VENTILVORRICHTUNG MIT LANGSAM DREHENDEN DREHVENTILEN FÜR VERBRENNUNGSMOTOREN

Beschreibung

[0001] Es ist bekannt, dass ein durch eine Nockenwelle gesteuertes Ventil für Verbrennungsmotoren eine mögliche Quelle für Motorschäden darstellt, falls deren Zeitsteuerung gestört wird (z. B. durch Abreißen der Keilriemen). Ventile in Kombination mit Nockenwelle und Steuerkette ist ein Teil der Lärmursache und Vibration in laufendem Betrieb. Die Herstellungskosten für diese konventionelle Ventilbauart und deren Steuerungsmechanismus sind hoch. Bedingt durch Konstruktion mittels Nockenwelle ist der Motor höher und schwerer.

[0002] Alternative Zylinderkopfsysteme basieren auf Drehschiebern. So sind in dem Patent Nr. DE 453 633 Zylinderköpfe beschrieben, bei welchen zwei Drehschieber den die Zylinder abschließenden Zylinderkopf nach oben hin überragen.

[0003] Die im Patentanspruch 1 und 2 angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Ventilvorrichtung, bestehend aus kompakten und leicht herzustellenden Drehventilen zu verbessern. Sie verursacht keine Motorschäden der Art wie bei Ventilen mit Nockenwellen, falls die Steuerung nicht richtig funktioniert. Sie spart Kraft für einen Antrieb und gleichzeitig werden Vibration, Lärm, sowie Bauhöhe eines Verbrennungsmotors verringert.

[0004] Alle genannten Probleme von einem konventionellen Ventil werden durch alle in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.

[0005] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sich eine solche Ventilvorrichtung durch wenige und kompakte Komponenten herstellen lässt. Ein Verbrennungsmotor, der diese Ventilvorrichtung nutzt, wird durch Vermeidung der üblichen Nockenwellenkonstruktion niedriger, leichter, einfacher, leiser, vibrationsarm, wartungsfreundlich und schneller zu montieren.

[0006] Die Erfindung betrifft ein Drehventil (Fig.1), das seitlich mit gleichen Abständen symmetrisch angeordnete Öffnungen aufweist und in einer Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1 eingesetzt wird. Dadurch hat das Drehventil einen Schwerpunkt, der auf seiner Drehachse liegt. Darüber hinaus bewirkt die Druckdifferenz in einem gesamten Arbeitszyklus nur maximal eine axial resultierende Kraft entlang der Drehachse, da Einlassöffnungen (bzw. Auslassöffnungen) der Zylinder auch eine symmetrische Anordnung aufweisen. Diese Faktoren verhindern eine Unwucht während des Betriebs eines Drehventils.

[0007] Die Anmeldung beschreibt unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer Ventilvorrichtung, in der ein oder mehrere Drehventile außen um die Zylinderwand herum eingesetzt werden und ihre Drehachse parallel zur Zylinderachse verläuft (Fig.4).

[0008] Es besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Öffnungen der Zylinder und des Drehventils zu kombinieren. Zum Beispiel: a) Ein Zylinder hat nur Auslassöffnungen zu einem oberen Drehventil und Einlassöffnungen zu einem unteren Ventil (Fig.8). Oder b) (nicht erfindungsgemäß) ein Zylinder mit paarweisen Ein-und Auslassöffnungen in nur ein (oberes) Drehventil (Fig. 5, Fig.6).

[0009] Die Innenwand des Drehventils bildet mit der Außenwand des Zylinders durch ihre gemeinsame identisch verlaufende Oberfläche eine Gleitfläche. Diese Gleitfläche ist nicht exakt parallel zur Drehachse, sondern leicht kegelförmig, damit das Drehventil durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung nicht festsitzt (Fig.3). Dieser Winkel wird außerdem klein gehalten, damit nur eine geringe Axiale-Anpresskraft genügt, um das Drehventil in seinem Sitz zu halten, auch wenn die Druckdifferenz zwischen Innen und Außen ein Maximum erreicht. Das gleiche Prinzip der leicht kegelförmigen Bauweise wird auch für die Außenwand des Drehventils und der Ein-/Auslasskanäle verwendet.

[0010] Die Öffnungswinkel des Ventils oder des Zylinders können durch Design vergrößert oder verkleinert werden, um verschiedene Öffnungsdauern für den Gasaustausch zu realisieren.

[0011] Es besteht die Möglichkeit, die Anzahl der Öffnungen des Drehventils zu erhöhen (Fig.5, Fig.6), um seine Drehgeschwindigkeit im Betrieb zu verringern. Die Anzahl der Öffnungen eines Drehventils entspricht der Anzahl der geleisteten Arbeitszyklen, bei einer vollen Umdrehung (360°). Das heißt, dass das Drehventil den Faktor 1/n zum Arbeitszyklus eines Motors hat, wobei n die Anzahl der Öffnungen eines Drehventils ist. Zum Beispiel: Bei einem Viertaktmotor, bei dem jeder Arbeitszyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen benötigt, verlangsamt sich ein Drehventil um das Faktor 1/(2*n) zum Kurbellwelle. Ein Drehventil mit 4 Öffnungen in einem Viertaktmotor benötigt daher nur eine Umdrehung, wenn sich die Kurbelwelle achtmal umdreht (Fig.6).

[0012] Mittels einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung, die mehrere (in Fig. 8 zwei) voneinander getrennt gesteuerte Drehventile hat, kann eine Phasenverschiebung des Einlass und Auslasszeitpunktes realisiert werden (z.B. mittels Drehventilantrieb durch zylindrische Zahnräder mit Schrägverzahnung).

Ansprüche

1. Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die aus mindestens zwei unabhängigen ringartigen Drehventilen besteht, die sich kontaktfrei aneinander um ihre Achse, die gleich der Zylinderachse ist, drehen und außen um die Zylinderwand oberhalb des oberen Totpunktes des Kolbens übereinander aufgereiht sitzen, wobei die Drehventile und die Ventilsitze symmetrisch zur Drehachse angeordnete Öffnungen und schrägen Schnitt an den gesamten seitlichen Gleitflächen aufweisen und die Drehgeschwindigkeit jedes Drehventils für einen Arbeitszyklus durch Erhöhung der Öffnungsanzahl verlangsamt werden kann und wobei die Drehventile getrennt voneinander gesteuert werden, um die Phasenverschiebungen zu realisieren.

2. Drehventil, das eine ringartige Form, symmetrisch zur Drehachse angeordnete seitliche Öffnungen, schrägen Schnitt an den gesamten seitlichen Gleitflächen aufweist und in einer Ventilvorrichtung wie in dem Anspruch 1 eingesetzt wird.

Claims

1. A valve apparatus for an internal combustion engine, comprising at least two independent ring-like rotary valves, which rotate in contact-free manner against one another, about their axis, which is the same as a cylinder axis, and sit lined up one on top of the other on an outside around said cylinder wall, above the top dead point of the piston, wherein the rotary valves and valve seats have openings disposed symmetrically relative to the axis of rotation, and a slanted section on the entire lateral sliding surfaces, and the speed of rotation of each rotary valve for a work cycle can be slowed down by means of increasing the number of openings, and wherein the rotary valves are controlled separately from one another, in order to implement the phase shift.

2. Rotary valve that has a ring-like shape, lateral openings disposed symmetrically relative to the axis of rotation, a slanted section on the entire lateral slide surfaces, and is used in a valve apparatus like that in claim 1.

Revendications

1. Dispositif de soupapes pour un moteur à combustion interne, qui consiste en au moins deux soupapes rotatives, de type bague, indépendantes, qui tournent sans contact entre elles autour de leur axe qui est le même que l'axe de cylindre, et sont alignées l'une au-dessus de l'autre à l'extérieur autour de la paroi de cylindre au-dessus du point mort haut du piston, les soupapes rotatives et les sièges de soupape présentant des ouvertures disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation et une coupe inclinée sur toutes les surfaces de glissement latérales, et la vitesse de rotation de chaque soupape rotative pour un cycle de travail pouvant être ralentie par l'augmentation du nombre d'ouvertures, et les soupapes rotatives étant commandées séparément les unes des autres pour réaliser les décalages de phase.

2. Soupape rotative, qui présente une forme de type bague, des ouvertures latérales disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation, une coupe inclinée sur toutes les surfaces de glissement latérales et est utilisée dans un dispositif de soupapes tel que défini à la revendication 1.

Zeichnung