DD141550A5 - Verfahren und vorrichtung zur aeusseren kuehlung eines auspuffventils eines aufgeladenen dieselmotors - Google Patents

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DD141550A5
DD141550A5 DD79210822A DD21082279A DD141550A5 DD 141550 A5 DD141550 A5 DD 141550A5 DD 79210822 A DD79210822 A DD 79210822A DD 21082279 A DD21082279 A DD 21082279A DD 141550 A5 DD141550 A5 DD 141550A5
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Remi Curtil
Alain Devaux
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Semt
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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/36Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear peculiar to machines or engines of specific type other than four-stroke cycle
    • F01L1/40Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear peculiar to machines or engines of specific type other than four-stroke cycle for engines with scavenging charge near top dead centre position, e.g. by overlapping inlet and exhaust time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Auslaßventilkühlung 9 insbesondere eines aufgeladenen Dieselmotors
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlung des Außenteiles eines Auspuffventils in einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotor, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens«
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist bei einem Verfahren dieser Art schon bekannt, die Auslaßventile eines aufgeladenen Dieselmotors durch Lüftung ihrer Außenteile zu kühlen· Nach diesem bekannten Verfahren ist über einen vorbestimmten Wert (bis 140° Verdrehung der Kurbelwelle) die gegenseitige Überlagerung der Öffnungszeiten der jeweiligen Einlaß- und Auslaßventile desselben Zylinders vorgesehen, um mit Hilfe der eingelassenen Luftmenge $ welche von dem offenen Einlaßventil zu dem offenen Auslaßventil unmittelbar strömt j das entsprechende Auslaßventil zu kühlen* Die volumetrische Ausbeute Ψ -, des Luftdurchsatzes bei jedem Ansaugtakt im Bezug auf den Zylinder kann etwa 1,4 erreichen»
Mit diesem Verfahren ist jedoch die bewirkte Kühlung nicht ausreichend wirksam und die Energiebilanz sogar schlecht» Wenn man zum Beispiel die vorgenannte Überlagerung vergrößert } um den gesamten Luftdurchsatz über.einen minimalen Schwellen-
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wert hinaus, welcher der Luftmenge entspricht, die zur Entfernung des größten Teiles der restlichen Gase durch Spülung notwendig ist» um 10 % zu erhöhen, erzielt man eine Herabsetzung der Temperatur des Ventils von nur 10 0C bis 20 0O,
Wenn man den gesamten Einlaßluftdurchsatζ um zum Beispiel 10 % erhöht, muß man eine Erhöhung der durch die Auspuffgasturbine des zur Vorverdichtung dienenden Turbogebläses aufgenommenen Leistung und demzufolge eine größere Auspuffgasleistungsentnahme in Kauf nehmen, so daß schließlich bei gleicher Nutzleistung der Antriebswelle und gleichem Druck der Vorverdichtungsluft ein erhöhter Kraftstoffverbrauch hervorgerufen wird« Pur die gleiche Luftmenge in dem Zylinder bedeutet es dann eine Verringerung der überschüssigen Verbrennungsluftmenge « Da die Temperatur des Auslaßventiles gegenüber den Veränderungen der überschüssigen Verbrennungsluftmenge besonders empfindlich ist, ruft diese Verringerung des Luftüberschlusses eine Erhöhung der Temperatur des Auslaßventils hervor, die der durch Kühlwirkung vorher erzielten Zunahme gleich ist und unter Umständen letztere sogar überschreitet. Daraus ergibt sich, daß die erwartete Kühlung null oder negativ ist, so daß eine stärkere Erwärmung des Auslaßventils auftritt.
Z1JeI der Erfindung; .
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung der Auslaßventile einer Brennkraft» maschine so auszubilden, daß eine Kraftstoffeinspärung und eine Erhöhung der Gebrauchswerteigenschaften erreicht werden können0
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Darlegung desWesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung der Auslaßventile einer Brenn«= kraftmaschine zu schaffen, mittels 'derer eine wirksame Kühlung erreichbar ist, ohne dabei den'Verbrennungsluftüber«* schuß zu verringern
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht diese Lösung in einein Verfahren zur Verbesserung der äußeren Kühlung eines Auslaßventils einer Brennkraftmaschine der genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ists das es darin besteht, die Öffnungszeit des Auslaßventils über den normalen Schließzeitpunkt hinaus zu verlängern und dabei zu diesem Zeitpunkt die vollkommene Schließung des Ventils zu verhindern,, wobei jedoch der freie Durchlaß querschnitt zwischen dem Ventil und seinem Sitz im Verhältnis zu dein größten, der · vollkommenen Öffnung des Ventils entsprechenden Durchlaß« querschnitt auf einen verhältnismäßig geringen und konstanten Restwert verringert wird« Vorzugsweise fällt der verzögerte Schließseitpunkt des Auslaßventils mit dem normalen Schließzeitpunkt des Einlaßventils im wesentlichen zusammen«.
Der verringerte Durchlaßquerschnitt beträgt vorzugsweise etv/a 10 % des freien Durchlaßquerschnitts bei höchster Öffnung des Auslaßventils und kann geringer als dieser Wert sein«
Die vorliegende Erfindung betrifft, ebenfalls eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mit den zur Durch« führung der durch das Verfahren vorgesehenen technischen Punktion notwendigen Mitteln versehen ist,* Gemäß einer ersten Ausführungsform dieser'Vorrichtung bestehen diese
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Mittel aus einem zusätzlichen Anlauf des Steuernockens eines jeden Auslaßventils, der die Aufrecht erhaltung einer rest·?- liehen Öffnung desselben ermöglicht und sich durch seine gegenüberliegenden Enden jeweils an den Hauptanlauf zur Steuerung der Öffnung und der Schließung des Auslaßventils sowie an das kreisförmige Grundprofil des Nockens im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend anschließt·
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die an Brennkraftmaschinen mit Ventilen, die zwischen der Nockenwelle und dem genannten Ventil eine kinematische Kette zur Steuerung der jeweiligen Ventile aufweisen, angewandt werden kann, ist die Steuerung eines jeden Auslaßventils über eine insbesondere mechanische Kupplungs— ν rbindungj die die Aufrechterhaltung der zumindest restlichen Öffnung des Auslaßventils bewirkt, von der Betätigung des Einlaßventils des gleichen Zylinders abhängig gemacht«
Wenn die Ventile über Stößel und Kipphebel gesteuert sind, ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die genannte mechanische Kupplungsverbindung durch einen Hebel gebildet ist, der in der gesamten kinematischen Kette zwischenge-.schaltet ist und die kinematische Steuerkette mindestens eines Auslaßventils mit der kinematischen Steuerkette · mindestens eines Einlaßventils vorzugsweise des gleichen . Zylinders verbindet, wobei ein Ende des Hebels mit einem Glied· der kinematischen Steuerkette des Einlaßventils in kinematisch geeigneter Weise verschiebbar verbunden ist, während das andere Ende dieses Hebels in der kinematischen Steuerkette des Auslaßventils zwischengeschaltet ist und dabei letztere in zwei Teile trennt, welche über eine Gelenk~ verbindung insbesondere über ein Kugelgelenk in zwei quer-
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voneinander gespreizten Abstützstellen des Hebels mit letzterem gemäß einem derartigen Hebelarm zusammenwirken, daß die Steuerbewegung zur Öffnung des Einlaßventils eine vorbestimmte restliche Öffnung des Auslaßventils hervorruft«
In einem Motor mit hydraulisch betätigten Ventilen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigung der Auspuffventile zur Durchführung der vorgenannten Punktion automatisch gesteuert 'ist·
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden« In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Pig* 1: einen senkrechten Teilquerschnitt eines Dieselmotors ~ im Bereich des Auslaßventils, welches mit Hilfe eines erfindungsgemäß ausgebildeten Hocken über einen Kipphebel betätigt wird, -
Fig* 2; in Ordinate die jeweiligen Nockenhubkurven des Aus« ' laßventils (Kurven A und C) und in Abszisse die entsprechenden 'Kurven des Einlaßventils (Kurve B) in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Nockenwelle« Die Kurven A und B zeigen jeweils die Nockenhubhöhen des Auslaßventils sowie des Einlaßventils, die mit einem schon bekannten Nocken erzielt werden könnens während die Kurve G den Nockenhub des Auslaßventils/ welcher mit einem erfindungsgemäßen Nocken erreicht v/erden kann, zeigt
Pig«, 3ϊ eine vergrößerte Einzelheit des Nockens der Pig* 1,
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Pig» 4: gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungs-' gemäßen Vorrichtung eine Hinteransicht der Gelenkverbindung zwischen den Stößeln und den Kupphebeln des Einlaßventils sowie des Auslaßventils des gleichen Zylinders, wobei der Hebelader die mechanische Kupplungsverbindung, welche die Betätigung des Auslaßventils von der Betätigung des Einlaßventils abhängig macht, bildet, besonders ersichtlich ist*
Gemäß Pige 1 umfaßt jeder Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine,' insbesondere eines vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors mindestens ein nicht dargestelltes Einlaßventil sowie mindestens ein Auslaßventil 2, welches durch einen mit der Nockenwelle 4 fest verbundenen Nocken 3 gesteuert wird» In dem ,dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Kolben 5 im Zylinder 1 und die Durchflußstrecke 6 des Kühlmediums des Motorgehäuses bezeichnet. Der Nocken 3 der Nockenwelle 4 betätigt das Auslaßventil.2 über eine Rolle 7» die auf einem Stößel 8 angeordnet ist, welcher mit der Kipphebelstange 9 fest verbunden ist« Diese Kipphebelstange 9 ist mit einem Kipphebel 10 verbunden, der auf das Auslaßventil 2 einwirkt..' Eine Rückstellfeder 11 des Auslaßventils 2 neigt dazu, das Ventil zu schließen und es dabei in Berührung mit seinem Sitz 12 zu bringen«
Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie es die PIg9 3 zeigt, besitzt der Steuernocken 3 eines jeden Auslaßventils 2 einen zusätzlichen Anlauf 13» der eine restliche öffnungsweite des Auslaßventils 2 aufrechterhält und sich durch seine gegenüberliegenden Enden'14; 15 jeweils an den Hauptanlauf 16 zur Steuerung der Öffnung und der Schließung des Auslaßventils 2 und an das' kreisförmige
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Grundprofil 17 des Nockens 3 im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend anschließt«" Vorzugsweise ist der zusätzliche Anlauf 13 mindestens zum Teil durch einen Kreisbogen gebildet, der gegenüber dem kreisförmigen Grundprofil 17 des Nockens radial außen und konzentrisch liegte
Da bei'dem vorliegenden Motor die Ventile, wie zum Beispiel das Auslaßventil 2S über Kipphebel 10, betätigt werden, dient der zusätzliche Anlauf 13 zur Herbeiführung einer restlichen Hubhöhe für das Auslaßventil 2, welche mit dem Spielraum der Kipphebelanordnung 7—10 verglichen werden 'kann©
Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung, ist der Zentrumswinkel D, den derjenige Kreisbogen des Nockenanlaufes, v/elcher der vollkommenen Öffnung des Auslaß·* ventils 2 entspricht, bestimmt s, geringer als der Zentrums« winkel eines entsprechenden Nockens für ein Auslaßventil, für welches keine restliche Hubhöhe vorgesehen ist«
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt die radiale Höhe des kreisförmigen Teiles des zusätzlichen Anlaufes 13 im Verhältnis zu dem kreisförmigen Grundprofil 17 des Nockens 3 etwa 10 % oder weniger der radialen Höhe H des kreisförmigen Abschnittes des Hauptanlaufes 16 im Verhältnis zu dem Grundprofil 17 des Nockens"3<
In Verbindung mit den Figo 2 und 3 soll nun die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dieser ersten Ausführungsart erläutert werden©
Wenn der Nocken 3 der Nockenwelle 4? wie es die Pig« 3 --zeigt, sich in der Winkelstellung Null befindet, ist das Auslaßven-
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til 2 geschlossen und auf seinem Sitz 12 abgestützt* Während der Verdrehung der Nockenwelle'4 behebt der Nocken 3 in einer ersten Stufe dank des zunehmenden" Anschlußprofils .18 des Hauptanlaufes 16 den Spielraum der Kipphebelanordnung 7-»10 und ruft dann die Öffnung beziehungsweise· die Hubbegweung des Auslaßventils 2 ausgehend vom Punkt N gegenüber seinem Sitz 12 hervor* Sobald der Nocken 3 den in Pig» 3 gezeigten Zentrumswinkel E beschrieben hat, ist das Auslaßventil 2, vollkommen geöffnet bzw« gegenüber seinem Sitz 12 hochgestellt^ wie es ebenfalls die Pig« 2 zeigt« Der Winkel E beträgt zum Beispiel 52° Drehwinkel der Nockenwelle»· Im Laufe der Drehbewegung des Nockens 3 gemäß dem Winkel E verläuft der Kolben 5 durch den unteren Totpunkt PMB (Pig« 2).β
Dann beschreibt der Nocken 3 den Winkel D, der zum Beispiel 41»5 Drehwinkel der Nockenwelle gleich ist und bei welchem der Anlauf 19 des kreisbogenförmigen Abschnittes des Nockenanlaufes 16 eine Stellung annimmt, die der vollkommenen Öffnung des Auslaßventils 2 entspricht« Durch die.Weiter— drehung der Nockenwelle 4 beschreibt dann der Nocken den Winkel P, der zum Beispiel 52° Drehwinkel der Nockenwelle gleich ist und bei welchem der Anlauf 20 die teilweise Schließung des Auslaßventils 2 bewirkt, wie es insbesondere der Abschnitt P der gestrichelten Kurve C in Pig« 2 ersehen · läßt, "
Es ist festzustellen, daß im Laufe der Teilschließung des Auslaßventils 2 die Hubbewegung des Nockens des Einlaßventils, welche durch die Kurve B in Pig» 2 dargestellt ist, von dera Zeitpunkt J an schon begonnen hats während die Öffnung den Einlaßventils selbst vom Punkt R aus stattgefunden hat« Die gegenseitige Überlagerung der Öffnungszeiten der jeweiligen
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Einlaß« und Auslaßventile eines Zylinders fängt dann beim Zeitpunkt R an, so daß die herrkörnmliche Spülungsphase schon ausgelöst ist« Während der gegenseitigen Überlagerung der Öffnungszeiten der jeweiligen Einlaß-und Auslaßventile konnte der Kolben 5 durch den oberen Totpunkt (PME in Fig„ 2) verlaufen« ,
In einem schon bekannten Nocken dient der Nockenanlauf 20 dazu, zum Zeitpunkt K., zu welchem der Nocken 3 den Winkel P vollkommen beschrieben hats das Auslaßventil 2 vollkommen zu schließen, wobei die Wirkung des Anlaufes 20 dabei zum Zeitpunkt B gelöscht war» Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Öffnungszeit des Auslaßventils 2 über den normalen Schließzeitpunkt K* desselben verlängert, so daß dieses Ventil zu dem entsprechenden Zeitpunkt Kp auf Kurve C durch den zusätzlichen Anlauf 13 nicht vollkommen geschlossen werden kanno Der zusätzliche Nockenanlauf 13 besitzt einen Abschnitt 22 mit kreisförmigem Profil, der den freien Durchlaßquerschnitt zwischen dem Auslaßventil 2 und seinem Sitz 12 im Verhältnis zu dem höchsten^ der vollkommenen Öffnungsstellung des Ventils entsprechenden Querschnitt auf einen im wesentlichen konstanten und geringen Wert verringert© Der kreisförmige Abschnitt 22 des zusätzlichen Anlaufs 13 entspricht dem Drehwinkel G des Nockens 3ο Dieser Winkel G, der zum Beispiel. 80° Drehwinkel der Hockenwelle gleich ist, wird zum Zeitpunkt L beschriebene Es-ist festzustellen daß im Laufe dieser Drehbewegung der Kolben 5 durch den unteren iotpunkt (PMB in Figo 2) verlaufen konnte*,
Durch die Weiterdrehung der Nockenwelle 4 beschreibt der locken 3 den Winkel I? der zum Beispiel 12° 3)rehwinkel der Nockenwelle gleich ist? wobei der veränderbare Anschluß=
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bereich 23 des zusätzlichen Anlaufes 13 zum Zeitpunkt S die vollkommene Schließung des Auslaßventils .2 bewirkt» während zum Zeitpunkt M wegen des Spielraumes der Kipphebelanordnung die Wirkung des Anschlußbereiches 23 des zusätzlichen An-. laufes 13 endet« Es ist festzustellen, daß die Gerade, die durch die Punkte IRK1S verläuft, den lullpunkt der Hubbewegung der jeweiligen Einlaß™ oder Auslaßventile andeutet*
Der verzögerte Schließzeitpunkt des Auslaßventils 2 fällt gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit dem normalen Schließzeitpunkt des Einlaßventils, zusammen, wie es die Pig« zeigt· Die jeweiligen Öffnungszeiten des Einlaß«- und Auslaßventils eines und desselben Zylinders decken sich daher vom Zeitpunkt R bis zum Zeitpunkt S gegenseitig. Während eines Abschnittes dieser Deckungszeit wird das Auslaßventil 2 durch einen Teil der eingelassenen Luft, welche von dem Einlaßventil zu dem Rohr 21 des Auslaßventils 2 unmittelbar strömt, gekühlt, Zwischen dem Zeitpunkt K2 und dem Zeitpunkt S, da der freie Durchlaßquerschnitt zwischen dem Auslaßventil 2 und seinem Sitz 12 auf einen restlichen Wert, der vorzugsweise etwa 10 % des freien Durchlaßquerschnittes bei maximaler Öffnungsweite' des Auslaßventils 2 oder weniger beträgt, verringert wird, findet eine zusätzliche und sehr wirksame Kühlung des Ventils statt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit -der.Luft (d.h#)daß das Verhältnis des Druckes des Zylinders zu dem Aiislaßdruck dem entsprechenden Verhältnis, welches mit einer in herkömmlicher Weise durchgeführten gegenseitigen Deckung erzielt wird, gleich ist) insbesondere durch die bedeutende Erhöhung des Wärmeaustauschkoeffizientens die auf die Verringerung des ringförmigen freien Durchlaßquerschnittes zurückzuführen ists im wesentlichen gleich ist, so daß ein zu starkes Abreißen des Luftslroms im Bereich der 'Schnittkante der" Lagerfläche und
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des Sitzes des Ventils sowie die Entstehung einer verhältnismäßig dicken Grenzschicht, wie das mit einem weit geöffneten Ventil auftritt, verhindert werden© .
Vorzugsweise wird der Verlust.der Einlaßluft, der auf die Verlängerung der Öffnungszeit des Auslaßventils 2 zurückzuführen ist, durch die Verringerung der normalen Dauer der vollkommenen Öffnung des Auslaßventiles auf einen vorbestimmten Wert ausgeglichene Insbesondere in. Bezug auf Figo 2 sieht man, daß gemäß der vorliegenden Erfindung.(Kurve" C) gegenüber der entsprechenden, mit einem herkömmlichen locken erzielten Wirkung (Kurve A) eine Voreilung der Schließzeit des Auslaßventils 2 erzielt wird« So kann man eine Vergrößerung des gesamten SpülluftVerbrauchs, die auf die rest- !! iche Hubbewegung des Auslaßventils 2 zurückzuführen ist? zumindest teilweise verhindern und unter Umständen kann dieser Gesamtverbrauch geringer gehalten werden, wenn der Winkel' Ds wie .es die vorliegende Erfindung vorsieht, und demzufolge die normale Vollöffnungsdauer des Auslaßventils 2 verringert werdene
Mit der besonderen Gestaltung des ITockens 3° erzielt man an der Lagerfläche des Auslaßventils 2 eine Kühlung von 90 0C, ohne dabei bemerkenswerterweise eine Erhöhung des gesamten Spülluftverbrauchs in Kauf nehmen zu müssenc
Es wird darauf hingewiesen, daß diese Vorrichtung mit jeden beliebigen Vorverdichtungsvorrichtung eingesetzt werden kannβ Die Erscheinung von Luftstoßen in dem -AuspuffsammeIrohr, der sich an das Auspuffrohr 21 anschließt, können der Kühlwirkung nicht schaden;, da man bei hoher Leistung immer über eine ausreichende Spülungsrate verfügt, sp daß in dem von dem Auslaß«
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ventil 2 ausgehenden Auspuffrohr 21 immer Luft vorhanden ist und daß ebenfalls eine zeitweilige Umkehrung der Strömung unter Vermeidung jeglicher Mischung mit verbrannten heißen Gasen stattfinden kann* .
Bei geringen Lastbereichen, bei welchen zwischen dem Zylinder und dem Auspuffrohr kein positiver druckunterschied vorhanden ist j kann die entgegengesetzte Wirkung, doh» die Erwärmung des Auslaßventils durch Wiederaufsaugen von verbrannten' Gasen erzielt werden, wobei diese Erscheinung durch die geringe " Temperatur des Ventils nicht nachteilig ist und sich sogar vorteilhaft erweisen kann«, Insbesondere mit' stark vorverdichteten Motoren durch die Verkürzung der Zünddauer wegen der Erhöhung des normalerweise geringen Wärmegrades des Zyklus kann die vorgenannte Erscheinung einen günstigen Einfluß auf die Verbrennung bei geringen Lastbereichen haben«
Insbesondere mit dem Auspuffsystem, welches in dem DDR-Patent-Hr0 APF OlN/203263 vom 17·Januar 1978 der Anmelderin beschrieben ist und bei welchem in dem Auspuffsarnmelrohr Auspuffgasdrucksschwankungen bestehen bleiben,· so daß. am Auslaß eines jeden Zylinders bei Durchführung einer herkömmlichen, um den oberen Totpunkt zentrierten Spülung unterschiedliche Temperaturen der Auspuffgase festgestellt werden, ermöglicht die erfindungsgemäße zeitmäßige Verteilung der Spülungsdauer eine Verringerung der Temperaturstreuung, wobei für die jeweiligen Einlaß- und Auslaßventile der resultierende Durchlaßquerschnitt gleich iste
Bei stark aufgeladenen Motoren und insbesondere im Falle einer nach dem Schraubengesetz mit im wesentlichen konstantenvDruck
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aufgeladenen Turbine eines Turbogebläses werden bei geringen Lastbereichen für die Auslaßventile oft Temperaturen festgestellt j welche denjenigen die dem' Betrieb des Motors bei Nennleistung entsprechen und auf den unzureichenden Druck der Vorverdichtungsluft zurückzuführen sind? annähernd gleich sind oder letztgenannte Temperaturen sogar Überschreitens Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erzielung eines mit der Geschwindigkeit sabn.ahme des Motors zunehmenden Spülungsdurchsatzes, und zwar in wesentlich größerem Umfang als im Falle eines Motors mit herkömmlicher Spülung der Zylinder 9 so daß bei geringen Lastbereichen eine Steigerung der Drehgeschwindigkeit des Turbogebläses und daher eine Erhöhung des Vorverdichtungsdruckes hervorgerufen werden«
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,, bei Motoren mit Ventilen, die zwischen der Nockenwelle und den jeweiligen Ventilen eine kinematische Kette zur Steuerung eines jeden Ventils aufweisen, ist die in Fig» 4 dargestellte erfindungs~ gemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet f daß die Steuerung . 31 eines jeden Auslaßventils von der Steuerung 32 eines jeden Einlaßventils des gleichen Zylinders über eine insbesondere mechanische zwischen den genannten Steuerungen vorgesehene Kupplungsverbindung abhängig gemacht wird$ wobei die genannte Verbindung die Aufrechterhaltung des genannten Aus« laßventils in zumindest restlicher. Öffnungsstellung sichert« Vorzugsweise ist die mechanische Kupplungsverbindung 30 zwi*- schen einem beliebigen Punkt der kinematischen Ventilsteuer« kette, .die sich von der Nockenwelle bis zu dem genannten Ventil einschließlich erstreckt $ zwischengeschaltet iste
Im Falle eines Motorss dessen Ventile über mit Kipphebelstangen versehene Stößel sowie über Kipphebel betätigt werden,
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ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplungsverbindung 30 aus einem Hebel besteht» der in der genannten kinematischen Kette zwischenge— schaltet ist und die kinematische Steuerkette 31.mindestens eines Auslaßventils mit der kinematischen Steuerkette 32 mindestens eines Einlaßventils$ welche vorzugsweise dem gleichen Zylinder'zugeordnet sind? verbindet. Ein Ende 33 des Hebels der Kupplungsverbindung 30 ist in kinematisch geeigneter Weise mit einem Element 34 der kinematischen Steuerkette 32 des Einlaßventils verschiebbar verbunden, während das andere Ende 35 des Hebels der Kupplungsverbindung 30 in der kinematischen Steuerkette 31 des Auslaßventils zwischengeschaltet ist und letztere dabei in zwei Teile 36; 37 teilt, die durch eine Gelenkverbindung, insbesondere ein Kugelgelenk über zwei jeweils in Querrichtung gespreizten Abstützpunkte 38; 39 des Hebels gemäß einem derartigen Hebelarm mit dem Hebel der Kupplungsverbindung 30 zusammenwirken, daß die Öffnungsbewegung des Einlaßventils eine vorbestimmte restliche Öffnungsweite des Auslaßventils hervorruft«
Wie es insbesondere die Fig« 4 zeigt, befindet sich der Hebel der Kupplungsverbindung 30 im Bereich der mechanischen Verbindung zwischen den Stößeln 40; 42 und den Kipphebeln 41;. der jeweiligen Auslaß- und Einlaßventile« Der Stößel 40 und der Kipphebel 41 des Auslaßventils.bilden dann die zwei Glieder bzw« Teile 36; 37 der kinematischen Kette, die mit den zwei Abstützpunkten 38; 39 des Hebels zusammenwirken·
Gemäß einem besonderen Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen einem Abstützpunkt 39 der Abstützpunkte 38; 39 des Hebels der Kupplungsverbindung 30 und einem Kipphebel 41 beider als Kipphebel 41 und Stößel 40 dienenden
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Elemente j welches mit dem ersten Ab Stützpunkt 39 zusämmen·- wirkt, ein Stück 44 zum Ausgleich der Querversetzung d beider Abstützpunkte 38; 39 des mit dem Stößel 40 und dem Kipphebel 41 des Auslaßventils zusammenwirkenden Hebels der Kupplungsverbindung 30 vorgesehen« Der andere Abstützpunkt 38 wirkt mit dem anderen Stößel 40 beider genannten Elemente unmittelbar zusammen© Dieses Stück 44 verringert zumindest teilweise den Abstand zwischen den jeweiligen Steuerachsen des Stößels 40 und des Kipphebels 41 des Auslaßventils und bewirkt daher eine spürbare Verringerung der normalerweise auf letztere im Sinne einer Ausladung ausgeübten Beanspruchungen«
Gernäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Achse des Stößels 40 des Kipphebels des Auslaßventils gemäß einem gegenüber einer normalerweise angeordneten Steuerachse vorbestimmten Winkel & schräg geneigt, wobei dank des Winkels OC· die Versetzung in Querrichtung beider Abstützpunkte 38; 39 auf dem Hebel der Kupplungsverbindung 30 vollkommen ausgeglichen v/erden kann und der Abstütspunkt 38 auf dem mit dem Stößel 40 des Auslaßventilkipphebels 41 zusammenwirkenden Hebel sich dann auf der Stoßachse des genannten Kipphebels 41 befindete So sind die im Sinne einer Ausladung ausgeübten Be», anspruchungen auf den Stößel 40 und den Kipphebel 41 auf einen Mindestwert beschränkt * .
Gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die kinematisch herstellbare Verbindung zwischen dem Hebel der Kupplungsverbindung 30 und dem Glied 43 der kinematischen Kette 32 zur Betätigung des Einlaßventils aus einem verschiebbar angeordneten Gelenk 35? welches in einem einendig geschlossenen, der Form des Gelenkes angepaßten Lager 46 verschiebbar angeordnet ist und in dem Lager 46 aufgenommen wird β
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Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist •das Gelenk 45» welches auf der kinematischen Kette zur Betätigung des Einlaßventils angeordnet ist, zylinderförmig ausgeführt, wobei dessen Achse.senkrecht zur Längsachse des Hebels verläuft. Gemäß einem anderen besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das genannte Gelenk 45» wie es die 3?ig0 4 zeigt, kugelförmig ausgeführt- und die jeweiligen Kugelgelenkzentren der drei Abstützpunkten 38; 39; 45 des Hebels befinden sich in einer Ebene, die durch die jeweiligen Stoßac.hsen des Einlaß- und des Auslaßventiles verläuft., Wobei der Mittelpunkt des Kugelgelenkes '47 des zwischenliegenden Abstützpunktes 39 im Bezug auf die Gerade, die die zwei anderen Zentren 48; 49 miteinander verbindet, gemäß einem Abstand _e nach unten versetzt ist, um die Verdrehung des : Hebels"30 um eine längsgerichtete Achse zu verhindern· '
Bei dieser zweiten Ausführungsform bietet der Hebel der Kupplungsverbindung 30 die gleichen Vorteile wie der zu~ sätzliche Anlauf 13 des Nockens 3 der erstbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung«
Durch die kinematisch geeignete Verbindung des Hebels der Kupplungsverbindung 30 mit dem Kettenglied 34 hemmt der Hebel der Kupplungsverbindung 30 keineswegs die Wirkung des Stößels 40 auf den Kipphebel 41 während der Öffnung des Auslaßventiles, währ end nach Öffnung des Einlaßventiles unter der Y/irkung der Hubbewegung des Stößels 42 der Hebel der Kupplungsverbindung 30 dank, des durch die seitlich voneinander gespreizten Abstützpunkte 38; 3.9 gebildeten Hebelarms den Kipphebel .41 beeinflußt und auf diese Weise während der. gesamten Öffnungs~ dauer des Einlaßventils die Aufrechterhaltungs einer zumindest restlichen Öffnungsweite des Auslaßventiles sichert« Die
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gegenseitige Deckung der Öffnungszeiten der jeweiligen Einlaß- und Auslaßventile eines Zylinders zwischen dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventiles und im wesentlichen dem Schließ« Zeitpunkt des Auslaßventiles wird dann erzielt j so daß in diesem Fall im wesentlichen,die gleiche Kühlwirkung wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform, die in Fig» 1 bis 3 dar-» gestellt ist, erzielt wird« ·-
Die Versetzung der Abstützpunkte 38; 39 des Hebels der Kupplungsverbindung 30 gewährleistet in vorteilhafter Weise, daß der verringerte Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventil und seinein Sitz gleich wie oder geringer als 10 % des freien Durchlaßquerschnittes in höchster Offnungsstellung des Auslaßventiles ist«
Im Falle eines Motors, bei welchem die Ventile hydraulisch gesteuert sind, ist die erfindungsgemäß-j Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigung des Auslaßventiles automatisch ausgelöst wird, damit die technische Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird«
In der ersten Ausfuhrungsform der erfind imgsgemäßen Vor~ richtung mit einem zusätzlichen Anlauf des Steuernockens eines jeden Auslaßventiles kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer hydraulischen Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Spielraumes;der Kipphebelanordnung versehen werden, so daß der Höchstwert der restlichen Hubbewegung des Auslaßventiles 2 beliebig eingestellt werden kann«>:.
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Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Anwendung an eine Brennkraftmaschine mit Ventilen, die zwischen der Nockenwelle und den jeweiligen Ventilen eine kinematische Kette zur Steuerung eines jeden Ventiles aufweist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung versehen werden, die in der kinematischen Steuerkette 31 des Auslaßventiles zwischengeschaltet ist und von der Steuerung 32 des Einlaßventiles abhängig gemacht wird, so daß die restliche Öffnung des Auslaßventiles herbeigeführt werden kann» ' * "

Claims (1)

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    Erfindung s anspruch
    © Verfahren zur Verbesserung der äußeren Kühlung eines Auslaßventile s einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors mit gegenseitiger . Deckung der jeweiligen Öffnungszeiten der Einlaß- und Auslaßventile eines und desselben Zylinders "gemäß einem vorbestimmten Wert, gekennzeichnet dadurch, daß es darin besteht, die Öffnungszeit des Auslaßventiles (2) über den normalen Schließzeitpunkt (K.) hinaus zu verlängern und dabei zu dem genannten Zeitpunkt- (K9) die vollkommene Schließung des Ventiles zu verhindern, wobei jedoch der freie Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventil (2) und seinem Sitz (12) im Verhältnis zu dem größtens der vollkommenen Öffnung des Ventiles entsprechenden Durchlaßquerschnitt auf ein verhältnismäßig geringen und konstanten Richtwert verringert wird»
    2„ Verfahren zur Verbesserung der äußeren Kühlung eines Auslaßventiles einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors mit gegenseitiger Deckung der jeweiligen Öffnungszeiten der Einlaß- und Auslaßventile eines und desselben Zylinders gemäß einem vorbestimmten Wert nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es darin besteht, die Öffnungszeit des Auslaßventiles (2) über den.normalen Schließ Zeitpunkt (K-) hinaus zu ver-' längern und dabei zu dem genannten Zeitpunkt (Kp) Kurve 0 die vollkommene Schließung des Ventiles zu verändern·, wobei jedoch der freie Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventil (2) und seinem Sitz (12) auf einen im wesentlichen konstanten restlichen Wert verringert wird, der gleich -wie oder geringer als 10 % des höchsten freien Durchlaßquer-
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    schnittes, welcher der vollkommenen Schließstellung des Auslaßventiles (2) entspricht, ist,
    3* Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der verzögerte Schließzeitpunkt (S) des Auslaßventiles mit dem normalen Schließzeitpunkt des Einlaßventiles im wesentlichen zusammenfällt0 '
    4β Verfahren nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Einlaßluftverlust, der auf die Verlängerung der Öffnungszeit des Auslaßventiles (2) zurückzuführen ist, zumindest teilweise in der Weise ausgeglichen wird, daß die normale Volloffnungsdauer (Kurve C) des Auslaßventiles (2) um einen vorbestimmten Wert verringert wird«
    '5· Verfahren nach einem der Punkte 1,3 oder 4» gekennzeichnet dadurch, daß der verringerte Durchlaßquerschnitt gleich v/ie oder geringer als 10 % des höchsten freien Durchlaßquerschnittes des Auslaßventiles iste
    6« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß sie mit den zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Mitteln (13; 30) versehen iste
    7© Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Mittel durch einen zusätzlichen Anlauf (13) des Steuernockens (3) eines jeden Auslaßventiles (2) zur Aufrechterhaltung einer restlichen Öffnungsweite desselben gebildet sind, und daß der zusätzliche Anlauf sich durch seine gegenüberliegenden Enden (14; 15) einerseits an den
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    Hauptanlauf (16) zur Steuerung der Öffnung und der Schließung des Auslaßventiles (2) und. andererseits an das kreisförmige Grundprofil (17) des Nockens (3) im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend " anschließt«, .
    8© Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Mittel durch einen zusätzlichen Anlauf (13) des Steuernockens (3) des Auslaßventiles (2) zur Aufrechterhaltung einer" restlichen Öffhungsweite desselben gebildet sinds und daß dieser Anlauf durch seine gegenüberliegenden Enden (14; 15) sich jeweils an den Hauptanlauf (16) des Steuernockens zur Öffnung und zur Schließung "'des Auslaßventiles (2) und andererseits an das kreis-: förmige Grundprofil (17) des Nockens (3) im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend anschließt, und daß die radiale Höhe des kreisförmigen Abschnittes des zusätzlichen Anlaufes (13) gegenüber dem kreisförmigen Grundprofil (17) des Nockens'gleich wie oder geringer als 10 % der radialen Höhe des kreisförmigen Seiles des Hauptauslaufe s (16) in Bezug auf das kreisförmige Grundprofil (17) des Nockens (3) ist©
    9e Vorrichtung nach Punkt 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch^ daß der zusätzliche Anlauf (13) mindestens teilweise durch einen Kreisbogens der gegenüber dem kreisförmigen Grund- . profil (17) des Nockens konzentrisch und radial nach außen angeordnet ist j gebildet ist*
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    10« Vorrichtung nach einem der Punkte 7 bis 9 mit Ventilen,
    die über Kipphebeln 10 betätigt werden, gekennzeichnet da-. · durch, daß der zusätzliche. Anlauf (13) zur Herbeiführung einer restlichen Öffnungshubbewegung des Auslaßventiles (2) t deren Umfang dem Spielraum der Kipphebelanordnung (7 bis 10) entspricht, vorgesehen ist©
    11e Vorrichtung nach einem der Punkte 7 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Zentrumswinkel (D), den der Kreisbogen des Nockenanlaufes, v/elcher der vollkommenen Öffnung des Auslaßventiles (2) entspricht, beschreibt, geringer als jener eines entsprechenden Nockens für Auslaßventile , die keiner restlichen Hubbewegung ausgesetzt sind, ista
    12« Vorrichtung nach einem der Punkte 7» 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die radiale Höhe (h) des kreisförmigen Abschnittes des zusätzlichen Anlaufes (13) im Bezug auf das kreisförmige Grundprofil (17) des Nockens gleich wie oder geringer als 10 % der radialen Höhe des kreis-' ,) . förmigen Teiles des Hauptanlaufes (16) im Verhältnis zu dem kreisförmigen Grundprofil (17) "des Nockens (3) ist«
    13« Vorrichtung nach Punkt 6 für Brennkraftmaschinen mit Ventilen, die zv/ischen der Nockenwelle und den jeweiligen Ventilen eine kinematische Kette zur Betätigung eines jeden Ventils besitzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerung (31) eines jeden Auslaßventiles von der Steuerung (32) des Einlaßventiles des gleichen Zylinders abhängig gemacht wird, und zwar mit Hilfe einer insbesondere mechanischen Kupplungsverbindung zwischen den genannten Steuerungen (31; 3-2), welche die Aufrechterhaltung einer zumindest'restlichen Öffnungsweite des Aus-
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    laßventiles (2) erzielen läßt« .
    14« Vorrichtung nach Punkt 13$ gekennzeichnet dadurchy daß die genannte mechanische Kupplungsverbindung an einem beliebigen Punkt der kinematischen Ventilsteuerkette, die sich von der Nockenwelle zu dem jeweiligen Ventil erstreckt, zwischengeschaltet istp
    15« Vorrichtung nach Punkt 13 oder 14 mit Ventilen, die über Stößel, welche mit Kipphebelstangen versehen sind, sowie . über Kipphebel betätigt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die mechanische Kupplungsverbindung (30) durch' einen Hebel gebildet ist, der in der kinematischen Steuerkette zwischengeschaltet ist und die kinematische Steuerkette (31) mindestens eines Auslaßventiles mit der kinematischen Steuerkette (32) mindestens eines Einlaßventiles, wobei letztere vorzugsweise dem gleichen Zylinder zugeordnet sind, verbindet, wobei ein Ende (33) des Hebels in kinematisch geeigneter Weise mit einem Glied (34) der kinematischen Steuerkette (32) des Einlaßventiles verschiebbar verbunden ist, während dessen anderes Ende (35).in der kinematischen Steuerkette (31) des.Auslaßventiles zwischengeschaltet ist und letztere dabei in zwei Teile (36; 37) trennt, welche 'durch eine Gelenkverbindung, 'insbesondere ein Kugelgelenk in zwei in Querrichtung voneinander gespreizten Abstützpunkten (38; 39) des Hebels mit letzterem gemäß einem derartigen Hebelarm zusammenwirken, daß die Bewegung zur öffnung des Einlaßj ventiles eine vorbestimmte restliche Öffnungsweite des . Auslaßventiles bewirkt«
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    16<> Vorrichtung nach Punkt 15* gekennzeichnet dadurch, daß der Hebel im Bereich der mechanischen Verbindung . zwischen den Stößeln (40; 42)-und den Kipphebeln (41; 42) beider jeweils Einlaß- und ^Auslaßventile angeordnet ist, wobei der Stößel (40) und der Kipphebel (41) des Auslaßventils die zwei genannten Teile (36; 37) der kinematischen Kette, welche mit beiden Abstützpunkten (38; 39) auf dem Hebel zusammenwirken,-· bilden»
    17« Vorrichtung nach Punkt 15 oder 16, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen einem der Abstützpunkte (39) der Abstützpunkte (38; 39) des Hebels und einem Kipphebel· (41) beider als Kipphebel (41) und Stößel (40) ausgebildeten Elemente, welcher mit dem genannten Abstütz- :,. ,. . punkt (39) zusammenwirkt, ein Stück (44) zum Ausgleich der querliegenden Versetzung (d) beider Abstützpunkte (38; 39) des mit dem Stößel (40) und dem Kipphebel (41) des'Auslaßventiles zusammenwirkenden Hebels vorgesehen ist, wobei der andere Abstützpunkt (38) mit dem anderen Stößel ' (40) bei der als Stößel (40) und Kipphebel (41) ausgebildeten Elemente unmittelbar zusammenwirkt*"
    18C Vorrichtung nach einem der vorangehenden Punkte 15 bis'17, gekennzeichnet dadurch, daß die Achse des Stößels (40) des Kipphebels des Auslaßventiles in Bezug auf seine normale Steuerachse gemäß einem vorbestimmten Winkel (O^ ) schräg geneigt ist, wobei der Winkel (C/*·) die quer liegende Versetzung Cd) beider Abstützpunkte (38; 39) auf dem Hebel vollkommen ausgleicht und es ermöglicht, daß der Abstütz·=· punkt (38) auf dem mit dem Stößel (40) des Kipphebels· (41) des Auslaßventiles zusammenwirkenden Hebel sich im wesentliehen auf der· Steuerachse des Kipphebels (41) des ge-
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    nannten Auslaßventiles befindet«
    19e Vorrichtung nach einem der. Punkte 15 bis 18$ gekennzeichnet dadurch^ daß die kinematisch herstellbare Ver~ bindung zwischen dem Hebel 3O und einem Glied (34) der kinematischen Steuerkette des Einlaßventiles. durch ein auf dem genannten Glied (34) angeordnetes Gelenk (35) . gebildet ist$ welches in-einem einendig geschlossenen, der Form des Gelenkes angepaßten Lager (46) verschiebbar geführt ist, wobei das Gelenk in dem genannten einendig · geschlossenen Lager (46) aufgenommen isto
    20a Vorrichtung nach Punkt 19? gekennzeichnet da-durch, daß das Gelenk (45) auf der kinematischen Steuerkette des Einlaßventiles zylinderförmig ausgeführt ist und daß dessen Achse zu der Längsachse des Hebels senkrecht verläuft^ ,
    21« Vorrichtung nach Punkt 19» gekennzeichnet dadurch, daß das Gelenk (45) auf der kinematischen Steuerkette des Einlaßventiles kugelförmig ausgeführt istj wobei die Mittelpunkte der jeweiligen Kugelgelenk© der drei Abstützpunkte (38·; 39; 45) des Hebels sich in einer Ebene befinden, die durch die' Stoßachsen der jeweiligen Ein« laß- und Auslaßventile im wesentlichen verläuft$ und daß der Mittelpunkt des Kugelgelenkes (47) des zwischen« liegenden Abstützpunktes (39) gegenüber der Geraden? welche die beiden übrigen Zentren (48; 49) miteinander verbindet, nach unten versetzt ist0 ;
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    22c Vorrichtung nach Punkt 6 für eine.Brennkraftmaschine mit hydraulisch betätigten Ventilen, gekennzeichnet dadurchy daß die hydraulische Betätigung,des Auslaßventiles automatisch gesteuert wirdj um die technische Punktion des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen.
    23« Vorrichtung nach einem der Punkte 7? S5 9» 10 und 12, ,- gekennzeichnet dadurch, daß sie mit einer hydraulischen Anordnung zur automatischen Kompensierung des Spiel~ räumes der Kipphebelanordnung vergehen ist«
    24e Vorrichtung nach Punkt 13* gekennzeichnet dadurch,
    daß sie mit einer hydraulischen Kolbenzylinderanordnung versehen ist, welche in der kinematischen Steuerkette : des Auslaßventiles zwischengeschaltet ist und von der Betätigung des Einlaßventiles abhängig gemacht wird.
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