DE69416923T2

DE69416923T2 - Pneumatische Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69416923T2
Application number: DE69416923T
Authority: DE
Inventors: Katsumi C/O Yamaha Hatsudoki K. K. Iwata-Shi Shizuoka-Ken 438 Ochiai
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2014-10-01
Also published as: EP0646700B1; US5553572A; EP0646700A3; DE69416923D1; JPH07102915A; EP0646700A2; JP3484498B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Viertakt-Verbrennungsmotor gemäß dem einleitenden Teil aus Anspruch 1 bzw. 2.
Der Einsatz von mehreren Ventilen und Druckluftventilsystemen als Teil einer Technologie für hohe Drehzahlen bei 4-Takt-Motoren ist auf dem Fachgebiet hinlänglich bekannt (z. B. das französische Patent FR-2529616).
Bei den oben erwähnten Druckluftventilsystemen werden Luftfedern mit Druckluft anstelle der Schraubenfedern in den dynamischen Ventilen nach dem Stand der Technik verwendet. Dadurch verbessert sich die zeitliche Steuerungsfähigkeit der Ansaug- und Auslaßventile, so daß sie auch bei hohen Drehzahlen des Motors voll funktionstüchtig bleiben.
Die Druckluftventilsysteme nach dem Stand der Technik wiesen ein Paar Luftansaugventile und ein Paar Auslaßventile auf, und die Anwendung eines solchen Systems war auf die sogenannten Vierventilmotoren begrenzt. Probleme traten immer dann auf, wenn versucht wurde, diese Konstruktion auf ein sogenanntes 5-Ventil-System mit drei Ansaugventilen und 2 Auslaßventilen anzupassen.
Bei einem Vierventilmotor war es nämlich möglich, ein einziges Regelventil auf der Druckluft-Zuführseite bzw. der Auslaßseite anzubringen. Doch bei Fünfventilmotoren wurde eine solche Anordnung insofern kompliziert, als für jede der drei Luftkammern auf der Ansaugseite Regelventile vorgesehen werden mußten, um die Druckluft unter den gleichen Bedingungen zuzuführen. Dasselbe Problem bestand auch auf der Ausgabeseite.
Wenn die Druckluft-Zuführkanäle auf der Zuführseite und die Auslaßkanäle linear angelegt waren, also parallel zur Kurbelwelle, müßte zudem die Zündkerze aufgrund der gegenseitigen Behinderung zwischen den einzelnen Kanälen und den Zündkerzen wesentlich zur Auslaßseite geneigt werden und die Luftkammer in einiger Entfernung von den Zündkerzen, also zur Motoraußenseite hin, angeordnet werden, wodurch der Motor insgesamt größer werden würde.
Ein Viertakt-Verbrennungsmotor mit einem Druckluftventilsystem zum Schließen der Ansaug- und Auslaßventile ist aus EP-A 0 536 513 bekannt, worin die Merkmale nach dem einleitenden Teil aus Anspruch 1 und 2 offenbart sind.
Bei dem Verbrennungsmotor kommen je Zylinder zwei Ansaugventile und zwei Auslaßventile zum Einsatz. Zu jedem Ventil gehört eine Luftfeder, die Teil des Druckluftventilsystems ist. Jede Luftfeder wird von einer Luftkammer und einem dazugehörigen Ventilstößel gebildet, die integral in einem Gehäuse ausgebildet sind. Die Gehäuse befinden sich in einem Teil, das eine Druckkammer bildet und sich im Zylinderkopf befindet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verbrennungsmotors wie oben beschrieben mit verbesserten Verbrennungsbedingungen und einer besseren Zuführung und Abgabe der Druckluft zu den bzw. aus den Luftkammern.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel durch einen Verbrennungsmotor gemäß dem einleitenden Teil aus Anspruch 1 gelöst, wobei mehr als zwei Ansaugventile mit Luftkammern je Zylinder vorgesehen sind und die Zylinderkopfeinrichtung aus einem unteren Zylinderkopf und einem oberen Zylinderkopf besteht, welche Führungsöffnungen aufweisen, um den Ventilstößel zum Betätigen der Ansaug- und Auslaßventile verschiebbar in sich aufzunehmen, und das Gehäuse mit der Luftkammer zwischen dem unteren und dem oberen Zylinderkopf angebracht ist.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel mit einem Verbrennungsmotor nach dem einleitenden Teil aus Anspruch 2 erreicht, wobei die Zylinderkopfeinrichtung aus einem unteren Zylinderkopf und einem oberen Zylinderkopf besteht, welche Führungsöffnungen aufweisen, um den Ventilstößel zum Betätigen der Ansaug- und Auslaßventile verschiebbar in sich aufzunehmen, und das Gehäuse mit den Luftkammern zwischen dem unteren und dem oberen Zylinderkopf angebracht ist.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Luftzuführ- und -abgabekanäle im Motor von oben betrachtet V-förmig zu den verschiedenen Luftkammern in der Zylindermitte angeordnet. Durch diese Konfiguration wird eine gegenseitige Beeinträchtigung mit den Zündkerzen vermieden, und durch die linearen Kanäle braucht der Motor nicht vergrößert zu werden.
In den nachgeordneten Ansprüchen sind weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargelegt.
Nachstehend wird die Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen an bevorzugten Ausführungsformen genauer beschrieben.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt entlang einer ersten Ebene der Zylinderkopfanordnung eines Verbrennungsmotors nach einer bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt entlang einer zweiten Ebene, auf der sich die Mittellinie der Zylinderkopfanordnung nach der Ausführungsform aus Fig. 1 befindet;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Aufbaus eines Druckluftventilsystems für den Motor nach der Ausführungsform aus Fig. 1;
Fig. 4 zeigt eine Zuführkanalanordnung für eine Vielzahl von zu den Ansaugventilen gehörenden Luftkammern im Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1;
Fig. 4a stellt ähnlich wie in Fig. 4 ein Gehäuse eines Druckluftventilsystems dar, wobei das Gehäuse eine andere Form als das Gehäuse aus Fig. 4 hat;
Fig. 5 zeigt eine Auslaßkanalanordnung für die zu den Ansaugventilen gehörenden Luftkammern im Schnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 1;
Fig. 6 ist eine Detailansicht eines Ventils in der Auslaßkanalanordnung aus Fig. 5 im Schnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 5;
Fig. 7 zeigt eine Zuführkanalanordnung für die zu den Auslaßventilen gehörenden Luftkammern ähnlich wie in den Fig. 4 und 5 im Schnitt entlang der Linie D-D aus Fig. 2;
Fig. 8 zeigt eine Auslaßkanalanordnung für die Luftkammern der Auslaßventile aus Fig. 7 im Schnitt entlang der Linie E-E aus Fig. 2;
Fig. 9 ist eine Detailansicht der Ventile in der Zuführkanalanordnung und in der Auslaßkanalanordnung im Schnitt entlang der Linie F-F aus Fig. 7;
Fig. 10 ist ein Teilschnitt der Luftansaugseite des Verbrennungsmotors nach der Ausführungsform aus Fig. 1;
Fig. 11 zeigt schematisch das Netz der Zuführkanalanordnung für die zu den Ansaugventilen und Auslaßventilen gehörenden Luftkammern eines Mehrzylindermotors nach einer ersten Ausführungsform;
Fig. 12 zeigt schematisch das Netz der Zuführkanalanordnung für die zu den Ansaugventilen und Auslaßventilen gehörenden Luftkammern eines Mehrzylindermotors nach einer alternativen Ausführungsform.
Bei dem Viertaktmotor der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen sogenannten 5-Ventil-Motor mit hohen Drehzahlen, wobei jeder Zylinder drei Luftansaugventile 1-1, 1-2 (auf den beiden Seiten des mittleren Luftansaugventils 1-2 befinden sich insgesamt zwei Luftansaugventile 1-1) und zwei Auslaßventile 2 aufweist.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2, so ist ein Zylinderkopf 3 oben am Zylinderblock (nicht dargestellt) befestigt. Im Zylinderblock 3 sind für jeden Zylinder Luftansaugöffnungen 4-1, 4-1 (die Ansaugöffnungen 4-1 befinden sich auf beiden Seiten der zentralen Luftansaugöffnung 4-2) und Auslaßöffnungen 5 ausgebildet. Mit Hilfe der erwähnten Luftansaugventile 1-1 und 1-2 werden diese Öffnungen zur richtiger Zeit geöffnet und geschlossen.
In der Mitte des Zylinderkopfes 3 befinden sich Kerzenbohrungen 6, in die die Zündkerzen 7 eingeschraubt werden. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Zylindermittellinie L zudem zur Auslaßseite geneigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die oben erwähnten Luftansaugventile 1-1, 1-2 und die Auslaßventile von einem Druckluftventilsystem angesteuert. Nun werden die Bestandteile dieses Druckluftventilsystems im Detail beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 deutlich wird, ist das Nockengehäuse mit Schrauben 9 oben am Zylinderkopf 3 befestigt. Das Nockengehäuse 8 stützt zwei lange Nockenwellen 10 und 11, die senkrecht zur Ebene dieses Papiers verlaufen, so daß sie sich frei drehen können. An den Nockenwellen 10, 11 sind die Nocken 12, 13 ausgebildet, die jeweils der Position der vorgenannten Luftansaugventile 1-1, 1-2 und der Auslaßventile 2 entsprechen.
Die Spindeln für die obigen Luftansaugventile 1-1, 1-2 bzw. die Auslaßventile 2 wurden in die zylindrischen Ventilführungen 14-1, 14-2 (auf beiden Seiten der mittleren Ventilführung 14-2 befindet sich je eine Ventilführung 14-1) bzw. 15 eingeschoben. Am oberen Ende der Spindeln sind die Ventilstößel 16 und 17 befestigt.
Die erwähnten Stößel sind derart angebracht, daß sie ungehindert in den Führungsöffnungen 8a und 8b im Nockengehäuse 8 gleiten können, und ihre Oberseiten liegen an den Nocken 12 bzw. 13 an.
Die Gehäuse 18 und 19 liegen jeweils zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Nockengehäuse 8. An dem Gehäuse 18 (Luftansaugseite) oben sind drei Führungsöffnungen 20-1, 20-2 ausgebildet worden, (wie in Fig. 4 befinden sich die beiden Führungsöffnungen 20-1 auf der linken bzw. der rechten Seite der mittleren Führungsöffnung 20-2). Ebenso sind an dem anderen Gehäuse 19 (Auslaßseite) oben zwei Führungsöffnungen 21 vorgesehen.
Zudem wurden Spindeln in die Führungsöffnungen 20-1, 20-2 im Gehäuse 18 auf der Luftansaugseite eingeführt, und in diese Führungsöffnungen 20-1 und 20-2 werden auch Kolben 22-1, 22-3 eingeschoben, die für die Luftansaugventile 1-1, 1-2 an den Spindeln angebracht wurden, und die zusammen mit den Dichtungsringen 23 einen luftdichten Verschluß der Führungsöffnungen darstellen. Somit entstehen im Gehäuse 18 auf der Luftansaugseite drei Luftkammern S1, S2 (wie in Fig. 4 erkennbar befinden sich die Kammern S1 auf beiden Seiten der mittleren Kammer S2).
Genauso wurden Spindeln in die Führungsöffnungen 21 im Gehäuse 19 auf der Luftauslaßseite eingeführt, und an den Spindeln der Auslaßventile 2 sind Kolben 24 mit Dichtungsringen 25, die in die Führungsöffnungen eingeschoben werden, befestigt, so daß ein luftdichter Verschluß entsteht. Folglich sind zwei Luftkammern S3 im Gehäuse 19 auf der Auslaßseite entstanden, die von den Führungsöffnungen 21 und den Kolben begrenzt werden.
Nimmt man das mittlere Luftansaugventil als Beispiel (siehe im Detail Fig. 3), so sind die Führungsöffnung 8a mit der Gleitfläche für den Ventilstößel 16 und die Führungsöffnung 20-2 mit der Gleitfläche für den Kolben 22-2 in verschiedenen Werkstoffen ausgebildet (die eine, Führungsöffnung 8a, im Nockengehäuse 8 und die andere, die Führungsöffnung 20-2, im Gehäuse 18). Außerdem haben beide verschiedene Durchmesser φDL, φDs, so daß zwischen beiden ein Stufendifferential vorhanden ist. Die anderen Luftansaugventile 1-1 und die Auslaßventile sind genauso aufgebaut.
Desweiteren unterschieden sich bei der vorliegenden Ausführungsform die Neigungswinkel der Axiallinien der Luftansaugventile 1-1 auf beiden Seiten von dem des zentralen Luftansaugventils 1-2, deren Stellung durch die Ventilführungen 14-1 bestimmt wird, die ganz genau in beide Seiten des Gehäuses 18 auf der Luftansaugseite passen, wohingegen die mittlere Ventilführung 14-2 locker hineinpaßt. Wie in Fig. 3 erkennbar, wurde in dem lockeren Einpaßbereich für die mittlere Ventilführung 14-3 im Gehäuse 18 eine Aussparung herausgeschnitten. Dadurch wird der Zusammenbau des Gehäuses 18 erleichtert.
Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, wird den Luftkammern S1, S2 und S3 Druckluft zugeführt und aus ihnen abgelassen. Im Gehäuse 18 befinden sich auf der Luftansaugseite Luftzuführkanäle für die Druckluftzufuhr zu den drei Luftkammern S1, S2 und Auslaßkanäle 27 zur Abgabe von Druckluft aus den Kammern S1, S2. Von oben gesehen sind diese Kanäle V-förmig seitlich von der Zylindermitte angeordnet.
Zwischen jedem der obigen Luftzuführkanäle 26 und den Luftkammern S1, S2 sind Rückschlagventile 28 installiert; sie gestatten eine Druckluftströmung durch die Zuführkanäle 26 hindurch lediglich zu den Luftkammern S1, S2 (siehe Pfeilrichtung in Fig. 4). Also wird über die einzelnen Rückschlagventile 28 und den Verbindungskanal 38 gleichzeitig Druckluft zu den seitlichen Luftkammern S1 und zur mittleren Luftkammer S2 geleitet. Wie durch den Pfeil in Fig. 4 angegeben, sind ein linkes und ein rechtes Rückschlagventil für die mittlere Luftkammer S2 vorgesehen, durch die gleichzeitig Luft zugeführt werden kann.
Wie in Fig. 4a kann die Außenseite des Gehäuses 18 gegenüber der Kerzenbohrung 6 bzw. der Zündkerze 7 rund sein, damit die Zündkerze 7 besser zugänglich ist.
Andererseits sind an jede der drei Luftkammern S1, S2 die oben erwähnten Auslaßkanäle 27 angeschlossen. Die Auslaßkanäle 27 befinden sich auf der Innenseite (Zylindermitte) der Luftkammer S1, und die Rückschlagventile 29 sind in dem toten Raum auf beiden Seiten der Kerzenbohrung 6 angebracht und gestatten lediglich das Herausströmen von Druckluft aus den Luftkammern S1, S2. Folglich strömt ein Teil der Druckluft im Innern der drei Luftkammern S1, S2 aus den Luftkammern S1, S2 durch die Auslaßkanäle 27 und durch die Rückschlagventile 29, ehe er nach außen abgegeben wird.
In gleicher Weise wird Druckluft zu den Luftkammern S3 geleitet und aus ihnen abgegeben, jedoch verlaufen die Luftzuführkanäle 30 und die Luftauslaßkanäle 31, welche Druckluft zu den Luftkammern S3 leiten bzw. aus ihnen abgeben, linear und parallel zueinander.
Sowohl der Luftzuführkanal 30 als auch der Auslaßkanal 31 sind mit beiden Luftkammern S3 verbunden, allerdings befinden sich zwischen ihnen und den beiden Luftkammern S3 Rückschlagventile 32, durch welche die Druckluft nur zu den Luftkammern S3 strömen kann, und Rückschlagventile 33 (siehe Fig. 9), durch welche die Druckluft lediglich aus der Luftkammer S3 ausströmen kann.
Die Druckluft strömt in Pfeilrichtung aus Fig. 7 über das Rückschlagventil 32 durch die Zuführkanäle 30 in die beiden Luftkammern S3 hinein; anschließend strömt ein Teil der Druckluft in der Luftkammer S3 über das Rückschlagventil 33 durch den Auslaßkanal 31 nach außen.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der Druckluftventilvorrichtung beschrieben.
Beim Betrieb des Viertaktmotors dient ein Teil des Motorantriebs der Drehung der Nockenwellen 10, 11, dargestellt in den Fig. 1 und 2. Mit den Nocken 12, 13 an diesen Nockenwellen werden die Stößel 16, 17 zum Öffnen der Luftansaugventile 1-1, 1-2 und der Auslaßventile 2 im richtigen Moment geöffnet. Dabei werden die Kolben 22-1, 22-1 und 24 nach unten gefahren, um die Druckluft in den Luftkammern S1, S2 und S3 zu komprimieren und so den Druck in jeder der Kammern S1, S2 und S3 zu erhöhen. Dadurch kann die Druckluft als eine Luftfeder wirken. Wenn also die Krafteinwirkung auf die Ventilstößel 16 und 17 durch die Nocken 12 und 13 aufhört, führt die Kraft der auf die Luftansaugventile 1-1, 1-2 und die Auslaßventile 2 einwirkenden Druckluft dazu, daß sie sich schließen.
Die gute Steuerbarkeit beim Öffnen und Schließen der Luftansaugventile 1-1, 1-2 und der Auslaßventile 3 zum richtigen Zeitpunkt mit Hilfe der Druckluft ist besser als bei der Verwendung von Metallschraubenfedern, und weil sich durch Wegfall der Schraubenfedern die träge Masse gegenüber dem dynamischen Ventilsystem verringert, kann der Viertaktmotor eine höhere Drehzahl erreichen.
Bei der obigen erfindungsgemäßen Ausführungsform befindet sich eine mittlere Luftkammer S2 für das mittlere Luftansaugventil 1-1 auf der Luftansaugseite des Motors, und links und rechts von ihr sind zwei Rückschlagventile 28 angeordnet, durch welche gleichzeitig Druckluft zugeführt wird. Damit die den drei Luftkammern S1, S2 zugeführte Druckluft auch gleichzeitig durch die Auslaßkanäle 27 abgegeben werden kann, sind die Bedingungen auf der Ansaugseite für die Druckluftzufuhr und -ableitung annähernd vereinheitlicht worden, wodurch der normale und störungsfreie Betrieb des pneumatischen Ventilsystems gewährleistet ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Zuführkanäle 26 und die Auslaßkanäle 27 V-förmig zu den Luftkammern S1, S2 angeordnet, wenn man von oben auf die Zylindermitte schaut. Durch diesen Aufbau vermeidet man eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen den Kanälen 26, 27 und den Zündkerzen 7, und wegen der linearen Form der Kanäle muß der Motor nicht mehr vergrößert werden.
Wenn hierbei der Durchmesser φD&sub2; des mittleren Ventils 1-2 größer als der Durchmesser φD&sub1; der Ansaugventile 1-1 auf beiden Seiten von ihm angelegt ist, oder wenn der Durchmesser φd&sub2; der mittleren Luftansaugöffnung 4-2 größer als der Durchmesser φd&sub1; der Luftansaugöffnung auf beiden Seiten ist (φd&sub2; > φd&sub1;), dann wird eine äquivalente Rohrlänge für die mittlere Luftansaugöffnung 4-2 und die seitlichen Luftansaugöffnungen 4-1 möglich, wodurch sich der Trägheits-Überschußeffekt verstärkt.
Wie in Fig. 10 dargestellt, verwendet das Luftansaugsystem bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Einspritzdüsen 34 und 25, die in zwei Stufen, oben und unten, angeordnet sind. Die obere Einspritzdüse 34 ist eine Seiten-Einspritzdüse, mit ihr wird die Gesamthöhe des Motors verringert.
Wie in Fig. 11 kann die den einzelnen Luftkammern S1, S2, S3 der Ansaugventile 1-1, 1-2, 2 zugeführte Druckluft von einer einzigen Druckquelle P kommen, auch dann, wenn der Motor eine Vielzahl von Zylindern umfaßt. Der Motor aus Fig. 11 umfaßt eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Zylindern.
Zwar weist jeder Zylinder zwei Auslaßventile 2 und drei Ansaugventile 1-1 und 1-2 auf, doch das Netz von Zuführkanälen 26 und 30 zu den Luftkammern S1, S2 und Auslaßkanälen 2 jedes Zylinders ist nicht auf einen Motor mit fünf Ventilen pro Zylinder beschränkt, sondern es kann auch bei einem Vierventilmotor oder allgemein bei einem Motor mit mehr oder weniger als fünf Ventilen zum Einsatz kommen.
Die Zuführkanäle 26 für die Luftkammern S1, S2 der Ansaugventile 1-1, 1-2 von jedem Paar benachbarter Zylinder C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;, Cn (zwar sind bei der dargestellten Ausführungsform drei Zylinder in Reihe angeordnet, doch natürlich können im Schutzumfang der Erfindung auch zwei oder mehr als drei Zylinder in Reihe angeordnet sein) stehen miteinander in Verbindung, und auch die Zuführkanäle 30 für die Luftkammern S3 der Auslaßventile 2 von jedem Paar benachbarter Zylinder C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;, Cn sind miteinander verbunden.
Zusätzlich zu der Verbindung zwischen den einzelnen Zuführkanälen auf der Ansaugseite und der Verbindung zwischen den Zuführkanälen 30 auf der Auslaßseite wird ein Verbindungskanal 103 zum Verbinden des Zuführkanals 26 für die Luftkammern S1 und S2 der Ansaugventile 1-1 und 1-2 mit dem Zuführkanal 30 für die Luftkammern S3 der Auslaßventile 2 von einem Endzylinder C&sub1; geschaffen, wobei der Verbindungskanal 103 mit jenen Enden dieser beiden Zuführkanäle 26 und 30 verbunden ist, die nicht an die jeweiligen Zuführkanäle des benachbarten Zylinders C&sub2; angeschlossen sind.
Darüber hinaus ist der Verbindungskanal 103 an die Druckquelle P angeschlossen. In dem Verbindungskanal zwischen dem Verbindungskanal 103 und der Druckquelle P ist ein Regler R vorgesehen, mit dem der Druck der Druckluft reguliert wird, die den einzelnen Luftkammern S1, S2 und S3 zugeführt wird.
Durch das obige Verbindungsnetzwerk zwischen den Zuführkanälen 26 und 30 und der Druckquelle P entsteht ein festes Strömungsverhältnis zwischen den einzelnen Zuführkanälen auf der Ansaugseite und ein festes Strömungsverhältnis bei den Zuführkanälen 30 auf der Auslaßseite.
Abgesehen von dem Verbindungskanal 103 sind die Zuführkanäle 26 auf der Ansaugseite und die Zuführkanäle 30 auf der Auslaßseite über einen zweiten Verbindungskanal 104 miteinander verbunden, der den Zuführkanal 26 auf der Ansaugseite des Endzylinders Cn am anderen Ende der Zylinderreihe mit dem Zuführkanal 30 auf der Auslaßseite dieses Zylinders Cn hinter den Luftkammern S1, S2 und S3 verbindet.
Die Ausführungsform aus Fig. 12 zeigt ein alternatives Netz zwischen den Zuführkanälen 26 auf der Ansaugseite und den Zuführkanälen 30 auf der Auslaßseite des Motors. Allerdings sind hierbei ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Zuführkanäle 26 für die Luftkammern S1 und S2 der Ansaugventile 1-1 und 1-2 der benachbarten Zylinder C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;, Cn miteinander verbunden, und auch die Zuführkanäle 30 für die Luftkammern S3 der Auslaßventile 2 von jedem Paar benachbarter Zylinder C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;, Cn sind miteinander verbunden.
Die Druckquelle P ist an die einzelnen Zuführkanäle 30 für die Luftkammern S3 der Auslaßventile 2 zwischen einem Paar benachbarter Zylinder C&sub2; und Cn angeschlos sen, und die Zuführkanäle 26 für die Luftkammern S1, S2 der Ansaugventile 1-1 und 1-2 sind an die Zuführkanäle 30 für die Luftkammern S3 der Auslaßventile 2 zumindest zwischen einem Paar benachbarter Zylinder C&sub1;, C&sub2; und C&sub2;, Cn angeschlossen.
Mit beiden beschriebenen Kanalanordnungen wird eine effiziente und annähernd gleichmäßige Zuführung von Druckluft zu den verschiedenen Luftkammern der Ventile eines Motors mit mehreren Zylindern ermöglicht.
Wie aus der obigen Erörterung deutlich wird, schaffen die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die einen Viertaktmotor mit drei Ansaugventilen auf der Luftansaugseite und einem Druckluftventilsystem für die Ansaug- und Auslaßventile umfassen, Druckluftzuführ- und -auslaßkanäle, welche Druckluft zu den Luftkammern von jedem der Luftansaugventile im erwähnten Druckluftventilsystem zuführen und aus ihnen ableiten, wobei die Luftansaugkanäle und Auslaßkanäle von oben betrachtet V-förmig zu den verschiedenen Luftkammern in der Zylindermitte angeordnet sind, und das Druckluftventilsystem zudem so konfiguriert ist, daß zwischen den einzelnen Luftkammern der Luftzuführkanäle Steuerventile vorgesehen sind, damit den drei Luftkammern, die für die drei Ansaugventile auf der Luftansaugseite benötigt werden, annähernd gleichmäßig Druckluft zugeführt und aus ihnen abgegeben wird. Dadurch wird ein normaler und störungsfreier Betrieb des Druckluftventilsystems gewährleistet.

Claims

1. Viertakt-Verbrennungsmotor mit:

- einer Zylinderkopfeinrichtung (3, 8) mit einer Vielzahl von darin aufgenommenen Ansaugventilen (1-1, 1-2) und Auslaßventilen (2),

- einem Druckluftventilsystem zum Bewegen der Ansaug- und Auslaßventile (1-1, 1-2) in ihre geschlossene Position, wobei das Druckluftventilsystem Gehäuse (18, 19) mit Luftkammern (S1, S2, S3) aufweist und zu jedem der Ansaug- und Auslaßventile eine der Luftkammern gehört,

- Ventilstößeln (16, 17), welche die Ansaug- und Auslaßventile (1-1, 1-2, 2) betätigen,

- einem Zuführkanal (26, 30) und einem Auslaßkanal (27, 31) zum Zuführen von Druckluft zu jeder der Luftkammern (S1, S2, S3) bzw. zum Ableiten von Druckluft aus ihnen und

- einer Ventileinrichtung, die zum Bereitstellen einer im wesentlichen gleichmäßigen Zufuhr von Druckluft zu den Luftkammern bzw. zu deren Abgabe aus ihnen an Zuführ- bzw. Auslaßkanäle angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- mehr als zwei Ansaugventile (1-1, 1-2) mit dazugehörigen Luftkammern (S1, S2) je Zylinder geschaffen werden,

- die Zylinderkopfeinrichtung aus einem unteren Zylinderkopf (3) und einem oberen Zylinderkopf (8) besteht,

der obere Zylinderkopf (8) Führungsöffnungen (8a, 8b) aufweist, in denen die Ventilstößel (16, 17) gleitend aufgenommen werden können, und

- das Gehäuse (18, 19) mit einer dazugehörigen Luftkammer zwischen dem unteren und dem oberen Zylinderkopf (3, 8) befestigt ist.

2. Viertakt-Verbrennungsmotor mit:

- einer Zylinderkopfeinrichtung (3, 8) mit einer utelzahl von darin aufgenommenen Ansaugventilen (1-1, 1-2) und Auslaßventilen (2),

- einem Zuführkanal (26, 30) und einem Auslaßkanal (27, 31) zum Zuführen, von Druckluft zu jeder der Luftkammern (S1, S2, S3) bzw. zum Ableiten von Druckluft aus ihnen und

- einer Vielzahl in Reihe angeordneter Zylinder (C&sub1;, C&sub2;, Cn), wobei der Zuführkanal (26) für die zu den Ansaugventilen (1-1, 1-2) jedes Zylinders (C&sub1;, C&sub2;, Cn) gehörenden Luftkammern (S1, S2) mit dem jeweiligen Verbindungskanal (26) der anderen Zylinder (C&sub1;, C&sub2;, Cn) verbunden ist, ein Zuführkanal (30) für die zu den Auslaßventilen (2) jedes Zylinders (C&sub1;, C&sub2;, Cn) gehörenden Luftkammern (S3) an die jeweiligen Zuführkanäle (30) der anderen Zylinder (C&sub1;, C&sub2;, Cn) angeschlossen ist und eine gemeinsame Druckquelleneinrichtung (P) an die Zuführkanäle (26) für die zu den Ansaugventilen (1-1, 1-2) gehörenden Luftkammern (S1, S2) sowie an die Zuführkanäle (30) für die zu den Auslaßventilen (2) gehörenden Luftkammern (S3) angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

wobei der obere Zylinderkopf (8) Führungsöffnungen (8a, 8b) aufweist, in welche die Ventilstößel (16, 17) eingeschoben werden können und

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle (26) für die zu den Ansaugventilen (1-1, 1-2) gehörenden Luftkammern (S1, S2) von jedem der benachbarten Zylinder (C&sub1;, C&sub2;; C&sub2;, Cn) miteinander verbunden sind und die Zuführkanäle (30) für die Luftkammern (S3) der Auslaßventile (2) von jedem Paar benachbarter Zylinder (C&sub1;, C&sub2;; C&sub2;, Cn) miteinander verbunden sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verbindungskanal (103) zum Verbinden der einzelnen Zuführkanäle (26, 30) für die Luftkammern (S1, S2, S3) der Ansaugventile (1-1, 1-2) und der Auslaßventile (2) eines Endzylinders (C&sub1;) am Ende des Motors hinter den Luftkammern (S1, S2, S3) geschaffen wird und ein zweiter Verbindungskanal (104) geschaffen wird, um die einzelnen Zuführkanäle (26, 30) für die Luftkammern (S1, S2, S3) der Ansaugventile (1-1, 1-2) und der Auslaßventile (2) eines Endzylinders (Cn) am anderen Ende des Motors hinter den Luftkammern (S1, S2, S3) zu verbinden, und dadurch, daß die Druckquelleneinrichtung (P) an den ersten Verbindungskanal (103) angeschlossen ist.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelleneinrichtung (P) an die einzelnen Zuführkanäle (30) für die Luftkammern (S3) der Auslaßventile (2) zwischen einem Paar benachbarter Zylinder (C&sub1;, C&sub2;; C&sub2;, Cn) angeschlossen ist und die Zuführkanäle (26) für die Luftkammern (S1, S2) der Ansaugventile (1-1, 1-2) mit den Zuführkanälen (39) für die Luftkammern (S3) der Auslaßventile (2) zumindest zwischen einem Paar benachbarter Zylinder (C&sub1;, C&sub2;; C&sub2;, Cn) verbunden sind.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Ansaugventile (1-1, 1-2) je Zylinder geschaffen werden, wobei sich zwei seitliche Ansaugventile (1-1), die zwei seitliche Luftkammern (S1) aufweisen, auf beiden Seiten eines mittleren Ansaugventils (1-2) mit einer dazugehörigen mittleren Luftkammer (S2) befinden.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zuführkanal (26) und der Auslaßkanal (27) für die zu den Ansaugventilen (1-1, 1-2) gehörenden Luftkammern (S1, S2) eines Zylinders seitlich von der Zylindermitte der Luftkammer (S1, S2) erstrecken und, von oben gesehen, V-förmig ausgebildet sind.

8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung zwei Rückschlagventile (28) zwischen dem Zuführkanal (26) und den Luftkammern (S1, S2) für die Ansaugventile (1-1, 1-2) umfaßt, wobei die Ansaugseite von jedem der Rückschlagventile (28) mit dem Zuführkanal (26) verbunden ist, während die Auslaßseite von jedem der Rückschlagventile (28) an einen Verbindungskanal (38) angeschlossen ist, mit dem die mittlere, Luftkammer (S2) mit jeweils einer der seitlichen Luftkammern (S1) verbunden wird.

9. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung zwei Rückschlagventile (29) in zwei Armen (27) des Auslaßkanals (27) umfaßt, wobei die beiden Arme (27) mit jeder der drei Luftkammern (S1, S2) in Verbindung stehen.

10. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß je Zylinder zwei Auslaßventile (2) und zwei dazugehörige Luftkammern (S3) geschaffen werden, wobei der Zuführkanal (30) und der Auslaßkanal (31), die an beide Luftkammern (S3) für die Auslaßventile (2) angeschlossen sind, linear und zueinander parallel verlaufen.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Rückschlagventil (32) zwischen dem Zuführkanal (30) und den Luftkammern (S3) vorgesehen ist, wobei die Auslaßseite des ersten Rückschlagventils (32) mit beiden Luftkammern verbunden ist und ein zweites Rückschlagventil (33) zwischen dem Auslaßkanal (31) und den Luftkammern (S3) vorgesehen ist, wobei die Ansaugseite des Rückschlagventils (33) mit beiden Luftkammern (S3) in Verbindung steht.

12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18, 19) mindestens eine Führungsöffnung (20-1, 20-2, 21) umfaßt und ein Kolben (22-1, 22-3, 25), der an der Spindel des Ansaug- bzw. Auslaßventils (1-1, 1-2, 3) befestigt ist, gleitend in der Führungsöffnung (20-1, 20-2, 21) aufgenommen werden kann, wobei die Luftkammer (S1, S2, S3) von dem Kolben (22-1, 22-3, 25) und der Führungsöffnung (20-1, 20-2, 21) gebildet wird.

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Luftkammern (S1, S2) für die drei Ansaugventile (1-1, 1-2) in einem einzigen Gehäuse (18) mit Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme von Ventilführungen (14-1, 14- 2) bzw. Ventilspindeln ausgebildet sind, welche gleitend darin aufgenommen werden, wobei eine Aussparung (18a) in der mittleren Aufnahmeöffnung geschaffen wird, um die mittlere Ventilführung (14-2) ungehindert aufnehmen zu können.

14. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Durchmesser (DS) der Führungsöffnung (20-1, 20-2, 21) im Gehäuse (18, 19) zur gleitenden Aufnahme des Kolbens (22-1, 22-3, 25) von einem Durchmesser (DL) der Führungsöffnung (8a, 8b) im oberen Zylinderkopf (8) zur gleitenden Aufnahme der Ventilstößel (16, 17) unterscheidet.

15. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Führungsöffnung (20-1, 20-2, 21) zur gleitenden und abdichtenden Aufnahme des Kolbens (22-1, 22-3, 25) verchromt oder vernickelt ist bzw. aus eloxiertem Aluminium hergestellt ist.

16. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftventilsystem eine Vielzahl von Gehäusen (18, 19) mit jeweils den Ansaugventilen (1-1, 1-2) bzw. Auslaßventilen (2) von jedem der Zylinder (C&sub1;, C&sub2;, Cn) aufweist.