DE3838944A1 - Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden steuerelement je zylinder - Google Patents
Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden steuerelement je zylinderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist Gegenstand der
älteren Patentanmeldung PCT/EP 88/00 411 der Anmelderin. Bei
dieser Diesel-Brennkraftmaschine ist die Einspritzdüse in
der Kugel des Kugeldrehschiebers gelagert, wobei die Ein
spritzpumpe dem Zylinderdeckel auf der dem Kugeldrehschieber
abgewandten Seite zugeordnet ist. Hierdurch ist nicht nur
eine große und sperrige Bauweise für die Brennkraftmaschine
vorgegeben, sondern es ist auch die Zuführung des Ein
spritzmediums zur Einspritzdüse erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraft
maschine der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten,
daß bei Gewährleistung einer kleinen und kompakten Bauweise
die Zuführung des Einspritzmediums zur Einspritzdüse er
leichtert ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ist die Einspritzpumpe in dem kugelförmigen Steuerkörper ge
lagert bzw. in diesen integriert. Hierdurch erhält die Brenn
kraftmaschine die angestrebte kleinere kompakte Bauweise,
wobei die Zuführung des Einspritzmediums deshalb erleichtert
ist, weil zum einen der Zuführungsweg ganz wesentlich ver
kürzt werden kann und zum anderen der Zuführungsweg weder
ungewollt unterbrochen wird noch sich durch die Teilungsfuge
von im Betrieb der Brennkraftmaschine nur zeitweise korres
pondierenden Bauteilen erstreckt, wie es beim Gegenstand der
älteren Patentanmeldung der Fall ist. Die erfindungsge
mäße Ausgestaltung führt somit auch zu einer wesentlichen
Vereinfachung der Bauweise, wodurch die Herstellungskosten
wesentlich verringert werden können. Aufgrund der kleinen
und kompakten Bauweise läßt sich die Brennkraftmaschine
leichter in von ihr angetriebene Fahrzeuge und Maschinen in
tegrieren, sodaß sich auch ein vergrößerter Anwendungsbereich
für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ergibt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die ebenfalls zur
vorliegenden Problemlösung beitragen, und außerdem die Funktion,
die Abdichtung und/oder die Stabilität bzw. Belastbarkeit und
Verschleißfestigkeit bestimmter Bauteile verbessern, sind in
den Unteransprüchen beschrieben.
Im folgenden ist hervorzuheben, daß die Funktion und die durch
die Weiterbildungen der Ansprüche 20 bis 22 erzielbaren Vor
teile auch unabhängig von der Funktion der Ausgestaltung ge
mäß Anspruch 1 und deren Vorteilen angesehen werden können.
Diesen Ausgestaltungen ist deshalb selbständige erfinderische
Bedeutung zuzumessen und sie ermöglichen eine Abstandsver
ringerung zwischen den Zylindern, und somit eine kleine und
kompakte Bauweise, bzw. bei vorgegebenen Abständen eine Ver
größerung der Kugeldrehschieber.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Zylinderkopf einer er
findungsgemäß ausgestalteten Brennkraftmaschine mit
einer in den Kugeldrehschieber der Brennkraftmaschine
integrierten Einspritzvorrichtung im Schnitt;
Fig. 2 eine perspektivische Funktionsdarstellung einer
Verstellvorrichtung für die Einspritzvorrichtung
als Einzelheit;
Fig. 3 eine zwischen dem Zylinderdeckel und dem Kugeldreh
schieber der Brennkraftmaschine wirksame Dichtungs
anordnung für den Kraftstoff in perspektivischer
Schnittdarstellung;
Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt als zweites
Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 den Schnitt A-A in Fig. 4;
Fig. 6 den Schnitt B-B in Fig. 5;
Fig. 7 einen Zylinderdeckel für die Brennkraftmaschine im
Schnitt als weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 den Schnitt VIII - VIII in Fig. 7.
Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte und mit 1 bezeichnete
Brennkraftmaschine weist einen Zylinderkopf-Gehäusedeckel 2
mit einem Oberteil 2.1 und einem Unterteil 2.2 auf. Zwischen
dem Deckel 2 und dem Unterteil 2.2 lagert drehbar der Kugel
drehschieber 3. Im unter dem Unterteil 2.2 liegenden Zylinder
block 4 ist in einer Laufbuchse 5 ein Kolben 6 verschiebbar
geführt. Der Deckel 2 ist mit dem Unterteil 2.2 und dem darunter
liegenden Zylinderblock 4 über Spannschrauben lösbar verbunden.
Der Deckel 2 weist innen eine kalottenförmige Gegenfläche auf
und im Unterteil 2.2 ist im Bereich des oberen Endes der Lauf
buchse 5 eine kugelgewölberingförmige Gegenfläche angeordnet.
Im Deckel 2 sind Kühlkanäle 8 vorgesehen, die mit den Kühlkanä
len 9 des Zylinderblocks 4 an dessen Zylinderkopffläche korres
pondieren. Der Kolben 6 weist eine vorzugsweise rotationssym
metrisch ausgebildete Stirnfläche 7 auf, die jedoch auch je
nach verbrennungstechnischen Gesichtspunkten andersartig ge
staltet sein kann. In eine Ringnut 11 der Gegenfläche des Unter
teils 2.2 ist eine ringförmige Dichtleiste 12 eingesetzt, die
sich gegen den Boden der Nut 11 und gegen die Kugeloberfläche
13 abstützt.
Der Kugeldrehschieber 3 besteht aus zwei miteinander gasdicht
verschweißten, kugelhalbschalenförmigen Teilen, an die je ein
rohrförmiger Lagerzapfen 14 a und 14 b an einander gegenüberlie
genden Seiten zentrisch angeschweißt ist, bzw. andersartig mit
den kugelhalbschalenförmigen Teilen verbunden sein kann. Die
sich zu einer hohlen Kugel 15 in der äquatorial angeordneten
Trennaht ergänzenden Teile werden von zwei krümmerförmigen
Steuerkanälen 16 und 17 durchsetzt, deren Enden formschlüssig
in Steueröffnungen 18 des Kugelkörpers 15 münden, wobei sie
die Enden der rohrförmigen Lagerzapfen 14 a und 14 b koaxial
derart durchsetzen, daß wenigstens auf einer Seite jeweils
von der Außenmantelfläche des Steuerkanals und der Innenman
telfläche des Lagerzapfens 14 a, 14 b begrenzte Kühlkanäle 8.4
entstehen.
Der Lagerzapfen 14 b weist ferner einen an seiner Außenmantel
fläche flanschringartig sich radial nach außen erstreckenden
ringförmigen Vorsprung mit einem darauf befestigten Zahnkranz
19 mit radial sich erstreckenden Zähnen auf, der außerhalb der
Lageröffnung angeordnet ist und über den in nicht dargestellter
Weise der Kugeldrehschieber 3 von der ebenfalls nicht darge
stellten Antriebswelle gleichförmig angetrieben wird. Die Außen
mantelfläche des anderen Lagerzapfens 14 a weist ebenfalls einen
flanschringartigen, radial sich erstreckenden, ringförmigen
Vorsprung auf. Der Vorsprung ist außerhalb der Lageröffnung
angeordnet und liegt mit einem Gleitring oder dgl. an der
Stirnfläche des Deckels 2 an. Beide Lagerzapfen 14 a, 14 b sind
von mehreren Kanälen radial durchsetzt, so daß die Kühlkanäle
über diese Kanäle mit dem Kühlmittel führenden Kanal und dem
Kühlmittel abführenden Kanal kommunizieren.
Der Kugeldrehschieber 3 ist mittels seiner Lagerzapfen 14 a und
14 b in zylindrischen Lageröffnungen 21 a, 21 b gelagert, die sich
jeweils hälftig im Oberteil 2.1 und hälftig im Unterteil 2.2
befinden, um die Montage des Kugeldrehschiebers 3 zu ermöglichen.
Der Kugeldrehschieber 3 ist in den Lageröffnungen 21 a, 21 b unter
Zwischenfügung von Drehlagern 22 drehbar gelagert. Zu beiden
Seiten angeordnete Wellendichtungen 23 gewährleiten eine sichere
Abdichtung zwischen den gas-, den kühlmittel- und schmiermittel
führenden Kanälen.
Die axiale Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 erfolgt über den
Zahnkranz 19, der zwischen einer Schulter des Lagerzapfens 14 b
und einem äußeren Sicherungsring axial auf dem Lagerzapfen 14 b
festgelegt ist und mit beiderseitigen axialen Lagerelementen
24 - hier Lagerscheiben - mit geringem Laufspiel zwischen ein
ander gegenüberliegenden Gleitflächen des Deckels 2 und eine
daran stirnseitig befestigte Kappe 25 gelagert ist, wobei eine
Flanschhälfte des Deckels und eine Flanschhälfte der Kappe 24
einen Hohlraum für das Zahnrad 19 bilden.
Im Betrieb wird der Kugeldrehschieber 3 von der nicht darge
stellten Antriebswelle über ebenfalls nicht dargestellte
Übertragungsglieder, die mit dem Zahnkranz 19 in Eingriff
stehen, gleichmäßig derart angetrieben, daß über die Steuer
kanäle 16, 17 erst der Gaseinlaß und nach Verdichtung und
Zündung des eingespülten Gemisches der Gasauslaß mit dem
Brennraum, also mit dem Zylinder, kommuniziert.
Der Kugeldrehschieber 3 ist sowohl in Verbindung mit Viertakt
als auch in Verbindung mit Zweitakt-Brennkraftmaschinen bei
entsprechender Anordnung der Gaskanäle einsetzbar.
Der Kugeldrehschieber 3 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet
sein sowie aus metallischen oder aus keramischen oder aus Ver
bundwerkstoffen bestehen, je nach den Forderungen des jeweili
gen Anwendungsgebietes.
Der Kugeldrehschieber 3 kann ferner Teil eines Einzylinder
oder Mehrzylinder-Motors sein, sein Anwendungsgebiet ist also
auf die beschriebene Bauart nicht begrenzt. Auch sind andere
Ausbildungsformen des Kolbens 6 und des Zylinderdeckels 2 ent
sprechend den jeweiligen Erfordernissen der zu wählenden Kon
figuration des Brennraums möglich. Besonders beachtlich ist,
daß er auch für Reihenmotoren anwendbar ist, ohne daß die
anderen Bauteile wie Zylinderblock 4 und Kurbeltrieb verändert
werden müssen. Dabei ist vorgesehen, daß über jedem Zylinder
ein Kugeldrehschieber 3 angeordnet ist, dessen Rotationsachse
sich quer zur Aufreihrichtung der Zylinder erstreckt. Es ist
eine Bauhöhe zu erzielen, die niedriger als bei Tellerventilen
ist. Darüber hinaus sind Raumformen des Brennraums ausbildbar,
die sich, aus verbrennungstechnischen Gesichtspunkten gesehen,
dem Optimum nähern. Es sind weder komplizierte Dichtringformen
noch Dichthülsen erforderlich. Die Lagerung des Kugelkörpers 15
ist auf die Lagerzapfen 14 a, 14 b verlegt und nicht auf die
Kugeloberfläche, wie das z.B. bei bekannten Walzenschiebern
der Fall ist. Es kann sogar ein Spalt zwischen Kugeloberfläche
und Kalottenfläche vorgesehen sein, der nicht mit einem Ölfilm
ausgefüllt werden muß.
Die Verwendung einer Kugel 15 als Steuerkörper erbringt uner
wartete Vorteile. Es können einfache Bauteile verwendet werden,
so daß die Fertigung kostengünstig wird. Die rotationssymmetri
schen Bauteile des Kugeldrehschiebers weisen keine örtlichen
Materialanhäufungen auf, so daß durch die Einwirkung von Tempe
raturwechseln und unterschiedlicher Wärmebeaufschlagung kein
Verziehen des Steuerkörpers erfolgen kann. Die Raumform des
Kugeldrehschiebers 3 bleibt gleichförmig. Der gegen die Kugel
oberfläche 13 drückende Dichtring 12 kann aus unterschiedlichen
Werkstoffen z.B. auch Keramik bestehen, weil der Steuerkörper
keine Dimensionsänderungen erfährt.
Beim Kugeldrehschieber 3 kann auf eine zusätzliche Schmierung
verzichtet werden, wenn die Kugeloberfläche 13 nur an der
Dichtkante des Dichtrings 12 anliegt. Ein Spalt zwischen Kugel
oberfläche 13 und Gegenflächen im Zylinderkopf kann etwa 0,08
bis 0,2 mm betragen. Der Steuerkörper und der Dichtring 12
können z.B. aus keramischen Werkstoffen bestehen. Eine aus
Metall bestehende Kugel 15 kann aber auch mit keramischen
Werkstoffen durch z.B. Plasmaspritzen beschichtet sein. Diese
Ausführungsformen sind möglich, weil eine Schmierung in der
herkömmlichen Art und Umfang nicht erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Kugeldrehschieberanordnung kann optimal
gekühlt werden, weil die Raumformen der Bauteile einfach sind.
Massenanhäufungen fehlen. Dies begünstigt die Herstellung der
Teile aus keramischen Werkstoffen. Die Druckkrafteinleitung
beim Verdichtungsvorgang ist bei der Kugel 15 aufgrund der
Gewölbeform außerordentlich günstig. Die Herstellung der
Kugelform ist gegenüber einer Zylinderform besonders einfach
und problemlos.
Die Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 auf den Lagerzapfen ist
möglich, weil die Lagerzapfen keinen beachtlichen Temperatur
wechseln ausgesetzt sind und folglich durch Wärmeeinwirkung
keine Raumformveränderung erfahren. Von diesen günstigen
Verhältnissen ist auch die Einspritzpumpe vorteilhaft be
troffen. Die Lagerschmierung ist aus diesem Grunde auch
problemlos.
Der Brennraum kann sehr klein gehalten werden, insbesondere
wenn die Oberfläche des Kolbens kalottenförmig ausgebildet ist
und der Radius der Kalottenfläche dem Radius der Kugel 15 ange
paßt ist.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus den kühlen Brennraumwänden,
da sowohl der Seitenwandring als auch die Drehschieberkugel mit
geeignetem Kühlmittel intensiv gekühlt werden können. Außerdem
fehlen im Gegensatz zum Ventilmotor die heißen Abgasventile.
Aufgrund dieses Fehlens von Heißstellen im Brennraum ist ein
wesentlich höheres Verdichtungsverhältnis und damit eine höhere
Motorleistung erzielbar.
Der Dichtring 12 kann aus der zur Drehschieberrotationsachse
parallelen Ebene gekippt sein und durch unterschiedliche Kugel
abschnittsumfänge Relativgeschwindigkeitsdifferenzen an der
Dichtkante Drehschieberkugel - Dichtring erzeugen und somit
eine Drehung der Dichtung um ihre Rotationsachse ermöglichen,
was zu einer erhöhten Standzeit und Dichtfähigkeit der Dichtung
führt.
Der Dichtring 12 kann außerdem an den der Drehschieberkugella
gerungen nächsten Bereichen mit unterschiedlichen Federkräften
auf die Drehschieberkugel wirken, welche eine Reibkraftdifferenz
an der Dichtkante Drehschieberkugel - Dichtring und somit infol
ge des Drehmoments eine Drehung der Dichtung um ihre Rotations
achse bewirken, was ebenfalls zu einer erhöhten Standzeit und
Abdichtfähigkeit der Dichtung führt.
Die allgemein mit 26 bezeichnete Einspritzvorrichtung umfaßt
als Einspritzpumpe 27 eine Axial-Kolbenpumpe, deren Arbeits
raum 28 durch Druckkanäle mit einer Einspritzdüse 29 verbun
den ist, die durch ein Verschlußglied verschließbar ist, das
seine Verschließfunktion druckabhängig ausübt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kolben 31 der
Einspritzpumpe 27 parallel zur Rotationsachse 32 des Kugel
drehschiebers 3 angeordnet, und zwar in einem solchen ra
dialen Abstand a, daß die Einspritzpumpe 27 sich außerhalb
einer mit den Lagerzapfen 14 a, 14 b fluchtenden gedachten
Einhüllenden befindet. Somit ist die Einspritzpumpe 27 in
dem Sekantialabschnitt der Kugel 15 angeordnet, der sich
radial über die Lagerzapfen 14 a, 14 b erhebt. Die allgemein
mit 33 bezeichnete Kolbenanordnung der Einspritzpumpe 27
ragt mit ihrem antriebsseitigen Ende aus der Kugel 15 her
aus, wobei sie sich in einen ringförmigen Freiraum 34
erstreckt, der im Übergangsbereich zwischen der Kugel 15
und dem Lagerzapfen 14 b zwischen der Umfangswand des Deckels
2 und dem Kugeldrehschieber 3 vorgesehen ist. Beim vorliegen
den Ausführungsbeispiel ragt die Einspritzpumpe 27 achs
parallel zur Rotationsachse 32 aus einer radialen Stirn
fläche 35 eines Ringansatzes 36 hervor, der umfangsseitig durch
eine rotationssymmetrische Zylinderfläche 37 begrenzt ist
und einen seitlichen im querschnitt dreieckförmigen Ansatz
der Kugel 15 darstellt. Durch diesen Ringansatz 36 läßt
sich die Lagerlänge für die Kolbenanordnung 33 in der Kugel
15 wirksam verlängern.
Die Kolbenanordnung 33 besteht aus zwei axial nebeneinander
angeordneten Teilen, nämlich dem Kolben 31 und einem Rollen
stößel 38 mit einer Rolle 39, die frei drehbar auf einem im
querschnitt runden Querbolzen 41 gelagert ist, der die Schenkel
eines Gabelstücks 42 in Bohrungen durchfaßt und darin gela
gert ist. Das Gabelstück 42 liegt auf seiner der Kugel 15
zugewandten Seite an der zugehörigen Stirnseite des Kolbens
31 an, der an seinem anderen, der Einspritzdüse 29 zuge
wandten und inneren Ende Steuerabschnitte mit sich quer
zu seiner Umfangsrichtung, hier parallel zur Längsachse
43 des Kolbens 31, erstreckenden Steuerkanten 44 aufweist,
die mit den Öffnungen von radialen Zuführungs-Kraftstoff
kanalabschnitten 45 in noch zu beschreibender Weise zusam
menwirken. Das allgemein mit 46 bezeichnete Steuerteil ent
hält die stirnseitige Arbeitsfläche des Kolbens 31, mit
der der Kolben 31 bei seiner Verschiebung in die Kugel 15
hinein den Pumpendruck erzeugt. Der das Steuerteil 46
tragende Schaft des Kolbens 31 ist in der Zylinderbohrung
einer Pumpenhülse 47 geführt, die in einer sich parallel
zur Kolbenanordnung 33 erstreckenden Ausbohrung 48 einge
setzt ist, in deren Innenwand im Bereich des Druckraumes
49 eine Ringnut 51 eingearbeitet ist, die mit einem Kraft
stoffzuführungskanal in Verbindung steht und in die die
Kraftstoffkanalabschnitte 45 münden. In einem Abstand vom
inneren Ende der Pumpenhülse 47 weist diese an ihrem Um
fang eine Schulter auf, an der sich das innere Ende einer
Druckfeder 52 abstützt, dessen äußeres Ende gegen einen
im Querschnitt U-förmigen Federteller 50 wirkt, der auf
den Kolben 31 aufgesteckt und axial unverschieblich an
diesem befestigt ist. Mit dieser Druckfeder 52 ist
die Kolbenanordnung 33 bezüglich ihrer Aufnahme in der
Kugel 15 nach außen gegen den allgemein mit 53 bezeich
neten Pumpenantrieb in Form einer Nockenbahn an einem
Nockenring 54 vorgespannt, die an der der Kolbenanordnung
33 gegenüberliegenden Wand des Freiraumes 34 befestigt
und axial durch einen Sicherungsstift 55 gesichert ist,
der in eine Umfangsnut 56 des Nockenrings 54 einfaßt.
Der Einspritzpumpe 27 ist eine allgemein mit 61 bezeich
nete Spritzmengen-Verstellvorrichtung zugeordnet mit fol
genden, am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Teilen, nämlich
einem den Lagerzapfen 14 b umgebenden, an der Innenwand 62
des Deckels 2 axial zur Rotationsachse 32 mittels einer
aus Verfahrensgründen nicht dargestellten Verstellvor
richtung verschiebbar gelagerten Spritzmengen-Verstell
ring 63, einer koaxial zur Längsache 43 der Kolbenanordnung
33 angeordneten Regelhülse 64, die mit einem radial außen
angeordneten Gleitstück 65 in einer innenseitigen Umfangs
nut 66 des Verstellrings 63 gegenüber letzterem axial un
verschieblich gehalten ist, und einer Mitnahmeverbindung 67
zwischen der Regelhülse 64 und dem Kolben 31, die eine axiale
Verschiebung des Kolbens 31 zuläßt, jedoch eine relative Ver
drehung des Kolbens 31 gegenüber der Regelhülse 64 verhindert.
Diese Mitnahmeverbindung 67 wird durch einen die Regelhülse
64 quer in schrägen oder kurvenförmigen Führungsschlitzen 68
durchfassenden Regelbolzen 69 gebildet, der das dem Rollen
stößel 38 zugewandte gabelförmige und in die Regelhülse 64
einfassende Gabelende 71 des Kolbens 31 durchfaßt. Die Regel
hülse 64 ist axial verschiebbar in der Ausbohrung 48 gelagert.
Der Rollenstößel 38 ist in der Regelhülse 64 axial verschieb
bar gelagert, wobei der Querbolzen 41 die radial innere Wand
der Regelhülse 64 in einem Längsschlitz 72 durchfaßt und in
eine Längsnut 73 bezüglich der Längsachse 43 der Kolbenan
ordnung 33 axial verschiebbar einfaßt, wodurch der Rollen
stößel 38 und auch die Regelhülse 64 axial verschiebbar, je
doch drehgesichert sind.
Die Einspritzdüse 29 ist bezüglich dem Mittelpunkt 74 der
Kugel 15 radial ausgerichtet, wobei sie gegenüber der den
Mittelpunkt schneidenden Rotationsebene des Kugeldrehschiebers 3
zur der Kolbenanordung 33 abgewandten Seite um den Winkel w
geneigt ist. Der die Einspritzdüse 29 enthaltende Düsenhalte
körper 75 lagert eine axial verschiebbare Ventilnadel 76, die
durch eine Druckfeder von innen gegen die Ventilöffnung 77
vorgespannt ist.
Der Kraftstoff wird von einer Niederdruckkraftstoffpumpe
- nicht dargestellt - angesaugt und in die in den Zylinder
kopfhälften 2.1, 2.2 befindliche innere Ringnut 78 ge
drückt. Von dort gelangt er über die radiale Zuführbohrung
79 in die Kraftstoffleitung 82. Die Radialdichtung 84
- 2 Stück spiegelbildlich zueinander montiert, alternativ
einstückig in Sonderanfertigung - dichten die kraftstoff
führenden Teile gegen den Zylinderkopfraum und den Hohlraum
des Kugeldrehschiebers 3 ab. Der Krafstoff fließt nun in
den Ringkanal 51 und von dort über die am Umfang verteilten
Bohrungen 45 des Pumpenzylinders 47 in den vor dem Kolben
31 liegenden Druckraum 49 . Der Rollenstößel 38, welcher
mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit entsprechend der
Ventilkugel 15 auf der Nockenbahn 54 umläuft, drückt nun
den Kolben 31 beim Überlaufen des Nockens auf der Nocken
bahn 54 in Richtung seines oberen Totpunktes. Der durch die
am Kolben 31 angeordnete Steuerkante 44 abgesteuerte, noch
im Druckraum 49 befindliche Kraftstoff wird nun durch die
Druckleitung 85 zum Düsensitz der Düsennadel 76 gefördert.
Durch den Druck des Kraftstoffes wird die Düsennadel 76
gegen die Kraft einer Druckfeder 86 angehoben. Der Kraft
stoff strömt axial durch die Spritzlöcher 77 in den Ver
brennungsraum und leitet die Verbrennung des Kraftstoff- Luft
gemisches in bekannter Weise ein. Sinkt der Kraftstoffdruck
infolge der Beendigung des Hubes des Pumpenkolbens 31 ab,
drückt die Druckfeder 86 die Düsennadel 78 auf deren Sitz
zurück; der Einspritzvorgang ist beendet.
Der Öffnungsdruck der Einspritzdüse 29 wird durch die Vor
spannung der Druckfeder 86 bestimmt. Das Einstellen des
Öffnungsdruckes geschieht durch Beilegen von Einstellscheiben
88. Kraftstoff, welcher durch das Lager der Düsennadel 76
im Düsenhaltekörper 75 in den Druckfederraum gelangt (leckt),
wird über einen hohlgebohrten Fixierbolzen 89 und eine Leck
ölbohrung zur Leckölrückführleitung 81 der Kraftstoffleitung
82 gefördert. Gleiches gilt für das Lecköl, das in der
Passung zwischen den Pumpenkolben 31 und dem Pumpen
zylinder 47 entsteht. Dieses Lecköl wird über eine
Leckölleitung (radiale Kanäle, Ringkanal) der Kraftstoff
leitung 82 zugeführt.
Die Drehzahlverstellung, entsprechend Einspritzmengenver
stellung geschieht durch Verdrehen des Spritzmengenverstell
ringes 63 durch eine - hier nicht dargestellte - Regelein
richtung. Der Spritzmengenverstellring 63 wird bei der
Drehung durch die im Zylinderkopf-Unterteil 2.2 und
Zylinderkopfoberteil 2.1 gleichmäßig auf dem Umfang ver
teilten, in Löchern in der Innenwand des Deckels 2 einge
steckten, vorzugsweise drei Gleitbolzen 85, die in Gleit
nuten 86 mit schraubenförmiger Steigung einfassen, in
Axialrichtung verschoben. Das Gleitstück 65, welches in der
Ringnut 66 im Spritzmengenverstellring 63 gelagert ist,
wird dabei ebenfalls axial verschoben und verfährt dabei die
Regelhülse 64. Die Mitnehmerverbindung (Drehung) 67 hat
neben der Lagerung des Rollenstößels 38 die Aufgabe, die
Regelhülse 64 axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar
zur Ventilkugel 15 zu halten. Die Regelhülse 64 weist,
ähnlich wie der Spritzmengenverstellring 63 , zwei sich gegen
überliegende Umfangs-Nuten 68 mit schraubenförmiger Steigung
zur Aufnahme des Regelbolzens 69 auf. Durch diese Nuten 68
wird der Regelbolzen 69 von der Axialbewegung der Regelhülse
64 in eine Drehbewegung gewandelt, welche mittels einer,
den Regelbolzen 69 umgreifenden Gabelnut des Pumpenkolbens
31 diesen ebenfalls verdrehen läßt. Durch diese Verdrehung
kommen die Steuerkanten 44 des Pumpenkolbens 31 und die
radialen Bohrungen 45 des Ringkanals 51 zu unterschied
lichen Überdeckungen in an sich bekannter Weise, und damit
zu entsprechenden Kraftstofffördermengen.
Die Spritzzeitpunktverstellung (dabei wird der Einspritzbeginn
weiter vor den Zünd-OT gelegt), notwendig bei Motoren mit
größeren Drehzahlbereichen, wird durch Verdrehen des Nocken
ringes 54 ermöglicht. Eine hier nicht dargestellte Vor
richtung greift von außen, z.B. über Hebel in den Nockenring
54 ein und verdreht diesen. Die umlaufende Gleitnut 56,
in die vorzugsweise drei gleichmäßig am Umfang verteilte
Bolzen 55 eingreifen, verhindert eine axiale Verschiebung
des Nockenringes 54. Durch die Drehung des Nockenringes
54 ergibt sich eine Verschiebung des Nockens und damit ein
früheres oder späteres Überfahren des Rollenstößels 38 was
zu einer Änderung des Einspritzzeitpunktes führt.
Niederdruckkraftstoffsystem und Hochdruckkraftstoffsystem sind
von einander getrennt und in zwei, in sich "stationären" Zu
ständen und Baugruppen angeordnet.
Vom Zylinderkopf fließt der Kraftstoff mit Niederdruck in
die Ventilkugel 15, d.h., problemlose Abdichtung z.B.
mit Wellendichtringen 84.
Gegeben durch kurze Wege zwischen Einspritzpumpe 27 und
Einspritzdüse 29 sowie massive (dickwandige) Einspritz
leitungen 82, 85 sind Höchstdrücke ohne "Atmen" der Einspritz
leitungen und bei Vermeidung von Druckwellen möglich.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 bis 6:
Der Aufbau ist bis auf das modifizierte Membranventil 240
und die anders geartete Einspritzpumpe 230 gegenüber den
vorausgehenden Beschreibungen weitgehend identisch.
Der Kraftstoff gelangt über die Kraftstoffkanäle 221, 223
zum Saugventil 224 und in die Kraftstoffleitung 225
sowie in den Pumpenraum 226. Der durch die Federkraft der
Kolbenfeder 232 zurück bewegte Kolben 236 saugt den Kraft
stoff an. Überfährt die Einspritzpumpe 230 den Nocken des
Nockenringes 251, dann drückt der Übertragungsbolzen 237
den Pumpenkolben 236 in Richtung OT und damit den Kraft
stoff über das Druckventil 235 in die Druckleitung 244
und von dort über die Einspritzdüse 240
in den Brennraum.
Claims (22)
1. Brennkraftmaschine, vorzugsweise Diesel-Brennkraft
maschine, insbesondere Hubkolbenmaschine mit innerer
Verbrennung und mit einzeln bzw. in Reihe angeordneten
Zylindern, mit einer eine Einspritzpumpe und eine Ein
spritzdüse umfassenden Einspritzvorrichtung sowie mit
mindestens einem rotierenden Steuerelement je Zylinder
für die Gasladungswechselvorgänge, das zwischen Zylin
derblock und Zylinderdeckel oder in letzterem mit einer
zur Zylinderachse vorzugsweise senkrecht liegenden Ro
tationsachse angeordnet ist und zwischen zwei sich ro
tationsaxial erstreckenden Zapfen einen mit den Zapfen
in fester Verbindung stehenden Steuerkörper aufweist,
wobei den Steuerkörper und die Zapfen gleichförmig
umgebende Gegenflächen im Zylinderkopf vorgesehen sind
und jeder Zapfen von einem sich axial erstreckenden
Gaskanal durchsetzt ist, der jeweils in einen krümmer
förmigen, im Steuerkörper angeordneten Gaskanal übergeht,
der an der Oberfläche des Steuerkörpers mit einer Öffnung
austritt, wobei Mittel zur Übertragung einer Rotations
bewegung von der Kurbelwelle auf das Steuerelement vorge
sehen sind und der Steuerkörper als kugelförmiger, ins
besondere als hohlkugelförmiger Körper ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß auch
die Einspritzpumpe (27, 230) im kugelförmigen Körper (15)
des Kugeldrehschiebers (3) gelagert ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230)
axial versetzt neben der Einspritzdüse (29) angeordnet
ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230)
einen axial verschiebbaren Kolben (31, 236) aufweist, der sich
im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (33) des Kugel
drehschiebers (3) erstreckt.
4. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzpumpe (27, 230) in dem die Zapfen (14 a, 14 b)
radial überragenden Körperteil des kugelförmigen Steuer
körpers (15) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß axial seitlich neben
dem kugelförmigen Steuerkörper (15) ein den zugehörigen
Zapfen (14 b) umgebender Ringfreiraum (34) vorgesehen
ist und die Einspritzpumpe (27, 230) sekantial aus dem Steu
erkörper (15) herausragt und in den Ringfreiraum (34)
hineinragt.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (15)
einen seitlichen, den zugehörigen Zapfen (14 b) umgebenden,
vorzugsweise zylindrischen Ringansatz (36) aufweist, aus
dessen im wesentlichen radialer Seitenfläche (35) die
Einspritzpumpe (27, 230) herausragt.
7. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzpumpe (27, 230) durch einen Nocken (54) an
getrieben wird, der am Zylinderdeckel (2) oder einem An
bauteil desselben gehalten ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Nocken (54) durch
eine Verstellvorrichtung in Umfangsrichtung des Kugel
drehschiebers (3) verstellbar ist.
9. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse der Einspritzdüse (29, 240) bezüglich des ku
gelförmigen Steuerkörpers (15) radial verläuft.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Achse der Ein
spritzdüse (29, 240) zur der Einspritzpumpe (27) abge
wandten Seite geneigt ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, da
durch gekennzeichnet, daß die Ein
spritzdüse (29, 240) und die Einspritzpumpe (27, 230) in einer
sich längs der Rotationsachse (32) des Kolbendreh
schiebers (3) erstreckenden Ebene liegen.
12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einspritzdüse (29) ein Schließglied (76) zuge
ordnet ist, das elastisch in seine Schließstellung
vorgespannt ist und durch den Einspritzdruck zu öffnen
ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schließglied
durch eine innenseitig von der Düsenöffnung angeordnete,
längs verschiebbar geführte Düsennadel (76) gebildet
ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet daß die vorzugsweise mit
einem kegelförmigen Abschnitt in die Düsenöffnung (77)
ragende Düsennadel (76) einen der Düsenöffnung (77) ab
gewandten Führungsabschnitt sowie einen der Düsenöffnung
(77) zugewandten, gegenüber dem Führungsabschnitt ver
jüngten, einen koaxialen Kanal des Düsenhaltekörpers
(75) mit radialem Spiel durchsetzenden Nadelabschnitt
aufweist und daß der Kanal mit dem Druckraum (49) der
Einspritzpumpe (27) verbunden ist.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (240)
durch ein Membranventil gebildet ist, vorzugsweise mit
einer Membran, die in der Schließstellung mit dem Rand
einer zentralen Öffnung an einem dazu koaxialen Düsen
stift anliegt.
16. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzpumpe (27, 230) und die Einspritzdüse (29, 240)
in einem oder jeweils einem von der Innenwand des hohl
kugelförmigen Steuerkörpers (15) radial einwärts vor
stehenden Vorsprüngen angeordnet sind.
17. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß sich im Kugeldrehschieber (3) wenigstens ein
die Wandungen der Einspritzpumpe (27, 230) und/oder Ein
spritzdüse (29, 240) oder die letztere aufnehmenden Vor
sprünge wenigstens teilweise umgebender Kühlkanal (8.4)
erstreckt, der vorzugsweise mit den Kühlkanälen (9) des
Zylinderblocks (4) der Brennkraftmaschine verbunden ist.
18. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche
1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderdeckel (2) aus einem axial zum Kugeldreh
schieber (3) geteilten Deckeloberteil (2.1) und Deckel
unterteil (2.2) gebildet ist, daß im Zylinderunterteil
(2.2) ein sich von den kugelförmigen Steuerkörpern (15)
zum Verbrennungsraum (87) erstreckender Durchlaßkanal
vorgesehen ist, und daß dieser Durchlaßkanal durch eine
im Deckelunterteil (2.2) vorzugsweise um seine Mittel
achse drehbar in einer Ringnut im Deckelunterteil (2.2)
angeordnete Ringdichtung (12) abgedichtet ist.
19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (12)
zur der Einspritzpumpe (27, 230) abgewandten Seite hin ge
neigt, vorzugsweise koaxial zur Achse der Einspritzdüse
(29, 240) angeordnet ist.
20. Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 19, wobei mehrere Zylinder in einer Reihe angeordnet
sind und jedem Zylinder ein sich quer zur Reihe erstrecken
der Kugeldrehschieber (3) zugeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Steuer
körper (15) benachbarter Kugeldrehschieber (3) gegen
über den zugehörigen Zylinderachsen axial in einander
entgegengesetzte Richtungen versetzt sind.
21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (27, 230)
jeweils auf der Seite des kugelförmigen Steuerkörpers (15)
angeordnet sind, die in die Versetzungsrichtung weist.
22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal im
Deckelunterteil (2.2) zu der Seite hin schräg oder gekrümmt
ist, in die der zugehörige Steuerkörper (15) versetzt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883838944 DE3838944A1 (de) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden steuerelement je zylinder |
EP89121302A EP0369461A1 (de) | 1988-11-17 | 1989-11-17 | Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden Steuerelement je Zylinder |
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---|---|---|---|
DE19883838944 DE3838944A1 (de) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden steuerelement je zylinder |
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DE3838944C2 DE3838944C2 (de) | 1992-08-20 |
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ID=6367371
Family Applications (1)
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DE19883838944 Granted DE3838944A1 (de) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Brennkraftmaschine mit mindestens einem rotierenden steuerelement je zylinder |
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DE4447688C2 (de) * | 1994-08-26 | 2000-03-09 | Johann Morath Fa | Verbrennungsmotor |
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RO119561B1 (ro) * | 2002-08-01 | 2004-12-30 | Gheorghe Bordeianu | Chiulasă complexă |
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DE8706821U1 (de) * | 1987-05-12 | 1988-09-15 | Ficht Gmbh, 8011 Kirchseeon, De |
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1988
- 1988-11-17 DE DE19883838944 patent/DE3838944A1/de active Granted
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1989
- 1989-11-17 EP EP89121302A patent/EP0369461A1/de not_active Ceased
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Legal Events
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