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Steuerung für die Ein-und Auslassventile von Einspritzbrenl1luaftmasclIinen.
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Ein-und Auslassventile von Einspritzbrennkraft- maschinen mit Durchspülung durch Aufladeluft.
Bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit Luftaufladung hat es sich als wünschenswert erwiesen, im inneren Kolbentotpunkt, d. h. in dem Totpunkt, in dem sich der Kolben in der Nähe des Zylinder- kopfes befindet, den Verbrennungsraum mit Frischluft durchzuspiilen, u. zw. einerseits, um möglichst alle Verbrennungsgase auszutreiben und eine reine Füllung mit Frischluft zu erhalten, und anderseits, um durch die an den stark erhitzten Auspuffventilen vorbeistreichende kalte Frischluft eine gewisse
Kühlung dieser Ventile zu erreichen. Zu diesem Zweck wird der Beginn des Einlasses und der Schluss des Auslasses um einen Betrag, der von dem Öffnungs- bzw.
Schliessvorgang bei normalen Motoren stark abweicht, früher bzw. später gelegt, damit die Druckluft, die von dem mit dem Motor verbundenen
Gebläse erzeugt wird, durch den Verbrennungsraum hindurch in die Auspuffleitung strömen kann.
Werden nun zur Steuerung der Ventile normale Nocken verwendet, so sind die Ventile im inneren
Totpunkt schon sehr stark angehoben, und um diesen Betrag muss auch der Kolbenboden vom Zylinderkopf entfernt sein. Hiedurch ist aber bei Dieselmaschinen mit zentralem Verbrennungsraum oder auch bei Vorkammermaschinen eine sehr ungünstige Verteilung der Verbrennungsluft bedingt.
Um den vorher geschilderten Mangel zu beseitigen und dennoch während einer genügend langen Zeit einen grossen Querschnitt zum Durchspülen des Verbrennungsraumes offen zu halten, sind gemäss der Erfindung die Steuerungsnocken für die Ein-und Auslassventile derartig ausgebildet und angeordnet, dass die Hubbewegung der genannten Ventile beim Durchgang des Kolbens durch den Totpunkt, in dem sich der Kolben in der Nähe des Zylinderkopfes befindet, in einer geringen Entfernung der Ventile vom Ventilsitz vollständig oder nahezu vollständig unterbrochen wird. Hiedurch ist der Vorteil erreicht, dass bei einem verhältnismässig kleinen Abstand der Ventile von ihrem Sitz während einer genügend langen Zeit ein hinreichend grosser Querschnitt zum Durchspülen erzielt ist.
Auf der Zeichnung ist eine Steuerung nach der Erfindung in einer Ausführungsform schematisch dargestellt. Fig 1 ist ein lotrechter Längsschnitt durch einen Teil einer mit einer Steuerung nach der Erfindung ausgerüsteten Einspritzbrennkraftmaschine nach der Linie A-B der Fig. 2. Fig. 2 ist ein waagrechter Schnitt durch den Zylinder nach der Linie C-D der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Ventilerhebungsdiagramm im inneren Totpunkt des Kolbens.
Am Kopf 1 des Zylinders 2 der Einspritzbrennkraftmaschine sind beispielsweise vier Ventile, nämlich die Einlassventile 3 und die Auslassventile 4, mit den zugehörigen Kanälen angeordnet, von denen in Fig. 1 nur die Einlasskanäle 5 dargestellt sind. Ausserdem ist am Zylinderkopf 1 die Brennstoffeinspritzdüse 6 mit dem Brennstoffzuführungskanal 7 vorgesehen. Der Kolben 8, der in Fig. 1 in seiner oberen Endstellung dargestellt ist, hat einen mittleren Verbrennungsraum 9. Zwischen dem Kolbenboden 10 und dem Zylinder kopf 1 befindet sich der Raum 11.
Auf der Steuerwelle 12, die von der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine mit halber Umdrehungszahl angetrieben wird, sind der mit voller Linie dargestellte Einlassnocken 13 und davor
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Stossstange 18 vorgesehen, die am oberen Ende mittels eines Zapfens 19 mit dem einen Arm 20 eines doppelarmigen Hebels 20, 21 verbunden ist. Dieser Hebel ist um einen ortsfesten Zapfen 27 schwenkbar.
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An dem Hebelarm 21 ist eine Rolle 23 gelagert, die gegen eine Anschlagfläche 24 eines um einen ortsfesten Zapfen 25 schwenkbaren Hebels 26 wirkt. Gegenüber den Enden der Auslassventilschäfte 22 sind die Hebel 21 und 26 mit Anschlägen 28 versehen.
Der Einlassnocken 13 ist derartig gestaltet, dass sich an eine geringe daumenartige Erhöhung 29 ein zur Steuerwelle 12 ungefähr konzentrischer Teil 30 anschliesst, auf den eine starke daumenartige
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durch den gegen die Rolle 15 wirkenden Nockenteil29 um einen geringen Betrag gehoben und es werden die beiden Einlassventile 3 unter Vermittlung der Hebel 20, 21 und 26 um einen geringen Betrag geöffnet.
Bei der Weiterdrehung der Welle 12 wirkt der nahezu konzentrische Nockenteil 30 gegen die Rolle 15, so dass jetzt die Einlassventile 3 im wesentlichen in der etwas geöffneten Stellung verbleiben. Kommt dann bei der Weiterdrehung der Welle 12 der Nockenteil M mit der Rolle 15 in Berührung, so werden die Einlassventile 3 weiter bis in die volle Öffnungsstellung bewegt.
Die in Fig. 1 nicht dargestellten Auslassventile 4 (Fig. 2), die in einer der Schnittebene in Fig. 1 vorgelagerten Ebene angeordnet sind, werden durch den Auslassventilnocken 14 unter Vermittlung eines dem vorher beschriebenen Gestänge entsprechenden Gestänges bewegt. Der Auslassnocken 14 ist ebenso gestaltet wie der Einlassnoeken 13 und nur entgegengesetzt auf der Welle 12 angeordnet, u. zw. sind die beiden Nocken 13 und 14 derartig gegeneinander versetzt, dass die beiden nahezu kon- zentrischen Nockenteil in Richtung liegen.
In dem Diagramm nach Fig. 3 geben die Abszissen die Kurbelwinkel u. an, wobei der Punkt A den inneren Totpunkt bezeichnet. Mit- (x sind die Winkel vor und mit + u, die Winkel nach dem inneren Totpunkt bezeichnet. Die Ordinaten geben die Öffnungsbewegungen an, wobei die Linie. A-B dem Ventilhub h in Fig. 1 in der inneren Totpunktlage des Kolbens 8 entspricht. Die volle Linie a ist die Öffnungskurve für das Einlassventil JLujid die strichpunktierte Linie b die Öffnungskurve für das Auslassventil 4 bei der in Fig. l dargestellten Form der Nocken 13 und 14. Die gestrichelten Linien c und d stellen die Öffnungskurven für das Ein-und Auslassventil bei Verwendung normaler Nocken dar, wenn der gleiche Ventilhub h im Totpunkt angenommen wird.
Da der von den Ventilen freigegebene Durchströmquerschnitt proportional den Ventilöffnungbewegungen und der Kurbelwinkelweg bei einer bestimmten Umdrehungszahl ein Mass für die Zeit ist, so stellt die in Fig. 3 einfach schraffierte Fläche den für das Durchströmen der Aufladeluft durch den Raum 11 zur Verfügung stehenden Zeitabschnitt bei der in Fig. 1 dargestellten Nockenform nach der Erfindung dar, während die kreuzschraffierte Fläche den Zeitabschnitt für normale Nocken veranschaulich. Da bei einem bestimmten, von dem Aufladegebläse erzeugten Überdruck der genannte Zeitabschnitt zugleich ein Mass für die. durch die Ventilöffnungen durchgeströmte Luftmenge ist, so wird durch die schraffierten Flächen zugleich die durchgeströmte Luftmenge bei den verschiedenen Nockenformen angegeben.
Aus Fig. 3 geht hervor, dass die einfach schraffierte Fläche entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Noekenform nach der Erfindung bedeutend grösser als die kreuzschraffierte Fläche entsprechend der gewöhnlichen Nockenform ist, wenn der gleiche Ventilhub im inneren Totpunkt des Kolbens bei beiden Nockenformen angenommen wird. Es ist daher auch bei gleichem Ventilhub im inneren Kolbentotpunkt die durchströmende Spülluftmenge beim Erfindungsgegenstand erheblich grösser als bei einer gewöhnlichen Einspritzbrennkraftmaschine. Wollte man aber bei Verwendung normaler Nocken die gleiche durchströmende Spülluftmenge wie bei Benutzung der Nocken nach der Erfindung erzielen, so würde sich ein mindestens doppelt so grosser Ventilhub im inneren Kolbentotpunkt ergeben.
Der Raum 11 über dem Kolben würde dementsprechend grösser und der Verbrennungsraum 9 kleiner, so dass sich bedeutend schlechtere Verhältnisse für die gleichmässige Mischung des eingespritzten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft ergeben würden.