NL7906450A

NL7906450A - ROTATABLE ENGINE VALVE.

Info

Publication number: NL7906450A
Application number: NL7906450A
Authority: NL
Original assignee: Hopkins Phillip R
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1980-03-03
Also published as: EP0016826A1; GB2028920A; IN153051B; DE2928450A1; SE7907152L; ES254569U; WO1980000469A1; CA1153698A; BE878592A; ES254569Y; JPS6243049B2; JPS5532995A

Description

<*r ψ PHILLIP RODNEY HOPKINS, Hialeah, Florida, Ver. St. v. Amerika Roteerbare motorklep.<* r ψ PHILLIP RODNEY HOPKINS, Hialeah, Florida, Ver. St. v. America Rotating engine cover.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterd kleporgaan voor verbrandingsmotoren.The invention relates to an improved valve member for internal combustion engines.

Tot dusver waren er takrijke soorten klepuitvoeringen voor verbrandingsmotoren. De onderhavige uitvinding betreft een as-typeklep, 5 waarbij diametrale doorgangen zijn aangebracht in dw as die de cilinder overspant en waardoor inlaat en uitlaat plaats vindt en waarbij de openingen of gaten in de as van bepaalde afmetingen zijn en deze afmeting in de omtreksafstand in hoofdzaak gelijk is aan 1/16 van de omtrek van de as, zoals in het volgende nader uiteengezet is.Until now, there have been many types of valve versions for internal combustion engines. The present invention relates to a shaft-type valve, in which diametrical passages are arranged in the shaft which spans the cylinder and through which inlet and outlet take place and wherein the openings or holes in the shaft are of certain dimensions and this dimension in the circumferential distance is substantially equals 1/16 of the circumference of the axle, as explained in more detail below.

10 De rotatieklep verschilt van de tot dusver bekende kleppen doordat een directe beweging van inlaat en uitlaat door de as verloopt, hetgeen een continue rotatiebeweging van de as met goede tijdafstelling veroorlooft voor een viertact-zuigermotor. De tijdafstelling is mogelijk doordat de wijdte in omtrekszin van de opening in hoofdzaak 1/16 van de 15 omtrek van de as is. De problemen van de tot dusver bekende rotatie- kleppen zijn voornamelijk dat deze een explosief mengsel niet afdichten en gas laten ontsnappen. De as volgens de onderhavige uitvinding heeft zowel langsgerichte als cirkelvormige dichtingen om het ontsnappen van gas te verhinderen.The rotary valve differs from the hitherto known valves in that a direct movement of inlet and outlet passes through the shaft, permitting a continuous rotary movement of the shaft with good timing for a four-stroke piston engine. The time adjustment is possible because the circumferential width of the opening is substantially 1/16 of the circumference of the shaft. The problems of the hitherto known rotary valves are mainly that they do not seal an explosive mixture and allow gas to escape. The shaft of the present invention has both longitudinal and circular seals to prevent gas from escaping.

20 Voordelen van de onderhavige uitvinding zijn de uitschakeling van klepveren en koptype-kleppen die momenteel in de orde van ongeveer 10% of meer van het geleverde of opgewekte vermogen van de motor vereisen. Er treedt een directe en onbelemmerde inlaat- en uitlaat-stroming en geen klepvlak in de baan van het mengsel op zoals bij 25 gangbare motoren. De bestanddelen zijn van een constructie die het zeer sterk zijn daarvan veroorlooft en er is een vermindering in het aantal werkende onderdelen door de gebruikmaking van de onderhavige uitvinding. Het systeem leent zich voor practisch alle viertact-zuiger-motoren en kan goed werken met brandstofinspuiting en gelaagde 7906450 't 2 ladingkoppen. Het is ook bruikbaar voor dieselbrandstof waar zeer hoge compressieverhoudingen vereist zijn. De assen en dichting volgens de onderhavige uitvinding vervangen een groot aantal onderdelen, naar schatting in de orde van ongeveer 80, die normaal gebruikt worden 5 om hetzelfde effect tot stand te brengen bij een normale V8-motor onder het verlagen van de kosten van dergelijke motoren. Door de rotatiebeweging en door de uitschakeling van klepveren kan de motor met toegenomen toerentallen draaien met een resulterend hoger vermogen van dezelfde verplaatsing. Ook kan bij toepassing bij het gelaagde 10 ladingtype motor de rijke ladingkamer doelmatiger worden gevormd dan bij normale motoren, hetgeen een grotere mate van vermogen oplevert met minder verontreinigingsgassen daar deze grondiger worden verbrand.Advantages of the present invention are the elimination of valve springs and head type valves currently requiring on the order of about 10% or more of the engine's power supplied or generated. There is a direct and unobstructed inlet and outlet flow and no valve surface in the path of the mixture as with conventional engines. The components are of a construction that allows their strength to be very strong, and there is a reduction in the number of working parts by using the present invention. The system is suitable for practically all four-stroke piston engines and can work well with fuel injection and 7906450 multi-layered loading heads. It is also useful for diesel fuel where very high compression ratios are required. The shafts and seal of the present invention replace a large number of parts, estimated to be on the order of about 80, which are normally used to achieve the same effect in a normal V8 engine while reducing the cost of such engines . The rotational movement and valve spring shutdown allow the engine to run at increased engine speeds with resulting higher power from the same displacement. Also, when used with the multilayer charge type engine, the rich cargo chamber can be more efficiently formed than with normal engines, providing a greater power with less pollutant gases as they are burned more thoroughly.

Het is een oogmerk van de uitvinding om te voorzien in een inrichting van het in het volgende beschreven type, die eenvoudig en 15 goedkoop te fabriceren, hoogst bruikbaar in werking, doelmatig, en op het verminderen van verontreiniging berekend is.It is an object of the invention to provide an apparatus of the type described below which is simple and inexpensive to manufacture, highly useful in operation, efficient, and designed to reduce contamination.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van een in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeeld daarvan. Fig. 1 is een zijaanzicht in doorsnede van een verbrandings-20 motor van het viertact-type; fig. 2 is een gedeeltelijke afbeelding volgens II-II in fig. 1 en in de richting van de pijlen beschouwd; fig. 3 is een bovenaanzicht in doorsnede van de bovenste zone van fig. 1.The invention is explained in more detail below with reference to an illustrative embodiment thereof shown in the drawings. Fig. 1 is a sectional side view of a four-stroke combustion engine; Fig. 2 is a partial view according to II-II in Fig. 1 and viewed in the direction of the arrows; FIG. 3 is a top cross-sectional view of the upper zone of FIG. 1.

25 Bij beschouwing van fig. 1 wordt een verbrandingsmotor gezien, die algemeen met het verwijzingscijfer 12 aangegeven is. Deze is opgebouwd uit een blok 14 met een ondereinde, dat overspannen is door een oliebak 16, die in open verbinding staat met het ondereinde van de cilinders, zoals met het verwijzingscijfer 20 aangegeven is, waarbij 30 de oliebak aan het blok bevestigd is door middel van geschikte organen, zoals de bout 21. Het boveneinde van het blok is voorzien van een kop 18. In het blok zijn de zuigers 22 heen en weer beweegbaar in de cilinder 20, waarbij deze bijvoorbeeld verbonden zijn door een stang zoals met het verwijzingscijfer 24 aangegeven is met een krukas 28 35 zoals met 26 aangegeven is en in het bijzonder met een excentrisch 7906450 f 3 gedeelte daarvan. Het einde 30 van de krukas is door middel van een geschikt orgaan verbonden met een vermogensaftak en aan het andere einde, 32, is een tandwiel of ander aandrijforgaan aangebracht voor aangrijping met een band, ketting, of ander type krachtoverbrengings-5 orgaan naar het tandwiel 38 op het einde van een as 36 die ondersteund is in overspannen!verband van de zijde van de bovenste eindzone van de cilinders en ondersteund is zoals door legers 42 en 44 die gevat zitten tussen het bovenste gedeelte 40 van de kop en het blok. In fig. 2 wordt gezien, dat de as 36 roteerbaar is binnen een tunnel door de kop die 10 algemeen met het verwijzingscijfer 41 aangegeven is en waarbij er een opening aan de tegenovergestelde zijden in diametraal verband optreedt zoals met 43 en 53 aangegeven is. Zoals duidelijk in fig. 2 weergegeven is bij de voorkeursuitvoering, is de kop voorzien van een paar in ëën vlak liggende oppervlakken 70 en 71 die aanliggen tegen het 15 bovenoppervlak 73 van het blok en op geschikte wijze daaraan bevestigd zijn zoals door middel van de bouten 75 en 77. Het bovenste gedeelte 40 van de kop dat de zuigercilinders overspant is verheven zoals bij 46 wordt gezien in de centrale zich in langsrichting uitstrekkende zone en buigt omlaag en naar buiten naar de delen 70 en 71 op het 20 blok 73 zoals met de verwijzingscijfers 45 en 45’ aangegeven is en waardoor de opening 43 is aangebracht in het geval van de as 36.When considering Fig. 1, an internal combustion engine is shown, which is generally indicated by the reference numeral 12. It is made up of a block 14 with a bottom end spanned by an oil tank 16, which is in open communication with the bottom end of the cylinders, as indicated by reference numeral 20, the oil tank being secured to the block by means of of suitable members, such as the bolt 21. The top end of the block is provided with a head 18. In the block, the pistons 22 are movable back and forth in the cylinder 20, for example, they are connected by a rod as with the reference numeral 24 indicated by a crankshaft 28 as indicated by 26 and in particular by an eccentric 7906450 f 3 portion thereof. The end 30 of the crankshaft is connected to a power branch by means of a suitable member and at the other end, 32, is a sprocket or other actuator arranged for engagement with a belt, chain, or other type of power transmission member to the sprocket 38 at the end of a shaft 36 which is supported in an arched relationship from the side of the upper end zone of the cylinders and supported as by armies 42 and 44 sandwiched between the upper portion 40 of the head and the block. In Fig. 2, it is seen that the shaft 36 is rotatable within a tunnel through the head generally indicated by reference numeral 41 and with an opening on the opposite sides in diametrical relationship as indicated by 43 and 53. As is clearly shown in Fig. 2 in the preferred embodiment, the head includes a pair of flush planar surfaces 70 and 71 abutting the top surface 73 of the block and suitably secured thereto as by the bolts 75 and 77. The top portion 40 of the head spanning the piston cylinders is elevated as seen at 46 in the central longitudinally extending zone and bends down and outwardly to portions 70 and 71 on block 73 as with the reference numerals 45 and 45 'and through which the opening 43 is provided in the case of the shaft 36.

Aan de tegenovergestelde zijde van de cilinder bevindt zich ook een opening in de kop zoals met 81 aangegeven is en een tunnel 83 is in de kop gevormd en een as 37 is roteerbaar daarin op een wijze overeen-25 komstig aan hetgeen in het voorgaande in verband met de as 36 is vermeld. Elk van de assen heeft een doorgaande boring zoals met 90 en 92 aangegeven is die diametraal verloopt en zich geheel daardoor uitstrekt en van een diameter is welke in hoofdzaak 1/16 van de omtrek van de as is, waarvan de ene zal worden aangemerkt als de 30 ingangsas en waarvan de andere zal worden aangemerkt als de uitgangs- as. Door het centrale gedeelte van de kop is een boring 301 aangebracht voor een bougie 50 die zal worden gebruikt om een brandstofmengsel te ontsteken dat in de kamer 103 toegevoerd en daaruit afgevoerd wordt op een wijze die nu zal worden beschreven.On the opposite side of the cylinder there is also an opening in the head as indicated by 81 and a tunnel 83 is formed in the head and a shaft 37 is rotatable therein in a manner similar to that previously described with the axis 36 is indicated. Each of the shafts has a through bore as indicated by 90 and 92 which extends diametrically and extends all the way through and is of a diameter which is substantially 1/16 of the circumference of the shaft, one of which will be designated as the 30 input axis and the others of which will be designated as the output axis. Through the central portion of the head, a bore 301 is provided for a spark plug 50 which will be used to ignite a fuel mixture fed into and discharged from chamber 103 in a manner which will now be described.

35 Vervolgens wordt de as 36 beschouwd en wel de ene aan de 7906450 ♦ 4 rechterzijde in fig. 2, die zal worden aangemerkt als de ingangsas en die als een inlaatklep dient. Een brandstof- en luchtmengsel wordt toegevoerd in de kap 201 die de opening 203 heeft welke in de tunnel voert zodat wanneer brandstof en lucht worden toegevoerd door de opening 5 205, en de as uitgericht is met de opening 53, brandstof door en uit de opening 43 en in de kamer 103 zal gaan. Als de as echter roteert zal deze doorgang worden gesloten, en op dat moment zal een vonk worden ontstoken zoals bij 50 die een explosie teweeg zal brengen onder het omlaag drijven van de zuiger 22 en bij de opgaande slag 10 daarvan zal het gat 92 in de as 37 in uitgericht verband geroteerd zijn met het gat 302 in de kap 303 die met bouten zoals bij 305 aan het boveneinde van de kop bevestigd is en de omhoog bewegende zuiger zal voor het afvoeren van de gassen door de opening 81 en diametrale doorgang 92 door de as 37 zorgen om door het gat 301 uit te stromen.35 Next, shaft 36 is considered, the one on the right side 7906450 ♦ 4 in fig. 2, which will be identified as the input shaft and which serves as an inlet valve. A fuel and air mixture is fed into the hood 201 having the opening 203 leading into the tunnel so that when fuel and air are supplied through the opening 205, and the shaft is aligned with the opening 53, fuel through and out of the opening 43 and will go into room 103. However, as the shaft rotates, this passage will be closed, at which time a spark will be ignited as at 50 which will trigger an explosion while driving piston 22 downward and at its upstroke 10 hole 92 will shaft 37 is rotated in alignment with the hole 302 in the cap 303 which is bolted to the top end of the head as at 305 and the upwardly moving piston for discharging the gases will pass through the opening 81 and diametrical passage 92 shaft 37 ensures that it flows out through hole 301.

15 Bij het nu beschouwen van fig. 3 wordt gezien dat de doorgangen 90 en 92 van de cilinder 20 langwerpig zijn, dat wil zeggen elk heeft een zich in hoofdzaak axiaal uitstrekkende monding om samen te gaan met de diametrale afmeting van de cilinder.Referring now to Figure 3, it is seen that the passages 90 and 92 of the cylinder 20 are elongated, that is, each has a substantially axially extending mouth to match the diameter of the cylinder.

Bij het verder beschouwen van fig. 3 en in het bijzonder van de 20 opening die met het verwijzingscijfer 401 aangegeven is voor het gemak wordt gezien dat deze opening in de as een-zestiende is van de omtrek van de assen 36 en 37, die gelijk zijn bij de voorkeursuitvoering, d.w.z. de afstand tussen de relatief lange zijden 403 en 405, en deze zijn zodanig van afmeting datOngeveer 80% van de diameter van de 25 cilinder en zuiger bestrijken en bij voorkeur tenminste even groot zijn als de straal van de cilinder. Dit geldt met betrekking tot elk van de diametrale doorgangen door de assen welke de rotatiekleppen omvatten. Dichtorganen zijn aangebracht op elk van de assen. Deze dichtorganen zijn van twee types: Zoals in fig. 2 weergegeven is, 30 zijn omtreksspleten die zich in de koordhrichting uitstrekken aange bracht, en in elk is een dichtonderdeel 501 opgenomen dat een staaf omvat dat met het buitenoppervlak 503 te allen tijde bij de rotatie in aangrijping is met het binnenoppervlak van de kop en dit verschaft een veegwerking tegen het binnenoppervlak van de kop om een dicht-35 orgaan te vormen teneinde langsblazen te verhinderen. Aanvullende 7906450 - "V.In looking further at Fig. 3, and in particular of the aperture indicated by reference numeral 401, it is seen for convenience that this aperture in the shaft is one-sixteenth of the circumference of the axes 36 and 37, which in the preferred embodiment, ie the distance between the relatively long sides 403 and 405, and such that they measure about 80% of the diameter of the cylinder and piston and are preferably at least as large as the radius of the cylinder. This is true with respect to each of the diametrical passages through the shafts which comprise the rotary valves. Sealing members are provided on each of the shafts. These sealing members are of two types: As shown in FIG. 2, circumferential slits extending in the cord direction are provided, and each includes a sealing member 501 which includes a rod with the outer surface 503 at all times during rotation. engages the inner surface of the head and this provides a wiping action against the inner surface of the head to form a sealing member to prevent longitudinal blowing. Supplemental 7906450 - "V.

5 dichtorganen zijn aangebracht tussen elk van de cilinders en tussen de legers, zoals in fig. 1 weergegeven, 42 en het verbrede gedeelte van de as 36, waarbij dit d'ichtorgaan met het verwijzingscijfer 601 aangegeven is en elk soort axiaal langsblazen tegengaat. Deze dichtorganen kunnen 5 gelijkenis vertonen met gebruikelijke zuigerveren en komen te zitten in groeven die op geschikte wijze in de assen zijn aangebracht.5 sealing members are disposed between each of the cylinders and between the bearings, as shown in FIG. 1, 42 and the widened portion of the shaft 36, this sealing member being designated 601 and counteracting any kind of axial longitudinal blowing. These sealing members may resemble conventional piston rings and come to rest in grooves suitably arranged in the shafts.

Bij de voorkeursuitvoering zijn zich in langsrichting uitstrekkende doorgangen aangebracht in de groef voor smering tussen het buitenoppervlak van de as en het binnenoppervlak van de tunnel door de kop, 10 zoals met het verwijzingscijfer 902 aangegeven is, waaraan op geschikte wijze toevoer plaatsvindt zoals door olieleidingen 903,904.In the preferred embodiment, longitudinally extending passages are provided in the groove for lubrication between the outer surface of the shaft and the inner surface of the tunnel through the head, as indicated by reference numeral 902, to which supply is suitably effected such as through oil lines 903.904 .

De onderhavige uitvinding vindt toepassing bij viertact verbrandingsmotoren (met Otto-kringloop).The present invention finds application in four-stroke internal combustion engines (with Otto cycle).

Geschikte openingen,die door de assen en in het motorblok 15 weergegeven zijn, zijn aangebracht voor waterkoeling daarvan.Suitable openings, shown by the shafts and in the engine block 15, are provided for water cooling thereof.

Kort samengevat is in het voorgaande een as-type kleporgaan beschreven voor een verbrandingsmotor van het type dat een blok heeft met daarin een cilinder en een in de cilinder heen en weer beweegbare zuiger, waarbij de kamer afgedekt is door een kop en een verbeterde 20 klep uitgevoerd' is in de vorm van een as die draaibaar gelegerd is in de kop met een gedeelte van de as dat een gedeelte van de cilinder boven de zuiger overspant en de as een diametrale doorgang heeft van een doorsnede^oppervlak dat in richting van de hartlijn van de as tenminste even groot is als de straal van de cilinder en in omtrekszin 25 een afstand beslaat die in hoofdzaak gelijk is aan een-zestiende van de omtrek van de as en waarbij dichtorganen zijn aangebracht tussen de as en de motor en een krukas die met de zuiger samenhangt met de as verbonden is om tegelijk met de krukas te roteren door een kracht-overbrengingsorgaan zoals een band of dergelijke.Briefly, an axis-type valve member has been described above for a combustion engine of the type having a block containing a cylinder and a piston reciprocable in the cylinder, the chamber covered by a head and an improved valve is in the form of a shaft rotatably mounted in the head with a portion of the shaft spanning a portion of the cylinder above the piston and the shaft having a diametrical passage of a cross-sectional area in the direction of the centerline of the shaft is at least as large as the radius of the cylinder and circumferentially has a distance substantially equal to one-sixteenth of the circumference of the shaft and with sealing members arranged between the shaft and the engine and a crankshaft associated with the piston associated with the shaft to rotate simultaneously with the crankshaft by a force transmission member such as a belt or the like.

30 790645030 7906450

Claims

1. Combustion engine of the type having a block forming at least one cylinder and having a head spanning the cylinder and a piston movable reciprocally with respect to the head in the cylinder, an improved valve member in the head from an axis having rotatable bearings in the head and having an axis portion spanning a portion of that cylinder, said axis having a diametrical passage, characterized by a cross-sectional area parallel to the axis of the axis at least as large as 10 the radius of the cylinder and circumferentially spaced substantially equal to one-sixteenth of the shaft with sealing members between the shaft and the head, and a crankshaft associated with the piston and power transmission members for interconnection of the crankshaft with the shaft that includes the improved valve member.

Device according to claim 1, characterized in that the sealing members consist of radially extending sealing parts which are arranged in recesses in said axis in the longitudinal direction.

Device according to claim 1, characterized in that a pair of said shafts are arranged in combination with a combustion engine and these shafts span a cylinder.

4. Rotary shaft for a combustion engine with a diametrical through hole of a cross-sectional area that is approximately equal to 1/16 of the circumference of the shaft.

5. Device according to claim 1, characterized in that longitudinally extending slits are arranged in the depth of the shaft and sealing members are arranged in these recesses.

6. Device substantially as suggested in the description and / or drawings. 7906450