DE19835403C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck arbeitenden Ventils - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck arbeitenden VentilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen der
Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck arbeitenden Ventils, insbesondere eines
Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft weiter eine
Vorrichtung zum Öffnen eines Ventils.
Aus der DE 30 24 109 C2 ist eine ohne Nockenwellen arbeitende Vorrichtung zum Betätigen
eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine bekannt. An dem Schaft des La
dungswechselventils ist eine Ankerplatte befestigt, die bei voll geöffneter Stellung des Ventils
in Anlage an einem Elektromagneten und in Schließstellung des Ventils in Anlage an einen
anderen Elektromagneten gelangt. Die Ankerplatte bildet zusammen mit dem Ventil und zwei
gegensinnig wirkenden Federn ein Schwingsystem, das durch Aktivierung eines
Elektromagneten in einer Endlage gehalten ist, bei Abschalten des Elektromagneten in
Richtung zur anderen Endlage schwingt und dort durch Aktivieren des anderen Elektromag
neten gehalten wird.
Solche nockenwellenlosen, elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen für die Ladungs
wechselventile einer Brennkraftmaschine haben den Vorteil, daß die Steuerzeiten weitgehend
frei variabel wählbar sind, wodurch Verbrauchsvorteile erzielt werden und die Abgasqualität
günstig beeinflußt werden kann. Ein Problem solcher Betätigungsvorrichtungen liegt darin,
daß die Öffnung des Ventils durch Druck im Arbeitsraum- bzw. Brennraum stark
beeinträchtigt wird. Ein Auslaßventil muß beispielsweise in bestimmten Betriebsphasen
bereits geöffnet werden, wenn im Brennraum noch ein hoher Arbeitsdruck vorhanden ist.
Dieser hohe Arbeitsdruck muß durch die Feder, die das Ventil in Öffnungsrichtung bewegt,
überwunden werden, wodurch dem durch die Federn gegebenen mechanischen Schwing
system Energie entzogen wird, die über die Elektromagnete nachgespeist werden muß. Der
Elektromagnet, der das Ventil in voll geöffneter Stellung fängt, muß verhältnismäßig groß
ausgelegt werden, damit das Fangen möglich ist. Alternativ müssen die Federn sehr stark sein,
was hohe Haltekräfte und damit große Elektromagneten erfordert.
Aus dem JP-Abstract 57-76215 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Auslaßkanal bekannt,
in dem zusätzlich zu einem Auslaßventil ein Hilfsventil angeordnet ist. Das Hilfsventil ist mit
einem Kolben verbunden, der in einer im Zylinderkopf ausgebildeten Kammer arbeitet. Die
Kammer ist über einen Durchlaß, in dem ein Elektromagnetventil angeordnet ist, mit dem
Arbeitsraum des Zylinders verbunden. Beim Gaswegnehmen wird das Elektromagnetventil
geöffnet, so daß der Hilfskolben vor dem oberen Totpunkt des im Zylinder arbeitenden
Arbeitskolbens infolge des sich in der Kammer aufbauenden Drucks öffnet und der Druck aus
dem Arbeitsraum entweicht. Damit wird die Bremswirkung des Motors erhöht, da der
Arbeitskolben nur Kompressionsarbeit verrichtet und die nachfolgende Expansionsarbeit in
dem Auslaßkanal verpufft.
JP-Abstract und OS 4-1404 A zeigen ein Einlaßventil bzw. ein Auslaßventil einer
Brennkraftmaschine, dessen Schaft mit einem bis zum Ventilteller reichenden Mantel
versehen ist. Der Zylinderkopf ist mit einem Kanal zum Zuführen von Druckluft aus einer
externen Quelle versehen, der in den Mantel umgebenden Luftkammern endet. Bei Öffnung
des Ventils kommen Durchlässe in dem Mantel in Überdeckung mit den Luftkammern, so
daß ein durch einen Zwischenraum zwischen dem Mantel und dem Ventilschaft strömender
Druckluftstrahl den Ventilsitz und den entsprechenden Bereich des Ventiltellers von
Ablagerungen befreit.
Aus der DE-PS 190 915 ist eine Vorrichtung zur Entlastung der Einlaßsteuerung von
Zweitaktmaschinen bekannt, bei der am Schaft eines Einlaßventils ein Gegen- bzw.
Entlastungskolben angeordnet ist. Der Außenumfang des Entlastungskolbens ist in einem
Gehäuse geführt, das ein Gassteuerschiebegehäuse fortsetzt und eine Trennwand aufweist, so
daß der Entlastungskolben gegen eine geschlossene Kammer arbeitet, die über eine Leitung
mit der Atmosphäre verbunden ist.
In der US 1,218,487 ist eine Brennkraftmaschine mit einem bezüglich der an ihm
wirkenden Druckkräfte ausgeglichenen Auslaßventil beschrieben. Dazu weist das als
nockengesteuertes Tellerventil ausgebildete Auslaßventil einen weiteren Teller auf, der in
einer vom Auslaßkanal ausgehenden, ihn umschließenden, zylindrischen Ausnehmung
arbeitet, die über einen Kanal mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Die Mündung des Kanals in dem Brennraum ist derart, daß sie vom Kolben in der Nähe
von dessen unterem Totpunkt freigegeben wird. Die Funktion ist derart, daß das
Auslaßventil bei Freigabe des Kanals durch den sich in der Nähe des unteren Totpunktes
bewegenden Kolben durch Beaufschlagen sowohl des Haupttellers als auch des Hilfstellers
mit dem in dem Brennraum wirkenden Druck ausgeglichen ist, so daß es von dem
Nockentrieb nur gegen die Kraft der Ventilfeder geöffnet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unter
stützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck öffnenden Ventils, insbesondere
eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine, zu schaffen, mit welchem bzw.
welcher das Ventil auch dann sicher und mit geringem Energieeinsatz öffenbar ist, wenn es
gegen einen Überdruck im Arbeitsraum geöffnet werden muß.
Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der infolge eines im Arbeitsraum herrschenden Überdrucks bei Öff
nungsbeginn des Ventils einsetzenden Strömung aus dem Arbeitsraum in den Strömungs
kanal Energie entzogen, die zur Unterstützung der weiteren Öffnung des Ventils genutzt
wird. Auf diese Weise ist die zum Öffnen des Ventils gegen den Überdruck im Arbeits
raum erforderliche Energie vermindert.
Der Anspruch 2 ist auf eine Vorrichtung zum Öffnen eines Ventils gerichtet, die den dies
bezüglichen Teil der Erfindungsaufgabe löst.
Die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 2 wird mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5 in
vorteilhafter Weise weitergebildet.
Der Anspruch 6 kennzeichnet eine weitere Vorrichtung zur Lösung des diesbezüglichen
Teils der Erfindungsaufgabe.
Die Erfindung ist nicht nur für elektromagnetisch betätigte Ladungswechselventile von
Brennkraftmaschinen einsetzbar; sie eignet sich auch für konventionell betätigte Ladungs
wechselventile, da mit der Erfindung die Betätigungsenergie herabgesetzt werden kann.
Die Erfindung eignet sich des weiteren auch zum Einsatz bei Ventilen von Pumpen oder
sonstigen Steuerorganen, die gegen Überdruck öffnen müssen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten dargestellt.
Es stellen dar:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines im Zylinderkopf einer Brennkraftma
schine angeordneten Ventils mit einem Strömungsleitteil und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemä
ßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes 6, der einen Auslaß
kanal 8 aufweist, der von einem Brennraum bzw. Arbeitsraum 10 ausgeht.
In der Mündung des Auslaßkanals 8 in den Arbeitsraum 10 ist ein Ventilsitzring 12 ange
ordnet, der mit dem Ventilteller 14 eines Ventils 16 zusammenwirkt, dessen Schaft 18 den
Auslaßkanal 8 durchragt und in einer Führungsbuchse 20 im Zylinderkopf 6 geführt ist.
Zwischen dem Zylinderkopf 6 und dem Schaft 18 stützt sich eine nicht dargestellte Ventil
schließfeder ab.
Die bisher beschriebene Anordnung ist in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise an
sich bekannt und wird daher nicht mehr erläutert. Die Betätigungseinrichtung für das Ven
til 16 kann konventionell mittels Nockenwelle, Stössel, Kipphebel usw. erfolgen, oder hy
draulisch, elektromagnetisch oder pneumatisch ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist an dem Ventil 16 ein das Ventil umschließendes Strömungsleitteil 24
befestigt, das zum Ventilsitzring 12 bzw. Außenumfang des Ventiltellers 14 hin in einem
Umfangsrand 26 endet und zum Zylinderkopf 6 hin in einem Umfangsrand 28 endet.
Der Zylinderkopf 6 ist mit einer Sacköffnung 30 ausgebildet, die konzentrisch zu dem
Ventilschaft 18 verläuft und in die der Umfangsrand 28 des Strömungsleitteils 24 einragt.
Die Tiefe der Sacköffnung 30 ist derart, daß der Umfangsrand 28 des Strömungsleitteils
24 sich in geschlossenem Zustand des Ventils 16 in der Nähe des Bodens 32 der Sacköff
nung 30 befindet. Der Außendurchmesser des Umfangsrandes 28 entspricht etwa dem In
nendurchmesser der Sacköffnung 30 bzw. ist geringfügig kleiner, so daß der Umfangsrand
28 mit der Innenseite der Sacköffnung in Art einer Spaltdichtung zusammenwirkt.
Der ventiltellerseitige Umfangsrand 26 des Strömungsleitteils 24 ist derart ausgebildet, daß
er mit der Rückseite des Ventiltellers 14 einen Ringspalt 35 bildet, der eine bei Öffnung
des Ventils 16 aus dem Arbeitsraum austretende Strömung in Art der Öffnung eines Pitot-
Rohres zur Messung eines Strömungsgesamtdruckes erfaßt. Im dargestellten Beispiel ragt
der Umfangsrand 26 im geschlossenen Zustand des Ventils 16 in einen zylindrischen Be
reich 34 des Ventilsitzrings 12 oder der Mündung des Auslaßkanals 8 ein, wobei der In
nendurchmesser des zylindrischen Bereiches 34 etwa dem Außendurchmesser des Um
fangsrandes 26 entspricht.
Das Strömungsleitteil 24 ist derart ausgebildet, daß zwischen ihm und dem Außenum
fang des Ventils 16 ein Strömungsweg 36 besteht, wobei der Abstand zwischen dem Strö
mungsleitteil 24 und dem Ventil 16 im engsten Bereich des Strömungsweges beispielsweise
in der Größenordnung von 0,5 mm liegt.
Das Strömungsleitteil 24 kann ein Blechformteil aus hochtemperaturfestem Blech sein und
ist mit dem Ventil 16 beispielsweise in einzelnen Schweißpunkten 38 verschweißt.
Die Funktion des Strömungsleitteils 24 ist folgende:
Es sei angenommen, das Ventil 16 befinde sich in seiner Schließstellung und im Arbeitsraum herrsche ein Druck pzyl, der größer ist als der Druck im Auslaßkanal 8. Wird das Ventil 16 nun geringfügig geöffnet, so wird zunächst ein Großteil des zwischen der konischen Fläche des Ventiltellers 14 und der konischen Fläche des Ventilsitzrings 12 entstehenden Strömungsquerschnitts von dem zwischen dem Umfangsrand 26 und der Rückseite des Ventiltellers 14 gebildeten Ringspalt 35 ausgefüllt, so daß die infolge des Überdrucks entstehende Strömung aus dem Arbeitsraum 10 heraus von dem Ringspalt 35 aufgenommen wird und in den Strömungsweg 36 zwischen dem Strömungsleitteil 24 und dem Ventil 16 geleitet wird. Dies führt dazu, daß in der Sacköffnung 30 nach kürzester Zeit ebenfalls zumindest annähernd der Druck pzyl herrscht. Durch zweckentsprechende Ausbildung des Ringspaltes 35 nach Art der Eintrittsöffnung eines Pitot-Rohres wird von Δp dem Ringspalt 35 auch bei weiterer Ventilöffnung der Gesamtdruck der Strömung erfaßt und der Sacköffnung zugeleitet. Ein geringer Abströmquerschnitt aus der Sacköffnung 30 heraus, wenn der Umfangsrand 28 mit der Innenseite der Sacköffnung 30 vorteilhafterwei se in Art einer Spaltdichtung (Reibungsfreiheit) zusammenwirkt, ist ohne wesentlichen Ein fluß auf die Druckverhältnisse in der Sacköffnung 30.
Es sei angenommen, das Ventil 16 befinde sich in seiner Schließstellung und im Arbeitsraum herrsche ein Druck pzyl, der größer ist als der Druck im Auslaßkanal 8. Wird das Ventil 16 nun geringfügig geöffnet, so wird zunächst ein Großteil des zwischen der konischen Fläche des Ventiltellers 14 und der konischen Fläche des Ventilsitzrings 12 entstehenden Strömungsquerschnitts von dem zwischen dem Umfangsrand 26 und der Rückseite des Ventiltellers 14 gebildeten Ringspalt 35 ausgefüllt, so daß die infolge des Überdrucks entstehende Strömung aus dem Arbeitsraum 10 heraus von dem Ringspalt 35 aufgenommen wird und in den Strömungsweg 36 zwischen dem Strömungsleitteil 24 und dem Ventil 16 geleitet wird. Dies führt dazu, daß in der Sacköffnung 30 nach kürzester Zeit ebenfalls zumindest annähernd der Druck pzyl herrscht. Durch zweckentsprechende Ausbildung des Ringspaltes 35 nach Art der Eintrittsöffnung eines Pitot-Rohres wird von Δp dem Ringspalt 35 auch bei weiterer Ventilöffnung der Gesamtdruck der Strömung erfaßt und der Sacköffnung zugeleitet. Ein geringer Abströmquerschnitt aus der Sacköffnung 30 heraus, wenn der Umfangsrand 28 mit der Innenseite der Sacköffnung 30 vorteilhafterwei se in Art einer Spaltdichtung (Reibungsfreiheit) zusammenwirkt, ist ohne wesentlichen Ein fluß auf die Druckverhältnisse in der Sacköffnung 30.
Die Druckerhöhung Δp bewirkt am Ventil 16 eine zusätzliche Öffnungskraft Δp.F, wo
bei F die wirksame Fläche ist, d. h. die durch den Umfangsrand 28 begrenzte Fläche ab
züglich der Querschnittsfläche des Schaftes 18. Je nach Durchmesser des Umfangsrandes
28 läßt sich somit eine mehr oder weniger große Zusatzkraft erzeugen, die den Überdruck
im Arbeitsraum kompensiert oder sogar überkompensiert. Diese Zusatzkraft setzt ein und
hält an, solange im Arbeitsraum ein Druck pzyl herrscht, der größer ist als der Druck im
Auslaßkanal 8. Auf diese Weise wird die Energie der Strömung aus dem Arbeitsraum zur
Unterstützung der Öffnung des Ventils 16 genutzt.
Die Ausbildung kann derart sein, daß bei weiterer Öffnung des Ventils 16 der Umfangsrand
26 den Ausströmquerschnitt unmittelbar in den Auslaßkanal 8 zunehmend frei gibt,
wobei der Umfangsrand 28 die Sacköffnung 30 zunächst weiterhin verschließt und erst bei
größerem Ventilhub aus der Sacköffnung 30 herausgelangt.
Insgesamt ist, wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, mit dem Strömungsleitteil 24 eine
Vorrichtung geschaffen, die die zur Öffnung des Ventils 16 gegen einen Überdruck im Ar
beitsraum 10 erforderliche Energie herabsetzt, indem der Überdruck der Rückseite des
Ventils 16 zugeführt wird und dort eine Kraft in Öffnungsrichtung herbeiführt. Dabei funk
tioniert das Strömungsleitteil 24 nicht nur unter Ausnutzung statischen Drucks, sondern
nutzt auch die Strömungsenergie.
Fig. 2 zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Unter
stützung der Öffnungsbewegung des Ventils, die vorwiegend unter Ausnutzung statischen
Drucks funktioniert.
Das Ventil 60 arbeitet wiederum in der Austrittsöffnung eines Auslaßkanals 62 eines
Brennraums bzw. Arbeitsraums 64.
Der Schaft 66 des Ventils 60 ist in einer Führungsbuchse 68 geführt, die in einem Rohr
schaft 70 eines Hilfskolbenbauteils 72 aufgenommen ist. Der Rohrschaft 70 ist mittels ei
ner weiteren Führungsbuchse 74 im Zylinderkopf 76 geführt.
Die Mündung des Auslaßkanals 62 in den Arbeitsraum 64 ist mit einem zylindrischen Be
reich 78 ausgebildet, dessen Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser eines Hilfs
kolbens 79 entspricht, der zu dem Hilfskolbenbauteil 72 gehört.
Im dargestellten Beispiel ist zur Betätigung des Ventils 60 ein Kurbelmechanismus mit ei
nem hin- und herbeweglichen, von einer nicht dargestellten Einrichtung angetriebenen Be
tätigungshebel 80 vorgesehen, der an einer Kurbel 82 einer maschinenfest gelagerten Welle
84 angreift. Mit der Welle 84 ist drehfest ein zweiarmiger Hebel 86 verbunden, dessen ei
ner Arm 88 über einen Hebel 90 mit dem Rohrschaft 70 des Hilfskolbenbauteils 72 ver
bunden ist und dessen anderer Arm 92 über einen Hebel 94 mit dem Ventilschaft 66 ver
bunden ist.
Die Anordnung ist derart, daß im geschlossenen Zustand des Ventils 60 (Hebel 86 gemäß
Fig. 2 in Uhrzeigerrichtung etwa bis in die waagrechte Stellung verdreht) der Hilfskolben
79 in den zylindrischen Bereich 78 eintaucht und sich nahe dessen arbeitsraumseitigem
Ende unmittelbar hinter dem Ventil 60 befindet.
Wird das Ventil 60 nun durch Verschwenken des Hebels 86 in Gegenuhrzeigerrichtung ge
öffnet, so bewegt sich das Hilfskolbenbauteil 72 gegensinnig zum Ventil 60, wobei der
Hilfskolben 79 zunächst innerhalb des zylindrischen Bereichs 78 verbleibt und den Einlaß
in den Auslaßkanal 62 weitgehend versperrt, so daß der Hilfskolben mit dem im Arbeits
raum 64 herrschenden Überdruck beaufschlagt wird, dadurch nach oben gedrängt wird und
über die Hebel 90, 86 und 94 die Öffnungsbewegung des Ventils 60 unterstützt. Erst bei
weiterer Öffnung des Ventils 60 bzw. Verschwenkung des Hebels 86 kommt der Hilfskol
ben 79 von dem zylindrischen Bereich 78 frei, so daß die Ausströmung in den Auslaßkanal
62 freigegeben wird.
Es versteht sich, daß der zylindrische Bereich 78 hinsichtlich seiner Tiefe und hinsichtlich
seiner Detailgestaltung (Übergang in einem zumindest teilkonischen Bereich) zweckentspre
chend gestaltet ist.
Auch bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird der Überdruck im Arbeitsraum bzw. dessen
Entweichen zur Rückseite des Ventiltellers ab Öffnungsbeginn des Ventils genutzt, um die
Energie zum Öffnen des Ventils herabzusetzen.
6
Zylinderkopf
8
Auslaßkanal
10
Arbeitsraum
12
Ventilsitzring
14
Ventilteller
16
Ventil
18
Schaft
20
Führungsbuchse
24
Strömungsleitteil
26
Umfangsrand
28
Umfangsrand
30
Sacköffnung
32
Boden
34
zylindrischer Bereich
35
Ringspalt
36
Strömungsweg
38
Schweißpunkte
60
Ventil
62
Auslaßkanal
64
Arbeitsraum
66
Schaft
68
Führungsbuchse
70
Rohrschaft
72
Hilfskolbenbauteil
74
Führungsbuchse
76
Zylinderkopf
78
Bereich
79
Hilfskolben
80
Betätigungshebel
82
Kurbel
84
Welle
86
Hebel
88
Arm
90
Hebel
92
Arm
Claims (7)
1. Verfahren zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck
öffnenden Ventils (16), insbesondere eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine,
welches Ventil einen Strömungskanal (8) von einem Arbeitsraum (10) trennt oder mit ihm
verbindet, und als ein sich beim Öffnen in den Arbeitsraum hinein bewegendes Tellerventil
mit einem Ventilteller (14) ausgebildet ist, bei welchem Verfahren einer infolge eines im
Arbeitsraum herrschenden Überdrucks bei Öffnungsbeginn des Ventils einsetzenden Strö
mung aus dem Arbeitsraum (10) in den Strömungskanal (8) längs des Ventiltellers (14)
Strömungsenergie entzogen wird (Ringspalt 35), die zur Unterstützung der weiteren Öffnung
des Ventils genutzt wird.
2. Vorrichtung zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck
öffnenden Ventils (16), insbesondere eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine,
welches Ventil einen Strömungskanal (8) von einem Arbeitsraum (10) trennt oder mit ihm
verbindet und als ein sich beim Öffnen in den Arbeitsraum hinein bewegendes Tellerventil
mit einem Ventilteller (14) ausgebildet ist, enthaltend
ein am Ventil befestigtes und das Ventil mit Abstand umschließendes Strö mungsleitteil (24), das von der Rückseite des Ventilsitzrings (12) durch den Strömungskanal (8) hindurch in eine vom Strömungskanal ausgehende Sacköffnung (30) reicht, wobei
der ventilseitige Umfangsrand (26) des Strömungsleitteils (24) bei einer kleinen Ventilöffnung zumindest einen Teil einer vom Arbeitsraum (10) in den Strömungskanal (8) einsetzenden Strömung erfaßt und in einen Spalt (35) zwischen Ventil (16) und Strömungsleitteil (24) leitet und der sacköffnungsseitige Umfangsrand (28) des Strömungsleitteils und die Umfangswand der Sacköffnung (30) derart gestaltet sind, daß zumindest während eines Teils des Ventilhubs zwischen beiden ein verminderter Strömungsaustrittsquerschnitt gebildet ist, so daß auf das Ventil (16) eine zusätzliche Öffnungskraft wirkt, die dem Produkt aus dem sich in der Sacköffnung (30) aufbauenden Druck und der vom sacköffnungsseitigen Umfangsrand (28) begrenzten Fläche abzüglich der Querschnittsfläche eines das Strömungsleitteil (24) durchragenden Ventilschafts (18) entspricht.
ein am Ventil befestigtes und das Ventil mit Abstand umschließendes Strö mungsleitteil (24), das von der Rückseite des Ventilsitzrings (12) durch den Strömungskanal (8) hindurch in eine vom Strömungskanal ausgehende Sacköffnung (30) reicht, wobei
der ventilseitige Umfangsrand (26) des Strömungsleitteils (24) bei einer kleinen Ventilöffnung zumindest einen Teil einer vom Arbeitsraum (10) in den Strömungskanal (8) einsetzenden Strömung erfaßt und in einen Spalt (35) zwischen Ventil (16) und Strömungsleitteil (24) leitet und der sacköffnungsseitige Umfangsrand (28) des Strömungsleitteils und die Umfangswand der Sacköffnung (30) derart gestaltet sind, daß zumindest während eines Teils des Ventilhubs zwischen beiden ein verminderter Strömungsaustrittsquerschnitt gebildet ist, so daß auf das Ventil (16) eine zusätzliche Öffnungskraft wirkt, die dem Produkt aus dem sich in der Sacköffnung (30) aufbauenden Druck und der vom sacköffnungsseitigen Umfangsrand (28) begrenzten Fläche abzüglich der Querschnittsfläche eines das Strömungsleitteil (24) durchragenden Ventilschafts (18) entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei zwischen dem ventilseitigen Umfangsrand
(26) des Strömungsleitteils (24) und der Rückseite des Ventiltellers (14) ein Ringspalt (35)
derart ausgebildet ist, daß sich in dem Ringspalt (35) annähernd der im Arbeitsraum (10)
herrschende Druck einstellt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Umfangswand der Sacköffnung
(30) mit dem sacköffnungsartigen Umfangsrand (28) des Strömungsleitteils (24) in Art einer
Spaltdichtung zusammenwirkt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Strömungsleitteil (24)
als Blechformteil ausgebildet ist.
6. Vorrichtung zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck
öffnenden Ventils (60), insbesondere eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine,
welches Ventil einen Strömungskanal (62) von einem Arbeitsraum (64) trennt oder mit ihm
verbindet und als ein sich beim Öffnen in den Arbeitsraum hinein bewegendes Tellerventil
mit einem den Strömungskanal durchquerenden Ventilschaft (66) ausgebildet ist, enthaltend
einen Hilfskolben (79) mit einem Hilfskolbenbauteil (72),
wobei das Hilfskolbenbauteil (72) einen Rohrschaft (70) aufweist, der den Ventilschaft (66) umschließend koaxial zum Ventilschaft beweglich in einem Zylinderkopf (76) geführt ist, und der Hilfskolben (79) mit seinem Umfangsrand mit einem zylindrischen Bereich (78) der Mündung des Strömungskanals (62) in den Arbeitsraum (64) zusammen wirkt, wobei der Innendurchmesser des zylindrischen Bereiches (78) etwa dem Außendurch messer des Hilfskolbens (79) entspricht, und
eine Betätigungseinrichtung (80, 82, 84, 86, 90, 94) für das Ventil (60) und den Hilfskolben (79), die den Hilfskolben (79) entgegen der Bewegung des Ventils (60) so verschiebt, so daß der Hilfskolben (79) den Strömungskanal (62) bei kleiner Öffnung des Ventils (60) nur teilweise freigibt und erst bei größerer Ventilöffnung vollständig freigibt (Fig. 2).
einen Hilfskolben (79) mit einem Hilfskolbenbauteil (72),
wobei das Hilfskolbenbauteil (72) einen Rohrschaft (70) aufweist, der den Ventilschaft (66) umschließend koaxial zum Ventilschaft beweglich in einem Zylinderkopf (76) geführt ist, und der Hilfskolben (79) mit seinem Umfangsrand mit einem zylindrischen Bereich (78) der Mündung des Strömungskanals (62) in den Arbeitsraum (64) zusammen wirkt, wobei der Innendurchmesser des zylindrischen Bereiches (78) etwa dem Außendurch messer des Hilfskolbens (79) entspricht, und
eine Betätigungseinrichtung (80, 82, 84, 86, 90, 94) für das Ventil (60) und den Hilfskolben (79), die den Hilfskolben (79) entgegen der Bewegung des Ventils (60) so verschiebt, so daß der Hilfskolben (79) den Strömungskanal (62) bei kleiner Öffnung des Ventils (60) nur teilweise freigibt und erst bei größerer Ventilöffnung vollständig freigibt (Fig. 2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Betätigungseinrichtung (80, 82, 84, 86,
90, 94) einen sich beidseitig einer ortsfest gelagerten Welle (84) erstreckenden, mit der Welle
drehfest verbundenen zweiarmigen Hebel (86) aufweist, dessen einer Arm (88) mit dem
Hilfskolben (79) und dessen anderer Arm (92) mit dem Ventil (60) verbunden ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19835403A DE19835403C2 (de) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen der Öffnungsbewegung eines gegen Überdruck arbeitenden Ventils |
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