DE2414766A1

DE2414766A1 - Four-stroke IC engine with common inlet and outlet valve - preceded by changeover unit in channel, for alternate inlet or outlet connection

Info

Publication number: DE2414766A1
Application number: DE2414766A
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl Ing Renger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-03-27
Filing date: 1974-03-27
Publication date: 1975-10-16

Abstract

Four-stroke internal combustion engine has common inlet and outlet valve and a changeover unit in a channel preceding the valve, for alternate connection of the valve to an inlet and an outlet channel. The changeover unit has a cylindrical closure valve which is axially displaceable in the region of the openings of the inlet channel and the outlet channel in the common valve channel between end positions, such that it alternately blocks the inlet or the outlet channel. The system can be advantageously used in motor vehicles.

Description

TOLKSWAGENWEBK AktiengesellschaftTOLKSWAGENWEBK Aktiengesellschaft

318 Wolfsburg318 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K I665
1702-Pt-We-HrOur symbols: K I665
1702-Pt-We-Hr

2 6, 3. 742 6, 3. 74

Tiertakt-Brennkraftmaschine mit einem gemeinsamen Ein- und AuslaßventilAnimal-cycle internal combustion engine with a common inlet and outlet valve

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tiertakt-Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten, gemeinsamen Ein- und Auslaßventil und mit einer dem Tentil vorgeschalteten Umschaltvorrichtung zum-weehse!weisen Anschluß des Tentils an einen Einlaß- und einen Auslaßkanal·The invention relates to an animal-cycle internal combustion engine with a common inlet and outlet valve arranged in the cylinder head and with a switching device connected upstream of the valve to connect the valve to an inlet and an outlet channel

Während herkömmliche, nach dem Tiertakt-Terfahren arbeitende, ventilbetätigte Terbrennungskraftmaschinoiim allgemeinen wenigstens zwei Gaswechselöffnungen im Brennraum aufweisen, die einzeln durch dem Brennraum zugewandte Tellerventile gesteuert werden, ist auch schon eine Steuerung für Tiertakt-Brennkraftmaschinen bekannt, bei der ein gemeinsames, in den Arbeitsraum einmündendes Ein- und Auslaßventil vorgesehen ist (DPS 6 76679 - 46 b, 1/3). Bei dieser Ausführung wird das Hauptventil, das den Arbeitsraum während des Terdichtungs- und Arbeitstaktes abzuschließen hat, nicht nur währendWhile conventional, working according to the animal cycle, valve-operated internal combustion engines in general at least have two gas exchange openings in the combustion chamber, which are individually controlled by poppet valves facing the combustion chamber, is also already known a control for animal cycle internal combustion engines which is provided with a common inlet and outlet valve opening into the working area (DPS 6 76679 - 46 b, 1/3). In this version becomes the main valve that has to close the working area during the sealing and working cycle, not only during

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des Aussehiebetaktes von den heißen Verbrennungsgasen aufgeheizt, sondern auch stets während des unmittelbar darauffolgenden Ansaugtaktes von den ixischgasen bzw. der !Frischluft gekühlt. Das gleiche gilt auch für den Gaswechselkanal und den Sitzring des gemeinsamen Bin- und Auslaßventils. Dadurch sind in der kritischen Zylinderkopfzone nicht mehr heiße und kalte Kanäle und Ventilsitze direkt benachbart, so daß Verzüge und Materialbeanspruchungen deutlich reduziert werden können. Gegenüber den heute üblichen, mit getrennten Ein- und Auslaßventilen ausgerüsteten Brennkraftmaschinen, die durch die immer weiter getriebenen Leistungssteigerungen gerade im Zylinderkopfbereich an die Grenze der thermischen und mechanischen Belastbarkeit gelangt sind, ergeben sich also wesentliche Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer, der Funktionssicherheit und schließlich auch der Schadstoffemission.of the appearance cycle is heated up by the hot combustion gases, but also always during the immediately following intake cycle cooled by the ixischgases or the! fresh air. The same also applies to the gas exchange duct and the seat ring of the common bin and exhaust valve. This means that you are in the critical cylinder head zone no longer hot and cold ducts and valve seats directly adjacent, so that distortions and material stresses can be significantly reduced. Compared to the usual today, with separate Internal combustion engines equipped with intake and exhaust valves, which, due to the ever-increasing performance increases, especially in the cylinder head area have reached the limit of thermal and mechanical load capacity, so there are significant advantages in terms of the service life, the functional reliability and finally also the pollutant emissions.

Ein Nachteil der bekannten Viertakt-Brennkraftmaschine mit gemeinsamem Ein- und Auslaßventil besteht nun darin, daß die dem Ventil vorgeschaltete Umschaltvorrichtung zum wechselweisen Anschluß des Ventils an den Einlaß- oder den Auslaßkanal durch eine um eine Drehachse schwenkbare Klappe gebildet wird, bei der sowohl die Masse als auch die von ihrem Schwerpunkt auszuführenden Schwenkwege verhältnismäßig groß sind. Dies erfordert sehr große Kräfte für die Betätigung, so daß diese Art der Steuervorrichtung für schnelllaufende Brennkraftmaschinen mit den dort geforderten hohen Öffnungsund Schließgeschwindigkeiten praktisch nicht brauchbar ist, weshalb dem bekannten Vorsehlag entsprechende Steuerungen bisher bei serienmäßigen, schnell laufenden Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren, nicht zum Einsatz gekommen sind.A disadvantage of the known four-stroke internal combustion engine with common Inlet and outlet valve consists in that the switching device upstream of the valve for alternating connection of the Valve to the inlet or outlet channel is formed by a flap pivotable about an axis of rotation, in which both the mass and the swivel paths to be carried out from their center of gravity are relatively large. This requires very large forces for the Actuation, so that this type of control device for high-speed internal combustion engines with the high opening and opening required there Closing speeds is practically unusable, which is why the known suggestion corresponding controls so far in standard, high-speed internal combustion engines, especially in motor vehicle engines, have not been used.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart zu schaffen, die die zuvor genannten Nachteile vermeidet und mit Vorteil auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.The object on which the invention is based is therefore to create an internal combustion engine of the type mentioned at the outset which avoids the aforementioned disadvantages and also advantageously can be used in motor vehicles.

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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Umschaltvorrichtung einen zylindrischen Verschlußkörper aufweist, der im Bereich der Einmündungen des Einlaß- und des Auslaßkanals in den gemeinsamen Ventilkanal derart zwischen zwei Endstellungen axial verschiebbar ist, daß er wechselweise den Einlaß- oder den Auslaßkanal versperrt. Axial verschiebbare Verschlußkörper, beispielsweise in der Form von Ventilen, haben sich für die Gaswechselsteuerung auch bei schnellstlaufenden Brennkraftmaschinen bewährt, so daß durch den Einsatz einer mit einem derartigen Verschlußkörper ausgerüsteten Vorrichtung zur Umschaltung des Ventilkanals vom Einlaß- auf den Auslaßkanal und umgekehrt die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten bei der bekannten Maschinenausführung beseitigt sind. Dabei.ist auch noch zu berücksichtigen, daß die Funktion dieser Ümschaltvorrichtung insofern erleichtert ist, als zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßkanal kein wesentlicher Druckunterschied vorhanden ist, so daß an die Dichtheit der Führung und des Sitzes des zylindrischen Verschlußkörpers keine besonderen Ansprüche gestellt werden. Die Betätigung-.der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung kann dabei analog zur Betätigung des gemeinsamen Ein- und Auslaßventils in bekannter Weise über eine Nockenwelle erfolgen. This object is achieved according to the invention by that the switching device has a cylindrical closure body, which in the area of the junctions of the inlet and the Outlet channel in the common valve channel is axially displaceable between two end positions so that it alternately the Blocked inlet or outlet channel. Axially displaceable closure bodies, for example in the form of valves, have become for the gas exchange control even with the fastest running internal combustion engines proven, so that by using a device equipped with such a closure body for switching of the valve channel from the inlet to the outlet channel and vice versa, the difficulties described above in the known machine design are eliminated. It should also be taken into account that the function of this switching device is facilitated in this respect is when there is no significant pressure difference between the inlet and outlet channels, so that the tightness of the guide and the seat of the cylindrical closure body no special requirements are made. The actuation of the switching device according to the invention can take place analogously to the actuation of the common inlet and outlet valve in a known manner via a camshaft.

Zweckmäßigerweise soll die axiale Länge des zylindrischen Verschlußkörpers und der mit"diesem zusammenwirkenden zylindrischen Ansätze an den Ladungswechselkanälen im Zylinderkopf nach Maßgabe der gewünschten Überschneidung von Ein- und Auslaßkanal bemessen sein. Dadurch kann eine beliebige Überschneidung vom Ein- und Auslaßkanal zwecks guter Spülung und Füllung des Zylinders der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll der Verschlußkörper durch einen Ventilteller mit einer am Außenumfang angeordneten zylindrischen Schürze gebildet sein.und koaxial in auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilkanals befindlichen Einmündungen des Ein- und Auslaßkanals eintauchen. Besondere Vorteile bezüglich der Bauhöhe des Zylinderkopfes sowie der Größe des zusätzlichen Totraum bildenden Ventilkanals zwischen dem Umschaltventil und dem gemeinsamenThe axial length of the cylindrical closure body should expediently and the cylindrical lugs cooperating with it the gas exchange ducts in the cylinder head must be dimensioned in accordance with the desired overlap of inlet and outlet ducts. This can any overlap between the inlet and outlet ducts is set for the purpose of good purging and filling of the cylinder of the internal combustion engine will. According to a preferred embodiment of the invention, the closure body is to be provided by a valve disk with a valve head on the outer circumference arranged cylindrical apron sein.und coaxially in on Immerse the openings of the inlet and outlet channels located on the opposite sides of the valve channel. Special advantages regarding the Overall height of the cylinder head and the size of the additional dead space-forming valve channel between the switching valve and the common

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Ein- und Auslaßventil ergeben sich dann, wenn das Umschaltventil oberhalb und etwa im rechten Winkel zum gemeinsamen Ein- und Auslaßventil angeordnet ist.Inlet and outlet valves are produced when the switching valve is above and approximately at right angles to the common inlet and outlet valve is arranged.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die ümschaltvorrichtung durch einen rohrförmigen Schieber gebildet ist, der koaxial zum gemeinsamen Ein- und Auslaßventil derart axial verschiebbar ist, daß er wechselweise den jeweils senkrecht zur Schieberachse einmündenden Einlaß- oder Auslaßkanal versperrt. Diese Ausführung, bei der anstelle eines Umschaltventils ein rohrförmiger, ähnlich wie ein Ventil betätigbarer Schieber verwendet wird, ermöglicht es, den Verbindungskanal zwischen der Umschaltvorrichtung und dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil sehr· kurz zuhalten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Schieber eine innere,.auf dem Ventilschaft des gemeinsamen Ein- und Auslaßventils geführte Hülse aufweist, die mit dem rohrförmigen Schieberkörper über im wesentlichen radial gerichtete Speichen verbunden ist. Dabei ergeben sich wesentliche Vorteile für die Gemischaufbereitung dadurch, daß die Speichen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine auf die Gasströmung drallerzeugend wirkende 3?orm aufweisen. Außerdem kann bei der Ausbildung der Ums ehalt vorrichtung als Rohrschieber der Einlaß- und der Auslaßkanal in zwei in Achsrichtung des Schiebers nebeneinanderliegenden Ebenen angeordnet sein und jeweils durch den Schieber absperrbare Einströmräume aufweisen. Für die Gasströmung vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Einströmräume sich spiralförmig, ähnlich wie bei Strömungsmaschinen, auf der Einströmseite verengen und auf der Ausströmseite erweitern.Another embodiment of the invention is characterized in that that the switching device is formed by a tubular slide is, which is axially displaceable coaxially to the common inlet and outlet valve in such a way that it is alternately perpendicular to the The inlet or outlet channel opening into the slide axis is blocked. This version, in which instead of a switch valve, a tubular, Similar to how a valve-operated slide is used, it allows the connecting channel between the switching device and the common Keep inlet and outlet valve very short. A preferred one Embodiment of the invention is that the slide has an inner, .auf the valve stem of the common inlet and outlet valve having guided sleeve which is connected to the tubular slide body via substantially radially directed spokes. In doing so, surrender There are significant advantages for the mixture preparation in that, according to a further feature of the invention, the spokes act on the gas flow have a twist-generating 3-shape. In addition, in the formation of the Ums ehalt device as a pipe slide of the inlet and the The outlet channel can be arranged in two planes lying next to one another in the axial direction of the slide and each can be shut off by the slide Have inflow spaces. It is advantageous for the gas flow to when these inflow spaces narrow in a spiral, similar to that of turbomachines, on the inflow side and on the outflow side expand.

Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise inFurther advantages and the essential features of the invention are in the following description, which explains the exemplary embodiments of the invention shown in the drawing in more detail. the The drawing shows a schematic representation in

Figur 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil und einem dazu parallel angeordneten Umschaltventil,Figure 1 is a section through a cylinder head of an internal combustion engine with a common input and exhaust valve and a reversing valve arranged in parallel to it,

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einen Schnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei der das TTms ehalt ventil im rechten Winkel zu dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil angeordnet ist unda section through the cylinder head of an internal combustion engine, in which the TTms ehalt valve is arranged at right angles to the common inlet and outlet valve and

Figur 3 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf, beiFigure 3 shows a section through a cylinder head, at

dem die dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil vorgeschaltete TTmschaltvorrichtung als konzentrisch auf dem Ventilschaft geführte Rohrschieber ausgebildet ist.which the TTmschaltvorrichtung upstream of the common inlet and outlet valve as concentric is formed on the valve stem guided pipe slide.

In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 ein Zylinderkopf, mit 2 ein in einem Zylinder gleitender Kolben und mit· 3 ein zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Kolben 2 eingeschlossener Arbeits- und Verbrennungsraum einer Viertakt-Brennkraftmaschine bezeichnet. 4 stellt ein gemeinsames, in den Brennraum 3 einmündendes Ein- und Auslaßventil dar, das in der in der Zeichnung gezeigten oberen Totpunktstellung des Kolbens 2 geöffnet ist und in eine an der Kolbenstirnfläche vorgesehene, muldenförmige Aussparung 5 hineinragt.In FIG. 1 of the drawing, 1 is a cylinder head, 2 is a piston sliding in a cylinder and 3 is a between the cylinder head Cylinder head 1 and the piston 2 enclosed working and combustion chamber of a four-stroke internal combustion engine. 4 represents a common inlet and outlet valve opening into the combustion chamber 3 represents, which is open in the top dead center position of the piston 2 shown in the drawing and in one on the piston face provided, trough-shaped recess 5 protrudes.

An das gemeinsame Ein- und Auslaßventil 4» das wie ein herkömmliches Gaswechselventil als Tellerventil ausgebildet ist, schließt sich ein Ventilkanal 6 an. Der Ventilkanal 6 führt zu einem Umschaltventil 9» das parallel zu dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil 4 an der Einmündungsstelle eines Einlaßkanals 7 "U-n-ä eines Auslaßkanals 8 angeordnet ist. Das Umsehaltventil 9 weist einen zylindrischen Ver-To the common inlet and outlet valve 4, like a conventional one Gas exchange valve is designed as a poppet valve, a valve channel 6 connects. The valve channel 6 leads to a switching valve 9 » that parallel to the common inlet and outlet valve 4 at the confluence point an inlet channel 7 "U-n-ä of an outlet channel 8 is arranged is. The switching valve 9 has a cylindrical ver

sich_
schlußkörper 10 auf, der fin koaxialen, einander gegenüberliegenden Ansätzen 11 und 13 des Einlaßkanals 7 ¹^d des Auslaßkanals 8 bewegt und in seinen Endstellungen auf einem Sitzring 12 bzw. auf einem Ventilsitz 14 aufliegt.themselves_
circuit body 10, the fin coaxial, opposing lugs 11 and 13 of the inlet channel 7 ¹ ^ d of the outlet channel 8 moves and rests in its end positions on a seat ring 12 or on a valve seat 14.

Aus Gewichtsgründen wird der Verschlußkörper 10 des Umsehaltventils 9 aus einem Ventilteller mit einer am Außenumfang angeordneten zylindrischen Schürze gebildet, deren axiale Länge so bemessen ist,For weight reasons, the closure body 10 of the switchover valve 9 formed from a valve disk with a cylindrical skirt arranged on the outer circumference, the axial length of which is dimensioned so that

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daß sie in der in der Zeichnimg gezeigten Mittelstellung beim Umschalten etwa den Zwischenraum zwischen dem Ansatz 11 des Einlaßkanals 7 und- d.em Ansatz 13 des Auslaßkanals 8 überbrückt.that they are in the middle position shown in the drawing when switching about the space between the approach 11 of the Inlet channel 7 and the extension 13 of the outlet channel 8 bridged.

In der Figur 2 ist eine Zylinderkopf-Konstruktion gezeigt, bei der im Gegensatz zur Ausführung nach Figur 1 das Umschaltventil .9' im rechten Winkel zum gemeinsamen Ein- und Auslaßventil 4» d. h» horizontal, angeordnet ist. Für gleiche Bauteile sind dabei, ebenso wie auch in der Darstellung nach Figur 3 gleiche Bezugsziffern verwendet worden, wobei für konstruktiv geänderte Bauteile die Bezugsziffern mit einem oder zwei Strichen versehen sind. So ist in der Figur 2 mit 6' der Verbindungskanal zwischen dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil 4 und dem Umschaltventil 9' bezeichnet, -während 7¹ der Einlaß- und 8¹ der Auslaßkanal sind. 10' stellt den zylindrischen, in einem Ansatz 11' des Einlaßkanals 7' i*nd in einem koaxial gegenüberliegenden Führung 13' des Auslaßkanals 8' bewegten Yerschlußkörper dar, während 12· und I4¹ die Ventilsitze desselben bilden. Der Ansatz 13' und der Ventilsitz 14^! sind dabei in einer im Zylinderkopf 1' mittels einer Gewindebuchse 16 gehaltenen Hülse 15 angeordnet.FIG. 2 shows a cylinder head construction in which, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, the switching valve .9 'at right angles to the common inlet and outlet valve 4' d. h »is arranged horizontally. The same reference numbers have been used for the same components as in the illustration according to FIG. 3, the reference numbers being provided with one or two lines for structurally modified components. Thus, in FIG. 2, 6 'denotes the connecting channel between the common inlet and outlet valve 4 and the switching valve 9', while 7 ^{1 is} the inlet channel and 8 ^{1 is} the outlet channel. 10 'represents the cylindrical, in a projection 11''* nd in a coaxially opposite guide 13 i' of the outlet duct 8 'is moved Yerschlußkörper of the intake passage 7, while 12 · ¹ and I4 constitute the same, the valve seats. The approach 13 'and the valve seat 14 ^! are arranged in a sleeve 15 held in the cylinder head 1 ′ by means of a threaded bushing 16.

Durch Vergleich der zeichnerischen Darstellungen nach Figur 1 und Figur 2 ergibt sich, daß durch die horizontale Anordnung des Umschalt vent ils 9' die Bauhöhe des Zylinderkopfes 1' verringert und der zusätzlichen Totraum bildende Verbindungskanal 6' verkleinert werden kann.By comparing the graphic representations according to Figure 1 and Figure 2, it can be seen that the horizontal arrangement of the switch valve 9 'reduces the overall height of the cylinder head 1' and the additional dead space forming connecting channel 6 'is reduced in size can be.

Ein kurzer Verbindungskanal 6'' ergibt sich auch bei der Ausführung nach Figur 3 > bei der im Gegensatz zu den in der Figur 1 und Figur 2 gezeigten Konstruktionen die Umschaltvorrichtung nicht durch ein Ventil, sondern durch einen rohrförmigen Schieber I7 gebildet wird. Der rohrförmige Schieber I7 ist über radial gerichtete Speichen 19 mit einer Hülse 18 verbunden , die auf dem Schaft des gemeinsamen Ein- und Auslaßventils 4 geführt ist und nach Art von Ventilen von einer auf einerA short connecting channel 6 ″ also results in the embodiment according to FIG. 3 > In contrast to the constructions shown in FIG. 1 and FIG. 2, the switching device is not by means of a valve, but rather is formed by a tubular slide I7. The tubular Slide I7 is via radially directed spokes 19 with a sleeve 18 connected, which is guided on the shaft of the common inlet and outlet valve 4 and in the manner of valves from one to one

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Nockenwelle angeordneten Nockenscheibe entgegen der Kraft einer Rückstellfeder betätigbar ist, wobei der rohrförmige Schieber 17 zwischen zwei Endstellungen axial verschoben wird. In der in der Zeichnung gezeigten Endstellung liegt dabei die untere, stirnseitige Dichtkante des Rohrsehiebers 17 auf einer entsprechenden Sitzfläche eines Ventilsitzringes 23 auf, während in der anderen, mit unterbrochenen Linien angedeuteten Endstellung die gegenüberliegende Dichtkante des Rohrsehiebers 17 an einer Sitzfläche 24 anliegt.The cam disk arranged on the camshaft can be actuated against the force of a return spring, the tubular slide 17 is moved axially between two end positions. In the end position shown in the drawing, the lower, front side is located Sealing edge of the pipe cutter 17 on a corresponding seat a valve seat ring 23, while in the other, with interrupted Lines indicated end position the opposite sealing edge of the pipe valve 17 rests against a seat surface 24.

Der Einlaßkanar.7'' und der Auslaßkanal 8¹¹ verlaufen etwa senkrecht zu dem Bohrschieber 17 in zwei vertikal übereinanderliegenden Ebenen und weisen jeweils im Bereich ihrer Einmündung in den Schieberraum spiralenförmig sich verengende bzw. erweiternde Ringräume 21 und 22 auf. Die beiden Ringräume sind durch eine am Äußenumfang des Rohrschiebers 17 anliegende Ringdichtung 20 voneinander getrennt. In der in der Zeichnung gezeigten Einlaßstellung des Rohrschiebers trägt außerdem ein mit dessen Außenumfang zusammenwirkender Ansatz 25 zur Dichtung des Auiaßringkanals 22 gegenüber dem Tentilkanal 6^{1 f} und bei der mit unterbrochenen Linien angedeuteten Auslaßstellung des Rohr Schiebers 17 ein mit dem Innenumfang desselben zusammenwirkender Ansatz 26 zur Abdichtung des Einlaßringraumes 21 bei.The inlet channel 7 ″ and the outlet channel 8 ¹¹ run approximately perpendicular to the drilling slide 17 in two vertically superposed planes and each have in the region of their confluence with the slide chamber spiral-shaped narrowing or widening annular spaces 21 and 22. The two annular spaces are separated from one another by an annular seal 20 resting on the outer circumference of the tubular slide 17. In the inlet position of the pipe slide shown in the drawing, an extension 25 cooperating with its outer circumference to seal the outer ring channel 22 against the valve channel 6 ^{1 f} and in the outlet position of the pipe slide 17 indicated by broken lines also contributes an extension 26 which cooperates with the inner circumference of the same Sealing of the inlet annulus 21 at.

Bei den erfindungsgemäßen, im Yi er takt -Verfahren arbeitenden Brennkraftmaschinen mit einem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil bleibt dieses während des Ausschiebetaktes und des nachfolgenden Ansaugtaktes ständig geöffnet. Lediglich die TJmsehaltvorrichtung schaltet etwa im oberen Totpunkt des Kolbens 2 um und öffnet unter Schließung des Auslaßkanals den Einlaßkanal» Dabei kann durch entsprechende Bemessung der axialen Länge der Verschlußkörper von Tlmschaltventil oder TJms ehalt schieber eine beliebige Überschneidung von Ein- und Auslaß eingestellt werden, wie es zur Anpassung der Gasweehselkanäle für eine gute Spülung und lullung des Zylinders der Brennkraftmaschine notwendig ist. Dabei ist es auch möglich, die axiale Länge der Verschlußkörper so groß zu machen, daß diese den einen Kanal erst dann mit dem gemeinsamen Ventilkanal verbinden, wenn sie den jeweilsIn the case of the internal combustion engines according to the invention, which operate in the Yi cycle method with a common inlet and outlet valve, this remains during the exhaust stroke and the subsequent intake stroke always open. Only the holding device switches around the top dead center of the piston 2 and opens with closure of the outlet channel the inlet channel »This can be done by appropriate dimensioning the axial length of the closure body of Tlmschaltventil or TJms ehalt slide any overlap of inlet and outlet be set as it is to adapt the gas swivel channels for good purging and lulling of the cylinder of the internal combustion engine necessary is. It is also possible to make the axial length of the closure body so large that it only then has the one channel connect to the common valve channel if they each

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anderen Kanal abgesperrt haben. J¹Ur die Verstellbewegung der Umschaltvorrichtungen ist dabei ein größerer Hub als bei gewöhnlichen Ventilen erforderlich, der sich nach der geforderten Ventilüberschneidung richtet. Dies braucht sich jedoch keineswegs nachteilig auf den Beschleunigungsverlauf des Umschaltorgans auszuwirken, da der Einlaß- bzw. der Auslaßkanal jeweils erst zu einem Zeitpunkt freigegeben wird, zu dem der Schieber bereits eine bestimmte Geschwindigkeit besitzt und da dieser Öffnungszeitpunkt durch entsprechende Abstimmung der Betätigungsorgane für die Umschaltvorrichtung genau eingestellt werden kann. Me mit den zylindrischen Verschlußkörpern zusammenarbeitenden Ansätze im Zylinderkopf stellen im übrigen keine . Führungen dar, die etwa die Betätigung der UmsehaltVorrichtung behindern könnten oder die zu Fertigungs- oder Verzugsproblemen führen würden. Wegen ihrer relativ großen Länge und derfeeringen Differenzdrücke zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßkanal gewährleisten sie im Betrieb während der tJberschneidungsphase für den jeweiligen Kanal eine genügend gute Abdichtwirkung auch bei Spielen, welche der in diesen Bereichen auftretenden Wärmedehnung von Verschlußkörper und Zylinderkopf Rechnung tragen.have blocked the other channel. J ^{1 For} the adjustment movement of the switching devices, a larger stroke is required than with conventional valves, which depends on the required valve overlap. However, this need in no way have a detrimental effect on the acceleration curve of the switching device, since the inlet or outlet channel is only released at a point in time at which the slide already has a certain speed and because this opening point is made by appropriate coordination of the actuators for the switching device can be set precisely. Approaches in the cylinder head that cooperate with the cylindrical closure bodies do not constitute any other. Guides that could hinder the actuation of the UmsehaltVorrichtung or that would lead to manufacturing or warpage problems. Because of their relatively long length and the small differential pressures between the inlet and outlet channels, they ensure a sufficiently good sealing effect for the respective channel during operation during the overlapping phase, even with games that take into account the thermal expansion of the closure body and cylinder head occurring in these areas.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß sowohl das gemeinsame Ein- und Auslaßventil als auch der diesem Ventil vorgeschaltete Ventilkanal sowie die Umschaltvorrichtung während des Betriebs der Brennkraftmaschine ständig abwechselnd von Gasen unterschiedlicher Temperaturen beaufschlagt werden. Dies führt dazu, daß die zuvor von den heißen Abgasen umspülten Bereiche anschließend von den kalten !"rischgasen abgekühlt werden, so daß im Vergleich zu den herkömmlichen Brennkraftmaschinen, bei denen Bereiche mit ständig hoher Temperaturbeaufschlagung und Bereiche mit ständig niedriger Temperaturbeaufschlagung benachbart sind, Verzugs- und Kühlprobleme vermieden und die thermische und mechanische Werkstoffbeanspruchung unter Erhöhung der Lebensdauer wesentlich reduziert werden können.The advantages that can be achieved with the invention consist essentially in that both the common inlet and outlet valve and the valve channel upstream of this valve and the switching device during the operation of the internal combustion engine constantly alternating from Gases of different temperatures are applied. this leads to to the fact that the areas previously flushed by the hot exhaust gases are then cooled by the cold! "rischgasen, so that in the Compared to conventional internal combustion engines, in which areas with constantly high temperature exposure and areas with constantly low temperature exposure are adjacent, warpage and cooling problems avoided and the thermal and mechanical material stress can be significantly reduced while increasing the service life can.

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Bei gemisohansäugenden Brennkraftmaschinen stellt sich ein weiterer Vorteil dadurch ein, daß das angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Wärmeaufnahme -"bei Durchtritt durch die verhältnismäßig heißen Ventilöffnungen und den heißen Gaswechselkanal gut aufbereitet und homogenisiert wird. Insbesondere beim Kaltstart und in der Vfonnlaufphase der Brennkraftmaschine, in der die Abgase schon eine verhältnismäßig gute Heizwirkung besitzen, erweist sich dieser Effekt auch im Hinblick auf eine Schadstoffreduzierung der Brennkraftmaschine als sehr wirkungsvoll.Another problem arises in the case of internal combustion engines that suck in at the same time The advantage is that the sucked in fuel-air mixture by absorbing heat - "when passing through the relatively hot Valve openings and the hot gas exchange channel is well prepared and homogenized. Especially with a cold start and in the running phase the internal combustion engine, in which the exhaust gases are already relatively have a good heating effect, this effect also proves to be in terms of reducing pollutants in the internal combustion engine as very effective.

In diesem Zusammenhang dürfte die Erfindung mit besonderem Erfolg an solchen Brennkraftmaschinen anwendbar sein, bei welchen die Gemischaufbereitung durch Kraftstoffeinspritzung in das Ansaugrohr erfolgt. Hier kann die Gemischaufbereitung überdies gleichzeitig zur Kühlung des Verbindungskanals, des gemeinsamen Ein- und Auslaßventils und der Umsehaltvorrichtung beitragen. Eventuelle Liefergradeinbußen durch Erwärmung des angesaugten Gemisches können durch eine Vergrößerung der Ventilquerschnitte zumindest teilweise wieder kompensiert werden, zumal da bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Zylinderkopfes im Gegensatz zu den herkömmlichen Ventilanordnungen keine konstruktive Beengung mehr besteht. Es ist also eine gute Abstimmung von Liefergrad und Gemischaufbereitungsgüte möglich.In this context, the invention should be applicable to such internal combustion engines with particular success in which the Mixture preparation by fuel injection into the intake manifold he follows. Here, the mixture preparation can also be used to cool the connecting duct and the common inlet and outlet valve and the changeover device. Possible loss of degree of delivery By heating the sucked-in mixture, the valve cross-sections can at least partially be increased again be compensated, especially since in the inventive design of the cylinder head in contrast to the conventional valve arrangements there is no longer any constructive restriction. It is therefore a good match between the degree of delivery and the quality of the mixture preparation possible.

Bei einer druckgeregelten Einspritzanlage kann außerdem gewährleistet werden, daß die Einspritzdauer und der Einspritzzeitpunkt so auf die Ventilsteuerzeiten abgestimmt sind, daß der eingespritzte Kraftstoff jeweils vollkommen mit der angesaugten Frischluftmenge in den Arbeitszylinder gelangt. Schließlich kann durch entsprechende Bemessung der axialen Länge der Verschlußkörper der TJmschaltvorrichtung bzw. der mit diesem zusammenarbeitenden Ansätzen im Zylinderkopf eine solche Überschneidung von Ein- und Auslaß erreicht werden, daß während des Ansaugtaktes nur noch ein kleiner Restgasanteil in den Arbeitszylinder gelangt. Dabei kann ein kleiner Restgasanteil im Hinblick auf die bei der Verbrennung entstehenden, schädlichen Stick-In the case of a pressure-regulated injection system, this can also be guaranteed be that the injection duration and the injection time so on the valve control times are coordinated so that the injected fuel is in each case completely with the amount of fresh air drawn in Working cylinder arrives. Finally, by appropriately dimensioning the axial length of the locking body of the switching device or the approaches cooperating with this in the cylinder head such an overlap of inlet and outlet can be achieved that During the intake stroke only a small amount of residual gas gets into the working cylinder. A small amount of residual gas can be present in the With regard to the harmful nitrogen emitted during combustion

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oxyde durchaus als vorteilhaft angesehen werden.oxides can be regarded as beneficial.

Bezüglich der in der Zeichnung lediglich "beispielhaft aufgeführten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wäre noch zu erwähnen, daß die Ausführung nach Figur 2 die Möglichkeit "bietet, den zwischen der Ums ehalt vorrichtung und dem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil angeordneten Tentilkanal als einen die Gemischaufbereitung weiter verbessernden Drall-Fallkanal auszubilden.With regard to those listed in the drawing merely "by way of example" Variants of the internal combustion engine according to the invention would be It should also be mentioned that the embodiment according to FIG. 2 offers the possibility of "keeping the device between the inventory and the common." Inlet and outlet valve arranged Tentilkanal as a mixture preparation to train further improving swirl fall channel.

Auch bei der in der Figur 3 gezeigten Konstruktion ist es in einfacher Weise möglich, dem angesaugten Frischgas eine gemischhomogenisierend wirkende Drallströmung aufzuzwingen. Dies erfolgt einmal dadurch, daß der Einlaßkanal 7¹' in Form des spiralenförmig sich verengenden Einlaßringkanals 21 in den Yentilkanal 6^I! einmündet, und weiterhin auch dadurch, daß die den rohrförmigen Schieberkörper 17 mit der Betätigungshülse 18 verbindenden Speichen 19 eine entsprechende Leitschaufelform erhalten. Dabei muß diese Drallerzeugung nicht liefergradverschlechternd wirken, sondern kann bei entsprechender Gestaltung der Kanäle sogar zu einer Liefergradverbesserung führen.With the construction shown in FIG. 3, it is also possible in a simple manner to force a swirl flow which has a homogenizing effect on the fresh gas that has been drawn in. This is done in that the inlet channel 7 ¹ 'in the form of the spiral-shaped narrowing inlet ring channel 21 in the Yentilkanal 6 ^I! opens, and also in that the spokes 19 connecting the tubular slide body 17 to the actuating sleeve 18 are given a corresponding guide vane shape. This swirl generation does not have to have a negative effect on the degree of delivery, but can even lead to an improvement in the degree of delivery with an appropriate design of the channels.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß über die in der Zeichnung gezeigten Beispiele hinaus noch eine Vielzahl von konstruktiven Gestaltungen sowohl von ventilähnlichen, als auch von schieberförmigen Umschaltvorrichtungen gemäß der Erfindung möglich ist.Finally it should be noted that about the in the drawing The examples shown also have a large number of structural designs, both valve-like and slide-shaped Switching devices according to the invention is possible.

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Claims

EXPECTATIONS

'1. J four-stroke internal combustion engine with a common inlet and outlet valve arranged in the cylinder head and with a switching device arranged in a channel upstream of the valve for alternating connection of the valve to an inlet and an outlet channel, characterized in that the switching device has a cylindrical closure body (10,1O ¹ , 17) which in the area of the mouths of the inlet channel (7> 7 ¹ »7") and the outlet channel (8, 8 ¹ , 8 ") in the common valve channel (6, 6 ') , 6 ¹¹ ) is axially displaceable between two end positions in such a way that it alternately blocks the inlet or outlet channel.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that

that the axial length of the cylindrical closure body (10,10 ·, 17) and of this cooperating projections (11, 13 »11 ', 13'; 24, 25) in the cylinder head (1, 1 ¹ , 1") according to the desired overlap of inlet and outlet channel is dimensioned

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the V_erschlußkörper (10, 10 ') is formed by a valve plate with a cylindrical skirt arranged on the outer circumference, which is coaxial, in on opposite sides of the valve channel (6, 6') ) located junctions of the inlet channel (7, 7 ') and the outlet channel (8, 8 ^f ) is immersed.

4. Internal combustion engine according to claim 3 »characterized in that the valve-shaped closure body (ΙΟ ¹¹ ) is arranged at right angles to the common inlet and outlet valve (4).

5. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that that the closure body is formed by a tubular slide (17) which is coaxial with the common inlet and outlet valve (4) is axially displaceable so that he

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^{The inlet channel (7 11} ) ″ and the outlet channel (8 · ') opening at right angles to the sliding shaft alternately shut off.

6. Internal combustion engine according to claim 5i, characterized in that that the slide has an inner sleeve (18) guided on the valve stem of the common inlet and outlet valve (4), with the tubular slide body (17) over substantially radially directed spokes (19) is connected.

7. Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that that the spokes (19) produce a swirling effect on the gas flow have effective shape.

8. Internal combustion engine according to one of claims 5 to ¹ J, characterized in that the inlet channel (7 ¹¹ ) ¹ ^ d- "3-he outlet channel (8 ¹¹ ) are arranged in two superposed planes and each spirally narrowing or expanding, have annular spaces (21, 22) that can be shut off by the slide (I7).

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