DE2810956C2

DE2810956C2 - Vorrichtung zur absatzweisen Drehung der Tellerventile von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2810956C2
Application number: DE19782810956
Authority: DE
Inventors: Jordan Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Gentscheff
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1982-05-19
Also published as: FR2420030A1; DE2810956A1; DK146345B; DK146345C; JPS54126813A; FR2420030B1; DK90279A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur absatzweisen Drehung der Tellerventile von Brennkraftmaschinen mittels am Ventilschaft angeordneter, mit einem Strömungsmittel beaufschlagbarer Laufschaufeln.

Aus der DE-OS 21 19 596 ist bereits ein derartiges Ventil bekannt, das in seinem in den Gaswechselkanal hineinragenden Bereich gegen die Strömung angestellte Laufschaufeln aufweist.

Die in den Gaswechselkanal hineinragenden Laufschaufeln stellen jedoch einen die Gasströmung verzögernden Strömungswiderstand dar, wodurch sich der Wirkungsgrad einer nachgeschalteten Turbine eines Abgasturboladers vermindert

Durch die heißen Abgase sind die verhältnismäßig dünnen Laufschaufeln auch einem Verschleiß infolge Heißkorrosion ausgesetzt, wodurch infolge der zusätzlichen Stoßbeanspruchung und der hohen Abgasgeschwindigkeit die Gefahr gegeben ist, daß Teile der Laufschaufeln abbrechen und zur Beschädigung der

ίο Turbine des nachgeschalteten Abgasturboladers führen können.

Dabei hängt auch das auf das Ventil aufgebrachte Drehmoment sehr vom jeweiligen Lastzustand des Motors ab. Eine sichere Drehung im Teillastgebiet ist daher nicht gewährleistet. Dies gilt auch im Vollastbetrieb, für den Fall, daß die in die Gasströmung hineinragenden Laufschaufeln sich infolge Korrosion verkleinert haben.

Da die Herstelijngskosten von Ventilen mit aufgeschweißten oder aufgeschrumpften Laufschaufeln verhältnismäßig hoch sind, wird das regelmäßige, infolge von Verschleiß notwendige Auswechseln der Ventile teuer.
Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in der Schaffung einer einfachen Ventildrehvorrichtung, die unabhängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine im Öffnungsintervall ein konstantes Drehmoment auf das Ventil ausübt und im Gaswechselkanal keinen Strömungswiderstand aufweist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Laufschaufeln zwischen dem freien Ende des Ventilschaftes und der Ventilführung angeordnet sind und zumindest im Öffnungsintervall des Ventils mit einem unter Druck stehenden Schmiermittelstrom beaufschlagbar sind.

Man erzielt hiermit den weiteren Vorteil, daß die Ventildrehvorrichtung keinem Verschleiß unterliegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung

•»ο wird der Schmiermittelstrom durch eine im Öffnungsintervall auf die Laufschaufeln gerichtete Düse geleitel, die fest mit dem das Ventil betätigenden Kipphebel angeordnet ist.

Vorzugsweise besitzt der Kipphebel eine von der

*^r' Düse zur drehfesten Kipphebelachse führende Bohrung, die in einer, dem Öffnungsintervall des Ventils entsprechenden Winkelstellung des Kipphebels mit einer radial in der Kipphebelachse laufenden Bohrung verbindbar ist, die von einer Schmiermittel unter Druck führenden zentralen Bohrung in der Kipphebelachse abzweigt. Man erreicht damit, daß die Laufschaufeln nur während der Öffnungsphase mit einem Schmiermittelstrahl beaufschlagt werden, wodurch dem Schmiermittelumlauf jeweils nur die für die Drehung des Ventils erforderliche Energie entzogen wird. Die Beeinträchtigung des Wirkungsgrades anderer Funktionselemente, wie z. B. des Abgasturboladers, ist dabei ausgeschlossen. Zweckmäßigerweise sind die Laufschaufeln an einem drehfest mit dem Ventilschaft verbindbaren Turbinenrad angeordnet. Dabei kann das Turbinenrad am Ventilschaft lösbar befestigt sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in der Herstellung einfache und somit billig auszuwechselnde Ventile verwendet werden können, die keine besonderen Zusatzeinrichtungen zur Anordnung der Drehvorrichtung erfordern. Es können leicht Turbinenräder unterschiedlichen Druckmessers angeordnet werden, wodurch sich das Drehmoment leicht variieren läßt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Laufschaufeln des Turbinenrades durch am Umfang der Turbinenradscheibe angeordnete im wesentlichen axial verlaufende Bohrungen gebildet, deren Durchmesser größer ist als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Turbinenrades und dem Durchmesser des Kreises, auf dem die Mittelpunkte der Bohrungen liegen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen anhand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ventilanordnung in der Seitenansicht und

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Turbinenrades, das von einem Schmiermittelstrom aus einer Düse beaufschlagt wird.

In F i g. 1 ist ein Ventil 1 dargestellt, das mittels einer Ventilführung 2 im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagert ist. Das Ventil 1 wird entgegen der Wirkung einer Ventilfeder 4 von einem Kipphebel 5 betätigt, dessen eines Ende am Ventil 1 angreift und dessen anderes Ende von einer Stoßstange 6 beaufschlagt wird. Der Kipphebel 5 ist auf einer hohlen. Schmiermittel unter Druck führenden festen Achse 7 gelagert, die eine radial verlaufende Bohrung 8 aufweist. Diese Bohrung 8 ist in der der Öffnungsstellung des Ventils 1 entsprechenden Winkelstellung des Kipphebels 5 mit einer in diesem angeordneten Bohrung 9 in Verbindung, die über eine Düse 10 nach außen führt. In der Verbindungsstellung der beiden Bohrungen 8, 9 ist die Düse 10 auf die Laufschaufeln 12 eines Turbinenrades 11 gerichtet, das am oberen Ende des Ventils 1 drehfest angeordnet ist Auf der Unterseite des Turbinenrades 11 befindet sich ein Axiallager 13, auf dem die Ventilfeder 4 abgestützt ist

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform des Turbinenrades 11 dargestellt, dessen Laufschaufeln 12 durch die Zwischenräume gebildet werden, die sich zwischen nach außen offenen Bohrungen 14 ergeben.

ίο Im Betrieb der Ventildrehvorrichtung ist in der der Schließstellung des Ventils entsprechenden Winkelstellung des Kipphebels die Verbindung zwischen den Bohrungen 8 und 9 unterbrochen. Wird der Kipphebel 5 über die Stoßstange 6 ausgelenkt, so wird das Ventil 1 in Öffnungsstellung gebracht. Dabei kommen gleichzeitig die Bohrungen 8 und 9 miteinander in Verbindung, so daß das in der Achse 7 befindliche, unter Druck stehende Schmieröl über diese Bohrungen 8,9 zur Düse fließt, von dort in einem Strahl 15 austritt und die Laufschaufeln 12 des Turbinenrades 11 beaufschlagt. Dabei wird das drehfest mit der Turbine 11 verbundene Ventil in Drehung versetzt, wobei es sich gegenüber der Ventilfeder 4 über das unterhalb des Turbinenrades 11 angeordnete Axiallager 13 frei drehbar abstützt.

Die erfindungsgemäße Drehvorrichtung unterliegt somit so gut wie keinem Verschleiß. Sie wird jeweils nur in der Öffnungsstellung des Ventils mit Strömungsmittel unter Gewährleistung eines konstanten Drehmoments beaufschlagt. Ferner trifft der Schmiermittelstrah! 15 immer in der für die Beaufschlagung der Turbine optimalen Richtung auf die Laufschaufeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur absatzweisen Drehung der Tellcrventile von Brennkraftmaschinen mittels am Ventilschaft angeordneter, mit einem Strömungsmittel beaufschlagbarer Laufschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (12) zwischen dem freien Ende des Ventilschaftes und der Ventilführung (2) angeordnet sind und zumindest im Öffnungsintervall des Ventils (1) mit einem unter Druck stehenden Schmiermittelstrom (15) beaufschlagbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelstrom (15) durch eine im öfinungsintervall auf die Laufschaufeln (12) gerichtete Düse (10) geleitet wird, die fest an dem das Ventil (1) betätigenden Kipphebel (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (5) eine von der Düse (10) zur drehfesten Kipphebelachse (7) führende Bohrung (9) aufweist, die in einer, dem Öffnungsintervall des Ventils entsprechenden Winkelstellung des Kipphebels (5) mit einer radial in der Kipphebelachse (7) verlaufenden Bohrung (8) verbindbar ist, die von einer Schmiermittel unter Druck führenden zentralen Bohrung in der Kipphebelachse (7) abzweigt.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (12) an einem drehfest mit dem Ventilschaft verbundenen Turbinenrad (11) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (11) am Schaft des Ventils (1) lösbar befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (12) des Turbinenrades (11) durch am Umfang der Turbinenradscheibe angeordnete, im wesentlichen axial verlaufende Bohrungen (14) gebildet werden, deren Durchmesser größer ist als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Turbinenrades und dem Durchmesser des Kreises, auf dem die Mittelpunkte der Bohrungen (14) liegen.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (11) mit den Laufschaufeln (12) aus einem Leichtmetallguß besteht.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (11) mit den Laufschaufeln (12) aus Blech hergestellt ist.