DE4030698A1 - IC-engine cylinder head valve - has inlet valve fitted concentrically within and axially movable w.r.t. hollow exhaust valve - Google Patents

IC-engine cylinder head valve - has inlet valve fitted concentrically within and axially movable w.r.t. hollow exhaust valve

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DE4030698A1 DE19904030698 DE4030698A DE4030698A1 DE 4030698 A1 DE4030698 A1 DE 4030698A1 DE 19904030698 DE19904030698 DE 19904030698 DE 4030698 A DE4030698 A DE 4030698A DE 4030698 A1 DE4030698 A1 DE 4030698A1
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Abstract

The I.C. engine cylinder head valve assembly has a hollow exhaust valve (1) with cylindrical stem. The inlet valve (2) is fitted concentrically in and can move axially w.r.t. the exhaust valve. The hollow space inside the outlet valve forms an inlet mixing chamber (3), which broadens at the valve head to form an inlet valve seat (4). ADVANTAGE - Larger inlet and exhaust valve apertures are obtainable.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Mechanismus der Ein- und Auslaßventile, wobei der Wirkungsgrad der Ansaugluft und der Abgase der Ein- und Auslaßventile zum Zwecke der Verbesserung des Leistungsvermögens der Vebrennungsmaschine erheblich heraufgesetzt wurde.The present invention relates to the Mechanism of the intake and exhaust valves, the Efficiency of the intake air and the exhaust gases of the intake and Exhaust valves for the purpose of improving the Performance of the combustion machine considerably was raised.

Beim Mechanismus der Ein- und Auslaßventile von herkömmlichen Verbrennungsmaschinen fand der Durchmesser der Ein- und Auslaßventile im Verhältnis zum Durchmesser des Verbrennungsraumes jeweils bei 45% seine maximale Begrenzung; somit stand man gegenwärtig vor der außerordentlich schwierigen Situation, den Wirkungsgrad der Ansaugluft und der Abgase über den heutigen Stand hinaus zu erhöhen.The mechanism of the intake and exhaust valves from conventional internal combustion engines found the diameter of the intake and exhaust valves in relation to the diameter the combustion chamber its maximum at 45% Limitation; thus one was currently facing the extraordinarily difficult situation, efficiency the intake air and the exhaust gases above the current level increase beyond.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Um das oben beschriebene Problem zu lösen, haben wir uns mit dieser Erfindung das Ziel gesetzt, einen Mechanismus von Ansaug- und Abgasventilen anzubieten, der es ermöglicht, den Durchmesser der Ansaugluft- und Abgasventile im Verhältnis zum Durchmesser des Verbrennungsraumes erheblich zu vergrößern. To solve the problem described above, we have set us the goal with this invention, one Offer mechanism of intake and exhaust valves, the it allows the diameter of the intake air and Exhaust valves in relation to the diameter of the Increase combustion chamber significantly.  

Bei dem Mechanismus für die Ein- und Auslaßventile der Verbrennungsmaschine nach dieser Erfindung wird ein rundes pilzförmiges Doppelventil mit identischem Kreismittelpunkt gebildet, wobei an der Innenseite der zylinderförmigen Abstufung des pilzförmigen Auslaßventils mit großem Strömungskanaldurchmesser - dieser erreicht 83-85% des Durchmessers des Verbrennungsraumes - die stabförmige Gestalt des pilzförmigen Einlaßventils mit großem Strömungskanaldurchmesser - dieser beträgt wiederum 83-85% des Durchmessers des besagten Auslaßventils - so aufgehängt ist, daß eine Stößelbewegung in Achsrichtung möglich ist; durch das besagte Ein- und Auslaßventil mit großem Strömungskanaldurchmesser in Form des besagten pilzförmigen Doppelventils lassen sich die Lufteinlaß- und Abgaskanäle mit großem Strömungsdurchmesser öffnen und schließen, wobei das besagte pilzförmige Doppelventil konzentrisch über der Luftein- und Auslaßöffnung angebracht ist. Hierdurch wird eine sehr effektive Be- und Entlüftung erreicht.The mechanism for the intake and exhaust valves the internal combustion engine according to this invention becomes a round mushroom shaped double valve with identical Circle center formed, with the inside of the cylindrical gradation of the mushroom-shaped outlet valve with a large flow channel diameter - this is achieved 83-85% of the diameter of the combustion chamber - the rod-shaped shape of the mushroom-shaped inlet valve with large flow channel diameter - this is again 83-85% of the diameter of said Exhaust valve - is suspended so that one Ram movement in the axial direction is possible; by the said inlet and outlet valve with large Flow channel diameter in the form of said mushroom-shaped double valve, the air intake and open exhaust ducts with a large flow diameter and close, said mushroom shaped double valve concentric over the air inlet and outlet opening is appropriate. This creates a very effective loading and venting reached.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bei Fig. 1 handelt es sich um eine erläuternde Darstellung im Funktionszustand des Abgasausstoßtaktes, bei der sich der Kolben in einer Position von 90° nach Überschreiten des unteren Totpunktes befindet.In Fig. 1 is an explanatory view in the functional state of the exhaust gas exhaust stroke, the piston is at a position of 90 ° after passing the bottom dead center.

Bei Fig. 2 handelt es sich um eine erläuternde Darstellung, die den Zustand zum Abschluß des Ausstoßes der Abgase und zu Beginn des Ansaugens des Luftgemischs zeigt, wobei sich der Kolben am oberen Totpunkt befindet. Fig. 2 is an explanatory diagram showing the state at the end of the exhaust gas discharge and at the beginning of the intake of the air mixture, with the piston at the top dead center.

Bei Fig. 3 handelt es sich um eine erläuternde Darstellung im Zustand des Ansaugens des Luftgemisches, bei der sich der Kolben in einer Position von 90° nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes befindet.In Fig. 3 is an explanatory view showing the state of sucking the air mixture, the piston is at a position of 90 ° after passing the top dead center.

Bei Fig. 4 handelt es sich um eine erläuternde Darstellung, bei der der Kompressionsvorgang beendet ist, der Kolben befindet sich am oberen Totpunkt, es wird der Zustand zum Zeitpunkt der Zündung gezeigt.In FIG. 4 is an explanatory view in which the compression process is completed, the piston is at top dead center, there is shown the state at the time of ignition.

Bei Fig. 5 handelt es sich um eine Planzeichnung des Antriebssystems für das Ein- und Auslaßventil gemäß der Ausführung nach dieser Erfindung.In Fig. 5 is a plan drawing of the drive system for the inlet and outlet valves according to the embodiment of this invention.

Bei Fig. 6 handelt es sich um eine Planzeichung des konzentrischen pilzförmigen Doppelventils gemäß der Ausführung nach dieser Erfindung.In Fig. 6 is a Planzeichung concentric mushroom-shaped double valve according to the embodiment of this invention.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungDetailed description of the preferred embodiment

Der Mechanismus des praktischen Beispiels und die Wirkungsweise dieser Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Zeichnung 1 zeigt den Funktionszustand des Abgasausstoßtaktes, bei der sich der Kolben in einer Position von 90° nach Überschreiten des unteren Totpunktes befindet; es wird ein rundes pilzförmiges Doppelventil mit identischem Kreismittelpunkt gebildet, wobei an der Innenseite der zylinderförmigen Abstufung des pilzförmigen Auslaßventils 1 mit großem Strömungskanaldurchmesser - dieser erreicht 85% des Durchmessers des Verbrennungsraumes - die stabförmige Gestalt des pilzförmigen Einlaßventils 2 mit großem Strömungskanaldurchmesser - dieser erreicht wiederum 83% des Durchmessers des besagten Auslaßventils - so aufgehängt ist, daß eine Stößelbewegung in Achsrichtung möglich ist; die Außenumfangsfläche der zylinderförmigen Abstufung des pilzförmigen Doppelventils wird durch das Gehäuse der Ventilaufhängung 19 am Zylinderkopfteil so aufgehängt, daß diese Aufhängung eine Stößelbewegung in Achsrichtung ermöglicht; des weiteren wird durch die Höhlung an der Innenseite der zylinderförmigen Abstufung des pilzförmigen Doppelventils der Strömungskanal für das Luftgemisch 3 gebildet; über die Verbindungsöffnung 3′ an dieser Seitenfläche wird eine Verbindung mit der Öffnung für das Luftgemisch 17 hergestellt; ferner ist der Strömungskanal für das Luftgemisch 3 in seinem unteren Bereich trompetenförmig geöffnet und bildet so die Eingangsöffnung am Ventilkopf des großkalibrigen Auslaßventils 1, hierdurch wird die großkalibrige Öffnung für das Luftgemisch 4 gebildet, die 80% des Durchmessers des Auslaßventils 1 ausmacht; die Öffnung für das Luftgemisch 4 wird durch das Ventil für das Luftgemisch 2 verschlossen; die großkalibrige Abgasöffnung 5, die an der Dachfläche des Verbrennungsraumes 20 geöffnet und geschlossen wird, erreicht 83% des Durchmessers des Verbrennungsraumes 20; die Abgasöffnung wird mittels des durch den Schlepphebel 8 und den Ventilstößel 6 über den Abgasnocken 11 nach unten gedrückten, großkalibrigen Abgasventils 1 geöffnet, wodurch die Funktion des Gasaustriebs bewirkt wird; der nachfolgende Nocken der Nockenwelle 10′ drückt den Schlepphebel 9 nach oben; dem Einlaßventil 2, das der Bewegung des Auslaßventils 1 folgt, folgt der Ventilstößel 7; unter Einhaltung eines bestimmten Spiels besteht bei den Ventilfedern, die im oberen Teil des Ein- und des Auslaßventils installiert sind, ein Unterschied derart, daß die Federkraft der Feder des Auslaßventils 15 das Doppelte der Federkraft der Feder des Einlaß­ ventils 14 beträgt.The mechanism of the practical example and the operation of this invention will be explained with reference to the drawings. Drawing 1 shows the functional state of the exhaust emission stroke, in which the piston is in a position of 90 ° after the bottom dead center has been exceeded; a round mushroom-shaped double valve with an identical center point is formed, with on the inside of the cylindrical gradation of the mushroom-shaped outlet valve 1 with a large flow channel diameter - this reaches 85% of the diameter of the combustion chamber - the rod-shaped shape of the mushroom-shaped inlet valve 2 with a large flow channel diameter - this in turn reaches 83 % of the diameter of said exhaust valve - is suspended so that a tappet movement in the axial direction is possible; the outer peripheral surface of the cylindrical step of the mushroom-shaped double valve is suspended by the housing of the valve suspension 19 on the cylinder head part so that this suspension enables a tappet movement in the axial direction; Furthermore, the flow channel for the air mixture 3 is formed by the hollow on the inside of the cylindrical step of the mushroom-shaped double valve; Via the connection opening 3 'on this side surface, a connection is made with the opening for the air mixture 17 ; Furthermore, the flow channel for the air mixture 3 is trumpet-shaped in its lower region and thus forms the inlet opening on the valve head of the large-caliber exhaust valve 1 , thereby forming the large-caliber opening for the air mixture 4 , which makes up 80% of the diameter of the exhaust valve 1 ; the opening for the air mixture 4 is closed by the valve for the air mixture 2 ; the large-caliber exhaust opening 5 , which is opened and closed on the roof surface of the combustion chamber 20 , reaches 83% of the diameter of the combustion chamber 20 ; the exhaust opening is opened by means of the large-caliber exhaust valve 1 , which is pressed downward by the rocker arm 8 and the valve tappet 6 via the exhaust cam 11 , as a result of which the function of the gas drive is effected; the subsequent cam of the camshaft 10 'pushes the rocker arm 9 upwards; the inlet valve 2 , which follows the movement of the outlet valve 1 , is followed by the valve lifter 7 ; with a certain clearance there is a difference in the valve springs, which are installed in the upper part of the inlet and outlet valves, such that the spring force of the spring of the outlet valve 15 is twice the spring force of the spring of the inlet valve 14 .

Bei der Zeichnung 2 handelt es sich um die Darstellung mit dem Kolben am oberen Totpunkt am Ende des Abgasausstoßtaktes in der Position zu Beginn des Ansaugtaktes; der Nocken des Auslaßventils 11 der Nockenwelle 10 hat den Schlepphebel 8 in eine Position nach Überschreiten von 45° gebracht, das Auslaßventil 1 hat die Auslaßöffnung 5 geschlossen, der Nocken des Einlaßventils 12 der Nockenwelle 10′ steht in der Position direkt vor dem Aufwärtsdrücken des Schlepphebels 9, das Einlaßventil steht in der Position direkt vor dem Öffnen der Gemischeinlaßöffnung 4.Drawing 2 is the representation with the piston at top dead center at the end of the exhaust gas exhaust stroke in the position at the beginning of the intake stroke; the cam of the exhaust valve 11 of the camshaft 10 has brought the rocker arm 8 into a position after exceeding 45 °, the exhaust valve 1 has closed the outlet opening 5 , the cam of the intake valve 12 of the camshaft 10 'is in the position directly before the rocker arm is pushed upwards 9 , the inlet valve is in the position immediately before the mixture inlet opening 4 .

Bei der Zeichnung 3 handelt es sich um die Darstellung während des Ansaugtaktes, wobei der Kolben den oberen Totpunkt überschritten hat und sich bei 90° in der Funktion des Gemischansaugtaktes befindet; der Nocken des Abgasventils 11 der Nockenwelle 10 hat den Schlepphebel 8 in die Position nach Überschreiten von 90° gebracht, das Abgasventil 1 hat die Abgasöffnung 5 geschlossen, der Schlepphebel 9 wurde durch den Nocken des Einlaßventils 12 der Nockenwelle 10′ nach oben gedrückt, und durch den Ventilstößel 7 wurde das Gemischeinlaßventil 2 nach unten gedrückt, die Gemischeinlaßöffnung ist geöffnet, wir befinden uns im Ansaugtakt.Drawing 3 is the representation during the intake stroke, the piston having passed top dead center and is at 90 ° in the function of the mixture suction stroke; the cam of the exhaust valve 11 of the camshaft 10 has brought the rocker arm 8 into the position after exceeding 90 °, the exhaust valve 1 has closed the exhaust gas opening 5 , the rocker arm 9 has been pushed up by the cam of the inlet valve 12 of the camshaft 10 , and through the valve tappet 7 , the mixture inlet valve 2 was pressed down, the mixture inlet opening is open, we are in the intake stroke.

Bei Zeichnung 4 handelt es sich um die Darstellung in der Position der Zündung mit dem Kolben am oberen Totpunkt nach Abschluß des Kompressionstaktes; der Nocken des Abgasventils hat den Schlepphebel 8 in eine Position nach Überschreiten von 225° gebracht, und der Nocken des Einlaßventils 12 hat den Schlepphebel 9 in eine Position nach Überschreiten von 135° gebracht; die Gemischeinlaßöffnung 5 ist sowohl durch das Einlaßventil 2 als auch durch das Auslaßventil 1 geschlossen; aus dieser Position heraus bewegt sich der Kolben 23 im Verbrennungstakt, und danach gelangen wir wieder zu dem Abgasausstoßtakt, so wie er in der Zeichnung 1 dargestellt ist.Drawing 4 is the representation in the position of the ignition with the piston at top dead center after completion of the compression stroke; the cam of the exhaust valve has brought the rocker arm 8 into a position after exceeding 225 °, and the cam of the intake valve 12 has brought the rocker arm 9 into a position after exceeding 135 °; the mixture inlet opening 5 is closed by both the inlet valve 2 and the outlet valve 1 ; From this position, the piston 23 moves in the combustion stroke, and then we come back to the exhaust emission stroke, as shown in the drawing 1.

Des weiteren sind in den Zeichnungen mit 16 das Stößellager, mit 18 die Abgasauslaßöffnung, mit 21 die Zündkerzenfassung und mit 22 der Zylinder gezeigt.Furthermore, the plunger bearing is shown in the drawings at 16, the exhaust outlet opening at 18 , the spark plug socket at 21 and the cylinder at 22 .

Ferner handelt es sich bei Zeichnung 5 um eine Planzeichnung des Antriebssystems für das Ein- und Auslaßventil gemäß der Ausführung nach dieser Erfindung; und bei Zeichnung 6 handelt es sich um eine Planzeichnung des konzentrischen pilzförmigen Doppelventils gemäß der Ausführung nach dieser Erfindung.Drawing 5 is also a Plan drawing of the drive system for the entry and exit Exhaust valve according to the embodiment of this invention; and drawing 6 is a plan drawing of the concentric mushroom-shaped double valve according to the Execution according to this invention.

Bei einem Motor, bei dem der Ventilmechanismus für die Ein- und Auslaßventile gemäß dieser Erfindung, wie oben erläutert, eingebaut ist, kann man die Effizienz des Gemischeinsaugens und des Abgasausstoßens erheblich steigern, und zwar um 50-55% gegenüber einer herkömmlichen Maschine mit 2 Ventilen pro Zylinder beziehungsweise um 30-35% bei einer Maschine mit 4 Ventilen pro Zylinder.In an engine in which the valve mechanism for the intake and exhaust valves according to this invention, such as explained above, built in, you can see the efficiency of the Mixture suction and exhaust emissions significantly increase, by 50-55% compared to one conventional machine with 2 valves per cylinder or by 30-35% for a machine with 4 Valves per cylinder.

Claims (5)

1. Ventilanordnung für am Zylinder eines Hubkolben-Verbren­ nungsmotors mit an den Verbrennungsraum des Zylinders an­ schließendem Einlaßventil und Auslaßventil, wobei die Ventile jeweils einen Ventilstößel sowie einen pilzförmig erweiterten Ventilkopf mit außenseitigen Dichtungsflächen aufweisen und wobei das Auslaßventil relativ zu einer Abgasöffnung des Zy­ linders bewegbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Auslaßventil (1) als Hohlkörper mit einem zylindrischen Ventilstößel und einem stirnseitig offenen Ventilkopf ausgebildet ist und daß das Einlaßventil (2) in dem Auslaßventil (1) zentrisch angeordnet sowie in Achsrichtung des Auslaßventils relativ zu diesem bewegbar ist, wobei der Innenraum des Auslaßventils (1) einen Gemischeinlaß­ kanal (3, 4) bildet, der sich im Bereich des Ventilkopfes trompetenförmig erweitert und eine Dichtungsfläche für das Einlaßventil (2) aufweist.1. Valve arrangement for on the cylinder of a reciprocating piston combustion engine with the combustion chamber of the cylinder at the closing inlet valve and exhaust valve, the valves each having a valve tappet and a mushroom-shaped valve head with outside sealing surfaces and the exhaust valve being movable relative to an exhaust opening of the cylinder is characterized in that the outlet valve ( 1 ) is designed as a hollow body with a cylindrical valve tappet and a valve head which is open at the end, and that the inlet valve ( 2 ) is arranged centrally in the outlet valve ( 1 ) and can be moved in the axial direction of the outlet valve relative to the latter , wherein the interior of the outlet valve ( 1 ) forms a mixture inlet channel ( 3 , 4 ) which widens in a trumpet shape in the region of the valve head and has a sealing surface for the inlet valve ( 2 ). 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasöffnung (18, 5) an der Stirnseite des Zylinders (22), vorzugsweise in Achsrichtung, angeordnet ist und im Be­ reich der Dichtungsflächen (5) einen Durchmesser aufweist, der 80 bis 85%, vorzugsweise 80 bis 83%, des Verbrennungs­ raumdurchmessers (20) beträgt. 2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the exhaust opening ( 18 , 5 ) on the end face of the cylinder ( 22 ), preferably in the axial direction, is arranged and in the loading area of the sealing surfaces ( 5 ) has a diameter which is 80 to 85 %, preferably 80 to 83%, of the combustion chamber diameter ( 20 ). 3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser der Gemischeintrittsöffnung (4) im Bereich der Dichtungsflächen des Einlaßventils (2) 80 bis 85%, vorzugsweise 80 bis 83%, bezogen auf den Außendurch­ messer des Auslaßventilkopfes beträgt.3. Valve arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the mixture inlet opening ( 4 ) in the area of the sealing surfaces of the inlet valve ( 2 ) is 80 to 85%, preferably 80 to 83%, based on the outside diameter of the outlet valve head. 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Auslaßventil (1) beaufschlagende Auslaßventilfeder (15) an einem Anschlußteil des Zylinders abgestützt ist und daß die Ventilfeder (14) für das Einlaßven­ til (2) in einer rückwärtigen kammerartigen Ausnehmung des Auslaßventilstößels angeordnet ist.4. Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust valve ( 1 ) acting exhaust valve spring ( 15 ) is supported on a connecting part of the cylinder and that the valve spring ( 14 ) for the Einlaßven valve ( 2 ) in a rear Chamber-like recess of the exhaust valve tappet is arranged. 5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Auslaßventilfeder (15) das Doppelte der Federkraft der Ventilfeder (14) des Einlaßventils beträgt.5. Valve arrangement according to claim 4, characterized in that the spring force of the exhaust valve spring ( 15 ) is twice the spring force of the valve spring ( 14 ) of the intake valve.
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