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Ventilsteuerung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen. Die
Erfindung betrifft eine durch Druckgase bewegte Ventilsteuerung für Verbrennungskraftmaschinen,
die sich von den bekannten dieser Art, bei denen die Ventilsteuerkolben durch den
Druck der Abgase des zugehörigen oder des Nachbarzylinders bewegt werden, durch
außerordentliche Einfachheit und Zuverlässigkeit auszeichnet. Das Neue besteht darin,
daß mit der Spindel des Einlaßventils oder des Auslaßventils oder
beider
außer denn üblichen, durch die Druckgase angetriebenen Steuerkolben ein Hilfsventilkegel
verbunden ist, der sich bei geöffnetem Hauptventil auf einen Sitz im Zylinder des
Steuerkolbens legt, dadurch einen außerhalb der Druckgaszuführung liegenden Raum
des Steuerzylinders absperrt und das in diesem Raum gefangene Druckgas fortdauernd
auf das Hauptventil, dieses offenhaltend, wirken läßt. Durch diese Ventilbauweise
wird es bei geeigneter Wahl der Schaltung möglich, bei mehrzylindrigen Viertaktverbrennungskraftmaschinen
die Druckgaszuführung nach den beiden Seiten des Steuerkolbens nur von dem inneren
Totpunkt der Maschinenzylinder abzunehmen.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Abb. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen mit dem neuen Ventil ausgerüsteten
Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, Abb. 2 eine halbe Draufsicht auf diesen
und Abb.3 ein Schema, welches die Schaltungsweise der Druckgaszuführungen zu den
einzelnen Ventilen einer vierzylindrigen Viertaktverbrennungskraftmaschine veranschaulicht.
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Die Bauweise der Ein- und Auslaßventile ergibt sich aus Abb. 1, wobei
angenommen werde, daß das dort rechts dargestellte Ventil ein Auslaßventil sei.
Die Spindel 1 des Ventilkegels 2 ist einerseits mit dem Steuerkolben 3 verbunden,
der sich in dem Steuerzylinder 4 bewegt und andererseits mit einem Hilfsventilkegel
5, der bei geöffnetem Hauptentilkegel 2 einen Sitz 6 im Steuerzylinder 4. schließt.
Die Bewegung der Ventilspindel 1 erfolgt gegen den Druck einer Spiralfeder 7, die
sich auf den Deckel 8 des Steuerzylinders 4 legt. Oberhalb des Steuerkolbens 3 ist
im Steuerzylinder 4 ein Kanal 9 vorgesehen, der durch die Leitung 1o mit einem Kanal
r r nahe dem unteren Totpunkt des Maschinenkolbens 12 im Maschinenzylinder 13 verbunden
ist. Unterhalb des Steuerkolbens 3 mündet in den Steuerzylinder 4 ein Kanal 14,
dessen Zuführungsleitung 15 an der Oberseite mündet.
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Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Sobald der Maschinenkolben
12 bei Beendigung des Explosionshubes den Kanal t r im Maschinenzylinder 13 freigegeben
hat, treten die Explosionsgase durch die Leitung ro über den Steuerkolben 3. Dieser
wird also nach abwärts gedrückt, und der Hauptventilkegel2 öffnet sich. Bei voller
Öffnung des Ventils 2 legt sich der Hilfsventilkegel 3 auf seinen Sitz 6. Die Folge
ist, daß in dem Raum zwischen dem Hilfsventilsitz 6 und dem Deckel 8 des Steuerzylinders
4 die darin enthaltenen Druckgase gefangen werden, so daß sie dann dauernd auf den
nunmehr als Steuerkolben wirkenden Hilfsventilkegel 5 drücken und den Hauptventilkegel
2 offen halten, auch wenn während des Auspuffes der Druck der durch den Kanal 9
zugeführten Gase. nachläßt. Wenn dann, nachdem der 11aschinenkolben 12 seinen Auspuffhub
beendet, d. h. seinen äußeren Totpunkt erreicht hat, durch die Leitung 15 und den
Kanal 14. unter den Steuerkolben 3 Druckgase zugeführt werden, die einem Nachbarzylinder
im Augenblick nach Beendigung des Explosionshubes entnommen sind, so überwindet
naturgemäß dieser Gasdruck unterhalb des Steuerkolbens 2 den noch auf dem Kegel
des Hilfsventils ruhenden Gasdruck, .da die untere Fläche des Steuerkolbens größer
ist als die obere Fläche des Hilfsventilkegels 5, und da inzwischen in dem Raum
zwischen dem Hilfsventilsitz 6 und der Oberseite des Steuerkolbens 3, infolge Beendigung
des Au_-puffes im Maschinenzylinder 13, der Druck beseitigt ist.
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Das in Abb. r links dargestellte Einlaßventil ist genau so ausgebildet,
nur werden der Ober- und Unterseite des Steuerkolbens 3a durch die Kanäle 9a und
14.a zugeführte Druckgase anderen Maschinenzylindern entnommen.
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Die Anwendung der neuen Ventile und ihre Schaltungsweise bei einer
vierzylindrigen Viertakt-Verbrennungskraftmaschine ergibt sich aus dem Schema der
Abb.3. In den Maschinenzylindern Z, Z2, Z3, Z4 bewegen sich die Arbeitskolben K.,
K2, K3, K4. hie zugehörigen Einlaßventile sind jeweils mit E4, &2, E3, E4 und
die Auslaßventile mit Al, A2, As, A4 bezeichnet. In der Darstellung der Zeichnung
ist der Kolben K, des Zylinlinders Z, im Begriff, seinen Ansaugehub auszuführen.
Das Einlaßventil E, ist demnach geöffnet. Der Kolben KZ im Zylinder L, beginnt gerade
seinen Auspuffhub. Das Auslaßventil AZ ist demnach geöffnet. Der Kolben K3 im Zylinder
Z.. beginnt seinen Kompressionshub. Das Einlaßventil E3 und das Auslaßventil As
sind demzufolge geschlossen, und der Kolben K4 im Zylinder Z, beginnt bei geschlossenen
Ein- und Auslaßventilen E4 und A4 seinen Explosionshub.
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Die Kolben KZ und K3 befinden sich also in ihren inneren Totpunkten
und haben die Kanäle r 1 in den Zylindern Z, und Z3 freigegeben. An den Kanal r
1 des Zylinders Z.# schließt sich eine Leitung L2 an, die, da der Kolben KZ seinen
Auspuffhub gerade beginnt, also den Explosionshub beendet hat, die Explosionsgase
leitet nach: 1. der Oberseite des Steuerkolbens im Auslaßventil A2, 2. der Oberseite
des Steuerkolbens im Hinlaßventil El,
3. der Unterseite des Steuerkolbens
im Auslaßventil A, und der Unterseite des Steuerkolbens im Einlaßventil E3.
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Die Folge ist also, daß die Ventile A., und 1a geöffnet werden
und die Ventile Al und E.; geschlossen gehalten werden.
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Der Kanal i i im Zylinder Z3 steht durch eine Leitung L3 in Verbindung
mit: i. der Oberseite des Steuerkolbens im Ventil A3, 2. der Oberseite des Steuerkolbens
im Ventil E4, 3. der Unterseite des Steuerkolbens im Ventil E2 und d.. der Unterseite
des Steuerkolbens im Ventil A4.
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Da der Kolben 113 aber soeben seinen Ansaugehub beendet hat und den
Kompressionshub erst beginnt, herrscht in der Leitung L" also noch kein Überdruck,
und auf die mit dieser Leitung verbundenen Ventile wird kein Einfluß ausgeübt. Dieser
würde erst eintreten, wenn der Kolben K3 seinen Explosionshub ausgeführt hat und
die Gase durch L., über die Steuerkolben der Ventile .l.; und E4 treten und letztere
öffnen.
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In ähnlicher Weise ist die Leitung L1 des Zylinders Z1 mit der Oberseite
des Steuerkolbens im Ventil Al, der Oberseite des Steuerkolbens im Ventil E3, der
Unterseite des Steuerkolbens im Ventil A 3 und der Unterseite des Steuerkolbens
im Ventil E4 und die Leitung L4 des Zylinders Z,1 mit der Oberseite des Steuerkolbens
im Ventil A4, der Oberseite des Steuerkolbens im Ventil E=, der Unterseite des Steuerkolbens
im Ventil A., und der Unterseite des Steuerkolbens im Ventil El verbunden.
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Der ganzen Schaltungsweise liegt also folgendes Prinzip zugrunde:
Jedes Auslaßventil ist oberhalb seines Steuerkolbens mit dem zugehörigen Maschinenzylinder
und unterhalb seines Steuerlzolbens mit demjenigen Maschinenzylinder verbunden,
in dem der vorhergehendeTakt vor sich geht, während jedes Einlaßventil oberhalb
seines Steuerkolbens mit dem Zylinder des ,;orliergehenden Taktes und unterhalb
seines Steuerkolbens mit dem Zylinder des zweit--, orhergehenden Taktes in
Verbindung steht.
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Oder mit anderen Worten: Sobald in einem Zvlinder (z. B. Z,) der Explosionshub
beendet ist, wird ein Teil der unter Expansionsenddruck stehenden Gase aus ihm (z.
B. durch die Leitung L_) entnommen und benutzt: i. zum Offnen des Auslaßventils
(A.) desselben Zylinders (Z,), 2. zum Schließen des Auslaßventils (Al) desjenigen
Zylinders (Z1), in dem gerade der Ausputthub beendet ist, 3. zum Öffnen des Einlaßventils
(El) des letzteren Zylinders (ZJ, damit in ihm die Ansaugung beginnen kann und d..
zum Schließen des Einlaßventils (E3) desjenigen Zylinders (Z3), in dem der Ansaugehub
beendet ist und der Kompressionshub beginnen soll.
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An Stelle von vier Zylindern könnte die Maschine auch sechs, acht
usw. besitzen.