DE3841839C2

DE3841839C2 -

Info

Publication number: DE3841839C2
Application number: DE3841839A
Authority: DE
Inventors: Peter 8104 Grainau De Scherer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE3841839A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Verbrennungsmotor, deren Einlaß- und Auslaßventile durch Flachschieber gebildet sind, die von wenigstens einer Nockenwelle in die Öffnungs- und Schließstellung bewegt werden.

Eine derartige Ventilanordnung ist aus der GB-PS 2 46 287, der US-PS 12 73 002 und aus der DE-PS 3 71 496 bekannt. Den in diesen Druckschriften offenbarten Ventilanordnungen ist gemeinsam, daß das Einlaß- und Auslaßventil eines Zylinders durch einen einzigen Flachschieber gebildet ist, der zwei schmale, sichelförmige Schlitze enthält, deren Abstand voneinander größer ist als der gegenseitige Abstand von ebenfalls sichelförmigen Einlaß- und Auslaßöffnungen des Zylinders. Der Flachschieber wird derart hin- und herbewegt, daß wechselweise der eine sichelförmige Schlitz mit der Einlaßöffnung und der andere sichelförmige Schlitz mit der Auslaßöffnung des Zylinders zur Deckung gebracht wird.

Diese bekannten Ventilanordnungen haben den Nachteil, daß ihre schmalen, sichelförmigen Schlitze das Einfüllen des Brennstoffgemischs und das Ausführen der Verbrennungsgase erschweren, womit die Motorleistung beeinträchtigt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß sich mit ihr eine optimale Zylinderfüllung realisieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung weist jeder Zylinder als Einlaß- und Auslaßventil jeweils einen gesonderten Schieber auf, der zwischen einer zurückgezogenen Öffnungsstellung und einer vorgeschobenen Schließstellung bewegbar ist, wobei die Gesamtfläche der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung 60 bis 90% der Querschnittsfläche des Zylinders beträgt. Dabei können die Flachschieber, die im Gegensatz zum oben erwähnten Stand der Technik keinerlei Schlitze oder andere Durchbrüche aufweisen, soweit zurückgezogen werden, daß sie die gesamte Einlaßöffnung und die gesamte Auslaßöffnung freigeben, wodurch eine optimale Zylinderbefüllung mit Brennstoffgemisch und ein praktisch vollständiges Abführen der Verbrennungsgase ermöglicht ist.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Flachschieber hat zudem den Vorteil, daß die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung des Zylinders praktisch eine beliebige Form haben können, so daß sich zur Erzielung einer großen Öffnungsfläche die Anordnung mehrerer Einlaßventile und Auslaßventile erübrigt. Bei einer elektromagnetischen oder hydraulischen Steuerung der Schieber, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt, sind in Verbindung mit einem Mikroprozessor und über die CO-Messung am Auspuff mittels der Lambda-Sonde, variable Öffnungs- und Schließzeiten möglich, um eine jeweils optimale Leistung zu erzielen.

Die in den Unteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnete vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung eröffnet die Möglichkeit, die Einlaßöffnung des Zylinders nicht vollständig zu öffnen, wenn eine maximale Zylinderfüllung nicht wünschenswert ist, was im unteren Drehzahlbereich der Fall sein kann. Durch Verlagerung der Schwenkachse des den Einlaßflachschieber betätigenden Kipphebels wird erreicht, daß der Flachschieber in seiner zurückgezogenen Öffnungsstellung die Einlaßöffnung des Zylinders nur teilweise freilegt, während der Nullpunkt des Schließhubs stets unverändert beibehalten werden kann. Durch diese Maßnahme kann die Größe des Öffnungshubs des Einlaßflachschiebers stufenlos variiert werden, wobei die jeweilige Position der Kippachse in Verbindung mit einem Mikroprozessor und einer Lambda-Sonde einstellbar sein kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung etwa in Form eines Halbkreises an dem Zylinder ausgebildet, wobei diese Halbkreise durch einen Mittelsteg voneinander getrennt sind.

Wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Schieber im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens bewegbar sind, können auch zwei seitliche Nockenwellen zu ihrer Betätigung vorgesehen sein, die hierzu mit einem ringförmigen Betätigungshebel verbunden sein können. Die Nockenwelle der Einlaßöffnung kann auch seitlich verschiebbar angeordnet sein, um so den Öffnungsgrad der Einlaßöffnungen entsprechend zu steuern. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß im unteren Drehzahlbereich der Abstand der Nockenwelle von den Einlaßöffnungen verringert ist, so daß die Einlaßöffnungen in der zurückgezogenen Öffnungsstellung der Schieber nur teilweise freiliegen. Bei dieser Ausgestaltung entfällt der Kipphebel der weiter oben beschriebenen Ausführungsform.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Schieber schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens, d. h. im wesentlichen dachförmig angeordnet sein, wobei dann eine einzige obere Nockenwelle zur Betätigung der beiden Schieber ausreichen kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen auf rein schematische Weise:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Bereich eines Zylinderkopfes mit Flachschiebern gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch mit diagonal angeordneten Ventilschiebern und

Fig. 4 eine alternative Zwangssteuerung eines Flachschiebers mit stufenlos einstellbarem Hub.

Die in Fig. 1 dargestellte Ventilanordnung enthält zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöffnung 18 sowie einer Auslaßöffnung 19 je einen Flachschieber 20, wobei die Flachschieber in Richtung der Pfeile 21 hin- und herbe wegbar sind. Hierzu sind die Flachschieber 20 an ihren äußeren Enden antriebsmäßig mit einem ringförmigen Be tätigungshebel 10 verbunden, auf den ein Öff nungsnocken 14 und ein Schließnocken 15 (bzw. zwei identische Schließnocken) einwirken. Fig. 1 zeigt einen Kolben 22 im Bereich seiner oberen Totpunktlage bei ge schlossenen Einlaß- und Auslaßöffnungen 18, 19. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, haben die Einlaßöffnung 18 sowie die Auslaßöffnung 19 jeweils etwa die Form eines Halb kreises und sind durch einen Mittelsteg 23 voneinander getrennt, in den die Flachschieber 20 in der vorgescho benen Verschlußstellung dicht eingreifen, wie Fig. 1 zeigt. Die Einlaßöffnung 18 hat eine größere Querschnitts fläche als die Auslaßöffnung.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ventilanordnung sind zwei Ventilschieber 24 schräg zur Längsmittelachse des Kolbens 25 angeordnet und zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöffnung 26 sowie einer Auslaßöffnung 27 wiederum hin- und herbewegbar. Hierzu ist eine in der Figur nicht dargestellte obenliegende Nockenwelle angeordnet, die wiederum über ringförmige Betätigungshebel die beiden Ventilschieber 24 zwangsweise hin- und herbewegt. Bei dieser Ausführungsform kann das Kopfende des Kolbens 25 der schrägen Anordnung der Ventilschieber entsprechend gestaltet sein.

In Fig. 4 ist eine alternative Zwangssteuerung für Flachschieberventile dargestellt, die beispielsweise bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Ein ringförmiger Betätigungs hebel 48, der von auf einer Nockenwelle 49 sitzenden Öffnungs- und Schließnocken taktweise bewegt wird, ist mit einem Kipphebel 50 versehen, der mit einem ent sprechend gerundeten Endabschnitt 51 eine Bohrung des Flachschiebers 52 durchgreift und zwischen dem Endab schnitt 51 und dem ringförmigen Betätigungsabschnitt auf einer Achse 53 schwenkbar gelagert ist. Diese Achse durchgreift ein Langloch 54 des Kipphebels 50 und ist in einem schräg verlaufenden Langloch 55 des Zylinder kopfs schräg nach unten verschieblich gehalten, wobei das Langloch 55 eine solche Form hat, daß bei der Ver stellung der Achse 53 in den Langlöchern der Nullpunkt des Schließhubs konstant bleibt. Durch Verstellung der Achse 53 läßt sich der Öffnungshub stufenlos variieren, wobei im Gegensatz zu der weiten oben beschriebenen Aus führungsform gemäß Fig. 1 die Lage der Nockenwelle 49 konstant bleibt.

Claims

1. Ventilanordnung für einen Verbrennungsmotor, deren Einlaß- und Auslaßventile durch Flachschieber gebildet sind, die von wenigstens einer Nockenwelle in die Öffnungs- und Schließstellung bewegt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Einlaß- und Auslaßventil eines Zylinders jeweils ein gesonderter Flachschieber (21, 24, 52) angeordnet ist, der zwischen einer zurückgezogenen Öffnungsstellung und einer vorgeschobenen Schließstellung bewegbar ist, und daß die Gesamtfläche der Einlaßöffnung (18, 26) und der Auslaßöffnung (19, 27) 60 bis 90% der Querschnittsfläche des Zylinders beträgt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens jeweils ein Flachschieber (52) von einem Kipphebel (50) bewegbar ist, der an einem Ende mit der Nockenwelle (49) und an seinem anderen Ende mit dem Flachschieber (52) gekoppelt sowie an einer Zwischenposition schwenkbar auf einer Achse (53) gelagert ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Achse (53) derart verstellbar ist, daß der Öffnungshub des Flachschiebers (52) stufenlos einstellbar ist, wobei der Nullpunkt des Schließhubs konstant bleibt.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (53) ein Langloch (54) des Kipphebels (50) durchgreift und ferner in derart schräg verlaufenden Langlöchern (55) des Zylinderkopfes verstellbar gehalten ist, daß bei Verstellung der Achse (53) in den Langlöchern (54, 55) stets den Nullpunkt des Schließhubs des Flachschiebers (52) beibehalten ist.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (50) zur taktweisen Bewegung des Flachschiebers (52) mit einem ringförmigen Abschnitt (48) die zugehörigen Öffnungs- und Schließnocken der Nockenwelle (40) umgreift und mit einem gerundeten Endabschnitt (51) eine Bohrung des Flachschiebers (52) durchgreift.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (18, 26) und die Auslaßöffnung (19, 27) des Zylinders jeweils etwa die Form eines Halbkreises haben und durch einen Mittelsteg (23) voneinander getrennt sind.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachschieber (20) im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens (22) bewegbar sind und daß zwei seitliche Nockenwellen zur Betätigung der Flachschieber (20) angeordnet sind.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand der den Einlaßöffnungen (18) zugeordneten Nockenwelle von den Einlaßöffnungen der Zylinder einstellbar ist, so daß der Öffnungsgrad der Einlaßöffnungen (18) steuerbar ist.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachschieber (24) schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens (25) bewegbar angeordnet sind.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Nockenwelle zur Betätigung der Schieber (24) angeordnet ist.