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Ventilantrieb für Brennkraftmaschinen mit hydraulisch gekuppelten
Teilen des Ventilgestänges Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilantrieb für
Brennkraftmaschinen mit hydraulisch gekuppelten Teilen des Ventilgestänges, die
ineinander gleiten und einen. Hochdruckraum und einen Nied.erdruckraum bilden mit
Verbindung der Räume über ein Einwegventil, wobei durch Flüssigkeitsaustritt aus
dem Hochdruckraum der Hub des Motorventils verändert wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Spiel zwischen den ineinander
gleitenden Teilen und/oder der Querschnitt eines an sich bekannten, das Einwegventil
umgehenden Kanals so groß ausgeführt sind, daß mit abnehmendeir Motordrehzahl der
Hub des Motorventils auf einen Bruchteil des Ventilhubes bei Solldrehzahl abnimmt.
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Bei einer bekannten Nockensteuerung für Ventile mit hydraulischer
Kraftübertragung ist das Flüssigkeitsgestänge zum Zwecke einer dichten Schließung
der Ventile flüssigkeitslässig derart ausgebildet, daß das Gestänge für den Anhub
des Ventils ganz oder nahezu starr ist, nach der Anhubbewegung aber durch Entweichenlassen
von Flüssigkeit sich verkürzen. und nach der Schließbewegung durch Wiedereinsaugen
von Flüssigkeit sich auf die frühere Länge wieder einstellen kann. Zur Verhütung
übermäßiger Drücke in der Druckkammer von hydraulischen Ventilgestängen ist weiterhin
bekannt, besondere Kanäle vorzusehen, durch die ein gedrosseltes Entweichen von
Öl aus der Druckkammer möglich ist. Ferner ist bereits vorgeschlagen worden,, bei
Mehrzylinder-Brennkraftmaschirlen zum Zwecke einer Anpassung der Motorleistung an
den jeweiligen Kraftbedarf einen Teil der Zylinder außer Betrieb zu setzen, indem
der Ventilhub. dieser Zylinder durch Abfließen des Öles aus hydraulischen Stößeln
auf den Wert Null verringert wird. Demgegenüber wird durch die Erfindung erreicht,
daß bei niedrigen Drehzahlen die Geschwindigkeit des in die Zylinder der Brennkraftmaschine
eintretenden Luft-oder Gasstromes infolge der stärkeren Drosselung wesentlich gesteigert
wird, wodurch eine bessere Gemischaufbereitung erzielt werden kann. Auch bei hohen
Drehzahlen ist eine gute Füllung der Maschine gewährleistet. Bei Brennkraftmaschinen
mit Rufladung, bei denen sich die Steuerzeiten von Einlaß-und Auslaßventil einander
überschneiden, ist die Erfindung ebenfad1s mit Vorteil anwendbar. Während bei hohen,
Drehzahlen die Ventile lange Zeit geöffnet bleiben und sich dadurch eine gute Füllung
der Zylinder einstellt, ist die geringere Überschneidung bei niederen Drehzahlen
vor allem deswegen erwünscht, weil hierdurch größere Verluste an Frischgas, die
bei höheren Drehzahlen kaum auftreten können, vermieden werden. Auch kann hierdurch
die Leerlaufdrehzahl herabgesetzt und damit ein gleichmäßiger runder Leerlauf sowie
ein besseres Anspringen des Motors erreicht werden.
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Vorteilhaft kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Spiel
bei einem denn Schaftdurchmesser des Motorventils etwa entsprechenden Durchmesser
etwa 0,1 bis 0,2 mm betragen. Ferner kann in dem Umgehungskanal ein verstellbares
Drosselorgan vorgesehen sein, um die überströmende Flüssigkeitsmenge dem jeweiligem.
Zweck, insbesondere unter Berücksichtigung der jeweiligen Maschinendrehzahl, anzupassen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführung mit einer in die Stößelstange des Ventils
eingebauten Regelvorrichtung, Fig. 2 ein hierzu gehöriges Stößel- und Ven-tilhubdiagramm,
Fig. 3 eine Ausführung mit Einbau der Vorrichtung in eine Sch.winghebellagerung
und Fig. 4 eine ähnliche Ausführung wie Fig. 3, jedoch mit regelbarem Rückströmquerschnitt
zwischen den beiden Seiten eines als Sperrglied dienenden Rückschlagventils.
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In Fig. 1 ist 10 eine Stößelstange, weiche z. B. von einer untenliegenden
Ventilsteuerwelle angetrieben wird und über einen Zwischenstößel 11 auf den bei
12 am Zylinderkopf gelagerten Schwinghebel einwirkt. Der Schwinghebel
13 treibt mit seinem anderen, gegenüberliegenden Hebelende das Ventil 14
in Öffnungsrichtung an, welches seinen Schließhub unter der Wirkung der Feder 15
in entgegengesetzter Richtung ausführt. Zwischen der Stößelstange 10 und dem Zwischenstößel
ü ist ein kolbenartiger Stößel-oder Regelteil 16 eingebaut, der sich einerseits
mittels der Feder 17 gegen die Stößelstangen 10 und andererseits unter der Wirkung
der Feder 17 mittels seines oberen Endes 18 gegen dem, Zwischenstößel 11 abstützt
und
dadurch letzteren zum Anliegen am Schwinghebel 13 bringt.
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Der obere oder äußere ringförmige Kolbenraum 20 wird gegen das Innere
des Zwischenstößels 11 durch einen biegsamen Dichtungsbalg 21 abgedichtet, so daß
ein Leckverlust über den Führungsspalt zwischen den Stößelteilen 10 und 11 ausgeschlossen
ist. Im Innern 24 des Kolbenteiles 16 ist das von der Feder 22 belastete Rückschlagventi123
angeordnet, welches den Verbindungskanal 25 zwischen dem unteren Kolbenraum
19 bzw. dem mit ihm verbundenen Raum 24 und dem äußeren Kolbenraum 20 derart steuert,
daß bei Kräften in Richtung a von der Stößelstange 10 her bzw. bei Kräften in Richtung
b vom Ventil 14 bzw. vom Schwinghebel 13 her das im Raum 19 eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen
ein Öffnen des. Rückschlagventils 23 verhindert, während bei einem Spiel im Stößelgestänge,
beispielsweise zwischen dem Zwischenstößel 11 und dem Schwinghebel 13, die Feder
17 den Teil 16 und damit den Zwischenstößel 11 so lange verschiebt, bis das Spiel
ausgeglichen ist, indem bei sich öffnendem Ventil 23 Flüssigkeit aus dem
Raum 20 über den Kanal 25 in den. Innenraum 19, 24 übertreten kann und die Balgdichtung
21 der Änderung des Flüssigkeitsvolumens im Raum 20 folgt.
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Zur Führung des Zwischenstößels 11 dient eine auf dem Zylinderkopf
befestigte Führungsbuchse 26, während der Regel- oder Stößelteil 16 in der Stößelstan@ge
10 bei 27 geführt ist.
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Die Führung 27 erfolgt in der Stößelstange10 mit großem Spiel, z.
B. 0,1 bis 0,2 mm, so daß Flüssigkeit auch unter Umgehung des Ventils 23 durch den
Führungsspalt 27 hindurch von 19 nach 20 gelangen kann. Dadurch ergibt sich folgende
Wirkungsweise für die Ventilbetätigung: In Fig. 2 ist über dem Steuerwinkel a der
Nockenwelle der einerseits unveränderliche Hub s der Stößelstange 10 und andererseits
der veränderliche Hub des Ventils 14 aufgetragen. Bei hoher Drehzahl wirkt das Gestänge
infolge der Drosselung im Führungsspalt 27 starr, so daß der Ventilhub vn gleich
dem Stöße;lhub. s ist. Mit abnehmender Drehzahl wird jedoch der Ventilhub verkleinert,
wie beispielsweise durch die Kurven v, oder v2 angedeutet ist. Der Rückhub- das
Ventils 14 wird daher jeweils schon in einem gegenüber dem Schließpunkt bei hoher
Drehzahl früher liegenden Punkte Al bzw. A2 beendet sein., so daß vom Punkt Bi bzw.
B2 der Stößelkurve s ab ein Spiel im Ventilgestänge auftritt, indem sich beispielsweise
der Zwischenstößel 11 vom Sch-,vinghebel 13 abzuheben sucht.
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Je nach der gewünschten Verkleinerung des Ventilhubes wird man das
Spiel 27 zwischen den. beweglichen Teilen der Regelvorrichtung bemessen.. Im Grenzfalle
könnte bei sehr niedriger Drehzahl der Ventilhub gleich Null werden. Doch wird man,
die Bemessung so vorsehen, daß noch bei Leerlauf ein: genügendes Eröffnen des Ventils,
z. B. auf ein Viertel oder ein Drittel des normalen Hubes, erfolgt.
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Das nach dem Schließen des Ventils 14 im Ventilgestänge entstehende
Spiel wird jeweils durch die Feder 17 wieder ausgeglichen, welche den Kolbenteil
16 durch Eröffnung des Rückschlagventils 23 und damit den Zwischenstößel 11 nach
oben drückt, so daß dieser dem Schwinghebel 13 folgt und beim nächsten. Ventilhub
der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt ist. Bei der Ausführung nach Fig. 3
ist die Regeleinrichtung in, das Lager des Schwinghebels 113 eingebaut, welcher
in diesem Falle von der Nockenwelle 128 mittels des Nockens 129 direkt betätigt
wird und auf das Ventil 114 als einarmiger Hebel wirkt. Der äußere, dem Zwischenstößel
11 des vorherbeschriebenen Ausführungsbeispieles entsprechende Zylinderteil
111 der Nachstellvorrichtung ist in diesem Falle Lagerstück des Zapfens 112 für
den Schwinghebel und stützt sich über den unteren Teil 110 und unter
Zwischenschaltung
der Feder 117 gegen, den oberen Kolbenteil 116 der Regelvorrichtung ab. Letztere
wird hierbei durch den Druck der Feder 117 gegen einen Zapfen 130 gedrückt, der
in der äußeren, feststehenden Büchse 126 am Zylinderkopf fest gelagert ist. Der
äußere Lagerteil 111 besitzt zu diesem Zweck seitliche Schlitze 131, durch die der
Zapfen 130 hindurchgeführt ist.
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Im übrigen ist die Ausbildung der Einrichtung die gleiche wie in Fig.
1. Ein Balg 121 schließt den. Ringraum 120 gegen das ihn umgebende Innere des Zylinders
111 ab, während das federbelastete Rückschlagventil 123 die Verbindung von den unteren
Räumen 119, 124 über den Kanal 125 zum Ringraum 120 steuert. Die Teile 110 und 116
sind wieder mit einem Spiel 127 von z. B. 0,1 bis 0,2 mm ineinander geführt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen
nach Fig.3 lediglich dadurch, daß statt des Spiels 127 bzw. zusätzlich zu diesem
(gegebenenfalls entsprechend geringerem) Spiel eine Umlaufleitung 132 mit einer
Drosselstelle 133 vorgesehen ist, deren Querschnitt durch ein verstellbares Drosselorgan
134 regelbar ist. Hierdurch kann. die aus dem inneren Kolbenraum 119 in den äußeren
Ringraum 120 unter Umgehung des Rückschlagventils 123 überströmende Flüssigkeitsmenge
dem jeweiligen Zweck, insbesondere unter Berücksichtigung der jeweiligen Maschinendrehzahl,
angepaßt werden.