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Ventilantrieb für Brennkraftmaschinen Bei schnell laufenden Hochleistungs-Brennkraftmaschinen,
insbesondere solchen, die ohne Vorverdichtung arbeiten, ist die Ausgangsleistung
im allgemeinen durch die Schwierigkeit begrenzt, den Zylinder bei hohen Drehzahlen
zu füllen.
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Die Ursache für diese Schwierigkeit liegt darin, daß die Ventile,
die den Eintritt in den Verbrennungsraum, sowie auch diejenigen, die den Austritt
aus dem Verbrennungsrauen steuern, nicht den Anforderungen genügen, da sie mit einer
Strömung arbeiten, die ständig unterbrochen wird.
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Bei hohen Geschwindigkeiten ist die Einströmkraft jeder Gasfüllung
von entscheidender Bedeutung. Jede Abweichung von einem geraden Einströmweg gleichmäßigen
Querschnitts führt zu einer wesentlichen Verringerung des volumetrisehen Wirkungsgrades.
Aus diesem Grunde verwendet man bei den besten der augenblicklich gebräuchlichen
Motoren für jeden Zylinder einen besonderen Vergaser sowie gerade Eintrittskanäle,
die quer über den Kopf eines wesentlich vergrößerten Einlaßventils von großem Hul>
gerichtet sind. Hierbei strömt der Hauptteil der Füllung mit hoher Geschwindigkeit
durch weniger als die Hälfte der zwischen Zylinderkopf und Ventil an sich verfügbaren
Öffnung, nämlich durch den. Öffnungsbögen, der dem Einlaßkanal gegenüberliegt.
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Einige Ausführungsformen von Ventilen, wie beispielsweise Drehventile,
Schieberventile od, dgl., ergeben zwar sehr vorteilhafte, in gerader Rich-tung
durchgehende Eintrittskanäle. Sie bringen aber schwierige mechanische und herstellerische
Aufgaben
mit sich sowie auch die Schwierigkeit, die Ventile im Zeitpunkt des Explosionsdruckes
genügend sicher abzudichten und zu kühlen.
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Es sind auch bereits Ventilantriebe bekannt, bei welchen der Ventilteller
auf einem gebogenen Schwingarm angeordnet ist und auf einem kreisbogenförmigen Weg
innerhalb des Zylinders vom Ventilsitz hinweg und auf diesen zurück bewegt wird.
Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Ventilantriebe liegt der Ventilsitz in
einer senkrechten Ebene zur Zylinderachse. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform
liegt der Ventilsitz am Ende eines schräg zur Zylinderachse verlaufenden Durchtrittskanals
schräg zur Zylinderachse. Beide Ausführungen haben den Nachteil, daß bei abgehobenem
Ventil der Ventilteller in der gedachten' Verlängerung des Durchtrittskanals liegt,
so daß sich eine ungünstige Luft- bzw. Gasführung ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die eintretende Füllung
- ebenso auch für die austretenden Gase - einen gerade verlaufenden Durchtritt von
nahezu konstantem Querschnitt zu schaffen, unter Beibehaltung der Tellerventile,
welche Abschlußorgane darstellen, die mechanisch einfach aufgebaut sind, sich als
zuverlässig bewährt haben und eine sehr gute Gasabdichtung ergeben. Gemäß der Erfindung
wird bei einemVen.tilantrieb, bei welchem der Ventilteller auf einem gebogenen Schwingarm
angeordnet ist und auf einem kreisbogenförmigen Weg innerhalb des Zylinders vom
Ventilsitz, welcher am Ende des schräg zur Zylinderachse verlaufenden Durchtrittskanals
schräg zur Zylinderachse liegt, hinweg und auf diesen zurück bewegt wird, der Schwingarm
so gelagert, daß ein derartiges Ausschwingen des Ventiltellers möglich ist, daß
dieser in seiner äußersten, vom Ventilsitz entfernten Lage großenteils außerhalb
einer gedachten Verlängerung des Durchtrittskanals liegt.
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Bei einem bekannten Absperrorgan in einer Rohrleitung, nämlich einem
Klappenventil, ist schon vorgesehen, das Ventil aus dem Durchströmungsquerschnitt
herauszuschwenken. Dieses Klappenventil in einer Rohrleitung unterliegt bei der
Gestaltung jedoch ganz anderen Voraussetzungen, die durch die völlig abweichenden
Betriebsverhältnisse bedingt sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung des neuen Ventilantriebes ist der
Ventilteller in an sich bekannter Weise um seine eigene Achse drehbar angebracht,
so daß er sich in dem Ventilsitz genau eindrehen bzw. einschleifen kann, wodurch
ein gut dichtender Sitz herbeigeführt wird.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung des neuen Ventilantriebs
ist für die in an sich bekannter Weise auf der Außenseite des Zylinderkopfes gelagerte
Welle des Schwingarmes bzw. für diesen selbst ein Durchgangsschlitz in der Zu- bzw.
Abführungsleitung vorgesehen, welcher mittels einer gleichzeitig als Lagerdeckel
dienenden Kappe gasdicht abgedeckt ist. Als Lagerbohrung für die Welle des Schwingarmes
dient eine Aussparung an der betreffenden Stelle des Zylinderkopfes und/ oder in
der Kappe.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt Fig. i einen Schnitt durch den Zylinder und den Zylinderkopf eines luftgekühlten
Motors, dessen Einlaßventil gemäß der Erfindung ausgebildet ist; das Auslaßventil
ist in üblicher Bauart dargestellt; Fig. 2 zeigt einen Schnitt in der Achse des
Einlaßkanals in der Fig. i entgegengesetzten Blickrichtung, Fig. 3 einen Schnitt
in der Linie III-III der Fig. 2 mit Blick auf das Einlaßventil und die mit ihm zusammenarbeitenden
Teile.
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Der Zylinderkopf 2, in den die Zylinderlaufbuchse i genau eingepaßt
ist, enthält den kreisförmigen Ventilsitz für den Ventilteller 3 des Einlaßventils.
Dieser -ist mit seinem Schwingarm 4 in Fig. i in geöffneter Lage dargestellt, während
die geschlossene strichpunktiert angedeutet ist. Der Ventilteller 3 hat einen kurzen
Schaft, der durch eine Bohrung bzw. runde Ausnehmung im Schwingarm ,4 hindurchgeführt
und am Austrittsende vernietet ist. Der Ventilteller 3 kann sich also frei drehen,
wodurch ein genaues Einpassen in den Ventilsitz 5 ermöglicht ist. Eine andere, eine
Drehung des Ventiltellers zulassende Befestigung wird mittels einer auf das äußere
Ende aufgeschraubten Mutter vorgenommen, die gegen eine Anschlagfläche des Schaftes
festgezogen wird, während der im übrigen glatt ausgebildete Schaft sich in der Bohrung
des Schwingarmes drehen kann. Der Ventilarm kann aber auch fest am Schwingarm angeordnet,
z. B. in die dazu vorgesehene Bohrung eingeschraubt sein oder mit diesem ein einziges
Stück bilden. Ein genauer Ventilsitz ist allerdings bei einer starren Befestigung
des Ventiltellers nicht so leicht zu erzielen. Eine geringfügige Bewegungsmöglichkeit
innerhalb der für die gute Abdichtung erforderlichen Grenzen kann auch durch eine
entsprechende Gestaltung der Welle des Schwingarmes erzielt werden, z. B. mittels
gleitender Tragkörbe od. dgl.
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Im Einlaßkanal5' ist ein schmaler Schlitz für den Durchtritt des Schwingarmes
4 vorgesehen, durch welchen die den Schwingarm tragende Welle 6 quer verläuft. Der
Schwingarm 4 sitzt mit einer Verzahnung auf der Welle 6, an deren Stelle auch ein
,Keil oder ein lösbarer Stift vorgesehen sein kann. Der Schlitz im Einlaßkanal ist
durch den Deckel 7 dichtend abgedeckt, welcher auch als Lagerdeckel für die Lager
der Welle 6 dient.
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Der Betätigungshebel 8 für den Schwingarm ist an einem Ende der Welle
6 befestigt; er kann mit ihr aber auch aus einem Stück gefertigt sein. Der Antrieb
erfolgt über den Stößel 9 vom (nicht dargestellten) Nocken. Der Betätigungshebel
g kann auch in der gleichen Ebene liegen wie der Schwingarm 4 oder als Verlängerung
des Schwingarmes ausgebildet sein. In diesem Fall liegen der Betätigungshebel 8,
der zugehörige Stößel und Nocken unterhalb des Einlaßkanals 5' und in der gleichen
Ebene wie dieser. Die Feder, durch welche
der Schwingarm in die
Ausgangslage (Schließlage) zurückgebracht wird, ist nicht dargestellt.
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Aus vorstehender Erläuterung geht hervor, daß dem eintretenden Gas
ein voll geöffneter gerader Durchgangskanal zur Verfügung steht. Das unbedeutende
Hindernis, das der Schwingarm 4 bei geöffnetem Ventil darstellt, kann leicht dadurch
vernachlässigbar klein gemacht werden, daß man den Schwingarm in Stromlinienform
ausführt. Die geringfügige Verminderung des Durchtrittsquerschnittes kann dadurch
ausgeglichen werden, daß man den Einlaßkanal allmählich in die elliptische Querschnittsform
überführt, die das Ventil darbietet, wenn man in Richtung der Achse des Eintrittskanals
blickt.
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Durch geeignete Bemessung des Ventiltellers 3 und des Eintrittskanals
5' kann diese allmähliche Zunahme des Kanalquerschnittes dazu verwandt werden, eine
zerstreuende Wirkung auszuüben und die Spitzengeschwindigkeit der sich bewegenden
Ladungssäule zum Teil wieder nutzbar zu machen, so daß am Ende des Ladungseintritts
der statische Druck dieser Ladung ansteigt. Geeignete Abmessungen der letzten wenigen
Zentimeter des Einlaßkanals ergeben sich, wenn man den Querschnitt in Richtung auf
das Ventil so zunehmen läßt wie bei einem normalen runden Zerstreuerkonus von 5
bis 7° Üffnungswinkel. Hierbei kann man der vorstehend besprochenen, durch den Schwingarm
verursachten Verminderung des Durchtrittsquerschnitts Rechnung tragen.