DE2006391C - Brennkraftmaschine mit einem durch ein Einlaßtellerventil und ein Drosselventil bestimmten Einlaßquerschnitt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem durch die Relativstellung zwischen einem gegen einen brennraumseitigen Ventilsitz bewegbare» Einlaßtellervenlil und einem auf der Einlaßseite der öffnung des Ventilsitzes angeordneten Drosselventil bestimmten Einlaßquerschnitt, wobei im wesentlichen beide Ventile koaxial besvegbar sind und das Drosselventil zur Bestimmung des effektiven Einlaßquerschnitts durch ein aperiodisch betätigbares Stellzeug in seiner Lage zum Tellerventil verstellbar ist.

Bei einer bekannten Bauart (schweizerische Patentschrift 29 869) ist das eine Ventil sowohl als Einlaß- als auch als Auslaßventil ausgebildet, während das -■ weite als Schieberventil ausgebildete Ventil a!s Verteilerventil arbeitet, das den Ventilkanal wahlweise mit der Ansaug- oder der Auslaßseite verbindet. Beide Ventile werden von der Ventilsteuerungzyklisch betätigt. Das Schieberventil ist zum anderen Ventil axial einstellbar, und zwar durch einen von der Brennkrartmaschine angetriebenen Regler, wodurch die Gemischzuteilung zur Brennkammer drehzahlabhängig gesteuert wird, wobei gleichzeitig eine Beeinflussung des Einlaßquerschnittes ei OIgt.

Bei einer anderen bekannten Bauart (britische Patentschrift 578 468) sind einer Ventilöffniing zwei Tellerventile zugeordnet, ''ie jedoch bei jedem Arbeitsspiel durch die Ventilsteuerung gegen je einen Ventilsitz in die Schließinge bewegt werden, wobei das eine den Öffnungszeitpunkt und das andere den Schließzeitpunkt des Auslaßventils bestimmt. Auch hier sind beide Ventile notwendigerweise abhängig von maschinenbestimmten Parametern gesteuert und führen während des Betriebes zyklische Bewegungen aus.

Ferner ist in »SAE-Journal«, Januar 196" S. 45 bis 49, vorgeschlagen worden, die willkürlich. Einstellbarkeit des Einlaßquerschnitts zum Brennraum durch Verstellung des Einlaßventils zu bewirken, um vorwiegend bei magerem Gemisch verbessertes Betriebsvernal<en der Brennkraftmaschine zu erzielen.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine andere Lösung dieser Aufgabe aufgezeigt, die auch in allen den F^;ällcn nützlich ist, in denen eine weitgehende Drosselung des Einlaßquerschnittes zum Brennraum erwünscht ist.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß die genaue Einstellung kleinster Querschnitte mit zyklisch bewegten Ventilen nicht erreichbar ist, da im Betrieb eine Änderung des Ventilspiels eintreten kann, deren Einfluß auf den Einlaßquerschnitt unter diesen Bedingungen beträchtlich ist. Sehr genaue Ventilnachstelleinrichtungen bedeuten aber einen erheblichen Mehraufwand.

Die oben erwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drosselventil tellerartig ausgebildet ist, das Stellzeug willkürlich betätigbar ist und dadurch da» Drosselventil in eine feste Stellung zur Öffnung des Ventilsitzes einstellbar ist.

Auf diese Weise werden kleine EinlaQquerschnittc allein durch die während des Betriebes unveränderte Lage des Drosselventils zur Einlaßöffnung bestimmt, während die Ventilzeiten durch das Einlnßtellcrventil bestimmt werden. Der jeweilige kleine Einlaßquerschnitt i»t durch das willkürlich betätigbare Stellzeug des Drosselventils wählbar und kajin bis auf Querschnitte verringert werden, die sogar unterhalb des durch das Ventilspiel des EinlaßtellervL-ntils gegebenen liegen können. Eine maschinenbedingte Beeinflussung des Einlaßquerschnifs ist praktisch unterbunden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bi.-i der der Schaft des Einlaßventils koaxial verschieblich in dem hohlen, in einer Bohrung des Zylinderkopfes verschieblichen Schaft des Drosselventils geführt ist,

ίο ist vorgesehen, daß das Stellzeug für das Drosselventil aus einem im Zylinderkopf gelagerten Rii/el besteht, das mit einer am hohlen Schaft des Drosselventils in axialer Richtung vorgesehenen Zahnstaiisjo kämmt.

Bei einer anderen Ausführungsforrn, bei der der Schaft des Einlaßventils koaxial verschieblich in dem hohlen Schaft des Drosselventils geführt ist, ist vorgesehen, daß das Stellzeug für das Drosselventil einen an einer willkürlich schwenkbaren Achse sitzenden,

ao im Einlaßkanal liegenden Hebel enthält, dessen gegabeltes Ende in eine Ringnut des hohlen Schaftes des Drosselventils eingreift.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der das Drosselventil einen den Schaft des

Einlaßventils umgebenden ringförmigen Kopf aufweist, ist vorgesehen, daß das Drosselventil einen zu seinem Kopf exzentrisch liegenden Ventilschaft aufweist, der in einer parallel zur Bohrung für den Schaft des Einlaßventils liegenden Bohrung im Zylinderkopf geführt ist und eine in axialer Richtung liegende Zahnstange aufweist, in die ein Ritzel auf einer willkürlich drehbaren Welle eingreift.

In der Zeichnung sinti Ausfiihrungsbeispiele d.i Erfindung dargestellt. In dieser zeigt ·

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Brennkraftmaschine im Bereich des Einlaßventils,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie2-2 in Fig. I, Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch eine abgewandelte Ausführung der Erfindung,

Fi g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fi g. \

Fig. 5 cirK'ii Teilquersclinitt durch eine weil e

Ausf jhrunysform der Erfindung und

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in F i <■;,. 5, Die in Fig. J und 2 dargestellte Brennkuiftmaschine 10 enthält einen Zylinderblock 12 mit mehreren Zylindern 14, denen je ein Kolben 16 zugeordnet ist. Auf den Zylinderblock 12 ist ein Zylinderkopf 18 aufgesetzt, der mit einer Wand 20 und dem Boden des zugeordneten Zylinders einen !Brennraum 22 veränderlichen Volumens bestimmt. !Der Zylinderkopf 18 enthält ferner ein Gewindeloch M zur Aufnahme einer Zündkerze.

In jedem Brennraum ist in der Wand 20 des Zylinderkopfes eine kreisförmige Einlaßöffnung 26

vorgesehen, die den Brennraum 22 mit einem Einlaßkanal 28 im Zylinderkopf J8 verbindet, um Gemisch in den Brennraum einzuführen. Im Zylinderkopf 18 ist eine Ventilführungsbohrung 30 vorgesehen, in der eine Einlaßventilanlage geführt ist, die aus einem

6u Tellerventil 32 und einem Drosselventil 34 besteht. Das Tellerventil 32 weist in üblicher Weise einen Kopf 36 auf, der gegen einen ringförmigen Ventils.itz 38 in der Einlaßöffnung 26 bewegbar ist, um diese zu verschließen. Das Tellerventil 32 hat einen Schaft 40, der hin- und herbeweglich in dem Drosselventil 34 geführt ist und durch einen Kipphebel 42 über eine Vi:nti)stoßstange44 in üblicher Weise zyklisch hin- und herbewegt wird, um das Teller-

ventil 32 bei jedem Einlaßhub des Brennkraft-■naschinenkolbens 16 um einen entsprechend der Auslegung der Maschine gegebenen Hub zu öffnen.

Das Drosselventil 34 hat einen schräg liegenden Kopf 46, der mit einem hohlen Schaft 48 verbunden S ist, der hin- und herverschiehlieh in der Ventiliiihrungsbohrung30 gleitet und der als Führung für iicn Schaft 40 des Tellerventils 32 dient. Die beiden Ventile 32 und 34 sind also koaxial zueinander bevcfilich.

In der Zeichnung ist das Drosselventil 34 in seiner . !!rückgezogenen Stellung voll ausgezeichnet dar-, !.-stellt, so daß bei geöffnetem Tellerventil 32 ein ireier Durchfluß des Gemisches durch die Einlaßöffnung 26 zum Brennraum 22 freigegeben ist. Das Drosselventil 34 kann jedoch nach unten bewegt werilen und in eine untere Grenzlage gelangen, die in i-ig. 1 in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Der Kopf befindet sich dann im Bereich des Einlaßkanals und verschließt diesen im wesentlichen voll- v.-j stündig.

Zur Steuerung der Bewegung des Drosselventils 34 ist am oberen Teil des Ventilschaftes 48 eine in axialer Richtung liegende Zahnstange 50 gebildet, in die ein Ritzel 52 eingreift. Dieses ist auf einer Welle 54 befestigt, die mechanisch von dem Bedienungsmann, beispielsweise über eine Scheibe 56 und ein Kabel 58, bedienbar ist. Die Welle 54 ist in einer Lagerung 60 am Zylinderkopf abgestützt, die zugleich als Federteller für eine übliche Ventilfeder 62 dient, welche das Tellerventil 32 in Richtung seiner Schließlage belastet.

Während des Betriebes wird durch die Ventilsteuerung 42, 44, 62 das Tellerventil 32 geöffnet, so daß die Einl.-ißöffnung 26 während des Saughubes der Maschine freigegeben wild, wobei dieses Spiel VDTi der Eiti5,idlinig der Ventilsteuerung abhängig ist. Eiiie Änderung des Einlüßquerschnitts isl durdi v/ahlweise Bewegung des Drosselventils über dessen Stuilzug 56, St), _4, 52 möglich.

Versuche mit einer Maschine deranlip.ct. Aufbaues zeigten einen einwandfreien Betrieb bei magerem ficmisch in gleicher Weise,'"ic dies mit der Maschine nach der oben erwähnten bekannten Bauart entsp-cchend »SAF.-JournaU der Fall ist.

Eine abgewandelte Ausführungsform zeigen dir F i g. 3 und 4. Da zahlreiche Bestandteile dieser Bauart denen der ersten Ausfühmngsform gleichen, haben diese gleiche Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 100 erhöht, «halten. 5"

Unterschiedlich ist bei dieser Bauart, daß der Ventilschaft 140 des Tellerventils 132 unmittelbar in der Ventilschaftbohrung 136 im Zylinderkopf 118 geführt isl, während die übliche Ausbildung des Tellerventils 132 der nach den F i g. 1 und 2 entspricht. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß das Drosselventil 134 einen scheibenförmigen Kopf 146 trägt, an dem ein kurzer zylindrischer Schaft 148 sitzt, der auf 'lern Ventilschaft 140 des Tellerventil 132 hin- und herbeweglich ist. Hierdurch ist das Drosselventil 134 in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform relativ zu dem Tellerventil 132 einstellbar. Die Betätigung des Drosselventils 134 erfolgt durch einen Hebel 164, der in de:m Einlaükunal 128 liegt und an einer schwenkbaren Achse 166 sitzt, »s die im Zylinderkopf 118 gelogen ist. Das freie Ende des Hübels 164 ist gegabelt und greift mit an den Fnderi sitzenden Zapfen 168 in eine Ringnut 170 am Schaft des Drosselventils, so daß bei willkürlicher Verschwenkung der Achse 166 die Stellung des Drosselventils 134 eingestellt werden kann. Durch Verbindung der Hebel 164 der einzelnen Zylinder kann eine gemeinsame Einstellung der Drosselventile 134 einer Zylinderreihe bewirkt werden.

Eine weitere Ausgestaltungsform zeigen die F i g. 5 und 6, hei der ebenfalls gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 201) erhöht, bezeichnet sind.

Der wesentliche Unterschied bei dieser Ausführungsform besteht djrin, daß das Drosselventil 234 einen scheibenförmigen Kopf 272 hat, mit dem exzentrisch zur Achse des Einlaßventils 232 ein hohler Ventilschaft 276 .'urch einen Sprengring 278 od. dgl. festgehalten verbunden und in einer hohlen Büchse 274 geführt ist. Der Ventilschaft 276 ist hin- und herbeweglich in einer Bohrung .180 des Zylinderkopfes geführt, die parallel mit Abstand zur Ventilschaftführung 230 für das Tellerventil 232 liegt. Am oberen Ende des Ventilschaftes 276 ist eine in axialer Richtung liegende Zahnstange 282 vorgesehen, in die ein Ritzel 284 eingreift, das über eine willkürlich drehbare Welle 286 antreibbar ist.

Die Arbeitsweise der beiden letzterwähnten Ausfühmngsformen ist im wesentlichen der der ersten Ausführungsform gleich, wobei sich lediglich aus der besonderen Konstruktion ergebende Unterschiede zeigen.

Die drei Ausführungsbeispiele sind einige von vielen möglichen Ausführungsformen der Erfindung, deren Grundkonzeption darii. bes'eht, den CinlaB-querschnitt durch ein gesteuertes Einlaßventil in zeitlicher Abstimmung und ein zugeordnetes Drosselventil zur Bestimmung des wirksamen Einlaßquerschniües einsteilbar zu machen.

Claims (1)

1. Patentansprücnc:

   1. Brennkraftmaschine nut einem durch die Relativ.teilung zwischen einem gegen einen brenti;aiiinseitigen Ventilsitz bewegbaren Emlaßtcllervcntil und einem auf der Einlaßscitc der Öffnung des Ventilsitzes angeordneten Drosselventil bestimmten Einlaßqucrschnitt, wobei im wesentlichen beide Ventile koaxial bewegbar sind und das Drosselventil zur Bestimmung des effektiven Einlaßquerschnittes durch ein aperiodisch betätigbares Stellzeug in seiner Lage zum Tellerventil verstellbar ist, dadurch-gekennzeichnet, daß das Drosselventil (34; 134; 234) tellerartiß ausgebildet ist, das Stellzeug (50, 52, 54; 164, 166, 168; 282, 284, 286) willkürlich betätigbar ist und dadurch das Drosselventil in eine feste Stellung zur öffnung (26) des Ventilsitzes einstellbar ist.

   2. Brennkraftmaschine nach Anspruch I, bei der der Schaft des Einlaßventils koaxial verschiebiich in dem hohlen, in einer Bohrung des Zylinderkopfes vcrschieblichen Schaft des Drosselventils geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellzeug fur das Drosselventil (34; 234) aus einem im Zylinderkopf (18; 218) gelagerten Ritzel (52; 286) besteht, das mit einer am hohlen Schaft (48; 276) des Drosselventils in axialer Richtung vorgesehenen Zahnstange (5®; ΛΗ2) kämmt.

   ~\. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Schaft des f'inl.iLKcntils koaxial ver-

   schieblich in dem hohlen Schaft des Drosselventils geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellzeug für das Drosselventil (134) einen an einer willkürlich schwenkbaren Achse (166) sitzenden, im Einlaßkanal (128) liegenden Hebel S (164) enthält, dessen gegabeltes Ende (168) in eine Ringnut (170) des hohlen Schaftes (148) des Drosselventils eingreift.

   4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der das Drosselventil einen den Schaft des to

   Einlaßventils umgebenden ringförmigen Kopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (234) einen zu seinem Kopf (272) exzentrisch liegenden Ventilschaft aufweist, der in einer parallel zur Bohrung (230) für den Schaft (240) des Einlaßventils (232) liegenden Bohrung (280) im Zylinderkopf (218) geführt ist und eine in axialer Richtung liegende Zahnstange (282) aufweist, in die ein Ritzel (284; auf einei willkürlich drehbaren Welle (286) eingreift.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen