DE2119162A1

DE2119162A1 - Vorrichtung zum phasengerechten Lufteinlaß in die Auslaßleitungen eines Explosionsmotors

Info

Publication number: DE2119162A1
Application number: DE19712119162
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Alfa Romeo SpA
Current assignee: Alfa Romeo SpA
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1318123A; FR2089976A5; US3742712A

Description

Alfa Romeo S.p.A. In Mailand/Italien.

Vorrichtung zum phasengerechten Lufteinlass In die Auslassleitungen eines Explosionsmotors.

Durch Einlass von Luft In die Auslassleitungen eines Explosionsmotors derart, dass sich dieselbe mit den Auspuffgasen vermischt, lässt sich bekanntlich eine weitere Oxydation des Kohlenoxyds und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Auspuffgasen erreichen. Damit ergibt sich eine Verringerung der seitens des Motors abgegebenen Luftverseuchungsstoffe. Zur Begünstigung der Oxydation ist es zweckmässig, dass die Gase noch sehr heiss sind. Die Luft wird daher in jede im Zylinderkopf ausgenommene Auslassleitung in einer dem entsprechenden Auslassventil sehr naheliegenden Zone eingelassen.

Die Abgabe von Luftverseuchungsstoffen kann bekanntlich ferner herabgesetzt werden, wenn der Lufteinlass nicht kontinuier·

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Hch, sondern aussetzend und zweckmässig in Bezug auf die Auslassphasen der einzelnen Zylinder phasengerecht erfolgt. Auf diese Weise lässt sich auch eine Luftersparnis und somit eine Verringerung sowohl der Abmessungen des Luftgebläses, als auch der zum Antrieb desselben erforderlichen Leistung erzielen.

Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum aussetzenden und phasengerechten Lufteinlass zum Gegenstand, welche das Auslassventil eines jeden einzelnen Zylinders und dessen normale seitens der Nockenwelle gesteuerte aussetzende Oeffnungsbe-

" wegung ausnützt· In der Tat hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die durch eine Druckleitung vom Luftgebläse herkommende Luft in die Auslassleitung gerade während der Auslassphase des Zylinders eingelassen wird. Das erfindungsgemäss abgeänderte Auslassventil öffnet somit während seiner Oeffnungsbewegung zur Herbeiführung des Auslasses der Verbrennungsgase aus dem Zylinder in die Auslassleitung gleichzeitig einen Durchlassquerschnitt zum Einlass der vom Luftgebläse kommenden Luft in die Auslassleitung. Bei geschlossenem Auslassventil ist auch der besagte Durchlassquerschnitt

. geschlossen und es wird keine Luft eingelassen.

Die Funktion des phasengerechten Lufteinlasses wird erfindungsgeraäss insbesondere durch eine Vorrichtung ausgeübt, welche aus dem Auslassventil selbst und aus der Ventil führung besteht, wobei sowohl die Ventilstange als auch die Ventilführung zweckmässig abgeändert sind.

Bei einer besonders vorteilhaften, auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung

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wurden die sich aus den folgenden Betriebsbedingungen ergebenden verschiedenen Erfordernisse berücksichtigt:

a) in Anbetracht der Form des Ausströmquerschnittes der Gase aus dem Zylinder bei geöffnetem Auslassventil ist die Gasströmung vorwiegend gegen das Ende der Ventilführung gerichtet, so dass es zweckmässig ist, zur Begünstigung der maximalen sofortigen Durchmischung der Luft mit den Auspuffgasen die Luft am Ende der Ventilführung einzulassen.

b) Das Lufteinlassventil muss ein Schieberventil sein und das Schliessen darf nicht durch Anschlag gegen einen Ventilsitz erfolgen, weil durch diesen Anschlag der Anschlag des Auslassventils gegen seinen Sitz im Zylinderkopf und somit der gasdichte Verschluss des Ventils infrage gestellt werden könnte.

c) Das Schieberventil für den Lufteinlass darf nicht in jener Zone der Ventilstange verwirklicht werden, die bei offenem Auslassventil aus der Führung herausragt, um zu vermeiden, dass sich an den Kanten des Schieberventils-Verkrustungen bilden, die von den Auspuffgasen herrühren und die das Wiedereintreten der Ventilstange in die Führung verhindern könnten.

d) Bekanntlich wird eine beträchtliche Wärmemenge vom Ventil durch die Berührung mit der Führung abgeführt. WenigÄr bekannt ist es, dass diese Wärmemenge unmittelbar in den ersten 2-3 ram der Fülirung ausgehend vom Aussenrand abgefülirt wird. Daraus ergibt sich, dass dieser mit der Ventilstange in Berührung stehende Rand der Fülirung nicht vom Ventilteller entfernt werden darf, um eine Ueberhitzung des Ven-

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les zu vermeiden.

e) In Anbetracht dessen, was im vorhergehenden Punkt d) gesagt wurde, muss die Abänderung der Ventilstange (die eine Herabsetzung ihres Durchmessers und somit eine Verkleinerung des Wärmedurchgangsquerschnittes mit sich bringt) an einer Stelle der Ventilstange durchgeführt werden, die bezüglich der Führung bereits so weit innen liegt, dass die vom Ventilteller herkommende Wärme in die Führung übergeht, ohne dass dieser Wärmefluss die abgeänderte Zone der Ventilstange beeinträchtigt.

w f) Die spontane Drehung des Auslassventils im Betrieb, die bekanntlich dazu beiträgt₉ mit der Zeit die dichte Anlage des Ventiltellers an seinen Sitz zu gewährleisten, darf auf die Stärke und Richtung des eingelassenen Luftstromes keinen Einfluss besitzen.

Die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäesen Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig.l ist ein teilweiser Schnitt durch einen Zylinderkopf, an dem die erfindungsgemässe Vorrichtung angebracht ist,

Fig.2 und 3 sind Schnitte nach den Linien II-II bzw. III-III der Fig.l,

Fig.4 ist eine analoge Schnittansicht wie Fig.l mit dem Auslassventil in geöffneter Stellung,

Fig.5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der F,ig.4 und Fig.6 zeigt im Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform

einer Einzelheit der erfindungsgeraässen Vorrichtung.

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Die Fig.l zeigt einen Teil eines Zylinderkopfes 1 im Schnitt nach einer die Achse des Auslassventils 2 enthaltenen Ebene. In dieser Figur sind ferner teilweise der Kolben 4, die Zylinderbuchse 5 mit dem Unterbau 6 und die Zündkerze 7 sichtbar.

Das Auslassventil 2 ist in dieser Figur in seiner geschlossenen Stellung gezeigt, in der der Ventilteller 21 am,Ventilsitz 8 anliegt. Bei seiner Oeffnungs- und Schliessbewegung ist das Ventil durch einen Führung 9 geführt und die Bewegungen werden durch die Nockenwelle 11 über den Stössel 10 im Verein mit den Ventilfedern 12 und 13 gesteuert. Die von einem seitens des Motors angetriebenen nicht dargestellten Gebläse durch eine Sammelleitung 14 herkommende einzulassende Luft gelangt in eine Leitung 15 (die dem dargestellten Zylinder zugeordnet ist) und von dieser in einen bezüglich der Ventilstange 20 konzentrisch liegenden Ringraum 16. Dieser Ringraum ist bei der in Fig.l dargestellten Ausführungsform im Zylinderkopf 1 ausgenommen, könnte jedoch auch aus der Führung 9 ausgenommen sein. Durch Wand der Führung 9 führen Löcher 17 hindurch, die auf einer Seite mit dem Ringraum 16 in Verbindung stehen. Bei geschlossenem Auslassventil 2 (wie in Fig.l dargestellt) ist die Ausmündung der Löcher 17 auf der anderen Seite durch die Stange 20 des Ventils 2 verschlossen, so dass der Durchtritt für die einzulassende Luft unterbrochen ist. Die Stange 20 des Ventils 2 weist einen Abschnitt 18 mit verringertem Durchmesser auf, welcher Abschnitt bei geschlossenem Auslassventil unwirksam ist. Gelangt das Auslassventil 2 hingegen in die geöffnete Stellung (siehe Fig.4), dann kommt der Abschnitt 18 mit den Löchern 17 und ferner mit dem oberen Ende von Kanälen 19 in Verbindung, die in Längsrichtung an der Innenfläche der Ven-

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tilführung 9 ausgenommen sind. Da das untere Ende der Kanäle 19 in die Auslassleitung 22 ausmündet, wird bei geöffnetem Auslassventil 2 die von dem Gebläse durch die Leitung 15, den Ringraum 16, die Löcher 17, den Abschnitt 18 und die Kanäle 19 herkommende Luft in die Auslassleitung 22 eingelassen, so dass sie sich mit den Inzwischen vom Verbrennungsraum herkommenden Auspuffgasen vermischt· In Anbetracht des Verlaufes der Gasströmung.bei geöffnetem Auslassventil 2 und der Winkellage des Ventilsitzes werden die Auspuffgase gerade gegen das untere Ende der Ventilführung 9 gerichtet und gelangen somit in diejenige Zone, in welche die Luft eingelassen wird. Die Kanäle 19 sind innerhalb der Ventilführung 9 natürlich derart angeordnet, dass sie mit den Löchern 17 nicht interferieren· Diese Kanäle 19 können wie in den Fig.l und 4 dargestellt axial geradlinig verlaufen, sie können jedoch auch gemäss der in Fig«6 dargestellten Ausführungsvariante einen schraubenlinienförmigen Verlauf besitzen, wobei die schraubenförmige Ausmündung der Kanäle in die Auslassleitung 22 die sofortige Vermischung der Luft alt den Auspuffgasen begünstigt.

Einer der Vorteile der beschriebenen Vorrichtung besteht f darin, dass der Abstand zwischen dem Ventilteller 21 des normalen Auslassventils 22 und der ersten Berührungszone der Ventilstange 20 mit der Ventilführung 9 nicht gegenüber der herkömmlichen Anordnung vergrössertwLrd, wobei auch die Oberfläche dieser ersten Berührungszone nicht merklich verringert wird.

Ein weiterer Vorteil ist der, dass die Abmessung der Ventilstange 20 geg«t-enüber der herkömmlichen Form im Abschnitt

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zwischen dem Ventilteller 21 und der erwähnten ersten Berührungszone zwischen Ventil stange und Ventilführung nicht verkleinert wird.

Schitessiich besteht ein weiterer Vorteil darin, dass die spontane Drehung des Auslassventils um seine Achse während des Betriebs keinerlei Veränderung der Menge und der Richtung des eingelassenen Luftstromes herbeiführt·

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum phasengerechten Lufteinlass in die Auslassleitungen eines Explosionsmotores, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schieberventil zur aussetzenden und phasengerechten Unterbrechung des in die Auslassleitung eines jeden Zylinders des Motors eingelassenen Luftstromes umfasst, wobei der bewegliche und der feststehende Teil dieses Schieberventilsmit den zugehörigen Ein- und Auslassöffnungen in der beweglichen Stange (20) bzw. in der feststehenden Führung (9) des normalen Auslassventils (2) des Zylinders derart ausgenommen sind, dass das Schieberventil geöffnet und somit der Lufteinlass in die Auslassleitung (22) gestattet wird, wenn sich das Auslassventil (2) öffnet und den Eintritt der Auspuffgase in die Auslassleitung freigibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil des Schieberventils aus einem mutieren Abschnitt (18) verringerten Durchmessers der normalen Stange (20) des Auslassventils (2) besteht, welcher Abschnitt eine im wesentlichen dem Hub des Auslassventils entsprechende Länge besitzt, während der feststehende Teil des Schieberventils aus einem um die feststehende Führung (9) der Ventilstange (20) angeordneten, mit der Druckluftquelle in Verbindung stehenden Ringraum (16), einem oder mehreren die Ventilstangenführung (9) radial durchsetzenden Löchern (17) und aus einem oder mehreren an der Innenfläche der Ventilstangenführung (9) ausgenommenen, mit den radialen Löchern nicht in

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Verbindung stehenden Kanälen (19) besteht, welche Kanäle (19) am Ende der Ventil Stangenführung in die Auslassleitung (22) des Zylinders ausmünden, wobei die Ausoündungen der radialen Löcher (17) und die Einmündungen der Längskanäle (19) ringförmig um die Auslassventilstange (20) etwas unterhalb des im Durchmesser verringerten Abschnittes (18) derselben bei geschlossenem Auslassventil (2) derart angeordnet sind, dass bei geschlossenem Auslassventil die Ventilstange (20) den Lufteinlass unterbindet, während bei geöffnetem Auslassventil der im Durchmesser verringerte Abschnitt (18) der Ventilstange die radialen Löcher (17) mit den Längskanälen (19) in Verbindung setzt.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass in die Auslassleitung (22) an der Stelle des Endes der Ventilführung (9) im wesentlichen parallel zur Achse der Stange (20) des Auslassventils erfolgt,
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass in die Auslassleitung an der Stelle des Endes der Ventilführung (9) in einer Richtung erfolgt, die eine zur Achse der Stange (20) des Auslassventils parallele und eine bezüglich der Ventilstange tangentiale Komponente aufweist.

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