DE2906572A1

DE2906572A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der aeusseren kuehlung eines auspuffventiles einer brennkraftmaschine, insbesondere eines aufgeladenen dieselmotors

Info

Publication number: DE2906572A1
Application number: DE19792906572
Authority: DE
Inventors: Remi Curtil; Alain Devaux
Original assignee: Societe dEtudes de Machines Thermiques SEMT SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-21
Publication date: 1979-08-30
Also published as: GB2015079A; BR7900805A; NL7901019A; NO790616L; ES477818A1; FR2418332A1; US4296715A; BE874145A; IT7920045A0; FI790601A; GB2015079B; DK55679A; PL213649A1; IT1110642B; DD141550A5; AU4437079A; JPS54135915A; FR2418332B1

Description

Tl A ΤΊ? IWTT¹ A TVTYI7 A T TPl? D - 2 HAM3URG 7C,GEIK)LZWEG 20 JrAIlLiN IAiM WAL·! H< postfach (p.o.box> 7015 42

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DIPL. ING. H. SCHAEFER Telegrammadresse:patentiwe DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _DATUM: 19. Februar 1979

UNSER ZEICHEN K S C h / Π PATENTANWÄLTE SCHAEPRR, POSTFACH 70 15 42, D-2 HAMBURG 70 IHR ZEICHEN: jfe ^ (J b b ' Z.

-J-

SOCTETE D¹ETUDES DE MACHINES THERMIOUES S.E.M.T., 2, Quai de Seine, 93202 Saint-Denis, Frankreich.

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der äußeren Kühlung eines Auspuffventiles einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines aufgeladenen Dieselmotors.

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlung des Außenteiles eines Auspuffventils in einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotor, sowie eine Vorrichtung zurDurchführung dieses Verfahrens.

Es ist bei einem Verfahren dieser Art schon bekannt, die Auspuffventile eines aufgeladenen Dieselmotors durch Lüftung ihrer Außenteile zu kühlen. Nach diesem bekannten Verfahren

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COMMERZBANK HAMBURG 22/58226 (BLZ20O40OO0) S.W.I.F.T.-CODE: COBADE HH · POSTSCHECKAMT HAMBURG 22S0 58-201 (BLZ 200100 20)

ist über einen vorbestimmten Wert (bis 140 Verdrehung der Kurbelwelle) die Oberschneidung der Öffnungszeiten der jeweiligen Einlaß- und Auspuffventile eines Zylinders vorgesehen, um mit Hilfe der Einlaßluft, die unmittelbar von dem offenen Einlaßventil zu dem offenen Auspuffventil strömt, das Auspuffventil zu kühlen. Die volumetrische Ausbeute O des Luftdurchsatzes bei jedem Ansaugtakt

» vol
in bezug auf den Zylinder kann etwa 1,4 erreichen.

Bei diesem Verfahren ist jedoch die bewirkte Kühlung nicht ausreichend und die Energiebilanz schlecht. Wenn man zum Beispiel die Überschneidung vergrößert, um den gesamten Luftdurchsatz über einen minimalen Schwellenwert hinaus, welcher der Luftmenge entspricht, die zur Entfernung des größten Teiles der restlichen Gase durch Spülung notwendig ist, um 10 % zu erhöhen, erzielt man eine Herabsetzung der Temperatur des Ventils von nur 10° C bis 20° C.

Wenn man den gesamten Einlaßluftdurchsatz um zum Beispiel 10 % erhöht, muß man eine Erhöhung der durch die Abgasturbine des zur Vorverdichtung dienenden Turbogebläses aufgenommenen Leistung und demzufolge eine größere Auspuffgasleistungsentnahme in Kauf nehmen, so daß schließlich bei

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gleicher Nutzleistung an der Antriebswelle und gleichem Druck der Vorverdichtungsluft ein erhöhter Kraftstoffverbrauch hervorgerufen wird. Für die gleiche Luftmenge in dem Zylinder bedeutet es dann eine Verringerung der überschüssigen Verbrennungsluftmenge. Da die Temperatur des Auspuffventiles gegenüber Veränderungen der überschüssigen Verbrennungsluftmenge besonders empfindlich ist, ruft diese Verringerung des Luftüberschusses eine Erhöhung der Temperatur des Auspuffventils hervor, die der durch Kühlwirkung vorher erzielten Zunahme gleich ist und unter Umständen letztere sogar überschreitet. Daraus ergibt sich, daß die erwartete Kühlung null oder negativ ist, so daß eine stärkere Ervvärmung des Auspuffventils auftritt.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die genannten Nachteile zu beheben und eine wirksamere Kühlung der Auspuf fventile einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors herbeizuführen, ohne dabei den Verbrennungsluftüberschuß zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren und die Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen gelöst.

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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch anhand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt. Ks zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines Dieselmotors im Bereich des Auspuffventils, welches mit Hilfe eines erfindungsgemäß ausgebildeten Nockens über einen Kipphebel betätigt wird,

Fig. 2 die Nockenhubkurven des Auspuffventils gemäß dem Stand der Technik (A) und der Erfindung (C) sowie des Einlaßventils (B) in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Nockenwelle,

Fig. 3 den vergrößerten Nocken der Fig. 1 und

Fig. 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Rückansicht der Gelenkverbindung zwischen den Stößeln und Kipphebeln des Einlaßventils sowie des Auspuffventils eines Zylinders, mit dem Hebel zur mechanischen Koppelung des Auspuffventils mit dem Einlaßventil.

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Wie Fig. 1 zeigt, weist jeder Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine insbesondere eines vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors mindestens ein nicht dargestelltes Einlaßventil sowie mindestens ein Auspuffventil 2 auf, welches durch einen mit der Nockenwelle 4 fest verbundenen Nocken gesteuert wird. In der Darstellung ist der Kolben des Zylinders 1 mit 5 und die Durchflußstrecke des Kühlmediums des Motorgehäuses mit 6 bezeichnet. Der Nocken 3 der Nockenwelle 4 betätigt das Ventil 2 über eine Rolle 7, die auf einem Stößel 8 angeordnet ist, welcher mit der Stoßstange eines Kipphebels 10 verbunden ist. Die Stange ist mit dem Kipphebel 10 verbunden, der auf das Ventil 2 einwirkt. Eine Rückstellfeder 11 des Ventils 2 drückt dieses in Schließrichtung gegen seinen Sitz 12.

Gemäß einer ersten Ausführungs form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie es die Fig. 3 zeigt, besitzt der Steuernocken 3 eines jeden Auspuffventils 2 einen Zusatzanlauf 13, der einen Resthub des Auspuffventils 2 sichert und mit seinen gegenüberliegenden Enden 14 und 15 an den llauptanlauf 16 zur Steuerung der Öffnung bzw. Schließung des Ventils bzw. an das kreisförmige Grundprofil 17 des Nockens 3 im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend anschließt. Vorzugs-

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weise ist der Zusatzanlauf 13 mindestens zum Teil durch einen Kreisbogen 22 gebildet, der gegenüber dem kreisförmigen Grundprofil 17-des Nockens radial außcnliegend und konzentrisch ausgebildet ist.

Da bei dem vorliegenden Motor die Ventile z. B. das Ventil 2 über Kipphebel betätigt werden, dient der Zusatzanlauf 13 zur Erzeugung eines Resthubes des Auspuffventils 2 in der Größenordnung des Spiels der Kipphebel anordnung 7 bis 10.

Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Zentrumswinkel D des Kreisbogens 19 des Hauptanlaufcs 16 kleiner als der entsprechende Winkel des Anlaufes eines Nockens ohne Zusatzanlauf 13.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt die radiale Höhe h des Kreisbogens 22 des Zusatzanlaufes 13 etwa 10 % oder weniger der radialen Höhe H des Kreisbogens 19 des Hauptanlaufes 16, jeweils über dem Grundprofil 17 des Nockens 3 gemessen.

Es wird nun anhand der Fig. 2 und 3 die Arbeitsweise dieser ersten Ausführungs form erläutert.

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Wenn der Nocken 3 rfder Nockenwelle 4, wie es die Fig. 3 zeigt, sich in der Winkelstellung 0 befindet, ist das Ventil 2 geschlossen und auf seinem Sitz 12 abgestützt. Bei Drehung der Nockenwelle 4 behebt der Nocken 3 in einer ersten Stufe mit dem Anschlußprofil 18 des Hauptanlaufes 16 das Spiel der Kipphebelanordnung 7 bis 10 und bewirkt dann die Öffnung bzw. Hubbewegung des Auspuffventils 2 ausgehend vom Punkt N (Fig. 2). Sobald der Nocken 3 den in Fig. 3 gezeigten Zentrumswinkel E beschrieben hat, ist das Auspuffventil 2 vollkommen geöffnet, wie es auch Fig. 2 zeigt. Der Winkel E beträgt zum Beispiel 52 Brehwinkel der Nockenwelle. Im Laufe der Drehbewegung des Nockens 3 im Winkelbereich E verläuft der Kolben 5 durch den unteren Totpunkt UT (Fig. 2).

Dann beschreibt der Nocken 3 den Winkel D von z. B. 41,5 Drehwinkel der Nockenwelle, bei welchem der Kreisbogen des Ilauptanlaufes 16 die volle öffnung des Ventils 2 sichert. Bei Weiterdrehung der Nockenwelle 4 beschreibt dann der Nocken den Winkel F von z. B. 52 Drehwinkel der Nockenwelle, bei welchem der Anlauf 20 die teilweise Schließung des Ventils 2 bexvirkt, wie der Abschnitt F der gestrichelten Kurve C in Fig. 2 ersehen läßt.

Während der Teilschließung des Auslaßventils 2 hat die Hubbewegung des Nockens des Einlaßventils, welche durch die Kur^e B in Fig. 2 dargestellt ist, von dem Zeitpunkt J an schon begonnen, während dessen eigentliche öffnung vom Punkt R an stattgefunden hat. Die gegenseitige Oberlagerung der Öffnungszeiten der Einlaß- und Auspuffventile eines Zylinders fängt also beim Zeitpunkt R an, so daß die herkömmliche Spülungsphase schon begonnen hat. Während der gegenseitigen Überlagerung der Öffnungszeiten der Einlaß- und Auspuffventile verläuft der Kolben 5 durch den oberen Totpunkt OT (Fig. 2) .

Bei bekannten Nocken (Kurve A in Fig. 2) dient der Nockenanlauf 20 dazu, zum Zeitpunkt K₁, in welchem der Nocken 3 den Winkel F ganz durchlaufen hat, das Ventil 2 vollkommen zu schließen, wobei die Wirkung des Anlaufes 20 zum Zeitpunkt P aufhört. Gemäß der vorliegenden Erfindung (Kurve C) wird die Öffnungszeit des Auspuffventils 2 über den normalen Schließzeitpunkt K₁ hinaus verlängert, so daß dieses Ventil zu dem entsprechenden Zeitpunkt K2 auf Kurve C aufgrund des Zusatzanlaufes 13 nicht vollkommen geschlossen werden kann. Der Zusatzanlauf 13 besitzt den Abschnitt 22

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mit kreisförmigem Profil, der einen freien Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventil 2 und seinem Sitz 12 auf einem im wesentlichen konstanten und kleinen Wert hält. Der Abschnitt 22 des Zusatzanlaufs 13 entspricht dem Drehwinkel G des Nockens 3. Dieser Winkel G von z. B. 80° Drehwinkel der Nockenwelle endet am Zeitpunkt L. Im Laufe dieser Drehbewegung läuft der Kolben 5 durch den unteren Totpunkt UT (Fig. 2).

Bei Weiterdrehung der Nockenwelle 4 beschreibt der Nocken den Winkel I von z. B. 12° Drehwinkel der Nockenwelle, wobei der abfallende Anschlußbereich 23 des Zusatzanlaufes 13 zum Zeitpunkt S wegen des Spielraumes der Kipphebelanordnung die vollkommene Schließung d-s Ventils 2 bewirkt, während der Bereich 23 zum Zeitpunkt M endet. Die Gerade, die durch die Punkte NRK., S verläuft, deutet den Nullpunkt der Hubbewegung der Ventile an.

Der verzögerte Schließzeitpunkt des Auspuffventils 2 fällt gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit dem normalen Schließzeitpunkt des Einlaßventils zusammen, wie es die Fig. 2 zeigt. Die jeweiligen Öffnungszeiten der Einlaß- und Auspuffventile eines Zylinders überschneiden sich daher

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• Ai-

vom Zeitpunkt R bis zum Zeitpunkt S. Während eines Abschnittes dieser Überschneidungszeit wird das Auspuffventil 2 durch einen Teil der eingelassenen Luft, welche
unmittelbar von dem Einlaßventil zu dem Auspuffrohr 21
des Ventils 2 strömt, gekühlt. Zwischen dem Zeitpunkt K₂ und dem Zeitpunkt S, wenn der Öffnungsquerschnitt des
Ventils 2 auf vorzugsweise etwa 10 % des maximalen Öffnungsquerschnittes gehalten wird, findet eine zusätzliche und sehr wirksame Kühlung dieses Ventils statt. Dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit der Luft entsprechend dem Verhältnis der Drücke im Zylinder und Auspuff im wesentlichen
gleich derjenigen, welche bei einer in herkömmlicher Weise durchgeführten Überschneidung erzielt wird. Die Kühlwirkung ist hoch insbesondere wegen der bedeutenden Erhöhung des Wärmeaustauschkoeffizienten, die auf die Verringerung des ringförmigen freien Durchlaßquerschnittes zurückzuführen ist, so daß ein zu starkes Abreißen des Luftstroms im
Bereich der Schnittkante der Lagerfläche und des Ventilsitzes sowie die Entstehung einer verhältnismäßig dicken Grenzschicht, wie bei einem weit geöffneten Ventil, verhindert werden.

Vorzugsweise wird der Verlust an Einlaßluft, der auf die

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Verlängerung der Öffnungszeit des Auspuffventils 2 zurückzuführen ist, durch die Verringerung der Dauer der vollen Öffnung ausgeglichen. In Fig. 2 sieht man, daß gemäß der vorliegenden Erfindung (Kurve C) gegenüber der entsprechenden, mit einem herkömmlichen Nocken erzielten Wirkung (Kurve A) eine Voreilung der Hauptschließzeit des Auspuffventils 2 erzielt wird. So kann man eine Vergrößerung des Gesamtspülluftverbrauches, die auf den Resthub h des Auspuffventils 2 zurückzuführen ist, zumindest teilweise verhindern,und unter Umständen kann der Gesamtverbrauch sogar geringer gehalten werden, wenn der Winkel D und demzufolge die normale Vollöffnungsdauer des Auspuffventils verringert werden.

Mit dieser Gestaltung des Nockens 3 erzielt man an der Lagerfläche des Auspuffventils 2 eine Temperaturerniedrigung um 90 C, bemerkenswerterweise ohne eine Erhöhung des Gesamtspülluftverbrauches.

Diese Vorrichtung kann mit jeder beliebigen Vorverdichtungseinrichtung eingesetzt werden. Luftstöße in dem Auspuff sammelrohr, das sich an das Auspuffrohr 21 anschließt, können der Kühlwirkung nicht schaden, da bei hoher Leistung

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immer über eine ausreichende Spülungsrate zur Verfügung steht, so daß in dem von dem Ventil 2 ausgehenden Auspuffrohr 21 immer Luft vorhanden ist und auch eine zeitweilige Umkehrung der Strömung unter Vermeidung jeglicher Mischung mit verbrannten heißen Gasen stattfinden kann.

Bei Bereichen kleiner Last, bei welchen zwischen dem Zylinder und dem Auspuffrohr kein positiver Druckunterschied vorhanden ist, kann die entgegengesetzte Wirkung d. h. die Erwärmung des Auspuffventils durch Wiedereinsaugen verbrannter Gase eintreten. Diese Erscheinung ist bei der niedrigen Temperatur des Ventils nicht nachteilig und kann sich sogar als vorteilhaft erweisen. Insbesondere bei stark vorverdichteten Motoren und niedrigen Lastbereichen kann dies wegen der Erhöhung des normalerweise geringen Wärmegrades des Zyklus durch Verkürzung der Zündungsdauer einen günstigen Einfluß auf'die Verbrennung haben.

Insbesondere bei dem Auspuffsystem gemäß DE-PS 28 02 515, bei dem in dem Auspuffsammelrohr Auspuffgasdruckschwankungen bestehen bleiben, so daß am Auslaß eines jeden Zylinders bei Durchführung einer herkömmlichen, um den oberen Totpunkt zentrierten Spülung unterschiedliche Temperaturen der Auspuffgase festgestellt werden, ermöglicht die erfindungsgemäße

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tint

zeitliche Verteilung der Spülungsdauer -d**-·Verringerung der Temperaturstreuung, wobei für die jeweiligen Einlaß- und Auspuffventile der resultierende Durchlaßquerschnitt gleich ist.

Bei stark aufgeladenen Motoren und insbesondere im Falle einer nach dem Schraubengesetz mit im wesentlichen konstantem Druck aufladenden Turbine eines Turbogebläses werden bei niedrigen Lastbereichen für die Auspuffventile oft Temperaturen festgestellt, welche denjenigen bei Nennleistung entsprechen oder sogar darüberliegen, was auf den unzureichenden Druck der Vorverdichtungsluft zurückzuführen ist. Erfindungsgemäß wird mit der Drehzahlabnahme des Motors der Spülungsdurchsatz erhöht,und zwar in wesentlich größerem Umfang als im Falle eines Motors mit herkömmlicher Spülung der Zylinder, so daß bei geringen Lastbereichen eine Steigerung der Drehzahl des Turbogebläses und daher eine Erhöhung des Vorverdichtungsdruckes hervorgerufen werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die für alle Motoren mit Ventilen, die von der Nockenwelle über irgendeine kinematische Kette gesteuert werden, geeignet

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ist. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung 31 eines jeden Auspuffventils mit der Steuerung 32 des zugehörigen Einlaßventils vorzugsweise mechanisch gekoppelt ist, wobei diese Koppelung die Offenhaltung des Auspuffventils in restlicher Hubstellung sichert. Vorzugsweise ist die mechanische Kupplungsverbindung 30 an einem beliebigen Punkt der kinematischen Kette, die zwischen der Nockenwelle und dem Ventil liegt, zwischengeschaltet.

Im Falle eines Motors, dessen Ventile über Stößel, Stoßstangen und Kipphebel betätigt werden, wie dies Fig. 4 zeigt, besteht diese mechanische Kupplungsverbindung aus einem Hebel 30, der in der kinematischen Kette zwischengeschaltet ist und die kinematische Kette 31 mindestens eines Auspuffventils mit der kinematischen Kette 32 mindestens eines Einlaßventils, welche vorzugsweise dem gleichen Zylinder zugeordnet sind, verbindet. Ein Ende 33 des Hbels 30 ist in kinematisch geeigneter Weise mit einem Element 34 der kinematischen Kette 32 des Einlaßventils verschiebbar verbunden, während das andere Ende 35 des Hebels 30 in der kinematischen Kette 31 des Auspuffventils zwischengeschaltet ist und letztere in zwei Teile 36 und 37 teilt. Die beiden Teile

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36 und 37 sind mit einer Gelenkverbindung, gemäß der Ausführungsform ein Kugelgelenk, über zwei in Querrichtung versetzte Abstützpunkte 38 und 39 mit einem derartigen Hebelarm am Hebel 30 abgestützt, daß die Öffnungsbewegung des Einlaßventils eine vorbestimmte restliche tvffnungsweite des Auspuffventils erzeugt.

Wie Fig. 4 zeigt, befindet sich der Hebel 30 im Bereich . der mechanischen Verbindung zwischen den Stößeln 40, 42 und den Kipphebeln 41, 43 der Auspuff- und Einlaßventile. Der Stößel 40 und der Kipphebel 41 des Auspuffventils bilden die zwei Teile 36, 37 der kinematischen Kette, die über die Abstützpunkte 38 und 39 am Hebel 30 abgestützt sind.

Zwischen dem Abstützpunkt 39 und dem Kipphebel 41 ist ein Ausgleichsstück 44 für die Querversetzung d der Abstützpunkte 38 und 3'9 vorgesehen. Der andere Abstützpunkt 38 ist am Stößel 40 fest vorgesehen. Das Ausgleichsstück verringert zumindest teilweise die Achsversetzung zwischen dem Stößel 40 und dem Kipphebel 41 des Atfcpuffventils und bewirkt daher eine spürbare Verringerung der sonst auf diese wirkenden Belastung. In anderer Ausführungsform kann das Ausgleichsstück auch am Abstützpunkt 38 vorgesehen sein,

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während der Abstützpunkt 39 fest vorgesehen ist.

Zusätzlich ist die Achse des Stößels 40 in einem vorbestimmten Winkel oC gegenüber der üblichen Stellung geneigt, wodurch die Versetzung der Abstützpunkte 38 und 39 auf dem Hebel 30 vollkommen ausgeglichen werden kann und der Abstützpunkt 38 in die Achse des Kipphebels 41 verlegt wird. Dadurch werden die durch die VErsetzung hervorgerufenen Beanspruchungen des Stößels 40 und des Kipphebels 41 auf einen Mindestwert beschränkt.

Die Verbindung des Hebels 30 mit dem Kipphebel 43 des Einlaßventils besteht vorteilhaft aus einem Kopf 45, der in einem einendig geschlossenen, der Form des Gelenkes angepaßten Lager 46 verschiebbar gelagert ist.

Vorteilhaft ist der Kopf 45 zylinderförmig mit der Achse senkrecht zur Längsachse des Hebels ausgeführt. In der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 4 ist der Kopf 45 kugelförmig ausgeführt. Dabei liegen die Kugelmittelpunkte 48, 47 und 49 der drei Abstützkugeln 38, 39 und 45 des Hebels in einer Ebene, die im wesentlichen durch die Stoßachsen des Einlaß- bzw. Auspuffventils verläuft, wobei der

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Mittelpunkt 47 des Abstützpunktes 39 in bezug auf die Gerade, die die zwei anderen Mittelpunkte 48 und 49 verbindet, um die Strecke e nach unten versetzt ist, um die Verdrehung des Hebels 30 um seine längsgerichtete Achse zu verhindern.

Bei dieser Ausführungsform gemäß Fig. 4 bietet der Hebel die gleichen Vorteile wie der Zusatzanlauf 13 des Nockens der erstbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung.

Bei der beschriebenen Verbindung des Hebels 30 mit dem Kipphebel 43 hemmt der Hebel 30 keineswegs die Wirkung des Stößels 40 auf den Kipphebel 41 zur Öffnung des Auspuffventils. Bei der Öffnung des Einlaßventils unter der Wirkung der Hubbewegung des Stößels 42 hebt der Hebel 30 aber aufgrund des durch die versetzten Abstützpunkte 38 und 39 gebildeten Hebelarms den Kipphebel 41 und sichert auf diese Weise während der gesamten Öffnungsdauer des Einlaßventiles die Aufrechterhaltung einer Restöffnung des Auspuffventiles. Hierdurch wird die Überschneidung der Öffnungszeiten der Einlaß- und Auspuffventile eines Zylinders zwischen dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventiles und im wesentlichen dem Schließzeitpunkt des Auspuffventiles erzielt,

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so daß im wesentlichen die gleiche Kühlwirkung wie bei der erstbeschriebenen Ausführungs form, die in Fig. 1 bis dargestellt ist, erzielt wird.

Die Versetzung der Abstützpunkte 38 und 39 des Hebels 30 sichert in vorteilhafter Weise den gewünschten Restöffnungsquerschnitt des Auspuffventiles von etwa 10 % oder weniger des maximalen Querschnittes.

Im Falle eines Motors mit hydraulisch gesteuerten Ventilen wird erfindungsgemäß die hydraulische Betätigung des Auspuf fventiles automatisch ausgelöst, wodurch bei entsprechender Ausbildung derselbe Zweck erfüllt wird.

Bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zusätzlichen Anlauf des Steuernockens des Auspuffventils kann eine hydraulische Vorrichtung zum automatischen Spielausgleich der Kipphebelanordnung vorgesehen sein, so daß der Höchstwert des Resthubes des Auspuffventiles 2 beliebig eingestellt werden kann.

Bei der zweiten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung mit Ventilen, die zwischen der Nockenwelle und den jeweiligen

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. st-

Ventilen eine kinematische Kette zur Ventilsteuerung aufweist, kann eine hydraulische Kolben/Zylinder-Anordnung in der kinematischen Steuerkette 31 des Auspuffventiles zwischengeschaltet sein, die von der Steuerung 32 des Einlaßventiles abhängig ist, wodurch der Resthub des Auspuffventiles herbeigeführt wird.

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Claims

1> A Tl? TVTT A IVTlIZÄ T Tl? ^D -² Hamburg 7o,gf^ölzweg 20

r AIH/IN 1A1>I WAL·!!!* pcstfach (p.o.box) 701542

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DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _DATUM 19. Februar 1979

UNSERZEICHEN: KSch/E ijwir: ,-

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PATENTANWÄLTE SCHAEFER, POSTFACH 70 1542, D-2 HAMBURG 70 IHRZEICHEft:

SOCIETE D¹ETUUES UE MACHINES THERMIQUES S.E.M.T.,
2, Quai de Seine, 93202 Saint-Denis, Frankreich

L J

ANSPRÜCHE:

\1..Verfahren zur Verbesserung der äußeren Kühlung eines Auspuffventiles einer Brennkraftmaschine insbesondere eines
vorzugsweise aufgeladenen Dieselmotors mit Überschneidung der Öffnungszeiten der Einlaß- und Auspuffventile eines
Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit
des Auspuffventiles (2) über den normalen Schließzeitpunkt (K₁) hinaus verlängert wird, wobei der freie Durchlaßquerschnitt des Ventiles im Verhältnis zu seiner vollen öffnung auf einen verhältnismäßig kleinen konstanten Restwert verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert 10 % oder weniger der vollen öffnung beträgt.

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COMMERZDANK HAMBURG 22/50226 (DLZ 200 400 00) S.WXF.T.-CODE: COBADE HH ■ POSTSCHECKAMT HAMBURG 2250 58-208 (BLZ 200 IOD 20)

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verzögerte Schließzeitpunkt (S) des Auspuffventiles im wesentlichen mit dem Schließzeitpunkt des Einlaßventiles zusammenfällt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Einlaßluftverlustes aufgrund der Verlängerung der Öffnungszeit des Auspuffventiles (2) die Vollöffnungsdauer des Auspuffventiles (2) auf einen vorbestimmten Wert (D) verringert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuernocken (3) des Auspuffventiles (2) ein Zusatzanlauf (13) zur Aufrechterhaltung einer Restöffnung des Ventiles vorgesehen ist, wobei der Zusatzanlauf mit seinen gegenüberliegenden Enden (14, 15) an den Hauptanlauf (16) zur Steuerung des Auspuffventiles (2) und an das kreisförmige Grundprofil (17) des Nockens (3) im wesentlichen kontinuierlich und fortschreitend anschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe (h) des Kreisbogens (22) des Zusatzan-

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laufes (13) 10 I oder weniger der radialen Höhe (H) des Kreisbogens (19) des Hauptanlaufes (16), jeweils über dem Grundprofil (17) des Nockens (3) gemessen, beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatzanlauf (13) mindestens teilweise durch einen Kreisbogen (22), der gegenüber dem kreisförmigen Grundprofil (17) des Nockens (3) konzentrisch und radial außenliegend angeordnet ist, gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 mit Ventilen, die über Kipphebel betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzanlauf (13) zur Herbeiführung einer restlichen Öffnungshubbewegung des Auspuffventiles (2), deren Umfang dem Spielraum der Kipphebelanordnung (7 bis 10) entspricht, vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrumswinkel (D), den der Kreisbogen (19) des Hauptanlaufes des Auspuffventiles (2) beschreibt, kleiner ist als der eines entsprechenden Nockens für ein Auspuffventil ohne Zusatzanlauf.

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10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

der Ansprüche 1 bis 4 für Brennkraftmaschinen mit Ventilen, die zwischen der Nockenwelle und den jeweiligen Ventilen eine kinematische Kette zur Ventilbetätigung besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (31) des Auspuffventiles mit der Kette (32) des Einlaßventiles eines Zylinders gekoppelt ist, und zwar mit Hilfe einer insbesondere mechanischen Kupplungsverbindung (30) zwischen den Ketten (31, 32), die die Aufrechterhaltung einer zumindest restlichen öffnungsweite des Auspuffventiles (2) bewirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 für Ventile, die über Ketten aus Stößeln, Stoßstangen und Kipphebeln betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplungsverbindung aus einem Hebel (30) besteht, der die kinematische Kette (31) mindestens eines Auspuffventiles mit der kinematischen Kette (32) mindestens eines Einlaßventiles, wobei die Ventile vorzugsweise demselben Zylinder zugeordnet sind, verbindet, wobei ein Ende (33) des Hebels (30) in kinematisch geeigneter Weise mit einem Glied (34) der kinematischen Kette (32) des Einlaßventiles verschiebbar verbunden ist, während sein anderes Ende (35) in der kinema-

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-Si-

• ο'

tischen Kette (31) des Auspuffventiles zwischengeschaltet ist und diese in zwei Teile (36, 37) trennt, welche über eine Gelenkverbindung, insbesondere ein Kugelgelenk, an zwei in Querrichtung versetzten Abstützpunkten (38, 39) am Hebel (30) unter einem derartigen Hebelarm angreifen, daß die Öffnung des Einlaßventiles eine vorbestimmte Restöffnung des Auspuffventiles bewirkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hebel (30) im Bereich der mechanischen Verbindung zwischen den Stößeln (40, 42) und den Kipphebeln (41, 42) der jeweiligen Einlaß- bzw. Auspuffventile angeordnet ist, wobei der Stößel (40) und der Kipphebel (41) des Auspuffventiles die Teile (36, 37) der kinematischen Kette (31) bilden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem (39) der Abstützpunkte (38, 39) und einem (41) der als Kipphebel (41) und Stößel (40) ausgebildeten Elemente ein Ausgleichsstück (44) zum Ausgleich der Querversetzung (d) der Abstützpunkte (38, 39) des mit dem Stößel (40) und dem Kipphebel (41) des Auspuffventiles zusammenwirkenden Hebels (30) vorgesehen ist, wobei der

- ig -

andere Abstützpunkt (38) mit dem anderen Element (Stößel 40) unmittelbar zusammenwirkt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Stößels (40) des Auspuffventiles in bezug auf seine normale Steuerachse unter einem vorbestimmten Winkel .(oC ) geneigt ist, wobei der Winkel (oC) die Querversetzung (d) der Abstützpunkte (38, 39) auf dem Hebel (30) vollkommen ausgleicht und bewirkt, daß der Abstützpunkt (38) des Stößels (40) im wesentlichen in der Achse des Kipphebels (41) liegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Verbindung zwischen dem Hebel (30) und dem Glied (34) der kinematischen Kette (32) des Einlaßventiles durch einen in dem Glied (34) angeordneten Kopf (45) gebildet ist, welcher in einem einendig geschlossenen, der Form des Kopfes angepaßten Lager (46) verschiebbar aufgenommen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (45) zylinderförmig ausgeführt ist mit der Achse senkrecht zur Längsachse des Hebels (30).

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' Τ-7. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (45) kugelförmig ausgeführt ist, wobei die Mittelpunkte der Kugelgelenke (38, 39, 45) in einer Ebene durch die Stoßachsen der jeweiligen Einlaß- und Auspuffventile liegen und der Mittelpunkt (47) der Kugel des Abstützpunktes (39) des Kipphebels (41) gegenüber der Geraden, die die beiden übrigen Mittelpunkte (48, 49) miteinander verbindet, nach unten zum Stößel (40) des Auslaßventiles hin versetzt ist.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für eine Brennkraftmaschine mit hydraulisch betätigten Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigung des Auspuffventiles zur Erzeugung des Resthubes automatisch gesteuert wird.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Anordnung zum automatischen Spielausgleich der Kipphebelanordnung vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Kolben/Zylinderan-

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Ordnung vorgesehen ist, die in der kinematischen Kette zur Steuerung des Auspuffventiles zwischcngeschaltet ist und von der Betätigung des Hinlaßventiles abhängig ist.

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