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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine
mit drei wenigstens annähernd in einer Reihe liegenden Einlaßventilen, die durch
eine gemeinsame über die Ventile hinwegreichende Ventilbrücke betätigt werden, wobei
die Ventilbrücke im Bereich des in einer Führungsbüchse für die Ventilbrücke und
vorzugsweise mittig zwischen den beiden anderen Ventilen liegenden Ventils durch
einen in der Ventilbrücke angeordneten, gleichachsig mit dem Schaft des mittleren
Ventils liegenden Schaft geführt ist.
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Eine solche Bauart eines Ventilantriebs wurde bisher ausschließlich
für Großmotoren vorgeschlagen, bei denen in jedem Zylinderkopf drei oder eine noch
größere ungerade Anzahl von Einlaßventilen nebeneinander mit zur Zylinderachse parallelen
Ventilschäften angeordnet sind, die durch eine gemeinsame Ventilbrücke simultan
bewegt werden (französische Patentschrift 923170); hierzu liegt über dieser Brücke
ein Nocken der Ventilantriebswelle. Die Ventilbrücke ist mit einem Schaft versehen,
der in den hohlen Schaft des mittig liegenden Einlaßventils eingeschraubt ist, wodurch
die Brücke an der Führung dieses Ventils in einer in den Zylinderkopfboden eingesteckten
Büchse teilhat. Diese Art der Führung der Brücke ist nur dort anwendbar, wo das
mittig liegende Ventil und vor allem dessen Schaft groß ausgebildet sein kann, es
sich also um ein Einlaßventil für die Verbrennungsluft oder ein Kraftstoffluftgemisch
handelt.
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Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit der Ausbildung eines für
Gasmotoren besonders geeigneten Ventilantriebs. Bei Gasmotoren und Zweistoffmotoren
erfolgt die Gaszufuhr zum Zylinder üblicherweise über ein eigenes Gasventil, welches
entweder durch einen separaten Nockentrieb oder einen vom Kipphebel des Einlaßventils
abgeleiteten Antrieb gesteuert wird. Der Nachteil solcher Steuerungssysteme besteht
einerseits in dem zum Teil erheblichen baulichen Aufwand und andererseits in der
Schwierigkeit, das Gasventil insbesondere bei mehrventiligen Zylinderköpfen mit
seinem Antrieb am Zylinderkopf unterzubringen.
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Ein Ventilantrieb der oben genannten Art ist in der deutschen Auslegeschrift
1179 764 dargestellt und beschrieben. Dieser bekannte Ventilantrieb weist zwei Einlaß-
und zwei Auslaßventile auf, die je paarweise über eine Ventilbrücke betätigt werden.
Hierbei erfolgt der Ventilantrieb über drei gleichachsig gelagerte, von je einem
Nocken der gemeinsamen Nockenwelle gesteuerte Kipphebel, von denen einer mit der
Ventilbrücke der Einlaßventile, der zweite mit der Ventilbrücke der Auslaßventile
und der dritte mit dem Gasventil zusammenwirkt, welches etwa in der Längsmittelebene
der Brennkraftmaschine und außermittig in bezug auf die Zylinderachse angeordnet
ist. Die Schwenkachse der Kipphebel schließt mit der Längsmittelebene der Maschine
einen spitzen Winkel ein. Bei dieser bekannten Ausführung ist nachteilig, daß die
einzelnen Kipphebel sehr unterschiedliche Abmessungen und Längenverhältnisse ihrer
Arme aufweisen, so daß eine optimale Auslegung aller drei Nockentriebe unmöglich
ist und Kompromisse geschlossen werden müssen. Außerdem muß wegen der beengten räumlichen
Verhältnisse die ungünstige stark exzentrische Anordnung des Gasventils in Kauf
genommen werden. Die schrägliegenden Kipphebelachsen vereiteln- außerdem die Anwendung
einer über alle Zylinder durchlaufenden Kipphebelwelle.
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Diese Unzulänglichkeiten der bekannten Konstruktionen werden durch
die vorliegende Erfindung vermieden. Ihr liegt als Problem die Schaffung eines Ventiltriebs
zugrunde, der eine gedrängte Bauweise ermöglicht und dennoch eine optimale Auslegung
des Nockentriebs zuläßt. Außerdem soll eine günstigere Anordnung des Gasventils
erzielt werden. Die Erfindung trägt dabei dem Umstand Rechnung, daß sich die Ventile
je nach ihrer Funktion als Einlaßventil oder als Gasventil in der Größe erheblich
voneinander unterscheiden und das stets kleine Gasventil gegen exzentrische Belastungen
und Querkräfte besonders empfindlich ist.
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Erfindungsgemäß wird das Problem bei einem Ventilantrieb der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Sitzfläche und die Führung für das mittlere
als Gasventil ausgebildete Einlaßventil in der von außen in den Zylinderkopf einschiebbaren
Führungsbüchse für die Ventilbrücke zwischen den Schäften der beiden Einlaßventile
für Verbrennungsluft angeordnet ist und der Führungsschaft der Ventilbrücke unmittelbar
in der Führungsbüchse gleitet.
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Bei dieser Ausbildung werden die Vorteile der Raumeinsparung und der
Aufwandverminderung, die aus dem Fortfall eines getrennten Antriebs für das Gasventil
und die beiden Einlaßventile für die Verbrennungsluft folgen, mit den Vorteilen
der größeren Freizügigkeit hinsichtlich der Anordnung der Ventile im Zylinderkopf
sowie für die Auslegung der Kipphebelmechanik verbunden. Das Gasventil und die Führung
der Ventilbrücke bilden eine bauliche Einheit, die wegen ihrer kleinen Abmessungen
leicht ein-und ausgebaut werden kann. Gegenüber dem eingangs erwähnten bekannten
Vorschlag zur Verschraubung der Ventilbrücke mit dem Schaft des zentralen Einlaßventils
ist nach der Erfindung jede Rückwirkung der an den außenliegenden Ventilen wirksamen
voneinander meist verschiedenen Federkräfte auf das Gasventil ausgeschlossen. Die
auf die Ventilbrücke ausgeübte Ventilbetätigungskraft wird gleichmäßig auf die beiden
Einlaßventile und das Gasventil übertragen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an der Ventilbrücke koaxial
zum Gasventil ein Druckstück angeordnet sein, das mit dem Schaftende des Gasventils,
allenfalls unter Zwischenschaltung eines Federelements, zusammenarbeitet. Vermittels
dieses Druckstücks ist die Justierung des auf das Gasventil einwirkenden Antriebs
gegenüber den außenliegenden Einlaßventilen in einfacher Weise möglich.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch den Zylinderkopf
einer mit dem Ventilantrieb gemäß der Erfindung ausgerüsteten Brennkraftmaschine,
F i g. 2 einen Horizontalschnitt hierzu gemäß der Linie II-II in F i g. 1 und F
i g. 3 ein Ventilhubdiagramm zu dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2.
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Im Zylinderkopf 1 sind die beiden Einlaßventile 2 symmetrisch in bezug
auf die Längsmittelebene der Brennkraftmaschine angeordnet. Ihr Antrieb erfolgt
in üblicher Weise von der nicht dargestellten Nockenwelle über den Kipphebel 4 und
die Ventilbrücke 3. Die Ventilbrücke 3 besitzt einen mittig angeordneten
hohlzylindrischen
Schaft 16. Dieser ist in einer im wesentlichen zylindrischen Führungsbüchse 5 gleitbar
geführt, welche in eine entsprechende Bohrung des Zylinderkopfes 1 unter Beilage
von Dichtringen 14 eingesetzt ist. Innerhalb der Führungsbüchse 5 befindet sich
das Gasventil 7 mit seiner Ventilführung 6, die in die zentrale Bohrung der Führungsbüchse
5 eingesetzt ist und sich mit einem Kragen an dieser abstützt. Die Abdichtung des
Gasventils 7 besorgt der Dichtring 15, der in einer Ringnut in der Mittelbohrung
der Ventilführung 6 angeordnet ist.
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Die Führungsbüchse 5 trägt an ihrem inneren, in den Ansaugraum von
den Einlaßventilen hineinragenden Ende den ringförmigen Sitz 17 des Gasventils 7
und weist im Bereich zwischen Sitz 17 und Ventilführung 6 vier radiale Durchbrechungen
8 auf, über die die Gaszufuhr zum Zylinder erfolgt. Die Ventilfeder 9 des Gasventils
7, welche sich an dem mit dem Ventilschaftende 18 verbundenen Federteller
19 abstützt, befindet sich ebenfalls innerhalb des hohlen Schafts 16 der Ventilbrücke
3.
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Die über den Kipphebel 4 eingeleitete Abwärtsbewegung der Ventilbrücke
3 wird über ein Druckstück 10 auf das Schaftende 18 des Gasventils 7 und über die
Einstellschrauben 10' auf die beiden Einlaßventile 2 übertragen. Beim Niedergehen
des Kipphebels 4 wird somit das Gasventil 7 gleichzeitig mit den beiden Einlaßventilen
2 nach unten gedrückt und geöffnet. Um zu verhindern, daß bereits während der Spülperiode
S (F i g. 3) Gas in den Zylinder einströmt und ungenützt durch den Auslaß entweicht,
ist am Gasventil 7 ein Kragen 11 vorgesehen, welcher in der ersten Phase der Ventilöffnungsbewegung
den Gaseintritt in den Zylinder sperrt. Die Einströmung des Gases erfolgt erst dann,
wenn die Ventilkante 12 die Sitzkante 13 passiert hat. Im Diagramm der F
i g. 3 sind die Hübe der Auslaßventile (voll ausgezogene Linie) und der gemeinsame
Hub der Einlaßventile für Verbrennungsluft und des Gasventils (gestrichelt eingezeichnete
Linie) als Ordinaten über dem Kurbelwinkel aufgetragen. Der maximale Ventilhub ist
mit h bezeichnet. Die Spülperiode S erstreckt sich über den Bereich der Überschneidung
der beiden Kurven vor und nach dem oberen Totpunkt. Durch die oben beschriebene
Maßnahme wird der Beginn der Gaseinblaseperiode G so weit verzögert, daß er mit
dem Ende der Spülperiode S zusammenfällt. An Stelle der beschriebenen Maßnahme kann
eine ebensolche Verzögerung der Gaseinblasperiode aber auch durch eine andere, in
der Zeichnung nicht dargestellte Ausführung erzielt werden, bei der zwischen dem
Druckstück 10 und dem Schaftende 18 des Gasventils ein Federelement eingeschaltet
ist. Hub, Vorspannung und Federkraft dieses Federelements sind dann so zu wählen,
daß beim Abwärtsgang der Ventilbrücke 3 die Federkraft dieses Federelements von
einem Kleinstwert ausgehend ansteigt und am Ende des Federhubs einen Wert annimmt,
der annähernd der Vorspannung der Ventilfeder 9 entspricht. Erst von dieser Stellung
an setzt beim weiteren Abwärtsgang der Ventilbrücke 3 die Öffnungsbewegung auch
des Gasventils 7 ein. Zweckmäßigerweise kann während der Öffnungsbewegung des Gasventils
eine kraftschlüssige Mitnahme durch Anschläge od. dgl. erfolgen.