DE102019202318A1

DE102019202318A1 - Hochdruckeinlassventil zum einbringen hochvorverdichteter verbrennungsluft in einen brennraum einer verbrennungskraftmaschine und verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen hochdruckeinlassventil

Info

Publication number: DE102019202318A1
Application number: DE102019202318.5A
Authority: DE
Inventors: Erwin Junker
Original assignee: Erwin Junker Grinding Technology AS
Current assignee: Erwin Junker Grinding Technology AS
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Das erfindungsgemäße Hochdruckeinlassventil 1 ist zum Einbringen von hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einen Brennraum 25 einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen und weist einen in einem Gehäuse 2 geführten Schiebekolben 3 mit zylindrischen Kolbenabschnitten 4 auf. Die axiale Länge der zylindrischen Kolbenabschnitte 4 ist auf sich axial erstreckende, dazu formkongruente Führungsabschnitte 5 im Gehäuse 2 derartig abgestimmt, dass bei axialer Verschiebung des Schiebekolbens 3 zwischen den Führungsabschnitten 5 im Gehäuse 2 angeordnete Durchtrittsbereiche 6 für Verbrennungsluft in einer Schließposition 7 gesperrt sind und keine Verbrennungsluft in den Brennraum einlassen und bei axialer Verschiebung in eine Durchlassposition 8 Verbrennungsluft durch einen Verbrennungslufteinlass 9 durch die Durchtrittsbereiche 6 in den Brennraum 25 einlassen. Der Schiebekolben 3 weist im Durchtrittsbereich 6 im Gehäuse 2 zwei aufeinander zugewandte, als erster 10 und als zweiter Druckbeaufschlagungsbereich 11 ausgebildete Bereiche auf, deren in eine Ebene projizierte Flächen vorzugsweise gleich groß sind. Vorzugsweise weist der erste Druckbeaufschlagungsbereich 10 die Form eines Schließtellers als Tellerventil 12 auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckeinlassventil zum Einbringen hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Hochdruckeinlassventil.
In der Motorentechnik ist es bekannt, dass ein höherer Ladeluftdruck bzw. Druck der in den Zylinder einzubringenden für die Verbrennung vorgesehenen Verbrennungsluft das Verbrennungsluftverhältnis nicht nur erhöht, sondern auch die Prozesstemperaturen im Zylinder, bei denen die Verbrennung abläuft, anhebt. Der Grund dafür liegt u. a. darin, dass mit einem höheren Ladeluftdruck das Sauerstoffangebot im Zylinder für die Verbrennung erhöht werden kann, so dass neben einer besseren Gemischbildung eben vor allem wegen des höheren Sauerstoffangebotes eine bessere und damit vollständigere Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffes realisiert werden kann. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschinen erhöht werden.
Um das zu erreichen, wird seit mehreren Jahrzehnten die Mehrheit der Verbrennungskraftmaschinen aufgeladen. Es sind vielfältige Aufladeprinzipien bekannt geworden, wozu mechanische Lader zählen, die vor allen Dingen im Teillastbereich eine Bedeutung erlangt haben, wie auch Abgasturbolader, welche die Energie des den Zylinder verlassenden Abgases verwerten, um mittels einer mit den Abgasen aus dem Zylinder betriebenen Abgasturbine einen Verdichter anzutreiben, der die Verbrennungsluft mit erhöhtem Druck in die Ladeluftleitung des Motors drückt. Mit modernen, durchaus auch schon zweistufig arbeitenden Abgasturboladern werden Ladedrücke von ca. 0,3 - 0,4 MPa erreicht. Dadurch wird gegenüber Saugmaschinen schon ein erheblicher Wirkungsgradanstieg realisiert. Dem weiteren Anheben des Ladeluftdruckes durch Nutzung der Abgasenergie steht entgegen, dass eine immer bessere Verbrennung und eine immer bessere Nutzung der Expansionsenergie zu tieferen Abgastemperaturen und damit weniger verfügbarer Energie für beispielsweise eine Abgasturbine führt. Bei den erreichbaren Ladeluftdrücken, wie zuvor geschildert, müssen die Einlassventile und Auslassventile relativ lange geöffnet bleiben, so dass auch noch eine Ventilüberlappung zwischen Einlassventil offen und Auslassventil offen vorhanden sein muss, um zum einen auf der Einlassseite einen Nachladeeffekt der strömenden Frischluft zu bekommen, um auch andererseits ein - im Sinne einer Verdrängungsströmung - Hinausdrängen der Abgase über das Auslassventil in die Auslassleitung zu realisieren. Prinzipiell muss dann aber ein relativ rasches Schließen der jeweiligen Ventile realisiert werden. Dazu ist es erforderlich, dass relativ kräftige Federn vorgesehen werden und die im Allgemeinen als Tellerventile ausgebildeten Ventile rasch in die Schließstellung, d. h. in den Ventilsitz, hineingebracht werden.
Gegenüber den geschilderten Ausgangssituationen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Ventil zur Zuführung von Verbrennungsluft in den Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Ventil bereitzustellen, mittels welchem höhere Drücke der Verbrennungsluft als bisherig verwendete Ventile in den Brennraum einbringbar sind und welches ein sehr gutes dynamisches Verhalten und reproduzierbare Schließ- und Öffnungsvorgänge realisiert und welches aufgrund der deutlich höheren Drücke der eingelassenen Verbrennungsluft sehr gut steuerbar ist, damit die Ladungswechsel- und Verbrennungsprozesse im jeweiligen Zylinder besser steuerbar und besser beeinflussbar sind, als dies bei Motoren mit herkömmlichen Einlasssystemen möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Hochdruckeinlassventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch geringfügig demgegenüber modifizierte Hochdruckeinlassventile mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2 und Anspruch 3 realisiert. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch eine Verbrennungskraftmaschine mit derartigen Hochdruckeinlassventilen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den dazu abhängigen Ansprüchen definiert.
Diese Aufgabe wird durch ein Hochdruckeinlassventil mit den jeweiligen Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruckeinlassventil mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 16 und 17 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß ist das Hochdruckeinlassventil so ausgebildet, dass hochvorverdichtete Verbrennungsluft in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine einbringbar ist, d. h. das Hochdruckeinlassventil ist an einer derartigen Verbrennungskraftmaschine angebracht und versorgt deren Brennraum mit der Menge an Verbrennungsluft und damit Sauerstoff, welche für eine effektive Verbrennung und einen hohen Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine nötig ist. Das Hochdruckeinlassventil weist einen Schiebekolben mit zylindrischen Kolbenabschnitten auf, welcher in einem Gehäuse geführt ist. Die Passungsmaße zwischen Gehäuse und Kolben sind relativ eng gewählt, so dass eine zuverlässige Abdichtung erreicht werden kann. Die axiale Länge der zylindrischen Kolbenabschnitte ist auf axial sich erstreckende, zur äußeren Form der zylindrischen Kolbenabschnitte formkongruente Führungsabschnitte im Gehäuse derart abgestimmt, dass bei einer axialen Verschiebung des Schiebekolbens Durchtrittsbereiche der Verbrennungsluft, welche zwischen den Führungsabschnitten im Gehäuse angeordnet sind, in einer Schließposition gesperrt sind und keine Verbrennungsluft in dieser Schließposition in den Brennraum eingelassen wird bzw. gelangen kann. Der Durchtrittsbereich innerhalb des Gehäuses ist dabei so angeordnet und von den Führungsabschnitten begrenzt bzw. eingeschlossen, dass die axiale Längserstreckung des zylindrischen Kolbenabschnittes bzw. der zylindrischen Kolbenabschnittes den Durchtrittsbereich in der Schließposition zuverlässig abdichten kann.
Bei entsprechender weiterer axialer Verschiebung des Schiebekolbens in eine Durchlassposition wird Verbrennungsluft durch einen Verbrennungslufteinlass durch den Durchtrittsbereich bzw. die Durchtrittsbereiche in den Brennraum eingelassen. Damit ist gewährleistet, dass die Verbrennungsluft zuverlässig mit dem entsprechenden Druck im Durchtrittsbereich in den Brennraum eingelassen wird. Der Schiebekolben weist im Durchtrittsbereich zwei aufeinanderzugewandte, als erster und als zweiter Druckbeaufschlagungsbereich ausgebildete Bereiche auf, deren in eine Ebene projizierte Flächen gleich groß sind. Die beiden Druckbeaufschlagungsbereiche schließen also zwischen sich den Durchtrittsbereich für die Verbrennungsluft ein, so dass dann der volle Querschnitt des Durchtrittsbereiches dann freigegeben ist.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass der erste wie auch der zweite Druckbeaufschlagungsbereich, wenn sie in eine Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Bewegung der Schiebekolben im Gehäuse projizierte Flächen aufweisen, welche gleich groß sind. Der Vorteil dieses Flächengleichgewichts besteht nun darin, dass trotz des hohen Druckes, mit dem die vorverdichtete Verbrennungsluft in dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden soll, ein Verschieben des Schiebekolbens und damit ein Steuern der Zufuhr von Verbrennungsluft zum Brennraum der Verbrennungskraftmaschine leicht erfolgen kann, da der Schiebekolben nicht gegen den Arbeitsdruck, mit welchem die vorverdichtete Verbrennungsluft dem Hochdruckeinlassventil und damit dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, arbeiten muss, sondern vielmehr lediglich die Reibkraft bzw. die Federkraft, gegen welche beispielsweise ein Antriebsnocken arbeiten muss, überwinden muss.
Die bei herkömmlichen Aufladesystemen erreichbaren Ladedrücke von 0,3 bis 0,4 MPa sollen mit dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil, mit welchem eine Verbrennungskraftmaschine ausgestattet ist, durch vorverdichtete Verbrennungsluft mit Drücken im Bereich von 50 bis 150, insbesondere 20 bis 100 und weiter insbesondre 100 bis 120, in Ausnahmefällen sogar bis 200 bar ersetzt werden. Aufgrund der Kantensteuerung, mit denen das Hochdruckeinlassventil arbeitet, und aufgrund der formkongruenten exakten Führung der zylindrischen Kolbenabschnitte im Gehäuse ist nicht nur eine gute Abdichtung im Ventil gegen die hohen Drücke, mit der die Verbrennungsluft am Ventil anliegt und in den Zylinder bzw. Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann, sondern auch eine sehr exakte Steuerung der Einlassquerschnitte und damit der Menge an in einen Brennraum eingebrachter Verbrennungsluft zuverlässig möglich.
Insgesamt ist für eine zuverlässige Steuerung der Menge an frischer Verbrennungsluft, welche in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einzubringen ist, eine sehr präzise funktionierende Dynamik eines derartigen Hochdruckeinlassventils erforderlich. Wenn beispielsweise ein Druck, bezogen auf das Druckniveau, welches durch die Erfindung anvisiert wird, von 50 bar auf das Tellerventil angenommen wird, welches beispielsweise einen Durchmesser von 32 mm hat, so entstünde eine einseitige Druckkraft von beispielsweise 3,5 kN auf das Tellerventil der Verbrennungskraftmaschine. Diese am Einlassventil vorhandene Verbrennungsluftzuführung führt dazu, dass beim Öffnen des Hochdruckeinlassventils weniger Energie aufgebracht werden müsste. Beim Schließen des Ventils würde diese Kraftkomponente, die durch die Druckfeder aufgebracht wird, somit entgegenwirken, so dass selbst bei einer gleichen Schließkraft durch diese Druckfeder die Kraft ca. 3,5 kN zu niedrig wäre. Dies würde dazu führen, dass die Federkraft entsprechend erhöht werden müsste. Wird die Federkraft nicht entsprechend erhöht, so hätte das zur Folge, dass sich die Schließzeiten in erheblichem Maße verlängern würden oder dass das Ventil in der erforderlichen kurzen Zeiteinheit nicht mehr zuverlässig geschlossen werden könnte. Dies ist der Fall, weil das Tellerventil auch eine projizierte Fläche aufweist, die genauso groß wie die Fläche des zweiten Druckaufschlagsbereiches ist.
Bei den Drehzahlen heutiger Verbrennungskraftmaschinen sind die Ladungswechselzeiten extrem kurz, was die absolute Zeitdauer anbelangt, was jedoch ein in höchstem Maße rasches Ablaufen der Ventilöffnungsphase erfordert. Wird, wie oben angedeutet, die Federkraft erhöht, so bedeutet das wiederum, dass die resultierenden Kräfte auf das gesamte System wesentlich höher werden. Dies wiederum würde dazu führen, dass der komplette Ventiltrieb stabiler und deutlich materialintensiver ausgeführt werden müsste. Dies hätte zur Folge, dass diese massive Bauweise, um die oben geschilderten Parameter einhalten zu können, nicht unbedingt der geforderten raschen und zuverlässigen Dynamik des Systems Rechnung trägt, von erhöhten Kosten ganz abgesehen. Es muss beachtet werden, dass beispielsweise bei einem Viertaktmotor, welcher mit einer Drehzahl von beispielsweise 4000 Umdrehungen pro Minute läuft, ein derartiges Ventil ca. 2000 mal pro Minute geöffnet und geschlossen werden muss.
Da gemäß der Erfindung ein druckausgeglichenes Hochdruckeinlassventil bereitgestellt wird, besteht für die Zufuhr der Verbrennungsluft, was die Steuerung des Einlassventils anbelangt, keine Abhängigkeit mehr vom Zuführdruck. Ein entsprechender Druckausgleich wird durch Gestaltung der Druckbeaufschlagungsbereiche derart erreicht, dass deren Größe, d. h. des ersten und des zweiten Druckbeaufschlagungsbereiches, etwa gleich groß sind. Geringfügige Abweichungen von gleich groß ausgebildeten Druckbeaufschlagungsbereichen sind jedoch möglich. Eine Abweichung von gleich großen Druckbeaufschlagungsbereichen kann erforderlich sein, um gewisse dynamische Steuerungen der Verbrennungskraftmaschine noch besser an die praktischen Gegebenheiten anpassen zu können. Da die Verbrennungsluft mit einem hohen Druck in den Brennraum eingebracht wird, kann die Zufuhr der Luft zu jedem beliebigen Zeitpunkt während beispielsweise der Kolbenbewegung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt eingebracht werden. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils besteht darin, dass aufgrund des Ausgleichs der Druckbeaufschlagungsbereiche gegeneinander keine resultierenden Axialkräfte auf den Ventiltrieb wirken.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Hochdruckeinlassventil in der Art des zuvor beschriebenen gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, bei welchem die Größe für den ersten und für den zweiten Druckbeaufschlagungsbereich in gewissen Grenzen, was die projizierte Fläche des Druckbeaufschlagungsbereiches anbelangt, voneinander abweichen. Dies ist vor allen Dingen dann denkbar und sinnvoll, wenn beispielsweise eine gezielte herbeizuführende Kraftkomponente in einer gezielt vorgesehenen Richtung zur weiteren Optimierung bzgl. der resultierenden Kräfte auf den Ventiltrieb angestrebt werden soll. Vor allen Dingen können die über die etwas ungleiche Fläche eingestellte gewisse Ungleichheit bzw. kann ein gewisser Nichtausgleich der Axialkräfte zu einer Verbesserung der Dynamik des gesamten Ventilsystems beitragen, insbesondere unter einem Gesichtspunkt des raschen Schaltens des Ventils, um dem raschen Ladungswechsel bei vor allen Dingen auch höheren Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine gerecht zu werden.
Der Grundaufbau und die Vorteile und Anforderungen an ein Hochdruckeinlassventil gemäß diesem zweiten Aspekt entsprechen dem des ersten Aspektes, so dass diese nicht wiederholt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt ist ein erfindungsgemäßes Hochdruckeinlassventil zum Einbringen von hochverdichteter bzw. hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, welches Teil der Verbrennungskraftmaschine ist und einen in einem Gehäuse geführten Schiebekolben aufweist. Der Schiebekolben hat einen zylindrischen Kolbenabschnitt, dessen axiale Länge auf einen axial sich erstreckenden, dazu formkongruent ausgebildeten Führungsabschnitt im Gehäuse derart abgestimmt ist, dass bei seiner axialen Verschiebung im Gehäuse der im Führungsabschnitt geführte Kolbenabschnitt einen im Gehäuse angeordneten Durchtrittsbereich für Verbrennungsluft in seiner Schließposition sperrt. Bei entsprechender axialer Verschiebung des Schiebekolbens und damit des Kolbenabschnittes, welcher einerseits die Verbrennungsluft in seiner Schließposition absperrt, gibt bei einer Verschiebung des Schiebekolbens in seine Durchlassposition dieser den Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum frei. Der Schiebekolben weist im Durchtrittsbereich zwei aufeinander zugewandte, als erster und zweiter Druckbeaufschlagungsbereich ausgebildete Bereiche auf, deren in eine Ebene projizierte Flächen, welche senkrecht zur Längsachse des Schiebekolbens liegen, gleich groß sind oder gering voneinander abweichen. Der erste Druckbeaufschlagungsbereich ist dabei in der Art eines Tellerventils und der zweite Druckbeaufschlagungsbereich als Ringfläche ausgebildet. Der als Tellerventil ausgebildete Druckbeaufschlagungsbereich ist dem Zylinder zugeordnet. Bei entsprechender Federbeaufschlagung des Schiebekolbens und vorzugsweise Betätigung mittels eines Nockens einer Nockenwelle kann das erfindungsgemäße Hochdruckeinlassventil entsprechend den Forderungen des Ladungswechsels und der hohen Zylinderfüllung mit Verbrennungsluft und damit mit Sauerstoff für eine verbesserte Verbrennung gesteuert werden.
Wenn die projizierte Fläche des ersten Druckbeaufschlagungsbereiches, d. h. die am Tellerventil, etwa so groß ist wie die dazu gegenüberliegend angeordnete, als Ringfläche ausgebildete zweite Druckbeaufschlagungsbereichsfläche, sind auch hier in axialer Richtung keine resultierenden Kraftkomponenten vorhanden. Der Kraftaufwand zur Steuerung des Ventils ist deshalb lediglich auf Reibung und auf Überwindung der Federkraft zum Zwecke des Öffnens dieses Ventils gerichtet. Der Schließvorgang dieses Ventils erfolgt dann über eine entsprechend dimensionierte Feder. Je nach Schließgeschwindigkeit und herrschenden Druckverhältnissen zwischen dem Druck, mit dem die Verbrennungsluft dem Brennraum zugeführt wird, und dem nach der Verbrennung im Zylinder herrschenden Druck wird der Schließvorgang des Hochdruckeinlassventils bzgl. der Schließgeschwindigkeit entsprechend gesteuert, um brauchbare kurze Steuerzeiten zu erreichen, mittels welchen das Ventilöffnungsgesetz optimiert werden kann. Im Sinne einer raschen Befüllung des Brennraumes muss die Öffnungskurve bzgl. der eingelassenen Verbrennungsluftmenge möglichst steil sein.
Um entsprechende Massen zu sparen, kann anstelle von üblicherweise eingesetzten Stahlventilen auch der Einsatz aus Keramikwerkstoffen vorteilhaft sein. Bei leichteren, aber ebenso die Festigkeit garantierenden Materialien kann auf die Dynamik des Ventiltriebs insbesondere für den Öffnungs- und Schießvorgang im Sinne einer Bewegungsoptimierung unter Beachtung einer optimierten Dynamik positiv Einfluss genommen werden. Das Ventilgehäuse und auch der Schiebekolben können neben Stahl auch aus Guss, aus hochfesten Aluminiumlegierungen oder Aluminiummagnesiumlegierungen oder anderen Werkstoffen bzw. Legierungen bestehen.
Ein deutlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils bzw. der Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil besteht darin, dass aufgrund der hohen Drücke die Volumina des Ladeluftsystems kleiner ausgeführt werden, so dass eine höhere Kompaktheit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschinen erreicht werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für die ersten beiden Aspekte des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils ist der erste Druckbeaufschlagungsbereich mit seiner Kontur am Verbrennungsluftauslass aus dem Ventil, d. h. am Einlass der Verbrennungsluft in den Brennraum, in der Art eines Tellerventils ausgebildet. Dabei kann in diesem Zuströmbereich eine zusätzliche zylindrische Führung im Sinne eines Führungsabschnittes vorgesehen sein, welche mittels einer speichenartigen Verstärkung nicht nur eine erhöhte Stabilität dieses in Einbringrichtung der Verbrennungsluft in den Brennraum vorderen Teils des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils erreicht werden, sondern es ist auch eine bessere Führung des Schiebekolbens im Gehäuse des Hochdruckeinlassventils gegeben. Vorzugsweise ist der zweite, zum ersten Druckbeaufschlagungsbereich gegenüberliegende Druckbeaufschlagungsbereich als Ringfläche, vorzugsweise als ebene Ringfläche ausgebildet. Die Ringfläche kann aufgrund der allseitig gleichmäßigen Druckausbreitung auch von einer ebenen Form abweichen; für die Druckkräfte, die auf diesen Druckbeaufschlagungsbereich wirken, ist jedenfalls die projizierte Fläche relevant. Die projizierte Fläche wird auf eine gedachte Ebene projiziert, welche senkrecht zur Längsachse des erfindungsgemäßen Einlassventils angeordnet ist.
Vorzugsweise sind die sich im Bereich des ersten Druckbeaufschlagungsbereiches radial zwischen einem Schaft und dem Führungsabschnitt erstreckenden Führungsstege so ausgebildet, dass sie gleichzeitig der in den Brennraum einströmenden Luft eine Richtungskomponente im Sinne einer Drallströmung im Zylinder zufügen, so dass zusätzlich dadurch eine verbesserte Gemischbildung und damit Verbrennung im Zylinder erreicht wird.
Vorzugsweise ist es jedoch auch möglich, dass sich vom Schaft aus im Bereich des Ventiltellers des ersten Druckbeaufschlagungsbereiches leitschaufelartige Stege befinden, welche nicht zwingend mit einem äußeren Ring im Sinne eines Führungsabschnittes verbunden sind, sondem welche ähnlich von Leitschaufeln von Turbinen dazu vorgesehen sind, einem entlang dieser Leitschaufeln strömenden Medium eine definierte Richtung gegebenenfalls auch eine Beschleunigung bei sich verändernden Abständen zwischen den Schaufeln zu verleihen. Damit kann auf die Gemischbildung und letztlich auch auf die Verbrennung im Brennraum eines Motors Einfluss genommen werden.
Vorzugsweise sind gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Hochdruckeinlassventile gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der erste und der zweite Druckbeaufschlagungsbereich ihrem jeweiligen axial sich erstreckenden zylindrischen Kolbenabschnitt zugeordnet. Die beiden zylindrischen Kolbenabschnitte sind in einem jeweiligen Führungsabschnitt im Gehäuse geführt und begrenzen mit ihren aufeinander zugewandten Druckbeaufschlagungsbereichen zwischen sich den Durchtrittsbereich. Bei einer axialen Bewegung des Schiebekolbens gibt der vom ersten Druckbeaufschlagungsbereich sich erstreckende zylindrische Abschnitt im Gehäuse angeordnete Lufteintrittskanäle bzw. Luftdurchtrittskanäle frei, über welche die dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil zugeführte vorverdichtete Verbrennungsluft in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine zuführt, oder sperrt diese.
Über die Anzahl der Lufteintrittskanäle, welche vorzugsweise in Umfangsrichtung nebeneinander in einem definierten Abstand zueinander oder in einem Abstand zueinander angeordnet sind, welcher definierte Strömungsverhältnisse im Brennraum erzeugt, ist die eingelassene Verbrennungsluftmenge beinflussbar. Vorzugsweise sind die Lufteintrittskanäle bzw. Luftaustrittskanäle bezogen auf die axiale Längsachse des Hochdruckeinlassventils geneigt im Sinne einer konvergierenden, d. h. auf die Achse zugerichteten Richtung oder im Sinne einer divergierenden, von der Längsachse des Schiebekolbens wegweisenden Richtung. Aber auch eine konzentrische Anordnung zur Längsachse des Schiebekolbens bezogen auf die jeweilige Längsachse der Lufteintrittskanäle kann vorzugsweise vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hochdruckeinlassventils bezogen auf den ersten und den zweiten Aspekt so ausgebildet, dass der Durchtrittsbereich für die Verbrennungsluft, welcher durch den ersten und den zweiten Druckbeaufschlagungsbereich bei entsprechender Position des Schiebekolbens im Gehäuse begrenzt ist, im Gehäuse gestuft ist, wobei das Hochdruckeinlassventil im Gehäuse einen Verbrennungslufteinlass und einen Verbrennungsluftauslass aufweist. Der Verbrennungslufteinlass führt dem Hochdruckeinlassventil aus einer Versorgungsquelle die vorverdichtete Verbrennungsluft zu, wohingegen der Verbrennungsluftauslass sozusagen den Verbrennungslufteinlass in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine darstellt Vorzugsweise sind beide Bereiche in axialer Richtung bzgl. des Schiebekolbens versetzt zueinander angeordnet. Dadurch ist es möglich bzw. wird erreicht, dass der Verbrennungslufteinlass mittels eines sich von dem ersten Druckbeaufschlagungsbereich erstreckenden, im Gehäuse in dem Führungsabschnitt geführten ersten zylindrischen Kolbenabschnittes je nach Position des Schiebekolbens für die Verbrennungsluft gesperrt oder geöffnet wird. Die axiale Länge des ersten zylindrischen Kolbenabschnittes muss dabei größer sein als die axiale Erstreckung des Durchtrittsbereiches für die Verbrennungsluft, so dass die in Richtung auf den Brennraum vordere wie in Richtung auf den Durchtrittsbereich hintere umlaufende Kante des zylindrischen Kolbenabschnittes eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der zum Verbrennungslufteinlass geführten Verbrennungsluft gewährleistet. Durch eine sehr genau gefertigte Zylinderform des Kolbenabschnittes wie auch der zylindrischen Bohrungsform des dazu gehörenden formkongruenten Führungsabschnittes wird ein sauberer Passsitz gewährleistet, welcher die entsprechende Dichtfunktion selbst bei den vorgesehen hohen Drücken bis 150 MPa gewährleistet.
Vorzugsweise tauchen die den jeweiligen Druckbeaufschlagungsbereichen zugeordneten zylindrischen Kolbenabschnitte bei entsprechender Verschiebung des Schiebekolbens in entsprechenden Kammern im Gehäuse ein. Vorzugsweise weisen diese Kammern Entlüftungsbohrungen auf, über welche beim Eintauchen der zylindrischen Kolbenabschnitte in die jeweilige Kammer die dort unter Druck gesetzte Luft entweichen lassen. Bei entsprechender Bewegung der zylindrischen Kolbenabschnitte wieder aus dem Eintauchzustand aus der Kammer heraus wird Luft über die Entlüftungsbohrungen angesaugt, so dass der Unterdruck nur geringe Werte aufweist. Diese Entlüftungsbohrungen weisen solche Durchmesser auf, dass allenfalls eine geringe Drosselung vorhanden ist.
Je nach Bedingungen und je nach Beeinflussung der Strömung der in den Zylinder bzw. in die Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine eintretenden Verbrennungsluft sind der Verbrennungslufteinlass und/oder der Verbrennungsluftauslass mit kreisförmigem, länglichem oder elliptischem Querschnitt versehen. Die Querschnittsform ist dabei abhängig von der gewünschten Strömung im Brennraum zur Intensivierung der Gemischbildung und der sich daran anschließenden Verbrennung.
Vorzugsweise sind die zylindrischen Kolbenabschnitte in der Art von schmiermittelaufnehmenden Kolben-Ringnuten ausgebildet. Diese Kolben-Ringnuten sind so ausgebildet, dass sie in der Lage sind, Schmiermittel aufzunehmen, so dass die Gleitflächen, welche zwischen den zylindrischen Kolbenabschnitten und den Führungsabschnitten ausgebildet sind, eine entsprechende Schmierung erhalten, so dass einem Verschleiß entgegengewirkt wird und vor allen Dingen auch die Reibungskraft beim axialen Verschieben des Schiebekolbens in dem Gehäuse erheblich herabgesetzt wird.
Vorzugsweise weist das Hochdruckeinlassventil gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt keine bzgl. ihrer Größe identischen Flächen des ersten und des zweiten Druckbeaufschlagungsbereiches auf, sondern diese Flächen können bis zu maximal 20 % voneinander abweichen. Damit soll ein direkter Einfluss genommen werden auf die Kraftverhältnisse beim Steuern des Hochdruckeinlassventils wie auch auf die Dynamik insbesondere bei hohen Drehzahlen und damit rasch erforderlichem Öffnen und Schließen des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils.
Weiter bevorzugt ist das Hochdruckeinlassventil mit einem Schiebekolben ausgebildet, welcher zumindest am Ende seiner Schließbewegung dem Tellerventil eine radiale Bewegungskomponente verleiht, so dass bei jedem Schließvorgang unterschiedliche Flächen im Sitz des Tellerventils im Gehäuse in Kontakt gelangen. Das ist zum einen einer hohen im Motorbetrieb gewährleisteten langen Dichtheit geschuldet, auch weil gegebenenfalls durch unverbrannten Kraftstoff sich ergebende Anlagerungen im Ventilsitzbereich bei jedem Schließen wieder beseitigt werden. Damit ist eine Reinigung des Ventilsitzes und damit eine hohe Dichtheit des Tellerventils in seinem Sitz im Gehäuse gewährleistet.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf angeordneten Hochdruckeinlassventil zum Einlassen von Verbrennungsluft mit hohem Druck in einen Brennraum versehen, wobei das Hochdruckeinlassventil ein Ventil ist, welches gemäß den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist. Dieses Hochdruckeinlassventil ist in der Art eines Einlassventils zwischen einer Hochdruckleitung, welche die Verbrennungsluft unter hohem Druck dem Hochdruckeinlassventil zuführt, und dem Brennraum angeordnet. Mittels dieses Hochdruckeinlassventils wird die unter hohem Druck stehende Verbrennungsluft von eben einer Hochdruckleitung über einen Durchtrittsbereich im Hochdruckeinlassventil in den Brennraum eingelassen.
Das Hochdruckeinlassventil ist bzgl. eines ersten Aspektes für die Verbrennungskraftmaschine bezogen auf die Längsachse des Zylinders bzw. des Brennraumes im Zylinderkopf stehend angeordnet. Die Unterseite des Hochdruckeinlassventils weist somit unmittelbar auf den Brennraum hin. Dies hat den Vorteil, dass herkömmliche Zylinderköpfte, welche mit einem herkömmlichen Einlassventil versehen sind, gegebenenfalls verwendet werden können, weil die für Sitz und Führung im Zylinderkopf vorgesehenen entsprechenden Führungen und Aufnahmen jedenfalls für den benötigten Platz für das erfindungsgemäße Hochdruckeinlassventil verwendet werden können. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils besteht u. a. in Verbindung des Einsatzes bei einer Verbrennungskraftmaschine darin, dass großvolumige Einlassleitungen nicht erforderlich sind, so dass der Platzbedarf für die Zufuhr der Verbrennungsluft zum Brennraum der Verbrennungskraftmaschine verringert wird und damit die Kompaktheit eines derartigen Motors erhöht werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Verbrennungskraftmaschine, bei welcher der Grundaufbau der gemäß dem ersten Aspekt für die Verbrennungskraftmaschine entspricht, ist das Hochdruckeinlassventil bezogen auf die Längsachse des Zylinders bzw. des Brennraumes im Zylinderkopf liegend angeordnet. Die liegende Anordnung des Hochdruckeinlassventils hat den Vorteil, dass von der Oberseite des Zylinderkopfes die Zufuhr der unter hohem Druck stehenden Verbrennungsluft erfolgen kann und der Durchtrittsbereich für die Verbrennungsluft durch das Hochdruckeinlassventil in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine im Wesentlichen quer bzw. senkrecht zur Längsachse des Schieberkolbens des Hochdruckeinlassventils erfolgen kann.
Der Schiebekolben des Hochdruckeinlassventils ist vorzugsweise mit einer Feder belastet und zu seinem Verschieben aus einer einen Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum sperrenden Position in eine den Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum freigebenden Position ein Nocken einer Nockenwelle vorgesehen, welcher gegen die Federkraft wirkt, so dass mittels des Nockens bei drehender Nockenwelle analog zur Steuerung herkömmlicher Einlass- und Auslassventile ein Öffnen bewirkt werden kann. Dabei sorgt die Feder, gegen welche der jeweilige Nocken arbeiten muss, dafür, dass nach dem Öffnen des Hochdruckeinlassventils und nach erfolgtem Einlassen der benötigten Verbrennungsluftmenge der Schieberkolben möglichst rasch wieder in seine Schließstellung überführt wird.
Vorzugsweise arbeitet das Hochdruckeinlassventil mit einem Druck im Bereich von 2 bis 20 MPa und ist derart steuerbar, dass die Verbrennungsluft so in den Zylinder eingelassen werden kann, dass für einen Ladungswechsel bei einem Viertaktmotor ein separater Takt entbehrlich ist und dennoch Gemischbildung im Zylinder über den Druck, mit welchem die Verbrennungsluft über das Hochdruckeinlassventil in den Brennraum eingelassen wird, hinsichtlich der eingespritzten Kraftstoffmenge intensiver erfolgt, als dass bei Verbrennungskraftmaschinen mit beispielsweiser herkömmlicher Aufladung in einem niedrigeren Druckbereich von heutzutage 0,3 bis 0,4 MPa der Fall ist. Mittels des hohen Drucks, mit welchem die Verbrennungsluft dem Brennraum zugeführt wird, kann die Zeit des Öffnens des Hochdruckeinlassventils gut gesteuert werden, so dass eine optimale Zufuhr von Verbrennungsluft, auch im Hinblick auf die nach der Zufuhr der Verbrennungsluft und der Gemischbildung ablaufende Verbrennung, gewährleistet ist.
Weitere Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten und Details zu dem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil und der mit einem derartigen Ventil versehenen Verbrennungskraftmaschine werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert.
Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils in Schließposition mit Tellerventil;
2 ein Hochdruckeinlassventil gemäß 1 in Durchlassposition;
3 eine Schnittansicht durch Gehäuse und Schaft des Schiebekolbens gemäß 2;
4 den mit einem Tellerventil geschlossenen Verbrennungsluftauslass des Hochdruckeinlassventils mit leitschaufelartigen Stegen am Kopf des Tellerventils in axialer Ausrichtung;
5 eine Darstellung gemäß 4, jedoch mit gekrümmten leitschaufelartigen Stegen im Bereich des Verbrennungsluftauslasses vom Hochdruckeinlassventil in Schließposition;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils mit einem Schiebekolben mit zwei zylindrischen Abschnitten, welche in Führungsabschnitten im Innern des Ventilgehäuses geführt sind, wobei kranzartig eine Vielzahl von Lufteintrittskanälen zum Einbringen der Verbrennungsluft in den Brennraum vorgesehen ist;
7 das Hochdruckeinlassventil gemäß 6, jedoch in Durchlassposition zum Zuführen von Verbrennungsluft durch das Hochdruckeinlassventil in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine;
8 ein Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7, jedoch mit Lufteintrittskanälen, welche bezogen auf die Längsachse des Schiebekolbens eine divergierende Richtung aufweisen;
9 ein Ausführungsbeispiel gemäß 8, jedoch mit Lufteintrittskanälen, welche bezogen auf die Längsachse des Schiebekolbens eine konvergierende Richtung aufweisen;
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hochdruckeinlassventils in Schließposition gemäß der Erfindung mit Verbrennungslufteinlass und Verbrennungsluftauslass in versetzt zueinander angeordneten Ebenen;
11 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils gemäß 10, jedoch in Durchlassposition;
12a) ein Detailschnitt des Bereichs des Verbrennungslufteinlasses des Hochdruckeinlassventils gemäß den 10 und 11;
12b) eine Seitenansicht von links des Details gemäß 12a) in der Form eines im Querschnitt als Langloch ausgebildeten Kanals;
13a) der Bereich des Verbrennungsauslasses als Detailschnitt des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils gemäß den 10 und 11;
13b) eine Schnittansicht entlang der Schnittebene B-B gemäß 13a), bei welchem der Durchtrittsbereich im Innern des Ventils als um den Schaft des Schiebekolbens angeordnete Ringkammer ausgebildet ist;
14a) einen Schiebekolben gemäß einem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil gemäß den 10 und 11 mit Kolben-Ringnuten an den zylindrischen Kolbenabschnitten zur Schmierung;
14b) ein Schiebekolben gemäß einem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil gemäß den 10 und 11 mit entlang einer Schraubenlinie laufenden Kolben-Ringnuten an den zylindrischen Kolbenabschnitten zur Schmierung;
15 eine Detailschnittansicht der Anordnung des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine in Durchlassposition; und
16 eine Detailschnittansicht eines Zylinders und eines Zylinderkopfes mit eingebautem erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventil in Schließposition.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Hochdruckeinlassventil 1 im Querschnitt dargestellt. Das Ventil weist ein Gehäuse 2 auf, innerhalb welchem ein Schiebekolben 3 geführt ist. Dazu weist der Schiebekolben 3 einen als zylindrischen Kolbenabschnitt 4 ausgebildeten Bereich auf, welcher im Gehäuse 2 an einem zum zylindrischen Kolbenabschnitt 4 formkongruent ausgebildeten Führungsabschnitt 5 gleitend geführt ist. Der zylindrische Kolbenabschnitt 4 des Schiebekolbens 3 ist in seinem Durchmesser größer als ein Schaft 14, welcher sich von dem zylindrischen Kolbenabschnitt 4 nach unten in Richtung auf eine Einlassöffnung in Form eines Verbrennungslufteinlasses 9 in Richtung auf einen nicht dargestellten Brennraum 25 erstreckt. Auf der dazu gegenüberliegenden Seite des zylindrischen Kolbenabschnittes 4 ist eine Verlängerung des Schaftes 14 des Schiebekolbens 3 mit einem Einsatz vorgesehen, in welchem eine Feder 22 angeordnet ist, welche zum Öffnen des Hochdruckeinlassventils 1, damit hochvorverdichtete Verbrennungsluft in den Brennraum 25 eines Verbrennungsmotors eingelassen werden kann. Eine Druckkraft F_N (siehe senkrecht nach unten weisender Pfeil in 2 oben) drückt den Schiebekolben 3 um einen Öffnungshub 23 des Hochdruckeinlassventils 1 nach unten, so dass der Verbrennungsluftauslass 18 voll geöffnet ist, d. h. das Hochdruckeinlassventil 1 sich in Durchlassposition 8 befindet.
1 stellt die Schließposition 7 des Hochdruckeinlassventils 1 dar. Im Verbrennungsluftauslass 18 (siehe 2) schließt ein Schließteller 12 in der Art eines Tellerventils in einem im Gehäuse 2 ausgebildeten Sitz und verhindert dadurch einen Durchtritt von Verbrennungsluft, deren Verbrennungslufteinlass 9 an der linken Seite durch eine Eintrittsöffnung vorgesehen ist. Die Verbrennungsluft selbst ist durch den waagerecht nach rechts weisenden Pfeil angedeutet. In der Schließposition 7 des Hochdruckeinlassventils 1 ist der Schiebekolben 3 mit seiner oberen, in Richtung auf den Federeinsatz ausgerichteten Ringfläche in eine Kammer 19 eingetaucht, welche zur Außenseite über eine Entlüftungsbohrung 20 verbunden ist. Beim Eintauchen des Schiebekolbens 3 mit seiner oberen Ringfläche des zylindrischen Kolbenabschnittes wird die Luft in der dort vorgesehenen Kammer 19 (siehe 2) über die Entlüftungsbohrung 20 ausgedrückt.
Ein wesentliches Kriterium für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils 1 besteht darin, dass die dem Durchtrittskanal zugewandte Ringfläche 13 einen zweiten Druckbeaufschlagungsbereich 11 bildet und das Tellerventil 12, welches dem Durchtrittsbereich 6 für die Verbrennungsluft zugewandt ist, einen ersten Druckbeaufschlagungsbereich 10 bildet. Der erste Druckbeaufschlagungsbereich 10 bildet eine projizierte Fläche, welche senkrecht zur Längsachse des Schiebekolbens 3 ausgebildet ist, und weist eine Größe auf, welche gleich der projizierten Fläche der Ringfläche 13 am zylindrischen Abschnitt 4 des Schiebekolbens 3 ist, d. h. gleich dem Druckbeaufschlagungsbereich 11 ist. Aufgrund dieser Flächengleichheit der projizierten Flächen sind keine resultierenden Axialkräfte vorhanden, und zwar unabhängig von der Höhe des Druckes der Verbrennungsluft, welche für den Einlass in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist. Der Schiebekolben 3 selbst wird mittels eines Nockens einer Nockenwelle oder einer anderen Antriebseinrichtung gegen die Federkraft F_N aus der Schließposition 7 in die Durchlassposition 8 gedrückt und bei freigegebenem Nocken durch die Wirkung der Federkraft entsprechend der Stärke der Federkraft rasch wieder in die Schließposition 7 gebracht, in welcher der Schließteller 12 des Tellerventils am Sitz anschlägt und dort abdichtet.
2 stellt das Hochdruckeinlassventil 1 dar, bei welchem sich der Schiebekolben 3 jedoch in der Durchlassposition 8 befindet, welches mit dem Pfeil auf den Verbrennungsluftauslass 18 angedeutet ist. Bei geöffnetem Verbrennungsluftauslass 18 ist der Durchtrittsbereich 6 für die Verbrennungsluft freigegeben, so dass die Verbrennungsluft mit hohem Druck und damit auch hoher Strömungsgeschwindigkeit zwischen Sitz und Ventilteller hindurchströmt und in den Brennraum (nicht dargestellt) der Verbrennungskraftmaschine gelangt. Deutlich sichtbar ist die bei um den Öffnungshub 23 nach unten gedrücktem Schiebekolben 3 an der Oberseite des zylindrischen Abschnittes 4 in Richtung auf den Federeinsatz mit der Feder 22 ausgebildete Kammer 19 gezeigt. Diese Kammer 19 ist mit der Entlüftungsbohrung 20 versehen, so dass bei erfolgendem Schließen der zylindrische Kolbenabschnitt 4 mit seiner oberen Ringfläche in diese Kammer 19 eintaucht und die dort befindliche Luft über die Entlüftungsbohrung 20 nach außen drückt. Der Durchmesser dieser Entlüftungsbohrung ist nun so gewählt, dass keine nennenswerten Drosseleffekte auftreten, damit beim Eintauchen des zylindrischen Abschnittes 4 in die Kammer 19 kein einen hohen Widerstand bildendes Druckpolster entsteht, sondern lediglich ein gewisses Dämpfungspolster entsteht, damit ein Anschlagen der oberen Ringfläche des zylindrischen Kolbenabschnittes 4 an dem Federeinsatz selbst bei hohen Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils 1 vermieden werden kann.
In 3 ist eine Schnittansicht durch die Schnittebene A-A gezeigt, welche radial vom Schaft 14 verlaufende Führungsstege 15 zwischen dem Schaft 14 und dem Gehäuse 2 zeigen. Diese Führungsstege 15 gewährleisten eine zusätzliche Stabilität für eine exakte axiale und zusätzlich eine radiale Führung des Schiebekolbens 3 im Gehäuse 2, was von Bedeutung ist für ein zuverlässiges Abdichten der zylindrischen Außenfläche des zylindrischen Kolbenabschnittes 4 an den ebenfalls zylindrisch entsprechend ausgebildeten passgenauen Führungsabschnitten im Gehäuse 2. Über diese exakte Ausbildung dieser beiden relativ zueinander gleitenden Flächen wird die Dichtheit des Ventils im Innern gewährleistet.
4 schließlich zeigt als Detailschnittansicht den Teil des Hochdruckeinlassventils 1, an welchem im Verbrennungsdruckauslass 18 der Schließteller des Tellerventils 12 gezeigt ist, welcher sich als Teil des Schiebekolbens 3 in dessen Schließposition 7 befindet. Zur gezielten Beeinflussung der Strömungsrichtung sind am Übergang des Schließtellers des Tellerventils 12 zu dessen Schaft 14 leitschaufelartige Stege 16 (siehe auch 5) vorgesehen. Die Funktion der leitschaufelartigen Stege 16 besteht darin, beim Einlass in den Brennraum, wenn der Schiebekolben 3 in seiner Durchlassposition 8 ist, die Verbrennungsluft so zu richten, dass eine optimale Strömung und optimale Verteilung der Verbrennungsluft und schließlich auch der Gemischbildung vor der Verbrennung im Brennraum herbeigeführt werden kann. Bekanntlich trägt eine entsprechend auf die Form des Brennraumes angepasste Strömung der Verbrennungsluft im Zylinder bzw. im Brennraum zu einer gleichmäßigeren und besseren Gemischbildung bei, wodurch die Verbrennung verbessert und damit der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden kann.
Gemäß 5 ist eine Detailansicht analog zu der gemäß 4 dargestellt, bei welcher anstelle in axialer Richtung ausgebildeter Stege 16 leitschaufelartige Stege 16 in einer gekrümmten Bahn am Übergang des Schließtellers des Tellerventils 12 zu dessen Schaft 14, vorzugsweise in doppelt gekrümmter Art, angebracht sind. Derartig gekrümmte leitschaufelartige Stege 16 tragen dazu bei, dass die in den Brennraum eingebrachte Verbrennungsluft einen Drall erfährt, welcher zu einer Vergleichmäßigung der Gemischbildung im Zylinder als Voraussetzung für eine gute Verbrennung beiträgt. Die Position des Tellerventils 12 des Schiebekolbens 3 entspricht der Schließposition 7.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils 1, bei welchem der Schiebekolben 3 zwei zylindrisch ausgebildete Kolbenabschnitte 4 aufweist, welche in entsprechenden Führungsabschnitten 5 geführt sind. Dazu sind im Innern des Gehäuses 2 drei formkongruent ausgebildete zylindrische Führungsabschnitte 5 vorgesehen. 6 zeigt die Schließposition 7 des Schiebekolbens 3 innerhalb des Gehäuses 2. Der bzgl. den 1 und 2 erläuterte Grundaufbau mit dem Federeinsatz ist identisch und wird daher hier nicht weiter erneut ausgeführt.
In der in 6 dargestellten Schließposition 7 ist der in seiner axialen Länge größere zylindrische Kolbenabschnitt 4, welcher im unteren Teil des dargestellten Hochdruckeinlassventils 1 gezeigt ist, zum Öffnen und Schließen der eigentlichen Lufteintrittskanäle 17 vorgesehen. Dazu sind im Gehäuse in der in 6 gezeigten Schließposition 7 die Zuführleitungen zu kranzartig im Umfang der dem Brennraum zugeführten Stirnseite des Hochdruckeinlassventils 1 angeordnete Lufteintrittskanäle mit den zylindrischen Kolbenabschnitten 4 abgedeckt, so dass ein Durchtritt der Verbrennungsluft vom Verbrennungslufteinlass 9 her gesperrt ist.
Unterhalb der Kolbenoberseite ist eine Kammer 19 ausgebildet, in welche zum Freigeben der Lufteintrittskanäle 17 der untere zylindrische Kolbenabschnitt 4 eintaucht. Damit sich kein Gegendruck der in der Kammer 19 vorhandenen Luft ausbildet, ist eine Entlüftungsbohrung im Innern längs der Längsachse des Schiebekolbens 3 vorgesehen. Bei entsprechender Dimensionierung der Entlüftungsbohrung kann ein Drosseln weitestgehend vermieden werden, jedoch trotzdem noch sichergestellt werden, dass eine gewisse Dämpfungsfunktion aufgebaut wird, welche verhindert, dass ein hartes Aufschlagen der Vorderseite, im Fall der Darstellung gemäß 6 der Unterseite, des zylindrischen Kolbenabschnittes 4 im Innern des Gehäuses am Boden der Kammer auftritt. Die dem Durchtrittsbereich 6 zugewandten Ringflächen 13, d. h. erster und zweiter Druckbeaufschlagungsbereich 10, 11 der zylindrischen Kolbenabschnitte 4 des Schiebekolbens 3 sind so dimensioniert, dass sie gleich groß sind. Dadurch wird erreicht, dass unabhängig vom Druck, mit welchem die Verbrennungsluft in den Durchtrittsbereich 6 im Innern des Gehäuses 2 des Hochdruckeinlassventils 1 eintritt, keine resultierenden axialen Kräfte hervorrufen. Damit kann unabhängig vom Druck der in den Brennraum einzulassenden Verbrennungsluft das Hochdruckeinlassventil lediglich mit einem entsprechenden Antrieb beispielsweise eines Nockens oder einer Nockenwelle gegen die Wirkung der Feder 22 geöffnet und unter Nutzung der Wirkung der Feder 22 zum Schließen des Hochdruckeinlassventils aufgebracht bzw. verwendet werden.
In 7 ist gezeigt, wie diese durch einen Nocken aufgebrachte Öffnungskraft F_N den Verschiebekolben 3 in die Kammer 19 eingetaucht, so dass die zu den Lufteintrittskanälen 17 führenden radial gerichteten Zuführbereiche in der Art einer Ringkammer geöffnet sind und die Verbrennungsluft aus dem Verbrennungsluftauslass 18 in den Zylinder bzw. Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann. Durch das Öffnen des Hochdruckeinlassventils 1 bildet sich die Kammer 19 am oberen zylindrischen Kolbenabschnitt 4 zur Führung des Schiebekolbens 3 im Gehäuse 2 an dem entsprechenden Führungsabschnitt 5 aus. Auch diese Kammer 19 ist mit einer Entlüftungsbohrung 20 verbunden, so dass bei Ausführen der Schließbewegung durch den Schiebekolben 3, d. h. in der Zeichnung bei einem Bewegen nach oben, die in der Kammer 19 befindliche Luft über die Entlüftungsbohrung 20 entweichen kann. Vorzugsweise sind die Lufteintrittskanäle 17 äquidistant angeordnet; es kann jedoch auch eine unregelmäßige Anordnung vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn dadurch die Luftströmung in den Brennraum zur Verbesserung der Gemischbildung verwendet werden soll.
8 zeigt eine Detailschnittansicht des Bereiches der Lufteintrittskanäle, d. h. des unteren Bereiches des Hochdruckeinlassventils 1, bei welchem in Abweichung zu der Ausführungsform gemäß 6 und 7 die Austrittskanäle 17 bzgl. der Längsachse des Schiebekolbens 3 divergierend angeordnet sind. Die anderen geometrischen Gegebenheiten entsprechen denen der 6 und 7.
In 9 ist ein Ausführungsbeispiel in Form eines Detailbereiches gemäß 8 dargestellt, wobei jedoch die Lufteintrittskanäle 17 bezogen auf die Längsachse des Schiebekolbens 3 konvergierend angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass bei einer einzigen Ausführungsform sowohl bezogen auf die Längsachse des Schiebekolbens 3 divergierende als auch konvergierende Lufteintrittskanäle 17 vorgesehen sind.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochdruckeinlassventils 1, dessen Grundaufbau bzgl. Gehäuse 2 und Federeinsatz den bisherigen Ausführungsbeispielen entspricht, so dass diese Teile nicht näher hier erneut beschrieben werden. Das gezeigte Hochdruckeinlassventil 1 befindet sich in seiner Schließposition 7 des Schiebekolbens 3. Der Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der Verbrennungslufteinlass 9 und der Verbrennungsluftauslass 18 in bezgl. der Längsachse des Gehäuses 2 des Hochdruckeinlassventils 1 unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Dabei wird die Verbrennungsluft unter hohem Druck über den Verbrennungslufteinlass 9, von einer nicht dargestellten Hochdruckleitung kommend angelegt. In der Schließposition 7 deckt der untere zylindrische Kolbenabschnitt 4 diesen Durchtrittsbereich 6 ab, so dass keine Verbrennungsluft in den Durchtrittsbereich 6 und schließlich in den Brennraum 25 (siehe 15 und 16) des Zylinders gelangen kann.
Dem Durchtrittsbereich 6 zugewandt sind zwei Ringflächen 13, welche die gleiche Größe haben, so dass unabhängig vom Druck der zugeführten Verbrennungsluft keine resultierenden Axialkräfte vorhanden sind. Eine Verschiebung des Schiebekolbens 3 ist damit lediglich gegen die Kraft der Feder 22 aufzubringen. Unterhalb der Vorderseite des großen zylindrischen Kolbenabschnittes 4 befindet sich wiederum die Kammer 19, so dass beim Verschieben des Schiebekolbens 3 ein Eintauchen in die Kammer 19 erfolgt und damit letztlich bei Ausführen des Öffnungshubes 23 die in 11 gezeigte Durchlassposition 8 des Schiebekolbens 3 erreicht wird. In der Durchlassposition 8 kann die Verbrennungsluft über den Verbrennungslufteinlass 9 von der unteren Ebene zur oberen Ebene der Ausnehmung des Durchtrittsbereiches 6 im Gehäuse 2 und schließlich zu dem Verbrennungsluftauslass 18 strömen, von wo aus die Verbrennungsluft direkt in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) strömen kann.
Damit eine zuverlässige Führung des Schiebekolbens 3 im Gehäuse 2 gewährleistet ist, ist der untere größere zylindrische Kolbenabschnitt 4 bis in die Kammer 19 hinein an formkongruent ausgebildeten Führungsabschnitten 5 geführt. Bei der Schließposition 7 gemäß 10 ist dieser zylindrische Kolbenabschnitt 4 dann in dem unteren Bereich und in dem Zwischenbereich an entsprechenden Führungsabschnitten 5 geführt, wobei der Zwischenbereich zwischen der unteren Ebene am Verbrennungslufteinlass 9 und dem Durchtrittsbereich in der oberen Ebene am Verbrennungsluftauslass 18 angeordnet. Und schließlich ist der kleinere zylindrische Kolbenabschnitt 4, der obere, welcher in Richtung auf den Federeinsatz angeordnet ist, an einem dritten Führungsabschnitt 5 gleitend geführt.
12a) und b) verdeutlichen mit einer Detailschnittansicht des Bereiches des Verbrennungslufteinlasses 9 des Hochdruckeinlassventils, dass der Strömungskanal vom Verbrennungslufteinlass 9 bis hin zum Durchtrittsbereich 6 nicht zwingend als zylindrische Bohrung ausgebildet sein muss, sondern, wie es in 12b) dargestellt ist, im Querschnitt eine langlochförmige Ausbildung aufweisen kann. Andere Querschnittsformen sind selbstverständlich möglich. In 12a) ist in Draufsicht die Ringfläche 13 gezeigt, deren Größe identisch mit der auf diese Ringfläche 13 weisenden Ringfläche des zweiten zylindrischen Kolbenabschnittes 4 (siehe 10 und 11) ausgebildet ist. Diese ovalen bzw. angepassten Querschnitte der Luftzuführung lassen einen vergrößerten Zuführungsquerschnitt zu, ohne dass das Ventil länger auszubilden ist.
In den 13a) und b) ist eine Detailschnittansicht des Bereichs des Verbrennungsluftauslasses 18 gezeigt, wobei wiederum der Schaft 14 und die Ringfläche 13 an dem zylindrischen Kolbenabschnitt 4 dargestellt sind. Auch für dieses Ausführungsbeispiel sind unterschiedliche Querschnittsformen des Verbrennungsluftkanals denkbar. In 13b) ist im Bereich zwischen den aufeinander zugewandten bzgl. der Druckwirkung gleich großen Ringflächen 13 der zylindrischen Kolbenabschnitte 4 eine den Durchschnittsbereich 6 vergrößernde Ringausnehmung dargestellt. Diese Ringausnehmung ist an einer Seite mit dem Verbrennungslufteinlass 9 und an der anderen Seite mit dem Verbrennungsluftauslass 18 (beides nicht gezeigt) verbunden. Diese ovalen bzw. angepassten Querschnitte der Luftzuführung lassen einen vergrößerten Zuführungsquerschnitt zu, ohne dass das Ventil länger auszubilden ist.
14 zeigt einen Schiebekolben 3, welcher einen vorderen zylindrischen Kolbenabschnitt 4 größerer axialer Länge und einen hinteren zylindrischen Kolbenabschnitt 4 kleinerer axialer Länge aufweist. Beide Ringflächen 13, welche aufeinander zugewandt sind und zwischen sich einen Abschnitt des Stegs 14 aufweisen, sind gleich groß, so dass bei Beaufschlagung dieses Zwischenbereiches, d. h. des Bereiches der aufeinander zuweisenden Ringflächen der beiden zylindrischen Kolbenabschnitte 4, gleich groß, so dass bei Beaufschlagung mit Verbrennungsluft selbst hohen Druckes keine resultierende axiale Kraftkomponente entsteht. Die Kolben des Schiebekolbens 3, d. h. die zylindrischen Kolbenabschnitte 4, weisen Kolben-Ringnuten 21 an ihrem Umfang in umlaufender Form auf, welche zur Aufnahme von Schmieröl geeignet sind, so dass ein Gleiten in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse 2 mit den entsprechenden Führungsabschnitten 5 verbessert wird, weil Eigenschaften eines geschmierten Gleitens realisiert werden können.
14b) zeigt ein zu 14a) im Wesentlichen analoges Ausführungsbeispiel eines Schiebekolben, bei welchem in die äußeren Flächen der zylindrischen Kolbenabschnitte 4 schraubenförmig umlaufende Kolben-Ringnuten 21 eingearbeitet sind. Auch diese Kolben-Ringnuten 21 sind so ausgebildet, dass Schmiermittel darin aufgenommen werden kann und die zylindrischen Kolbenabschnitte 4 zusammen mit den Führungsabschnitten gut geführt und gut geschmierte Gleitflächen ausbilden.
15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wie ein erfindungsgemäßes Hochdruckeinlassventil 1 in den Zylinderkopf 26 einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet werden kann. Das Hochdruckeinlassventil 1 ist mittels eines Nockens 28, welcher vorzugsweise zu einer Nockenwelle gehört, angetrieben, so dass bei Eingriff des Nockens 28 die im Federeinsatz vorhandene Feder zusammengedrückt werden kann, wodurch die Verbrennungsluft, welche über die Hochdruckleitung 27 zum Verbrennungslufteinlass 9 geführt wird und von dort über die dargestellte Durchlassposition durch das Hochdruckeinlassventil 1 in dessen Durchtrittsbereich 6 zum Verbrennungsluftauslass 18 gelangt, mit hohem Druck in den Brennraum 25 gelangt. Dies ist durch die Pfeilkette angedeutet, welche die Luftströmung der unter hohem Druck stehenden Verbrennungsluft charakterisiert. Links an der Oberseite des Bildes ist ein Auslassventil 29 gezeigt, welches sich im offenen Zustand befindet, so dass Brenngas in die Abgasleitung entweichen kann. Im Zylinder 25 ist ein Kolben 30 gezeigt, welcher mittels eines Kolbenbolzens 32 und eines Pleuels 31 mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Das Hochdruckeinlassventil 1 kann nun vorzugsweise so gesteuert werden, dass im Grunde genommen zu nahezu jeder beliebigen Position der Bewegung des Kolbens 30 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt während jeder gewünschten Position einzelne Mengen an Verbrennungsluft oder aber die für die Verbrennung im Brennraum 25 erforderliche Sauerstoffmenge durch die Verbrennungsluft in einem Öffnungsvorgang der Zylinder gefüllt werden kann.
Und schließlich zeigt 16 einen Zylinder 25 mit Zylinderkopf 26 gemäß 15, jedoch in einer etwas anders liegenden Schnittebene, bei welcher gezeigt ist, dass das Hochdruckeinlassventil 1 sich in seiner Schließposition 7 befindet. Aufgrund der anders gelegten Schnittebene ist die Einspritzdüse 33 mitgezeigt. Der Kolben 30 im Zylinder 25 ist mittels seines Pleuels 31 und über den Kolbenbolzen 32 mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Hochdruckeinlassventil
2: Gehäuse
3: Schiebekolben
4: Zylindrischer Kolbenabschnitt
5: Führungsabschnitt
6: Durchtrittsbereich
7: Schließposition
8: Durchlassposition
9: Verbrennungslufteinlass
10: erster Druckbeaufschlagungsbereich
11: zweiter Druckbeaufschlagungsbereich
12: Tellerventil / Schließteller
13: Ringfläche
14: Schaft
15: Führungssteg
16: leitschaufelartiger Steg
17: Lufteintrittskanäle
18: Verbrennungsluftauslass
19: Kammer
20: Entlüftungsbohrung
21: Kolben-Ringnuten
22: Feder
23: Öffnungshub Hochdruckeinlassventil
25: Brennraum / Zylinder
26: Zylinderkopf
27: Hochdruckleitung
28: Nocken / Nockenwelle
29: Auslassventil
30: Kolben
31: Pleuel
32: Kolbenbolzen
33: Einspritzdüse

Claims

Hochdruckeinlassventil (1) zum Einbringen von hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einen Brennraum (25) einer Verbrennungskraftmaschine, welches einen in einem Gehäuse (2) geführten Schiebekolben (3) mit zylindrischen Kolbenabschnitten (4) aufweist, deren axiale Länge auf axial sich erstreckende, dazu formkongruente Führungsabschnitte (5) im Gehäuse (2) derart abgestimmt sind, dass bei axialer Verschiebung des Schiebekolbens (3) zwischen den Führungsabschnitten im Gehäuse (2) angeordnete Durchtrittsbereiche (6) für Verbrennungsluft in einer Schließposition (7) gesperrt sind und keine Verbrennungsluft in den Brennraum (25) einlassen und bei axialer Verschiebung in eine Durchlassposition (8) Verbrennungsluft durch einen Verbrennungslufteinlass (9) durch den Durchtrittsbereich (6) in den Brennraum (25) einlassen, wobei der Schiebekolben (3) im Durchtrittsbereich (6) zwei aufeinander zugewandte, als erster (10) und zweiter Druckbeaufschlagungsbereich (11) ausgebildete Bereiche aufweist, deren in eine Ebene projizierte Flächen gleich groß sind.
Hochdruckeinlassventil (1) zum Einbringen von hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einen Brennraum (25) einer Verbrennungskraftmaschine, welches einen in einem Gehäuse (2) geführten Schiebekolben (3) mit zylindrischen Kolbenabschnitten (4) aufweist, deren axiale Länge auf in axial sich erstreckende, dazu formkongruente Führungsabschnitte (5) im Gehäuse (2) derart abgestimmt sind, dass bei axialer Verschiebung des Schiebekolbens (3) zwischen den Führungsabschnitten (5) angeordnete Durchtrittsbereiche (6) für Verbrennungsluft in einer Schließposition (7) gesperrt sind und keine Verbrennungsluft in den Brennraum (25) einlassen und bei axialer Verschiebung in eine Durchlassposition (8) Verbrennungsluft durch einen Verbrennungslufteinlass (9) durch die Durchtrittsbereiche (6) in den Brennraum (25) einlassen, wobei der Schiebekolben (3) in seinem Durchtrittsbereich (6) zwei aufeinander zugewandte, als erster (10) und zweiter Druckbeaufschlagungsbereich (11) ausgebildete Bereiche aufweist, deren in eine Ebene projizierte Flächen unterschiedlich groß sind.
Hochdruckeinlassventil (1) zum Einbringen von hochvorverdichteter Verbrennungsluft in einen Brennraum (25) einer Verbrennungskraftmaschine, welches einen in einem Gehäuse (2) geführten Schiebekolben (3) mit einem zylindrischen Kolbenabschnitt (4) aufweist, dessen axiale Länge auf einen axial sich erstreckenden, dazu formkongruenten Führungsabschnitt (5) im Gehäuse (2) derart abgestimmt ist, dass bei axialer Verschiebung des Schiebekolbens (3) der im Führungsabschnitt (5) geführte Kolbenabschnitt (4) einen im Gehäuse (2) angeordneten Durchtrittsbereich (6) für Verbrennungsluft in einer Schließposition (7) den Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum (25) sperrt und in einer Durchlassposition (8) den Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum (25) freigibt, wobei der Schiebekolben (3) im Durchtrittsbereich (6) zwei aufeinander zugewandte, als erster (10) und zweiter Druckbeaufschlagungsbereich (11) ausgebildete Bereiche aufweist, deren in eine Ebene projizierte Flächen senkrecht zur Längsachse des Schiebekolbens (3) gleich groß sind oder gering voneinander abweichen, und der erste Druckbeaufschlagungsbereich (10) in der Art eines Tellerventils (12) und der zweite Druckbeaufschlagungsbereich (11) als Ringfläche (13) ausgebildet sind.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste Druckbeaufschlagungsbereich (10) mit seiner Kontur am Verbrennungsluftauslass (18) für den Einlass der Verbrennungsluft in den Brennraum (25) in der Art eines Tellerventils (12) und der zweite, dazu gegenüberliegende Druckbeaufschlagungsbereich (11) als Ringfläche (13) ausgebildet ist.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 3 oder 4, welches eine ebene Ringfläche (13) aufweist.
Hochdruckeinlassventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der erste Druckbeaufschlagungsbereich (10) radial sich zwischen einem Schaft (14) und dem Führungsabschnitt (5) erstreckende Führungsstege (15) aufweist.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 6, bei welchem der erste Druckbeaufschlagungsbereich (10) zwischen Schaft (14) und Schließteller (12) zumindest mit einer Richtungskomponente in axialer Richtung des Schiebekolbens (3) sich erstreckende leitschaufelartige Stege (16) zum Erzielen einer definierten Richtung der Verbrennungsluft beim Einlassen in den Brennraum (25) aufweist.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste (10) und der zweite Druckbeaufschlagungsbereich (11) ihrem jeweiligen axial sich erstreckenden zylindrischen Kolbenabschnitt (4) zugeordnet sind, welcher im jeweiligen Führungsabschnitt (5) im Gehäuse (2) geführt ist und den Durchtrittsbereich (6) begrenzen, wobei der sich vom ersten Druckbeaufschlagungsbereich (10) erstreckende zylindrische Kolbenabschnitt (4) bei der axialen Verschiebung des Schiebekolbens (3) im Gehäuse (2) angeordnete Lufteintrittskanäle (17) öffnet oder schließt.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 8, bei welchem die Lufteintrittskanäle (17) im Gehäuse (2) sich ringförmig mit definiertem Abstand zueinander in axialer Richtung, in zueinander konvergierender Richtung oder in zueinander divergierender Richtung auf den Brennraum (25) erstrecken.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der durch den ersten (10) und den zweiten Druckbeaufschlagungsbereich (11) begrenzte Durchtrittsbereich für die Verbrennungsluft im Gehäuse (2) einen Verbrennungslufteinlass (9) und einen Verbrennungsluftauslass (18) aufweist, welche Bereiche in axialer Richtung des Schiebekolbens (3) versetzt zueinander angeordnet sind, wobei der Verbrennungslufteinlass (9) mittels eines sich von dem ersten Druckbeaufschlagungsbereich (10) erstreckenden, im Gehäuse (2) in dem Führungsabschnitt (5) geführten zylindrischen Kolbenabschnittes (4) je nach Position des Schiebekolbens (3) für die Verbrennungsluft gesperrt oder geöffnet wird.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 10, bei welchem die den Druckbeaufschlagungsbereichen (10, 11) jeweils zugeordneten zylindrischen Kolbenabschnitte (4) bei Verschiebung des Schiebekolbens (3) in jeweilige Kammern (19) im Gehäuse (2) eintauchen, welche Entlüftungsbohrungen (25) aufweisen, über welche beim Eintauchen der zylindrischen Kolbenabschnitte (4) in die jeweilige Kammer (19) unter Druck gesetzte Luft entweicht.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem der Verbrennungslufteinlass (9) und/oder der Verbrennungsluftauslass (18) einen kreisförmigen, länglichen oder elliptischen Querschnitt aufweist bzw. aufweisen.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 12, bei welchem die zylindrischen Kolbenabschnitte (4) in der Art von schmiermittelaufnehmenden Kolben-Ringnuten (21) ausgebildet sind.
Hochdruckeinlassventil (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die in eine Ebene projizierten Flächen des ersten (10) und des zweiten Druckbeaufschlagungsbereiches (11) maximal 20 % voneinander verschieden sind.
Hochdruckeinlassventil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welchem der Schiebekolben (3) so ausgebildet ist, dass dieser zumindest am Ende seiner Schließbewegung dem Tellerventil (12) eine radiale Bewegungskomponente verleiht.
Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf (26) angeordneten Hochdruckeinlassventil (1) zum Einlassen von Verbrennungsluft mit hohem Druck in einen Brennraum (25) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, welches in der Art eines Einlassventils zwischen einer Hochdruckleitung (27) und dem Brennraum (25) angeordnet ist und mittels welchem die Verbrennungsluft von einer Hochdruckleitung (27) über einen Durchtrittsbereich (6) des Hochdruckeinlassventils (1) in den Brennraum (25) einlassbar ist, wobei das Hochdruckeinlassventil (1) bezogen auf die Längsachse des Zylinders (25) im Zylinderkopf (26) stehend angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinderkopf (27) angeordneten Hochdruckeinlassventil (1) zum Einlassen von Verbrennungsluft mit hohem Druck in einen Brennraum (25) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, welches in der Art eines Einlassventils zwischen einer Hochdruckleitung (27) und dem Brennraum (25) angeordnet ist und mittels welchem die Verbrennungsluft von einer Hochdruckleitung (27) über einen Durchtrittsbereich (6) des Hochdruckeinlassventils (1) in den Brennraum (25) einlassbar ist, wobei das Hochdruckeinlassventil (1) bezogen auf die Längsachse des Zylinders (25) im Zylinderkopf (26) liegend angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 16 oder 17, bei welcher der Schiebekolben (3) des Hochdruckeinlassventils (1) mit einer Feder (22) belastet ist und zum Verschieben seines Schiebekolbens (3) aus einer einen Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum (25) sperrenden in eine den Durchtritt von Verbrennungsluft in den Brennraum freigebenden Position ein gegen die Federkraft wirkender Nocken einer Nockenwelle vorgesehen ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welcher das mit einem Druck im Bereich von 2 bis 20 MPa arbeitende Hochdruckeinlassventil (1) derart steuerbar und die Verbrennungsluft derart in den Zylinder (25) einlassbar ist, dass für einen Ladungswechsel bei einem Viertaktmotor kein separater Takt erforderlich ist und dass Gemischbildung im Zylinder (25) über den Druck, mit welchem die Verbrennungsluft über das Hochdruckeinlassventil (1) in den Brennraum (25) eingelassen wird, hinsichtlich der eingespritzten Kraftstoffmenge steuerbar ist.