AT392823B - INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

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Othmar Dipl Ing Skatsche
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Avl Verbrennungskraft Messtech
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Description

AT 392 823 BAT 392 823 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen je Zylinder und zwei oberhalb des Zylinderkopfes angeordneten und jeweils zwei Ventile je Zylinder betätigenden Nockenwellen, wobei die Achse jedes Ventiles in einem spitzen Winkel zur Achse der zugehörigen Nockenwelle angeordnet ist, für jedes Ventil ein separater Nocken vorgesehen ist und der Schaft eines jeden Ventiles geführt istThe invention relates to an internal combustion engine with four valves per cylinder and two camshafts arranged above the cylinder head and operating two valves per cylinder, the axis of each valve being arranged at an acute angle to the axis of the associated camshaft, a separate cam for each valve is provided and the stem of each valve is guided

Um im Zylinderkopf insbesonders von eher kleinvolumigen Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise solchen, die als Fahrzeugmotoren Verwendung finden, Platz für eine im Hinblick auf den Ablauf des Verbrennungsvorganges günstigere Anordnung einer Einspritzdüse bzw. einer Zündkerze näher an der Zylinderachse bzw. überhaupt im Bereich der Zylinderachse zu schaffen, kann es erforderlich sein, sämtliche Ventile mit ihren Achsen von den Sitzflächen weg nach außen schräg geneigt anzuordnen. Da die dadurch entstehende kopfseitige Begrenzungswand des Brennraumes auf einfache und kostengünstige Weise nur in Form eines Rotationskörpers bearbeitet werden kann, ist es insbesonders bei hochverdichteten Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmotoren, zur Vermeidung unnötig großer Schadräume im Bereich der Ventilsitze günstig, sämtliche Ventilachsen von einem gedachten gemeinsamen Schnittpunkt auf der Achse des Rotationskörpers zur Bearbeitung der kopfseitigen Brennraumwand - die nicht notwendigerweise mit der Zylinderachse übereinstimmen muß - ausgehend anzuardnen, was eine sogenannte windschiefe Lage der Ventile ergibt.In order to create space in the cylinder head, especially of small-volume internal combustion engines, such as those used as vehicle engines, for an arrangement of an injection nozzle or a spark plug closer to the cylinder axis or generally in the area of the cylinder axis with regard to the course of the combustion process , it may be necessary to arrange all valves with their axes inclined outwards from the seat surfaces. Since the resulting end wall of the combustion chamber can be machined in a simple and cost-effective manner only in the form of a rotating body, it is particularly advantageous in the case of highly compressed internal combustion engines, such as diesel engines, to avoid unnecessarily large damaged spaces in the area of the valve seats, all valve axes from one common one Starting point of intersection on the axis of the rotating body for machining the head-side combustion chamber wall - which does not necessarily have to coincide with the cylinder axis - which results in a so-called skewed position of the valves.

Dabei ergeben sich jedoch Probleme mit der aus anderen Gründen erwünschten unmittelbaren Betätigung der Ventile über obenliegende Nockenwellen, da die Achsen der Ventile keinen rechten Winkel mehr zur Achse der Nockenwelle einnehmen. Bei einer beispielsweise aus der GB-PS 226 442 bekannten Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird versucht, dem dadurch Rechnung zu tragen, daß die zur Ventilbetätigung auf der Nockenwelle vorgesehenen Nocken jeweils entsprechend der Winkelabweichung schräg bearbeitete Mantelflächen aufweisen, was aber naturgemäß einen enormen Aufwand bei der Herstellung bzw. Bearbeitung der Nockenwellen ergibt, und eine Serienfertigung derartiger Brennkraftmaschinen mit vertretbarem Aufwand praktisch nicht zuläßt Ziel der Erfindung ist diese Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der auf einfache Weise eine Umsetzung der senkrecht zur Achse da* Nockenwelle erfolgenden Hubbewegung der Nocken in eine Bewegung des Ventiles ermöglicht wird.However, problems arise with the direct actuation of the valves via overhead camshafts, which is desired for other reasons, since the axes of the valves no longer form a right angle to the axis of the camshaft. In an internal combustion engine of the type mentioned at the outset, for example from GB-PS 226 442, an attempt is made to take this into account by the fact that the cams provided for valve actuation on the camshaft each have obliquely machined lateral surfaces in accordance with the angular deviation, but this naturally entails an enormous expenditure the manufacture or processing of the camshafts, and practically does not allow series production of such internal combustion engines with reasonable effort. The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose an internal combustion engine of the type mentioned at the outset in which a simple implementation of the axis perpendicular to the axis da * Camshaft stroke movement of the cams in a movement of the valve is made possible.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht daß je Ventil ein vom zugehörigen Nocken direkt betätigter, geführter Tassenstößel vorgesehen ist dessen Achse senkrecht zur Achse der Nockenwelle liegt und zwischen Tassenstößel und Ventil eine vom Tassenstößel betätigte und auf den Ventilschaft wirkende, im Tassenstößel und im Ventilschaft in Kugelflächen gelagerte Stoßstange angeordnet ist wobei das ventilseitige Widerlager der Stoßstange in an sich bekannter Weise im Inneren des teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes liegtAccording to the invention, this is achieved in that a valve tappet directly actuated by the associated cam is provided, the axis of which is perpendicular to the axis of the camshaft and between the tappet and the valve actuated by the tappet and acting on the valve stem, in the tappet and in the valve stem in spherical surfaces Bumper is arranged, the valve-side abutment of the bumper is in a known manner in the interior of the partially hollow valve stem

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur eine einfache Umsetzung der Hubbewegung des Nockens in eine Bewegung des Ventiles erreicht, sondern es ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit durch Herausdrehen der Ventile und Stößel nicht nur einen Standard-Düsenhalter bzw. eine Zündkerze, sondern unter Umständen auch eine voluminöse Einspritzpumpe-Düse zentral im Zylinderkopf anzuordnen und trotzdem eine einfache Betätigung der Ventile direkt über Tassenstößel und obenliegende Nockenwelle beizubehalten.These measures not only achieve a simple conversion of the cam's lifting movement into a movement of the valve, but it also gives the possibility by unscrewing the valves and tappets not only a standard nozzle holder or a spark plug, but possibly also one Arrange voluminous injection pump nozzle centrally in the cylinder head and still maintain simple valve actuation directly via the tappet and overhead camshaft.

Die Anordnung des ventilseitigen Widerlagers der Stoßstange im Inneren eines teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes ist durch die US-PS 1 235 816 bekannt, wobei bei dieser Anordnung im bekannten Falle die Stoßstange zum Ausgleich der Schwenkbewegung des auf die Stoßstange einwirkenden Kipphebelendes dient Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das ventilseitige Widerlager der Stoßstange auf einem in den Ventilschaft ersetzbaren Lagerteil angeordnet ist, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, diesen im Inneren des hohl ausgeführten Ventilschaftes liegenden Lagerteil getrennt vom Ventil zu bearbeiten und auch zu härten.The arrangement of the valve-side abutment of the bumper inside a partially hollow valve stem is known from US-PS 1 235 816, with this arrangement in the known case, the bumper serves to compensate for the pivoting movement of the rocker arm acting on the bumper according to a further feature of Invention can be provided that the valve-side abutment of the bumper is arranged on a bearing part which can be replaced in the valve stem, which results in the possibility of processing and hardening this bearing part lying inside the hollow valve stem separately from the valve.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der die Stoßstange aufnehmende, hohle Teil des Ventilschaftes gegenüber einem an den Ventilteller anschließenden und sich durch den zugehörigen Gasführungskanal erstreckenden Schaftteil im Durchmesser vergrößert ist und bei geöffnetem Ventil zumindest zum größten Teil innerhalb der Ventilführung verbleibtAccording to a further feature of the invention, it can be provided that the hollow part of the valve stem which receives the bumper is enlarged in diameter compared to a stem part which adjoins the valve plate and extends through the associated gas guide channel and at least for the most part remains within the valve guide when the valve is open

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen teilweise schematisch dargestellten Schnitt durch den Bereich des Zylindeikopfes eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung zeigtThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which shows a partially schematically illustrated section through the area of the cylinder head of an embodiment according to the invention

Die Brennkraftmaschine weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen von dem die Zylinder (1) umfassenden Zylinderblock (2) abnehmbar ausgebildeten Zylinderkopf (3) auf, der neben den Gasführungskanälen (4) auch Kühlwasserräume (5) umschließt.In the exemplary embodiment shown, the internal combustion engine has a cylinder head (3) which is designed to be removable from the cylinder block (2) comprising the cylinder (1) and which, in addition to the gas routing channels (4), also encloses cooling water spaces (5).

Oberhalb des Zylinderkopfes (3) sind in einem Nockenwellengehäuse (7) Lager (8) für eine Nockenwelle (9) sowie Führungen (10) für Tassenstößel (11) angeordnetBearings (8) for a camshaft (9) and guides (10) for bucket tappets (11) are arranged in a camshaft housing (7) above the cylinder head (3)

Die Achsen (12) der Ventile (13) sind - in einer die Achsen (12) und die Nockenwellenachse (14) enthaltenden Ebene - abweichend vom rechten Winkel zur Achse (14) der Nockenwelle angeordnet, wobei - was hier nicht weit» dargestellt ist - die Achse (14) der Nockenwelle zur Zylinderachse (15) versetzt istThe axes (12) of the valves (13) are arranged - in a plane containing the axes (12) and the camshaft axis (14) - deviating from the right angle to the axis (14) of the camshaft, whereby - which is not shown here » - The axis (14) of the camshaft is offset from the cylinder axis (15)

Die Achse (12) des Ventiles (13) kann - was wiederum nicht aus der Zeichnung hervorgeht - in einer Ebene mit der Zylinderachse (15) liegen, was aber keinen eigentlichen Einfluß auf die Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung hat Wesentlich ist lediglich, daß die Achse (12) des Ventiles (13) keinen rechten Winkel zur Achse (14) der Nockenwelle (9) aufweist, womit der Hub des Nockens (16) nicht unmittelbar in Richtung der Bewegung des Ventiles (13) erfolgt -2-The axis (12) of the valve (13) - which again does not appear from the drawing - lie in one plane with the cylinder axis (15), but this has no actual influence on the configuration according to the present invention. The only essential thing is that the The axis (12) of the valve (13) does not have a right angle to the axis (14) of the camshaft (9), so that the cam (16) is not moved directly in the direction of the movement of the valve (13) -2-

Claims (3)

AT 392 823 B Um auf einfache Weise eine Umsetzung der senkrecht zur Achse (14) der Nockenwelle (9) erfolgenden Hubbewegung des Nockens (16) in eine Bewegung des Ventiles (13) entlang der Achse (12) zu ermöglichen, ist zwischen dem direkt von dem Nocken (16) betätigten Tassenstößel (11) und dem Ventil (13) jeweils eine vom Tassenstößel (11) betätigte und auf den Ventilschaft (17) wirkende, beidseitig in Kugelflächen (18), (19) gelagerte Stoßstange (20) angeordnet, die die Übertragung der Hubbewegung des Nockens (16) in die Richtung der Achse (12) des Ventiles (13) ermöglicht. Um die Länge dieser Stoßstange zu vergrößern, was sich günstig auf die Bewegungsverhältnisse sowie die auftretende Reibung an den Kugelflächen (18), (19) auswirkt, ist der Ventilschaft (17) teilweise hohl ausgeführt, womit das von der Kugelfläche (19) gebildete ventilseitige Widerlag«: im Inneren des Ventilschaftes (17) angeordnet werden kann und die zur Verfügung stehende Bauhöhe optimal ausgenützt wird. Um die Bearbeitung sowie die allfällige Härtung des ventilseitigen Widerlagers der Stoßstange (20) zu vereinfachen, ist dieses auf einem in den hohlen Ventilschaft (17) einsetzbaren Lagerteil (21) angeordnet, der an einer Schulter (22) im Inneren des hohlen Ventilschaftes (17) aufliegt. Die übrigen Komponenten des Ventiltriebes, wie Ventilkeil (23), Ventilführung (24), Ventildichtung (25), Federteller (26) und Ventilfeder (27), weichen zwar aufgrund des im Durchmesser vergrößerten Ventilschaftes (17) etwas von der üblichen Gestaltung ab, gleichen aber ansonsten und insbesonders hinsichtlich ihrer Funktion völlig den entsprechenden üblichen bekannten Teilen. Aufgrund der dargestellten und besprochenen Anordnung, die bei Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder vorteilhaft ist, kann also trotz Beibehaltung einer die Bearbeitung der zylinderkopfseitigen Begrenzung des Brennraumes als Rotationskörper ermöglichenden windschiefen Anordnung der Ventile eine Betätigung derselben von der obenliegenden Nockenwelle aus auf konstruktiv einfache und leicht herzustellende Weise erfolgen. Zu erwähnen wäre noch, daß die Tassenstößel (11) beispielsweise auch als hydraulische Stößel ausgebildet sein können, womit die ansonsten notwendige Ventilspieleinstellung beispielsweise über Einlageplättchen entfällt. Es könnte weiters natürlich auch - entgegen der dargestellten Ausführung - der Zylinderkopf mit dem Zylinderblock einstückig ausgebildet sein. Weiters wäre die Erfindung auch vorteilhaft beispielsweise an luftgekühlten Brennkraftmaschinen anwendbar, sofeme nur die genannte Ventilanordnung relativ zur Nockenwelle vorliegt. PATENTANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine mit vier Ventilen je Zylinder und zwei oberhalb des Zylinderkopfes angeordneten und jeweils zwei Ventile je Zylinder betätigenden Nockenwellen, wobei die Achse jedes Ventiles in einem spitzen Winkel zur Achse der zugehörigen Nockenwelle angeordnet ist, für jedes Ventil ein separater Nocken vorgesehen ist und der Schaft eines jeden Ventiles geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß je Ventil (13) ein vom zugehörigen Nocken (16) direkt betätigter, geführter Tassenstößel (11) vorgesehen ist, dessen Achse senkrecht zur Achse (14) der Nockenwelle (9) liegt, und zwischen Tassenstößel (11) und Ventil (13) eine vom Tassenstößel (11) betätigte und auf den Ventilschaft (17) wirkende, im Tassenstößel (11) und im Ventilschaft (17) in Kugelflächen (18,19) gelagerte Stoßstange (20) angeordnet ist, wobei das ventilseitige Widerlag«’ der Stoßstange (20) in an sich bekannter Weise im Inneren des teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes (17) liegtAT 392 823 B In order to enable a simple implementation of the lifting movement of the cam (16) perpendicular to the axis (14) of the camshaft (9) into a movement of the valve (13) along the axis (12), between the direct from the cam (16) actuated bucket tappet (11) and the valve (13) a bumper (20), which is actuated by the bucket tappet (11) and acts on the valve stem (17) and is supported on both sides in spherical surfaces (18), (19) which enables the transmission of the lifting movement of the cam (16) in the direction of the axis (12) of the valve (13). In order to increase the length of this bumper, which has a favorable effect on the movement conditions and the friction occurring on the spherical surfaces (18), (19), the valve stem (17) is partially hollow, so that the valve-side formed by the spherical surface (19) Abutment «: can be arranged inside the valve stem (17) and the available height is optimally used. In order to simplify the processing and any hardening of the valve-side abutment of the bumper (20), this is arranged on a bearing part (21) which can be inserted into the hollow valve stem (17) and which is attached to a shoulder (22) inside the hollow valve stem (17 ) rests. The other components of the valve train, such as valve wedge (23), valve guide (24), valve seal (25), spring plate (26) and valve spring (27), differ somewhat from the usual design due to the enlarged valve stem (17), but otherwise the same and especially with regard to their function completely the corresponding usual known parts. Due to the arrangement shown and discussed, which is advantageous in internal combustion engines with four valves per cylinder, despite maintaining a skewed arrangement of the valves on the cylinder head side of the combustion chamber as a rotating body, the valves can be actuated from the overhead camshaft to be structurally simple and easy way to be made. It should also be mentioned that the bucket tappets (11) can also be designed, for example, as hydraulic tappets, which eliminates the otherwise necessary valve lash adjustment, for example via insert plates. It could of course also - contrary to the embodiment shown - the cylinder head be formed in one piece with the cylinder block. Furthermore, the invention would also be advantageously applicable, for example, to air-cooled internal combustion engines, provided only the valve arrangement mentioned is present relative to the camshaft. PATENT CLAIMS 1. Internal combustion engine with four valves per cylinder and two camshafts arranged above the cylinder head and actuating two valves per cylinder, the axis of each valve being arranged at an acute angle to the axis of the associated camshaft, a separate cam being provided for each valve and the stem of each valve is guided, characterized in that for each valve (13) there is a guided bucket tappet (11) which is directly actuated by the associated cam (16) and whose axis is perpendicular to the axis (14) of the camshaft (9), and between the tappet (11) and the valve (13), a bumper (20), which is actuated by the tappet (11) and acts on the valve stem (17), is mounted in the cup tappet (11) and in the valve stem (17) in spherical surfaces (18, 19) is arranged, the valve-side abutment "'of the bumper (20) in a known manner inside the partially hollow valve stem (1 7) lies 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ventilseitige Widerlager der Stoßstange (20) auf einem in den Ventilschaft (17) einsetzbaren Lagerteil (21) angeordnet ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the valve-side abutment of the bumper (20) on a in the valve stem (17) insertable bearing part (21) is arranged. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stoßstange (20) aufnehmende, hohle Teil des Ventilschaftes (17) gegenüber einem an den Ventilteller anschließenden und sich durch den zugehörigen Gasführungskanal (4) «streckenden Schaftteil im Durchmesser vergrößert ist und bei geöffnetem Ventil (13) zumindest zum größten Teil innerhalb der Ventilführung (24) verbleibt. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3-3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the bumper (20) receiving the hollow part of the valve stem (17) with respect to an adjoining the valve plate and through the associated gas duct (4) «extending stem part is enlarged in diameter and remains at least for the most part within the valve guide (24) when the valve (13) is open. For this 1 sheet drawing -3-
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