzugsweise je zwei Einlaß- und Auslaßkanäle im Zylinderboden angeordnet. Es sind schon Anordnungen bekannt, bei denen eine rotierende Bewegung der Ladung durch einseitig abgeschirmte Einlaßventile und durch schaufelartige Einsätze in die EinlaAventile sowie hei Rohrschiebersteüerungen durch tangentiale Richtung der auf dem Umfang des Zylindermantels einmündenden Kanäle bewirkt wird.
  • Ferner sind Schiebersteuerungen bekannt, bei denen ein um die Zylinderachse rotierender Flachschieber Kanäle steuert, die mit einer schraubenförmigen Neigung durch den Zylinderdeckel in den Zylinder eindringen. Es ist bei den bekannten Ausführungen aber nichts geschehen, um den eingespritzten Kraftstoff unmittelbar gleichmäßig auf den eintretenden Ladeluftstrom zu verteilen. Erfimdungsgemäß wird dies dadurch erreicht, d.aß der Kraftstoff durch eine innerhalb der hohlen Achse des Drehschiebers angeordnete Düse an sich bekannter Ausführung in den Zylinder eingeführt und einer oder mehrere der vom Drehschieber gesteuerten Gaskanäle im Umfangsschnitt unter einem Winkel geneigt im Zylinderboden verlaufen. Der Kraftstoffstrahl wird entweder im spitzen Kegel in die innere Zone des kreisenden Ladungswirbels eingespritzt und verteilt sich von dort vermöge der Zentrifugalkraft der Kraftstofftröpfchen radial auf den gesamten Zylinderrraum oder derart, daß er im stumpfen Kegel oder mehreren Strahlen radial nach außen gelenkt wird und so eine im wesentlichen in der äußeren Zylinderzone kraftstoffreiche Gemischschicht bildet.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gaskanäle wird der im Arbeitszylinder befindlichen Ladung neben der axialen Bewegungsrichtung eine drehende Bewegung erteilt, deren Drehachse parallel zur Zylinderachse liegt oder mit ihr zusammenfällt.
  • Zusätzlich empfiehlt es sich, die Kanäle noch so zu neigen, daß sich,der (Gasstrom zur Zylinderachse hin bewegt.
  • Zur Verhinderung der gegenseitigen Störung von Abgas- und Frischgasstrom wird weiterhin vorgeschlagen, die Neigungen der Ein- und Auslaßkanäle einander entgegenzurichten.
  • Die erfindungsgemäße zentrale Kraftstoffzufü'hrung ermöglicht im Verein mit der Drehschiebersteuerung eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes, weil die Kraftstoffstrahlen unmittelbar dem kompakten Ladestrom zugeführt und bei mehreren um die Zylinderachse verteilten Einlaßkanälen _ gleichmäßig auf diese verteilt «erden können, weil ferner diese Anordnung den gesamten Brennraum beherrscht, ohne daß tote Winkel entstehen, und schließlich, weil die mit einfachen Mitteln erzeugte Gasbewegung den gesamten Zylinder erfüllt und damit die vorbeschriebenen Wirkungen ergänzt. .
  • Gegenüber den bekannten Steuerungen der obengenannten Art hat diese Schiebersteuerung außerdem den Vorteil der baulichen Einfachheit, der besseren strömungstechnischen Eigenschaften und der Möglichkeit, die Richtung des Gasstromes durch entsprechende Formgebung und Richtung der Kanäle dem gewünschten Zweck in mannigfacher Weise und ausgedehntem Maß anpassen zu können. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einlaß- und Auslaßkanäle der Drall der Ladung bereits in der Ausströmphase der Abgase vorbereitet werden; zugleich ermöglicht die Anordnung ein geordnetes Abströmen der Abgase während der Überschneidung von Auslaß- und Einströmvorgang und damit eine gute Ausspülung, wobei die axiale Bewegungsrichtung des Ladestromes ein tiefes Eindringen der frischen Ladung in das Zylinderinnere bewirkt und somit ein unmittelbares Überströmen der Frischladung vom Einlaß zum Auslaß vermeidet. Hierin unterscheidet sich die der Erfindung entsprechende .Anordnung vorteilhaft von den genannten Rohrschiebersteuerungen. , Durch das gleichzeitige Auftreten aufwärts und abwärts steigender sowie kreisender Gemischströme während des Ladehubs wird schließlich eine weitgehendeTurbulenz der Ladung erzeugt, die die Zerteilung des Kraftstoffs in feinste Teilchen begünstigt.
  • Ausführungsbeispielee des Erfindungsgedankens zeigen die Abb. i a, @i b, 11 c, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 41) und 5 a und 5b. Die Abb. -i bis 3 zeigen Anordnungen mit zwei Gaskanälen. Abb. -i a zeigt einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine, die von einem Flachschieber gesteuert wird, und Abb. i b stellt einen Schnitt durch,den Zylinder der Abb. i a von unten gesehen dar, und Abb. i c zeigt eine vergrößerte Darstellung der Gaskanäle in einem Umfangsschnitt. Abb. a a gibt einen Schnitt durch eine sohieberbesteuerte Brennlcraftmaschine mit zur Achse des Zylinders geneigten Gaskanälen wieder, A°bb. 2b einen der Abb. i b entsprechenden Schnitt. Die Abb. 3 a und 3 b zeigen Gaskanalanordnungen, von denen ein Kanal unter einem Winkel tangential geneigt ist, während die Achse des anderen in der Ebene der Zylinderachse verläuft. Die Abb.4a und 41) und 5 a und Sb stellen entsprechende Schnitte durch die Brenukraftmaschinenzylinder und Zylinderköpfe mit je zwei drehschiebergesteuerten Ein- und Auslaßkanälen dar.
  • Die Abbildungen zeigen im einzelnen folgendes: In Abb. z a und i b ist ein Zylinder gezeigt, bei dem lediglich die Einström'kanäle D im Steuerkopf A und Zylinderdeck e1 B angeordnet sind. Sie werden durch .den Drehschieber C, der durch das Kitzel F angetrieben wird, gesteuert. Der Kraftstoff wird durch die Einspritzdüse H in den Zylinder gefördert.
  • Die Achsen des oder der Steuerkanäle sind um eine Strecke a radial zur Zylinderachse versetzt und außerdem um einen Steigungswinkel a (Abb. i c) zum Axialschnitt des Zylinders angeordnet, derart, daß der durch den Kanal eintretende oder austretende IGiass.trom zugleich eine drehende Strömungsrichtung Wzs und eine axiale, Wa, annimmt. Die Richtungen der Kanalachsen tangieren beide einen Zylinder, der mit dem Radius a um die Achse des Arbeitszylinders herumliegend gedacht ist. Die Kraftstoffstrahlen G sind auf den kreisenden Gasstrom gerichtet. Werden der oder die Einlaßkanäle in v orbezeichneter Art ausgebildet, so gewährleistet die axiale Strömungsrichtung ein vollständiges Eindringen der Frischgase über die gesamte Zylinderlänge, während die Drehbewegung eine oder mehrere der obengenannten Wirkungen bezweckt. Durch Ausbildung der Ausl-aßkanäle in vorbeschriebener Weise ?kann der gewünschte Drall erzeugt oder verstärkt werden.
  • Die Kanalform, welche die Richtung der Strömung bestimmt, kann sowohl im Drehschieber C selbst als auch in den Kanalteilen, die vor oder hinter diesem im feststehenden Teil des Steuerkopfes A und im Zylinderdeckel B angeordnet sind, untergebracht werden. AA-esentlich ist, daß hei der beschriebenen Steuerung die Richtung des Gasstromes beim Durchtritt durch den Schielfer der Richtung des Gaskanals in den benachbarten Zylinderteilen an.gepaßt werden kann, ohne daß zusätzliche drosselnde oder sich erhitzende Organe im Gasstrom angebracht werden müssen.
  • Der Zweck des der Ladung erteilten Dralles ist je nach dem Arbeitsverfahren des .Motors verschiedener Art: bei Einspritzzündermotoren kann durch sein Vorhandensein eine gute und gleichmäßige Verbrennung, unter Umständen auch eine gesehichtete Ladung erzielt werden, die einen wirtschaftlichen Betrieb mit hohem Luftüberschuß ermöglicht; bei Einspritzmotoren (Diesel- und Ottoverfahren) wird durch die Drehbewegung der Ladung gegenüber den Einspritzorganen eine rasche Verteilung des Kraftstoffstrahles auf die Verbrennungsluft bewirkt; schließlich erlaubt der Drall eine gute Spülung des Zylinders bzw. Verbrennungsraumes, was insbesondere für Zweitaktmotoren von Wichtigkeit ist.
  • Die Abb. 2 a und 2 b zeigen eine ähnliche Anordnung wie Abb. i a und nb, jedoch sind die Kanäle zusätzlich noch mit einer Neigung um den Winkel P zur Zyliirderachse versehen, derart, daß der Gasstrom sich zur Zylinderachse hin bewegt; damit tangieren die Richtungen,der Kanalachsen an einen mit dem Radius b um die Zylinderachse beschriebenen Zylinder.
  • Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, die Bildung einer axialen Abgaswalze im Kern des Zylinders zu verhindern. Sie erlaubt außerdem, im Vergleich zur Ausführung nach Abb. i a, für einen gegebenen Zylinderdurchmesser die Anordnung eines größeren Schieberdurch.messers und damit größere Steuerquerschnitte. Bei kegel- oder kalottenförmigen Drehschiebern ergibt sieh diese Kanalanordnung von selbst.
  • In Abb. 3 a und 3 b sind Kanäle gezeigt, die verschiedenartig in den Zylinder eingeführt werden, und zwar derart, daß der Kanal D, wie in den vorhergehenden Abbildungen mit dein Neigungswinkel a in den Zylinder einmündet, während der Kanal D, axial geführt ist. Diese Anordnung genügt, um in vielen Fällen einen hinreichenden Drall der Ladung hervorzurufen. Sie ermöglicht es aber, einen größeren Eintrittsquerschnitt anzuordnen als die vorher gezeigten Anordnungen.
  • Die Abb. -.a und 4.b zeigen den Steuerkopf für einen Viertaktmotor, bei dem vier Kanäle im Zylinderdeckel angeordnet sind, nämlich zwei Einlaßkanäle D und zwei Auslaßkanäle E. Damit während des Auslaßhubes der Drall der Ladung durch die ausströmenden Restgasteile bereits vorbereitet wird, müssen die Abgaskanäle einen Drehsinn haben, der dein der einströmenden Frischgase gleicIligeric'htet ist. im geometrischen Sinne sind deshalb beide Kanäle entgegengerichtet (s. die Winkel di und d2 in Abb.4b). In dem gezeigten Falle liegen die Achsen sämtlicher Kanäle im Abstand a von der Zylinderachse entfernt.
  • Um zu vermeiden, daß während der Überschneidung der Einlaß- und Auslaßsteuerzeiten der Frischgasstrom und der Abgasstrom sich gegenseitig stören, insbesondere für alle Motoren, bei denen große Steuerzeitüberschneidungen angewendet «-erden, dient die Anordnung, wie sie beispielsweise in den Abb. 5a und 5b dargestellt ist. Hier sind die Einmündungen der Ein- und Auslaßkanäle in dem Zylinderraum radial gegeneinander versetzt, in der Abbildung derart, daß die Einlaßkanäle D mit dem Abstand a, die Auslaßkanäle E mit einem Abstand b von der Zylinderachse einmünden. Da die Steuerung durch den Drehschieber C einen gleichen Abstand der beiden Kanäle in der Schieberebene bedingt, ist es erforderlich, die in den Abb.2 und 3 bereits gezeigte radiale Neigung einer der beiden Kanalachsen, hier für die Auslaßkanäle, anzuwenden. Aus diesem Grunde sind die Auslaßkanäle hier ebenfalls unter einem Winkel ß2 zur Zylinderachse geneigt, während der Neigungswinkel ß1 der Einlaßkanäle im dargestellten Falle o° beträgt. Selbstverständlich kann auch jeder andere Neigungswinkel der Einlaßkanäle angewendet werden, sofern nur die Einmün:dungsstelle der Ein- und Auslaßkanäle den oben geschilderten Forderungen entspricht. Die Zündkerze l liegt, wie üblich, am äußeren Umfaxig des Zylinders, also dort, wo vermöge der erfindungsgemäßen Anordnung der iGas'kanäle der Frischgasstrom hingelenkt wird. Die Kraftstoffdüse H richtet die Kraftstoffstrahlen G im flachen Kegel auf den Frischgasstrom.
  • Die dargestellten Abbildungen sind, insbesondere bezüglich Form des Drehschiebers, Ausbildung des Verbrennungsraumes, Querschnittsform der Gaskanäle und Anordnung und Antrieb des Drehschiebers, nur schematische Ausführungsbeispiele.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehschiebersteuerung für Einspritzbrennkraftmasc'h.inen mit einem die im Zylinderboden liegenden Gaskanäle steuernden, im wesentlichen scheiben-, kegel- oder kalottenförmigen Drehschieber, dessen bffnun.gen sich der Richtung der Gaskanäle anpassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff durch eine innerhalb der hohlen Achse des Drehschiebers (C) angeordnete Düse (H) an sich bekannter Ausfährung in den Zylinder eingeführt wird und einer oder mehrere der vom Schieber gesteuerten Gaskanäle (D) im Umfangsschnitt (U) unter einem Winkel (a) geneigt im Zylinderboden verlaufen.
  2. 2. Drehschiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle zusätzlich um einen Winkel (ß,) zur Zylinderachse derart geneigt sind, daß sieh der Gasstrom zur Zyliniderachse hin bewegt.
  3. 3. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen i und r2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungen der Ein- und Auslaßkanäle in Umfangsrichtung einander entgegengerichtet sind.
DED5433D 1937-06-12 1937-06-12 Drehschiebersteuerung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen Expired DE879184C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3016823A1 (de) * 1980-04-23 1981-10-29 Gebrüder Sulzer AG, 8401 Winterthur Anordnung zum spuelen und laden der zylinder einer zweitaktbrennkraftmaschine
WO1987000574A1 (en) * 1985-07-17 1987-01-29 Luis Maria Antonello Rotating valve device for internal combustion engines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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