Steuerung für Ein- und Auslassventile von Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Ein- und Auslassventile von Viertakt- Einspritzbrennkraftmaschinen mit Durch spülung mittels Auflacleluft.
Bei Viertakt-Einspritzb.rennkraftmaschi- nen mit Aufladung hat es sich als wünschens wert erwiesen, im Kolbentotpunkt am Ende .des Auspuffhubes den Verbrennungsraum mit Frischluft zu spülen, und zwar einer seits, um möglichst alle Verbrennungsgase auszutreiben und eine reine Füllung mit Frischluft zu erhalten und anderseits, um durch die an den stark erhitzten Auspuff ventilen vorbeistreichende kalte Frischluft eine Kühlung dieser Ventile zu erreichen.
Zu diesem Zweck wird der Beginn des Einlasses und der Schluss des Auslasses früher bezw. später gelegt, so dass die Druckluft, :die zum Beispiel von einem mit dem Motor verbun- ,denen Gebläse erzeugt wird, durch den Ver brennungsraum hindurch in die Auspuff leitung strömen kann.
Werden nun zur Steuerung ,der Ventile normale Nocken verwendet, so sind die Ven tile im innern Totpunkt schon sehr stark an gehoben, und um diesen Betrag muss auch der Kolbenboden vom Zylinderkopf entfernt sein. Hierdurch wird aber bei Einspritz- brennkraftmaschinen mit zentralem Verbren nungsraum und auch bei Vorkammermaschi- nen .eine sehr ungünstige Verteilung des Ver brennungsraumes bedingt.
Um den Mangel zu beseitigen und Jenn- noch während einer ,genügend langen Zeit einen grossen Querschnitt zum Durchspülen des Verbrennungsraumes offen zu halten;
sind nach vorliegender Erfindung Steue- rungsnocken für die Ein- und Auslassventile derart ausgebildet und angeordnet, dass die Hubbewegung der Ventile beim Durchgang des Kolbens durch den Totpunkt am Ende des Auspuffhizbes bei einer geringen Entfer nung der Ventile vom Ventilsitz vollständig oder nahezu vollständig unterbrochen wird. Hierdurch kann der Vorteil erzielt werden, dass bei einem verhältnismässig kleinen Ab- stand der Ventile von ihrem Sitz während einer genügend langen Zeit ein hinreichend grosser Querschnitt zum Durchspülen erzielt ist.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Steuerung nach der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Teil einer mit einer Steuerung nach der Erfindung ausgerüsteten Einspritz- brennkraftmaschine 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 Totpunkt des Kolbens am Ende des Aus puffhubes.
Am Kopf 1 des Zylinders 2 der Ein- spritzbrennkraftmaschine sind vier Ventile, nämlich zwei Einlassventile 3 und zwei Aus lassventile 4 mit den zugehörigen Kanälen angeordnet. von denen in Fig. 1 nur die Ein lasskanäle 5 dargestellt sind. Ausserdem ist am Zylinderkopf 1 die Brennstoffeinspritz- düse 6 mit dem Brennstoffzuführungskanal 7 vorgesehen. Der Kolben 8, der in Fig. 1 in seiner obern Endstellung dargestellt ist, hat in der Mitte eine Mulde 9, die den Hauptteil des Verbrennungsraumes bildet.
Zwischen dem Kolbenbodenrand 10 und dem Zylinder kopf 1 befindet sich ein Abstand 11.
Auf der Steuerwelle 12, die von der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine mit halber Umdrehungszahl angetrieben wird, sitzen der mit voller Linie dargestellte Ein. lassnocken 13 und davor der gestrichelt an gegebene Auslassnocken 14. Der Einlass- nocken 13 wirkt auf eine Rolle 15, die auf einem Zapfen 16 in einem Stössel 17 drehbar ist. Der Stössel 17 ist unten an einer Stossstange 18 vorgesehen, die oben mittels eines Zapfens 19 mit dem einen Arm 20 eines doppelarmi- gen Hebels 20, 21 verbunden ist.
Dieser He bel ist um einen am Zylinderkopf 1 in nicht gezeichneter Weise befestigten Zapfen 27 schwenkbar. An dem Hebelarm 21. ist eine Rolle 23 gelagert, welche auf eine Anschlag- fläche 24 eines um einen am Zylinderkopf 1 in nicht gezeichneter Weise befestigten Zap fen 25 schwenkbaren Hebels 26 wirkt. Ge genüber den Enden der Einlassventilschäfte 22 sind die Hebel 21 und 26 mit. Anschlag flächen 28 versehen.
Die Profilkurve des Einlassnockens 13 ist derart gestaltet, dass sich an einem geraden Teil 29 einer Tangente an den Grundkreis des Nockens ein kurzer zur Steuerwelle 12 un gefähr konzentrischer Teil 30 anschliesst, auf welchen ein gerader Teil 31 einer Tangente an den Teil 31> folgt. Dreht sich daher die Steuerwelle 12 in der Pfeilrichtung, so wird die Stossstange 18 durch den auf die Rolle 15 wirkenden Nockenteil 29 jeweils zunächst um einen geringen Betrag gehoben und es werden die beiden Einlassventile 3 unter Ver mittlung der Hebel 20, 21 und 26 um einen geringen Betrag geöffnet.
Bei der Weiter drehung der Welle 12 wirkt der nahezu kon zentrische N ockenteil 30 auf die Rolle<B>15,</B> so dass jetzt die Einlassventile 3 im wesent lichen in der etwas geöffneten Stellung ver bleiben. Kommt dann bei der Weiterdrehung der Welle 12 der Nockenteil 31 unter die Rolle 15, so werden die Einlassventile 3 wei ter bis in die volle Offnungsstellung bewegt.
Die in Fig. 1 nicht dargestellten Auslass- ventile 4 (Fig. 2), die in einer der Schnitt ebene in Fig. 1. vorgelagerten Ebene angeord net sind, werden durch den Auslassventil- nocken 14 unter Vermittlung eines dem be schriebenen Einlassventilgestänge entspre chenden Gestänges bewegt.
Der Auslassnok- ken 14 ist auf der Ablaufseite symmetrisch zur Auflaufseite des Einlassnockens 13, und zwar sind die beiden Nocken 13 und 14 der artig gegeneinander versetzt, dass die beiden nahezu konzentrischen Nockenteile in einer Flucht liegen.
In dem Diagramm nach Fig. 3 geben die Abszissen die Kurbelwinkel a an, wobei der Punkt A den Totpunkt am Ende des Aus puffhubes bezeichnet. Mit - a sind die Win kel vor und mit -I- a die Winkel nach dem Totpunkt bezeichnet. Die Ordinaten geben die Offnungsbewegungen an, wobei die Linie AB dem Ventilhub h in der Totpunktlage des Kolbens 8 entspricht.
Die volle Linie a ist die Öffnungskurve für das Einlassventil 3 und die strichpunktierte 'Linie b die Schliess kurve für das Auslassventil 4 bei der in Fig. I dargestellten Form der Nocken 13 und 14. Die gestrichelten Linien e und d stellen die Öffnungskurven für das Ein- und Aus lassventil bei Verwendung normaler Nocken dar, wenn der gleiche Ventilhub lt im Tot punkt angenommen wird.
Da der von den Ventilen freigegebene Durchströmquerschnitt proportional den Ven- tilöffnungsbewegungen und der Kurbelwin- kelweg bei einer bestimmten Umdrehungs zahl ein Mass für die Zeit ist, so stellt die in Fig. 3 einfach schraffierte Fläche F den für das Durchströmen der Aufladeluft durch den Raum 11 zur Verfügung stehenden Zeit querschnitt bei der in Fig. 1 dargestellten Nockenform dar, während die kreuzschraf fierte Fläche F' den Zeitquerschnitt für nor male Nocken veranschaulicht.
Da bei einem bestimmten, von dem Aufladegebläse erzeug ten Überdruck der genannte Zeitquerschnitt zugleich ein Mass für die durch die Ventil öffnungen durchgeströmte Luftmenge ist, so wird durch die schraffierten Flächen zu gleich die bei den beiden Nockenformen durchgeströmte Luftmenge angegeben.
Aus Fig. 3 geht hervor, dass die einfach schraffierte Fläche F bedeutend grösser als die kreuzschraffierte Fläche F' ist, wenn bei beiden Nocken im Totpunkt des Kolbens der gleiche Ventilhub angenommen wird. Es ist daher bei gleichem Ventilhub im Kolbentot punkt - die durchströmende Spülluftmenge beim gezeichneten Motor erheblich grösser als bei einer gewöhnlichen Steuerung. Wollte man aber bei Verwendung normaler Nocken die gleiche durchströmende Spülluftmenge wie bei Benutzung der gezeichneten Nocken erzielen, so müsste der Ventilhub im Kolben totpunkt mindestens doppelt so gross sein.
Der Abstand 11 zwischen Zylinderboden und dem Kolbenrand müsste dementsprechend grösser und die Mulde 9 im Kolben entspre chend kleiner sein, so dass sich bedeutend schlechtere Verhältnisse für die Mischung des eingespritzten Brennstoffes mit der Ver brennungsluft ergeben würden.
Control for intake and exhaust valves of four-stroke internal combustion engines. The invention relates to a control for inlet and outlet valves of four-stroke internal combustion engines with flushing by means of Auflacleluft.
In four-stroke injection engines with supercharging, it has proven to be desirable to flush the combustion chamber with fresh air at the piston dead center at the end of the exhaust stroke, on the one hand in order to expel all combustion gases as possible and to obtain a pure filling with fresh air and on the other hand, in order to achieve cooling of these valves by the cold fresh air passing by the strongly heated exhaust valves.
For this purpose, the beginning of the inlet and the end of the outlet are respectively earlier. later, so that the compressed air, which is generated, for example, by a blower connected to the engine, can flow through the combustion chamber into the exhaust line.
If normal cams are now used to control the valves, the valves are already very much raised in the inner dead center, and the piston head must also be removed from the cylinder head by this amount. In the case of injection internal combustion engines with a central combustion chamber and also in the case of antechamber machines, this causes a very unfavorable distribution of the combustion chamber.
In order to eliminate the deficiency and to keep a large cross-section open for flushing the combustion chamber for a sufficiently long time;
According to the present invention, control cams for the inlet and outlet valves are designed and arranged in such a way that the stroke movement of the valves is completely or almost completely interrupted when the piston passes through the dead center at the end of the exhaust heat at a short distance of the valves from the valve seat. In this way, the advantage can be achieved that with a relatively small distance between the valves and their seat, a sufficiently large cross-section for flushing is achieved for a sufficiently long time.
In the drawing, an execution example of the control according to the invention is shown schematically.
1 is a vertical longitudinal section through part of an injection internal combustion engine equipped with a control system according to the invention along the line A-B of FIG. 2; Figure 2 is a horizontal section through the cylinder taken along line C-D of Figure 1; Fig. 3 is a valve lift diagram at the dead center of the piston at the end of the puffhubes.
Four valves, namely two inlet valves 3 and two outlet valves 4 with the associated ducts, are arranged on the head 1 of the cylinder 2 of the internal combustion engine. of which in Fig. 1 only the inlet channels 5 are shown. In addition, the fuel injection nozzle 6 with the fuel supply channel 7 is provided on the cylinder head 1. The piston 8, which is shown in Fig. 1 in its upper end position, has a trough 9 in the middle, which forms the main part of the combustion chamber.
There is a distance 11 between the edge of the piston crown 10 and the cylinder head 1.
On the control shaft 12, which is driven by the crankshaft, not shown, of the machine at half the speed, sit the one shown with a full line. Let cam 13 and in front of it the outlet cam 14 indicated by dashed lines. The inlet cam 13 acts on a roller 15 which is rotatable on a pin 16 in a tappet 17. The plunger 17 is provided at the bottom on a push rod 18 which is connected at the top by means of a pin 19 to one arm 20 of a double-armed lever 20, 21.
This lever is pivotable about a pin 27 attached to the cylinder head 1 in a manner not shown. A roller 23 is mounted on the lever arm 21 and acts on a stop surface 24 of a lever 26 pivotable about a pin 25 fastened to the cylinder head 1 in a manner not shown. Ge opposite the ends of the inlet valve stems 22 are the levers 21 and 26 with. Stop surfaces 28 provided.
The profile curve of the inlet cam 13 is designed such that a straight part 29 of a tangent to the base circle of the cam is followed by a short part 30 which is roughly concentric with the control shaft 12 and which is followed by a straight part 31 of a tangent to part 31>. Therefore, if the control shaft 12 rotates in the direction of the arrow, the push rod 18 is initially lifted by a small amount by the cam part 29 acting on the roller 15 and the two inlet valves 3 are moved by one through the intermediary of the levers 20, 21 and 26 open small amount.
As the shaft 12 continues to rotate, the almost concentric cam part 30 acts on the roller 15, so that the inlet valves 3 now essentially remain in the somewhat open position. Then, as the shaft 12 continues to rotate, the cam part 31 comes under the roller 15, the inlet valves 3 are moved further into the fully open position.
The exhaust valves 4 (FIG. 2), not shown in FIG. 1, which are arranged in a plane upstream of the sectional plane in FIG. 1, are actuated by the exhaust valve cam 14 by means of an intake valve linkage corresponding to the described Linkage moved.
On the outlet side, the outlet cam 14 is symmetrical to the run-up side of the inlet cam 13, namely the two cams 13 and 14 are offset from one another in such a way that the two almost concentric cam parts are in alignment.
In the diagram according to FIG. 3, the abscissas indicate the crank angle α, the point A denoting the dead center at the end of the exhaust stroke. With - a the angle before and with -I- a the angle after the dead center. The ordinates indicate the opening movements, the line AB corresponding to the valve lift h in the dead center position of the piston 8.
The solid line a is the opening curve for the inlet valve 3 and the dash-dotted line b is the closing curve for the outlet valve 4 in the form of the cams 13 and 14 shown in FIG. I. The dashed lines e and d represent the opening curves for the one - And exhaust valve when using normal cams if the same valve lift is assumed to be at the dead point.
Since the flow cross-section released by the valves is proportional to the valve opening movements and the crank angle travel at a certain number of revolutions is a measure for the time, the area F, which is simply hatched in FIG Available time cross-section in the cam shape shown in Fig. 1, while the cross-hatched area F 'illustrates the time cross-section for normal cams.
Since at a certain overpressure generated by the supercharger, the mentioned time cross-section is also a measure of the amount of air that has flowed through the valve openings, the hatched areas also indicate the amount of air that has flowed through the two cam shapes.
From Fig. 3 it can be seen that the single hatched area F is significantly larger than the cross-hatched area F 'if the same valve lift is assumed for both cams at the dead center of the piston. It is therefore with the same valve lift at the piston dead point - the amount of scavenging air flowing through the engine shown is considerably greater than with a normal control system. However, if you wanted to achieve the same amount of scavenging air flowing through when using normal cams as when using the cams shown, the valve lift in the piston dead center would have to be at least twice as large.
The distance 11 between the cylinder base and the piston edge would have to be correspondingly larger and the recess 9 in the piston correspondingly smaller, so that significantly worse conditions for the mixture of the injected fuel with the combustion air would result.