„Die bisherigen Ergebnisse zeigen, daß die bei Drehschiebersteuerung auftretenden Schwierigkeiten zu beheben sind. Der Schiebermotor wird daher in absehbarer Zeit zu verwirklichen sein, seine großen
Die ständige Nachfrage nach höherer Leistungsfähigkeit der Flugmotoren bei gleichzeitiger Verringerung von Gewicht und Ausmaßen lieferte die Initialzündung der Entwicklung von Schiebermotoren. Auf der Suche nach Mehrleistung durch größere Steuerquerschnitte und beschleunigten Eröffnungsverlauf stießen die Ingenieure auf die Grenzen der Belastbarkeit damaliger Ventilsteuerungen. Zur Einhaltung der genannten Kriterien verpflichtet, konnten sie nicht auf eine bloße Vergrößerung des Hubraums des Triebwerks zurückgreifen. Neue Wege der Leistungssteigerung mussten erforscht werden.
Einige Ergebnisse dieses Prozesses sollen T hema dieser Arbeit sein. Eine bloße Auflistung aller Konstruktionsvorschläge kann keinen Einblick in die Herausforderung der Entwicklung von Schiebermotoren bieten. Um ein Verständnis für die Hinwendung der Ingenieure zu selbigen zu schaffen, wird zuerst a uf die Problematik ventilgestützter Gaswechselsteuerung nach damaligem Kenntnisstand eingegangen, um anschließend eine vorgeschlagene Klassifizierung aufgrund ihres Hauptunterscheidungsmerkmals zu beleuchten. Eine darauf folgende Auseinandersetzung mit der größten Herausforderung in der Entwicklung von Drehschiebermotoren, der Abdichtung der Steuerorgane gegen den Verbrennungsdruck und deren mögliche Lösung ist für die spätere Beurteilung einiger weniger, ausgeführter Modelle notwendig. Besondere Beachtung kommt hierbei der Flachschiebersteuerung der DVL 3 zu, deren ausgereifte und betriebssichere Konstruktion sich schlussendlich nicht in der Zahl der ausgeführten Motoren widerspiegelt.
Ein Betrachtungspunkt dieser Arbeit soll somit die Klärung der Frage sein, welches die Probleme der Steuerung des Gaswechsels durch Drehschieber sind, die ihre weitere Verbreitung und praktische Umsetzung verhinderte.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Vor- und Nachteile gebräuchlicher Gaswechselsteuerung
3. Klassifizierung der Schiebersteuerung
3.1 Niederdruckschieber
3.2 Hochdruckschieber
4. Die Herausforderung der Abdichtung und Schmierung
5. Verschiedene Modelle gleichförmig bewegter Schiebersteuerung
5.1 Walzenschieber
5.2 Baer- Walzenschieber
5.4 Bristol- Planschieber
6. DVL- Flachschieber
6.1 Allgemeine Konstruktionsmerkmale
6.2 Berechnung der Steueröffnungen
6.3 Die Gestaltung der Dichtelemente
6.4 Beurteilung des DVL-Flachschiebers
6.5 Weiterentwicklungsmöglichkeiten des DVL- Flachschiebers
6.6 Motorkonstruktionen unter Verwendung des DVL- Flachschieberkonzepts
6.6.1 V4- Motor
6.6.2 Junkers- Kreismotor
7. Resümee
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Arbeit analysiert die Herausforderungen bei der Konstruktion drehschiebergesteuerter Viertakt-Ottomotoren, mit einem Fokus auf das Flachschieberkonzept der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL), um die technischen Gründe für deren begrenzte praktische Verbreitung zu klären.
- Problematik und Nachteile konventioneller Ventilsteuerungen
- Klassifizierung und Funktionsweise verschiedener Schiebersteuerungs-Modelle
- Zentrale Herausforderungen der Abdichtung und Schmierung von Drehschiebern
- Konstruktive Besonderheiten und Weiterentwicklung des DVL-Flachschiebers
- Praktische Anwendungsbeispiele in Flugmotoren und speziellen Antriebssystemen
Auszug aus dem Buch
4. Die Herausforderung der Abdichtung und Schmierung
Die größten Schwierigkeiten in der Konstruktion von Schiebersteuerungen bereitet die Abdichtung der sich bewegenden Steuerorgane gegen den zylinderinternen Druck, daher ist als grundsätzlich für das Gelingen der Schiebersteuerung eine gute Abdichtung bei geringer Reibung zwischen Drehschieber und Dichtkörpern anzusehen, da sich auch geringe Verluste durch Leckbildung stark auf Liefer- und Wirkungsgrad auswirken.
Die Art der Abdichtung ist entscheidend für die Lagerungsart und den Schmierbedarf. Eine Abdichtung des Schiebers im Verbrennungsraum durch reine Passung scheidet aus Gründen der Betriebssicherheit aus. Während sich bei zu hohem Flächendruck die Neigung zum Klemmen als störend erweist, treten bei zu geringer Anpressung des Schiebers an den Dichtflächen des Zylinder Undichtigkeiten auf.
Eine nähere Untersuchung der Gestaltung und Schmierung von Brennraumabdichtung erfolgte durch Versuche Felix Wankels in Zusammenarbeit mit der DVL, bei denen ein Verschluss des Verbrennungsraums eines seitengesteuerten Viertakt- Ottomotors durch eingepasste Kolben (K1 und K2) erzielt wurde. Die genauen Versuchsanordnungen werden in Abbildung 1 gezeigt. Die Schließorgane waren spielfrei, K1 fest, K2 drehbar gelagert.
Es wurde die Abdichtbarkeit der aneinander liegenden Stirnflächen f1 und f2 unter verschiedenen Bedingungen hinsichtlich zu erbringender Anpresskraft und gleichzeitiger Drehbarkeit von K2 getestet.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Definiert die Problemstellung der Schiebermotor-Entwicklung im Kontext der Suche nach Leistungssteigerung bei Flugmotoren.
2. Vor- und Nachteile gebräuchlicher Gaswechselsteuerung: Beleuchtet die mechanischen und thermischen Limitationen konventioneller Ventilsteuerungen bei hohen Drehzahlen.
3. Klassifizierung der Schiebersteuerung: Differenziert Schiebermotoren nach Bewegungsart sowie nach Hoch- und Niederdruck-Abdichtungskonzepten.
4. Die Herausforderung der Abdichtung und Schmierung: Analysiert das Hauptproblem der Abdichtung gegen Verbrennungsdruck und die Notwendigkeit eines druckgesteuerten Schmierspalts.
5. Verschiedene Modelle gleichförmig bewegter Schiebersteuerung: Beschreibt spezifische Bauformen wie den Walzenschieber, den Baer-Walzenschieber und den Bristol-Planschieber hinsichtlich ihrer Konstruktion.
6. DVL- Flachschieber: Untersucht detailliert das DVL-Konzept, inklusive Berechnung, Dichtelementgestaltung, Beurteilung und praktischer Umsetzungen in Motoren.
7. Resümee: Zieht ein Fazit über die historische Entwicklung und bewertet die Gründe für das Ausbleiben einer breiten praktischen Durchsetzung des Konzepts.
Schlüsselwörter
Drehschiebersteuerung, Gaswechselsteuerung, Viertakt-Ottomotor, Flugmotoren, DVL-Flachschieber, Abdichtung, Schmierung, Schiebermotor, Verbrennungsdruck, Steuerquerschnitte, Motorbau, Konstruktion, Wirkungsgrad, Betriebsreife, Ventiltrieb
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Entwicklung und die konstruktiven Herausforderungen von Drehschiebersteuerungen bei Viertakt-Ottomotoren, mit besonderem Augenmerk auf das DVL-Flachschieberkonzept.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Nachteile konventioneller Ventilsteuerungen, die Klassifizierung von Schiebersteuerungen sowie die kritische Problematik der Abdichtung und Schmierung dieser Bauteile.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, die spezifischen Probleme der Gaswechselsteuerung durch Drehschieber zu identifizieren, die deren breite praktische Verbreitung und Umsetzung trotz theoretischer Vorteile verhinderten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer ingenieurwissenschaftlichen Analyse der damaligen Konstruktionsvorschläge, der Auswertung von Versuchsreihen (z. B. Wankel/DVL) und dem Vergleich von Steuerdiagrammen und technischen Daten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische Klassifizierung, die detaillierte Analyse der Abdichtungs- und Schmierproblematik, die Untersuchung verschiedener Bauformen sowie die Vorstellung spezifischer Motorkonstruktionen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselwörter sind Drehschiebersteuerung, DVL-Flachschieber, Abdichtung, Schmierung, Gaswechsel, Viertaktmotor und Flugmotorentechnik.
Warum spielt die Schmierung bei Drehschiebern eine so kritische Rolle?
Die Schmierung ist essenziell für die Abdichtung, da der Ölfilm den Spalt zwischen Schieber und Dichtorgan abdichtet. Ohne diesen Film wäre die Antriebsleistung zu hoch und ein Klemmen durch Überhitzung wahrscheinlich.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor zur "Betriebsreife" des Konzepts?
Der Autor kommt zu dem Schluss, dass die technische Betriebsreife des Drehschiebermotors bereits vor geraumer Zeit erreicht war, seine praktische Durchsetzung jedoch durch die rasante Weiterentwicklung der konventionellen Ventilsteuerung überflüssig wurde.
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- Dipl.-Päd. Karsten Rohr (Author), 2004, Die drehschiebergestützte Gaswechselsteuerung des Viertakt Ottomotors am Beispiel des Flachschieberkonzepts der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/30174
