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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
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.

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


Anspruch[de]
  1. 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. 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. 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. 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. 5. Gaswechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (12) aus Keramik besteht.
  6. 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. 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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