Dokumentenidentifikation |
DE10206331C1 02.10.2003 |
Titel |
Gaswechselvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
Anmelder |
Kramm, Harald, 14165 Berlin, DE |
Erfinder |
Kramm, Harald, 14165 Berlin, DE |
Vertreter |
Mainitz, S., Dipl.-Chem., Pat.-Anw., 10717 Berlin |
DE-Anmeldedatum |
14.02.2002 |
DE-Aktenzeichen |
10206331 |
Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
02.10.2003 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
02.10.2003 |
IPC-Hauptklasse |
F01L 7/06
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Zusammenfassung |
Um einen Verbrennungsmotor zu schaffen, dessen Steuerung des Gaswechsels einen möglichst geringen konstruktiven Aufwand erfordert, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Verbrennungsmotor eine im Zylinderkopf angeordnete Lochscheibe aufweist, die den Brennraum des Verbrennungsmotors auf seiten der Zündkerze abschließt und die auf der gegenüberliegenden Seite von einer Halterungsplatte überdeckt wird, wobei die Zündkerze im Zentrum der Halterungsplatte angeordnet ist und durch eine Öffnung im Zentrum der Lochplatte in den Brennraum ragt, daß die Lochscheibe zwei Schlitze besitzt, die jeweils eine dem Radius der Lochscheibe entsprechende Krümmung aufweisen und in einem unterschiedlichen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe befindlich sind, daß auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Lochscheibe in der Halterungsplatte, diese durchdringend, eine rohrförmige Zuführung und eine entsprechende Abführung verankert sind, die jeweils einem Schlitz zugeordnet sind und einen mit dem entsprechenden Schlitz identischen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe aufweisen, daß die Lochscheibe mittels einer Antriebsvorrichtung um seine zentrale Achse drehbar ist.
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft eine Gaswechselvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor.
Die Steuerung eines 4-Takt-Verbrennnungsmotors erfolgt
Üblicherweise über eine unterschiedliche Anzahl von Ventilen,
die den Gaswechsel regeln. Diese Einlaß- und Auslaßventile
werden im allgemeinen direkt oder indirekt durch die Nocken
einer rotierenden Nockenwelle betätigt.
Diese Konstruktionsweise ist aufwendig und weist einen
relativ hohen Verschleiß auf.
Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt,
die diese Nachteile vermeiden sollen.
So wird beispielsweise in der DE 100 11 321 A1 ein
Verbrennungsmotor mit Drehschieberanordnung zur
Gaswechselsteuerung beschrieben. Bei diesem Verbrennungsmotor ist jeweils
ein rohrförmiger Drehschieber für den Einlaß und den Auslaß
vorgesehen, wobei das Gas durch den Drehschieber selber
strömt. Die Steuerung des Verbrennungsmotors kann zwar
durch die verwendeten Drehschieber vereinfacht werden,
jedoch erfordern die unabhängig voneinander rotierenden
Drehschieber und deren Abstimmung wiederum eine Konstruktion
des Verbrennungsmotors, die einem gewissen Verschleiß
unterliegt und störanfällig ist.
Bekannt sind auch Gaswechselvorrichtungen für
Verbrennungsmotoren, die eine rotierende Steuerscheibe mit
Durchbrechungen bzw. eine Lochscheibe aufweisen, die im Bereich
des Zylinderkopfes angeordnet ist und über die die
Steuerung des Gaswechsels erfolgt. Verschiedene Ausführungsfomen
werden in der US 5,558,049 A, der DE 37 10 824 A1 und der
JP 632 80 807 AA offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere
Gaswechselvorrichtung mit Lochscheibe für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, bei der die Steuerung des
Gaswechsels einen möglichst geringen konstruktiven Aufwand
erfordert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Dazu ist erfindungsgemäß eine Gaswechselvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor vorgesehen, bei der die Steuerung des
Gaswechsels durch eine rotierende Lochscheibe erfolgt. Die
im Zylinderkopf angeordnete bzw. den Zylinderkopf
ausbildende runde Lochscheibe schließt den Brennraum oberhalb
eines Kolbens und im rechten Winkel zu dessen Hubbewegung ab
und wird auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. der dem
Brennraum abgewandten Seite von einer Halterungsplatte
überdeckt. Im Zentrum der Halterungsplatte ist die
Zündkerze angeordnet, die durch eine Öffnung im Zentrum der
Lochscheibe in den Brennraum ragt.
Die Lochscheibe besitzt zudem zwei Schlitze, die jeweils
eine dem Radius der Lochscheibe entsprechende Krümmung
aufweisen. Die Schlitze befinden sich in einem
unterschiedlichen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe. Auf der dem
Brennraum abgewandten Seite der Lochscheibe finden sich in
der Halterungsplatte verankert eine rohrförmige Zuführung
für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und eine entsprechende
Abführung für die Abgase, die jeweils einem Schlitz
zugeordnet sind und einen mit dem entsprechenden Schlitz
identischen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe aufweisen.
Die Lochscheibe wird mittels einer Antriebsvorrichtung um
seine zentrale Achse gedreht, wobei die Schlitze im Verlauf
der Kreisbewegung den Brennraum zur Zuführung oder der
Abführung öffnen, so daß der Gaswechsel stattfinden kann.
Die Positionierung und Dimensionierung der Schlitze auf der
Lochscheibe, durch die der zeitliche Ablauf bestimmt wird,
wird vom Fachmann in Relation zur Bewegung des Kolbens bzw.
der einzelnen Phasen des Verbrennungsvorgangs bei der
Konzeption des Motors vorgenommen.
Vorzugsweise besitzt die Lochscheibe an ihrem umlaufenden
Rand zur Ausbildung einer Antriebsvorrichtung ein
Zahnprofil, über das die Lochscheibe, z. B. mittels einer
Königswelle, angetrieben werden kann. Die Rotationsbewegung kann
vorzugsweise von einer Lochscheibe auch auf die
Lochscheiben weiterer Zylinder, die benachbart angeordnet sind,
übertragen werden. Dazu sind Zahnräder zwischen den
einzelnen Lochscheiben anzuordnen, wodurch bei allen Lochscheiben
die Drehrichtung erhalten bleibt. Die Lochscheiben können
jedoch auch direkt ineinander greifen, so daß eine
gegenläufige Rotationsbewegung der Lochscheiben erfolgt. Dann
muß nur die Anordnung der Schlitze bei den einzelnen
Lochscheiben variiert werden.
Andere Antriebsmöglichkeiten über Zahnriemen, Ketten o. dgl.
sind erfindungsgemäß ebenfalls möglich.
Undichtigkeiten und damit eine geringere Kompression im
Bereich der Lochscheibe sind nicht zu erwarten. Es können
aber auch zusätzliche Dichtungen verwendet werden. So kann
die Lochscheibe auf seiten des Brennraums beispielsweise
eine umlaufende Wulst aufweisen, in die seitlich ein
Abstreifring wie bei dem Kolben eingepaßt ist, der an der
Innenwandung des Brennraums anliegt. Entsprechend kann auch
eine Abdichtung der Lochscheibe gegenüber der
Halterungsplatte vorgesehen werden.
Vorzugsweise besteht die Lochscheibe aus Keramik oder aus
einem anderen üblicherweise zum Motorenbau verwendeten
Werkstoff.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer
Gaswechselvorrichtung eines Verbrennungsmotors wird
vorteilhafterweise eine durch den direkten Austritt der Abgase und des
Eintritts des Gemisches eine Leistungssteigerung gegenüber
vergleichbar dimensionierten, in üblicher Weise gesteuerten
Verbrennungsmotoren mit Ventilen erzielt.
Zudem wird durch den Wegfall der aufwendigen Ventiltechnik,
d. h. der Ventile und Nockenwellen eine Gewichtsersparnis,
eine geringere Verschleiß- und Reparaturanfälligkeit der
Motorsteuerung sowie auch eine Senkung der
Herstellungskosten erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den
UnteransprÜchen gekennzeichnet.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Detailansicht
ein Verbrennungsmotor mit Lochscheibe zur
Steuerung des Gaswechsels und
Fig. 2 in einer Aufsicht eine Lochscheibe des
Verbrennungsmotors.
Der Verbrennungsmotor 100 weist einen Brennraum 10 auf, in
dem ein Kolben 11 zur Durchführung einer Hubbewegung
angeordnet ist. Der Brennraum 10 wird oberhalb des Kolbens 11
durch eine Lochscheibe 12 abgeschlossen, die rund ist und
an ihrem umlaufenden Rand 13 ein Zahnprofil 14, das nur in
Fig. 1 dargestellt ist, aufweist. Oberhalb der Lochscheibe
12 befindet sich eine Halterungsplatte 15, die die
Lochscheibe 12 in ihrem Abstand zum Brennraum 10 fixiert. Die
Halterungsplatte 15 weist mittig eine Bohrung 16 mit
Innengewinde auf, in die eine Zündkerze 17 eingeschraubt ist,
die durch eine zentrale Öffnung 18 in den Brennraum 10
ragt. Die Halterungsplatte 15 wird zudem von einer
rohrförmigen Zuführung 19 und Abführung 20 durchdrungen, die in
der Halterungsplatte 15 verankert sind. Zuführung 19 und
Abführung 20 weisen unterschiedliche Abstände zum Zentrum
der Halterungsplatte 15 bzw. der Lochscheibe 12 auf. In der
Lochscheibe 12 sind zwei Schlitze 21, 22 angeordnet, die
jeweils eine Krümmung aufweisen, die dem Radius der
Lochscheibe 12 entspricht. Zudem entspricht der Abstand der
Schlitze 21, 22 den Abständen der Zuführung 19 und der
Abführung 20, 50 daß Zuführung 19 und Abführung 20 jeweils
mit einem Schlitz 21, 22 korrespondieren. In das Zahnprofil
14 der Lochscheibe 12 greift ein auf einer Antriebswelle 23
festgelegtes Ritzel 24 ein, um die Lochscheibe 12 in eine
Rotationsbewegung zu versetzen. Diese Rotationsbewegung
wird auf die Lochscheiben 12 anderer, nicht dargestellter
Zylinder durch ein Zahnrad 25 übertragen, so daß die
Drehrichtung aller Lochscheiben 12 gleich ist.
Bezugszeichenliste
100 Verbrennungsmotor
10 Brennraum
11 Kolben
12 Lochscheibe
13 umlaufender Rand
14 Zahnprofil
15 Halterungsplatte
16 Bohrung
17 Zündkerze
18 Öffnung
19 Zuführung
20 Abführung
21, 22 Schlitze
23 Antriebswelle
24 Ritzel
25 Zahnrad
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Anspruch[de] |
- 1. Gaswechselvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
(100), der eine in einem Zylinderkopf angeordnete runde
Lochscheibe (12) aufweist, die zwei Schlitze (21, 22)
besitzt, die jeweils eine dem Radius der Lochscheibe
(12) entsprechende Krümmung aufweisen und in einem
unterschiedlichen Abstand zum Zentrum der Lochscheibe
(12) befindlich sind, und wobei die Lochscheibe (12)
mittels einer Antriebsvorrichtung um seine zentrale
Achse drehbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lochscheibe (12) einen Brennraum (10) des
Verbrennungsmotors (100) oberhalb eines Kolbens (11) und
im rechten Winkel zu dessen Hubbewegung abschließt und
auf der dem Brennraum (10) abgewandten Seite von einer
Halterungsplatte (15) überdeckt wird, wobei eine
Zündkerze (17) im Zentrum der Halterungsplatte (15)
angeordnet ist und durch eine Öffnung (18) im Zentrum der
Lochscheibe (12) in den Brennraum (10) ragt und
daß auf der dem Brennraum (10) abgewandten Seite der
Lochscheibe (12) in der Halterungsplatte (15), diese
durchdringend, eine rohrförmige Zuführung (19) für das
Kraftstoff-Luft-Gemisch und eine entsprechende
Abführung (20) für die Abgase verankert sind, die jeweils
einem Schlitz (21, 22) zugeordnet sind und einen mit
dem entsprechenden Schlitz (21, 22) identischen Abstand
zum Zentrum der Lochscheibe (12) aufweisen.
- 2. Gaswechselvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für
die Lochscheibe (12) durch ein am umlaufenden Rand (13)
der Lochscheibe (12) befindliches Zahnprofil (14) und
eine in das Zahnprofil (14) eingreifende Antriebswelle
(23) mit Ritzel (24) ausgebildet ist.
- 3. Gaswechselvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für
die Lochscheibe (12) durch ein am umlaufenden Rand (13)
der Lochscheibe (12) befindliches Zahnprofil (14) und
einen Zahnriemen bzw. eine Kette, die in das Zahnprofil
(14) eingreift, ausgebildet ist.
- 4. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheiben (12) eines
Verbrennungsmotors (100) mit mehreren Zylindern direkt
oder indirekt zur Übertragung der Rotationsbewegung in
Wirkverbindung stehen.
- 5. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12) aus
Keramik besteht.
- 6. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12)
gegenüber dem Brennraum (10) des Verbrennungsmotors (100)
abgedichtet ist.
- 7. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12)
gegenüber der Halterungsplatte (15) abgedichtet ist.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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