DE2916509A1

DE2916509A1 - Valve mechanism for four-stroke IC engine - has single two-channel valve for inlet and exhaust with rotating sleeve to effect changeover

Info

Publication number: DE2916509A1
Application number: DE19792916509
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Herzog
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1980-11-06

Abstract

The inlet and exhaust passages (4, 5) in the cylinder head (6) meet in a common opening into the cylinder. The opening is controlled by a popett valve (1), which is depressed against a spring by a cam on an overhead shaft (7). A conical sleeve (2), with an opening on one side, rotates through a slot in the cylinder head which runs through both the inlet and exhaust passages. It closes one passage, while it opens the other one so that a single valve can be used for both inlet and exhaust. The sleeve is rotated by a bevel gear (3) from a crown wheel on the camshaft (7).

Description

Kombinierte ventil-Schieber-Steuerung Combined valve-slide control

für Viertaktmotoren Die Erfindung betrifft eine Kombination von Ventilsteuerung und Schieberssteuerung für Viertakt- motoren. for four-stroke engines The invention relates to a combination of valve control and slide control for four-stroke engines.

Die VSS hat die Aufgabe, gaswechselvorgänge und Druckvorgange zu trennen. Der Scheiber (Drehschieber) steuert dabei den Schwechsel, wahrend das Ventil die Abdichtung gegen den Arbeitsdruck übernimmt. Es ist nur ein Ventil pro zylinder vorhanden, welches sowohl von Frischgas wie auch von Altgas durchstromt wird, also eine Doppelfunktion ausführt. Durch diese Anordnung ergibt sich die möglichkeit einer strömungsmaßig optimalen Kanalführung (Die kanäle sind praktisch vollkommen gerade) sowie der mnaximalen Ausnutzung des Brennraums für die Ventilfläche. The VSS has the task of gas exchange processes and pressure processes separate. The slide (rotary slide) controls the Schwechsel while the valve takes over the sealing against the working pressure. There is only one valve per cylinder present, which is flowed through by both fresh gas and old gas, i.e. performs a double function. This arrangement creates the possibility an optimal flow of ducts (the ducts are practically perfect straight) as well as the mnaximum utilization of the combustion chamber for the valve surface.

Es ist bekannt, nur Ventile zu verwenden. Dabei werden mindestens zwei Ventile pro zylinder benötigt. Weiterhin ist bekannt, Drehschieber zu verwenden. It is known to use only valves. At least two valves per cylinder are required. It is also known to use rotary valves.

Die Ventilsteuerung mit folgende Nachteile: 1) Die wirksame Ventilfläche wird durch die Große des Brennraums begrenzt, der Brennraum kann nicht beliebig vergrößert werden, weit sonst die Verdichtung nicht groß genug wird. The valve control has the following disadvantages: 1) The effective valve area is limited by the size of the combustion chamber, the combustion chamber cannot be arbitrary be enlarged, otherwise the compression will not be great enough.

2) Die Brennraumform ist von der Ventilanordnung abhängig.2) The shape of the combustion chamber depends on the valve arrangement.

Deshalb kann eine optimale Brennraumform (kugelförmig bei ebenem Kolbenboden) nur durch gravierende Nachteile erkauft werden. Therefore, an optimal shape of the combustion chamber (spherical with flat Piston crown) can only be bought at the cost of serious disadvantages.

3) Ein Ventil gibt als Durchlaßfläche nur einen Ringspalt frei, der Endem während einer ganz kurzen Zeit (maximale Ventilerhebung) maximal geöffnet ist. 3) A valve only releases an annular gap as a passage area, the Endem open to the maximum for a very short time (maximum valve lift) is.

4) Die Ventile sind strömungstechnisch ungünstig. 4) The valves are aerodynamically unfavorable.

Der Nachteil der Brenschiebersteuerung besteht darin, daß die Abdichtung gegen den Arbeitsdruck sehr problematisch, ja weist völlig unzureichend ist. The disadvantage of the Brenschieber control is that the seal against the work pressure very problematic, yes points is completely inadequate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile Ventilsteuerung zu beheben. Die Lösung besteht darin, nur ein Ventil zu verwenden und mit Brenschiebernfur zwei kanäle zu koppeln.The invention is based on the above-described disadvantages Fix valve timing. The solution is to use only one valve and to couple two channels with brake valves.

Folgende Vorteile werden mit der VSS erreicht: die wesentlichen Kriterien zur Erreichung einer maximalen Motorleistung und eines optimalen Wirkungsgrades sind die Folgenden: 1) Brennraumform 2) Turbulenz 3) Füllung: a) Strömung b) Ventilfäche c) Steuerzeiten d) Druckverhältnisse In allen Punkten werden Vorteile erzielt.The following advantages are achieved with the VSS: the essential criteria to achieve maximum engine performance and optimum efficiency are the following: 1) combustion chamber shape 2) turbulence 3) filling: a) flow b) valve area c) Timing d) Pressure conditions In all points advantages are achieved.

zu 1: Der Brennraum kann seine Idealform erhalten (kugelförmig, Kolbenboden eben), ohne daß dies durch liegend irkendwelche Nachteile erkauft werden muß.Re 1: The combustion chamber can be given its ideal shape (spherical, piston crown just), without this having to be bought at the cost of any disadvantages.

Durch den ebenen Kolbenboden wird der Kolben relativ leicht. The piston is relatively light due to the flat piston crown.

zu 2: Da die Ventilfläche auch bei kleinem Brennraum genügend groß ist, kann der Brennraumdurchmesser kleiner gehalten werden als der zylinderdurchmesser. Hierdurch wird eine Quetschung der Füllung erreicht, welche zu einer großen Turbulenz führt. Weiterhin ist es möglich, den Einlaßkanal leicht gekrummt zu konzipieren, wodurch eine Drallströmung erreicht wird.Regarding 2: Because the valve area is sufficiently large even with a small combustion chamber the combustion chamber diameter can be kept smaller than the cylinder diameter. This results in a squeezing of the filling, which leads to great turbulence leads. It is also possible to design the inlet channel to be slightly curved, whereby a swirl flow is achieved.

zu 3,a: Bei der VSS ist es sehr leicht möglich, eine Y-förmige Kanalanordnung zu konstruieren. Diese ist strömungstechnisch optimal, da sie keine Knicke aufweist und außerdem das Ventil günstig umstromt wird. Es tritt keine Behinderung des Gastroms durch die Zylinderwand auf.Re 3, a: With the VSS it is very easy to create a Y-shaped channel arrangement to construct. This is optimal in terms of flow because it has no kinks and also the valve is favorably flowed around. There is no obstruction to the gastrointestinal flow through the cylinder wall.

zu 3,0: Die wirksame Ventilflöche kann gegenüber einem Zweiventilsystem theoretisch µm 400 % (bei gleichgroßen Zylinderkopfen) vergrößert werden. Ein Vergleich der Ventilerhebungskurven zeigt, daß die Fläche unter der Kurve (entspricht der wirksamen Ventilfläche) bei VSS ca. 1,5 mal größer ist als beim herkömmlichen System.re 3.0: The effective valve area can be compared to a two-valve system theoretically µm 400% (with cylinder heads of the same size). A comparison of the valve lift curves shows that the area under the curve (corresponds to the effective valve area) with VSS is approx. 1.5 times larger than with the conventional system.

Dies wird aber dadurch Kompensiert, daß der Brennschieber den Einlaß nicht wahrend der ganzen Einlaßphase voll offnet. However, this is compensated for by the fact that the flame slide is the inlet not fully open during the entire intake phase.

zu 3,c: Das Steuerdiagrammm ergibt sich bei VSS aus der Überlagerung von Ventilermesungskurve Drehschieberöffnungskurve. Die VSS ermöglicht schärierte Steuerzeiten.Re 3, c: The control diagram results from the superposition in the case of VSS of valve measurement curve rotary valve opening curve. The VSS enables sharpened Tax times.

zu 3,u: Dadurch, daß der Brenschieber den Austaßkanal schon öffnet, wahrend das Ventil noch geschlossen ist, entsteht in diesen Kanal ein Ünterdruck. Der Einlaßkanal bleibt noch auf, wenn das Ventil schon geschlossen ist.to 3, u: Due to the fact that the Br slider already opens the outlet channel, While the valve is still closed, an underpressure is created in this channel. The inlet channel remains open when the valve is already closed.

Dadurch entsteht ein Überdruck. Durch diese Druckverhältnisse wird der Gaswechsel stark beschleunigt. This creates an overpressure. Through these pressure conditions the gas exchange is greatly accelerated.

Durch die große ventilfläche ist es nicht unbedingt erforderlich, einen großen Ventilhub anzustreben. Ein kleiner Ventilhub ermöglicht ebenfalls scharfe Steuerzeiten. Due to the large valve area, it is not absolutely necessary to to strive for a large valve lift. A small valve lift also enables sharp ones Tax times.

Weiterhin ist bei der VSS wahrend der Überschneidungsphase (entsprechend Ventilüberschneidung bei der Ventilsteuerung)das Ventil maximal geöffnet. Bei der Ventilsteuerung befinden sich die Ventile zu diesem Zeitpunkt gerade in der Öffnungs- bzw. Furthermore, during the overlap phase (accordingly Valve overlap in the valve control) the valve is opened to the maximum. In the Valve control, the valves are currently in the opening respectively.

schließphase.closing phase.

Es mag als nachteil erscheinen, daß das Ventil eine relativ größe @asse besitzt. Dies wird dadurch ausgeglichen, daß sich das Ventil nur ungefähr halb so schnell bewegt wie ein herkömmliches, denn es bleibt je über 2 Takteh inweg geöffnet. Außerdem kann auch der Ventilhub gering gehalten werden (s. o.). It may appear to be a disadvantage that the valve is relatively large @asse owns. This is compensated by the fact that the valve is only approximately moves half as fast as a conventional one, because it always stays longer than 2 cycles opened. In addition, the valve lift can also be kept low (see above).

Nachteilig ist, daß die Zundkerze nicht zentral plaziert werden kann. Man kann dies über ausgleichen, indem man zwei kerzen verwendet. The disadvantage is that the spark plug cannot be placed centrally. You can compensate for this by using two candles.

Erklarung der Funktion: Zentrales Bauteil ist das Ventil. Es wird in üblicher Form durch eine obenliegende Nockenwelle über ein Tassenstößel gesteuert. (die Ventileinstellung erfolgt z. B. durch auswechselbare Hartgußscheiben in Stoßel.) Auf der Nocken befindet sich außer dem Rocken noch ein Regelrasu. Dieses treibt den trichterförmigen Drehschieber an. Explanation of the function: The central component is the valve. It will controlled in the usual form by an overhead camshaft via a bucket tappet. (The valve setting is carried out, for example, by replaceable chilled cast iron disks in stems.) on In addition to the skirt, the cam also has a regular razor. This drives the funnel-shaped rotary valve.

Der Drehschieber rotiert um das Zentrale ventil und öffnet bzw.The rotary valve rotates around the central valve and opens or

schließt die Gaswechselkanale in folgender weise: 1) Ansaugen: Der Drehschiebrs öffnet den Einlaßkanal, das ventil ist geöffnet.closes the gas exchange ducts in the following way: 1) Suction: The Rotary slide opens the inlet port, the valve is open.

2) Verdichten: ventil ist geschlossen, der Drehschieber der schließt den Einlaßkanal.2) Compress: the valve is closed, the rotary valve that closes the inlet port.

3) Arbeiten: Ventil ist geschlossen, der Drehschieber öffnet den Auslaßkanal.3) Working: The valve is closed, the rotary valve opens the outlet channel.

4) Auspuffen: Ventil öffnet sich, der Drehschieber hat den Auslaßkanal voll geöffnet.4) Exhaust: valve opens, the rotary valve has the exhaust port fully open.

Setzt folgt wieder der Ansaugtakt. Das Ventil bleibt also vom Anfang der Auspuffphase bis zu Ende der Ansaugphase (also zwei Takte lang) geöffnet.The intake stroke follows again. So the valve remains from the beginning the exhaust phase to the end of the intake phase (i.e. two cycles long).

In der Schemazeichnung bedeuten: 1:Ventil 2: Drehschieber 3: REgelverzahnung des Drehschiebers 4: Ansaugflansch 5: Auspuffflansch 6: Zylinderkopf 7:Bockenwelle (in Abb. 1 Nocken nicht eingezeichnet) 8: Tassenstoßel 9: Nocken 10: Antriebsgerrad für Brenschieber LeerseiteIn the schematic drawing: 1: valve 2: rotary slide 3: control toothing of the rotary valve 4: intake flange 5: exhaust flange 6: cylinder head 7: camshaft (cam not shown in Fig. 1) 8: cup tappet 9: cam 10: drive gear for Brenschieber Blank page

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Valve slide control for four-stroke engines (Otto or diesel engines) with known use of valves and slides characterized in that a valve is connected to 2 channels controlled by slide valves weuch, the valve being the seal against the working pressure and the slide the Overcome gas exchange control and that only one valve for 2 functions of the change is provided.

2) valve slide control according to claim 1, characterized in that that the inlet and outlet channels form a Y-shape.

3) valve-slide control according to claim 1 and 2, characterized in that that the gate valve is a Brene gate valve that is wedged around and the valve.

4) valve-slide control according to claim 1 and 2, characterized in that that the gas exchange control is regulated by roller valve.