EP0726385B1 - Anordnung zur Zufuhr von Druckmedium zu einem Einlassventil für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Anordnung zur Zufuhr von Druckmedium zu einem Einlassventil für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0726385B1
EP0726385B1 EP95114166A EP95114166A EP0726385B1 EP 0726385 B1 EP0726385 B1 EP 0726385B1 EP 95114166 A EP95114166 A EP 95114166A EP 95114166 A EP95114166 A EP 95114166A EP 0726385 B1 EP0726385 B1 EP 0726385B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
inlet
shaft
valve head
arrangement according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95114166A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0726385A1 (de
Inventor
Assadollah Dipl.-Ing. Awarzamani
Thomas Dipl.-Ing. Wilfert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0726385B1 publication Critical patent/EP0726385B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group

Definitions

  • the invention is based on an arrangement for feeding from below Pressurized gaseous medium to an inlet valve for a combustion chamber of an internal combustion engine according to the genus of Claim 1.
  • an arrangement for feeding from below Pressurized gaseous medium to an inlet valve for a combustion chamber of an internal combustion engine is known (JP-A-59-158 363), the inlet valve having a valve disk and a massive shaft, to which air under pressure in one Cavity between the stem and a valve guide sleeve.
  • the air is supplied to the side of the shaft via the Connection, the air outlet at a the combustion chamber facing end of the valve guide sleeve is provided.
  • the known valve is solid and has no cavity.
  • an inlet valve is known from US 1,799,397, that has a valve disc and a hollow stem with one Has a cavity through which a medium can flow.
  • Medium is fuel that is only in liquid Form is present.
  • the liquid fuel gets over at least one inlet shaft opening provided in the shaft the cavity and at least one on the combustion chamber the side of the intake valve facing away from the internal combustion engine provided outlet then into the combustion chamber.
  • the delivery of the liquid fuel via the at least one Exhaust opening is said to improve combustion in the Run idle when the engine is cold and take place in addition to the intended fuel delivery in a Intake pipe of the internal combustion engine by means of a carburetor.
  • An indication of avoiding condensation from The fuel on the valve plate of the injection valve is that recognized state of the art not removable.
  • From DE-OS 36 00 067 is also an inlet valve known, which has a hollow shaft in which a Exhaust valve is slidably mounted.
  • the exhaust valve has an exhaust valve plate, part of a Inlet valve plate of the inlet valve is of the type that in the closed position of the exhaust valve Exhaust valve disc flush with the intake valve disc completes.
  • Internal combustion engine trapped exhaust gases over the hollow Drain the inlet valve stem from the combustion chamber.
  • the Exhaust gases flow out of the hollow stem of the intake valve from several outlet openings, which are slit-shaped except an outer surface of the hollow shaft are.
  • the outlet valve is closed to over the open inlet valve Intake fuel-air mixture from an inlet duct.
  • the fuel-air mixture is usually from one
  • the fuel injector processes the fuel in Form of a jet of fuel towards the inlet valve delivers.
  • the one leaving the fuel injector Fuel breaks down into the finest droplets of fuel to produce the most homogeneous fuel-air mixture possible. It can, especially when cold Internal combustion engine or in the event of sudden load changes a condensation of the fuel droplets on the inner walls the inlet duct, on the inner walls of the combustion chamber and come in particular on the valve plate of the inlet valve, wherein a wall film of fuel forms. From a Such wall film can only be relatively large Detach fuel drops, which then become one in the combustion chamber locally over-greased fuel-air mixture. A over-greased fuel-air mixture only burns incomplete so that the portion becomes more harmful Components in the exhaust gas increased accordingly.
  • claim 1 has the advantage that a condensation of the for example from a fuel injector dispensed fuel, especially on the valve plate of the Intake valve is avoided.
  • the inlet valve according to the invention opposite the prior art has an increased life.
  • the drawing shows a partial sectional view Inlet valve 1 designed according to the invention, which in particular for a mixture-compressing, spark-ignited Internal combustion engine is provided.
  • the inlet valve 1 is in a cylinder head 3 of the internal combustion engine and for example in a valve guide sleeve 7 slidably mounted.
  • the inlet valve 1 has one Valve plate 12, which is a combustion chamber 20 of the Flat valve closing surface 17 facing the internal combustion engine and a valve disk surface 14 facing away from the combustion chamber 20 Has.
  • the valve plate surface 14 merges into one cylindrical stem 9 of the inlet valve 1 over, the an actuation end, not shown, outside the Cylinder head 3 ends.
  • To actuate the inlet valve 1 engages in a known manner at the actuating end of the shaft 9 For example, a rocker arm that the inlet valve 1 in a Open and by means of a valve spring in a closed position brings back.
  • the inlet valve 1 is in its drawing Shown closed position, in which an annular Section of the valve plate surface 14 on a for example conical valve seat 15 is present.
  • the valve seat 15 is, for example, from a sleeve-shaped valve insert 16 formed, for example by means of a press fit in the cylinder head 3 is introduced.
  • Valve disc surface 14 becomes a flow connection released, the one via the open inlet valve 1 Inlet duct 18 with the combustion chamber 20 of the internal combustion engine connects.
  • the inlet channel 18 is, for example, via a sealing ring 11 connected to an intake pipe 22 of the internal combustion engine.
  • the inlet valve 1 opens at the bottom directed movement of a displaceable in the combustion chamber 20 Piston, taking air through the intake pipe 22 from the environment is sucked in.
  • the intake air is, for example, in the Intake pipe 22 fuel mixed to the next Combustion in the combustion chamber 20 is an ignitable fuel-air mixture to obtain.
  • Fuel injector 24 provided on the intake manifold 22 is attached to the fuel in the form of a more or less bundled, for example conical Fuel jet 25 in the direction of the inlet valve 1 in the Suction pipe 22 and the inlet channel 18 to deliver. That in the Drawing only partially shown
  • Fuel injector 24 is for fuel supply for example via a fuel distributor (a so-called fuel rail) on a fuel feed pump 26 connected that the fuel from a Fuel tank 27 promotes.
  • the fuel discharged from the fuel injection valve 3 disintegrates downstream of the fuel injector 24 in finest fuel droplets, which are in the intake pipe 22 and mix in the inlet duct 18 with the flowing air so that the most homogeneous fuel-air mixture possible.
  • the fuel-air mixture flows with the inlet valve open 1 in the combustion chamber 20, is ignited and burns there with the inlet valve closed 1.
  • the Fuel injector 24 dispensed fuel Walls of the intake pipe 22, on walls of the inlet duct 18, on the inner walls of the combustion chamber 20 and in particular on Inlet valve 1 on the valve plate surface 14 prevented become.
  • the inlet valve 1 has a stem 9, which is not solid according to the invention, but has a cavity 28 in its interior.
  • the cavity 28 has an elongated shape and is, for example, by Except drilling from the shaft 9.
  • the cavity 28 extends from a transition region 31 between valve plate surface 14 and shaft 9 in the direction a longitudinal valve axis 5 of the inlet valve 1 and ends in closed state of the inlet valve 1 in the Valve guide sleeve 7.
  • the shaft 9 has at least one Inlet shaft opening 30, which is from an outer lateral surface 34 of the shaft 9 leads into the cavity 28.
  • the Valve guide sleeve 7 also has an opening 36 which from an inner surface 37 to an outer surface 38 of the Valve guide sleeve 7 leads.
  • the valve guide opening 36 is, for example, by drilling from the valve guide sleeve 7 excluded and extends, for example, across Longitudinal valve axis 5 of the intake valve 1. Die Valve guide opening 36 of the valve guide sleeve 7 is over a corresponding cylinder opening 40 in the cylinder head 3 connected to a pressure line 41.
  • the pressure line 41 is with an electromagnetically actuated one, for example Two-way valve 44 connected.
  • the two-way valve 44 is via a connection pressure line 42 to a compressed air tank 45 connected.
  • the compressed air tank 45 is a Compressed air tank line 46 to one, for example Pump device 47 connected.
  • the pump device 47 is for example in the form of a diaphragm driven air pump formed in which the in a crankcase Internal combustion engine by a piston due to its opening and closing Downward movements created pressure fluctuations for pumping a gaseous medium, in particular air become.
  • the compressed air tank 45 can while running Internal combustion engine in certain operating areas from the Pump device 47 can be refilled with air to the Compressed air supply sufficient compressed air in the To provide compressed air tank 45.
  • In the open position of the Two-way valve 44 is from the compressed air tank 45 provided pressure via the connection pressure line 42, the Pressure line 41 and via the cylinder opening 40 on the Valve guide opening 36 of the valve guide sleeve 7.
  • Valve guide opening 36 is closer to the combustion chamber 20 than this is the case with the inlet shaft opening 30 of the shaft 9 is.
  • at least one outlet opening 50 am Valve plate 12 is provided, for example, transverse to Valve longitudinal axis 5 excluded from the valve plate surface 14 is to provide fluid communication with the cavity 28 of the To produce shaft 9.
  • Openings 30, 36 overflow compressed air from pressure vessel 45 the connection pressure line 42, the open two-way valve 44 in the pressure line 41 and over the Cylinder opening 40 in the valve guide opening 36 in the Cavity 28 and via the at least one outlet opening 50 out of the valve plate surface 14 again.
  • a plurality of inlet shaft openings 30 on the periphery of the outer Shell surface 34 of the shaft 9 is provided, so that at a rotation of the inlet valve 1 a flow connection the valve guide opening 36 with at least one of the multiple inlet shaft openings 30 is present. It is also conceivable on the circumference of the outer surface 38 of the Valve guide sleeve 7 a plurality of valve guide openings 36 to be provided, for example with several, slot-shaped inlet shaft openings 30 correspond to always in the open position of the inlet valve 1 Flow connection from the compressed air tank 45 to To produce outlet opening 50 of the inlet valve 1. It is also possible that in the region of the valve guide opening 36 the inner surface 37 is formed with a circumferential groove which in the open position, the inlet shaft opening 30 in can cover any rotational position of the inlet valve 1.
  • outlet openings 50 in the transition region 31 It is also possible to replace or in addition to the outlet openings 50 in the transition region 31 to provide further outlet openings 50, for example from the valve plate surface 14 or from the outer Shell surface 34 of the shaft 9, in particular near the Valve plates 12 are excluded.
  • the arrangement of the Outlet openings 50 can also be made such that a A large number of outlet openings 50 are sieve-shaped Hole valve plate surface 14. The from the multitude of Compressed air outlet openings 50 creates one particularly even air film, which then the whole Valve plate surface 14 surrounds with the valve plate 12.
  • valve plate surface 14 it is also possible to use the valve plate surface 14 to form a rough surface which the from a Outlet opening 50 or, for example, several Outlet openings 50 escaping compressed air on the rough Swirled surface so that an air flow around the Forms valve plate 12 around.
  • the making of a rough surface of the valve plate surface 14 can for example by a sintering process in which a metal layer is applied to the valve plate surface 14 to create a rough surface.
  • the outlet openings 50 and the rough surface of the Valve plate surface 14 it is also possible to use the inlet valve 1 to form two parts, one part for example the stem 9 and part of the valve plate 12, after the separate machining of shaft 9 and Valve plate 12 can be reassembled.
  • the blowing out of the compressed air at the inlet valve 1 is especially during the cold start phase and the subsequent warm-up phase and in certain Operating areas of the internal combustion engine are provided.
  • the time of the compressed air supply is dependent on the one hand selected distance of the at least one valve guide opening 36 to at least one inlet shaft opening 30 and on the other hand controllable by the two-way valve 44.
  • the two-way valve 44 is for this purpose, for example, via an electrical Connection line 52 to an electronic control unit 53 connected that only in certain operating areas, especially in the cold start phase of the internal combustion engine, brings the two-way valve 44 into an open position Blow out compressed air from inlet valve 1.
  • the Compressed air supply is particularly during the first 120 Provided seconds after starting the internal combustion engine.
  • valve plate surface 14 of the valve plate 12 released compressed air also causes an improved Mixing that emitted by the fuel injector 24 Fuel, especially in the combustion chamber 20, takes place. This leads to an optimal combustion of the fuel in the Combustion chamber 20, which also increases fuel consumption Internal combustion engine reduced. Furthermore, the im Cavity 28 flowing out of the valve plate 12 escaping compressed air cooling the inlet valve 1, so that its thermal load, especially at full load the internal combustion engine, is reduced, which results in other increases the life of the inlet valve 1.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Zufuhr von unter Druck stehendem gasförmigen Medium zu einem Einlaßventil für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist bereits eine Anordnung zur Zufuhr von unter Druck stehendem gasförmigen Medium zu einem Einlaßventil für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt (JP-A-59-158 363), wobei das Einlaßventil einen Ventilteller und einen massiven Schaft hat, zu welchem Luft unter Druck in einem Hohlraum zwischen Schaft und einer Ventilführungshülse gelangt. Die Luftzufuhr erfolgt seitlich des Schaftes über die Verbindung, wobei der Luftaustritt an einem dem Brennraum zugewandten Ende der Ventilführungshülse vorgesehen ist. Das bekannte Ventil ist massiv und besitzt keinen Hohlraum. Der Austritt der Luft erfolgt in geöffnetem Zustand des Ventils am Ende der Ventilführungshülse, also relativ weit entfernt zur Ventiltellerfläche. Außerdem ist am Schaft eine Ringwulst ausgebildet, welche einen Dichtsitz an der Ventilführungshülse bildet. Diese Ringwulst bewirkt jedoch, daß es zu einer weiteren Ablenkung der aus der Ventilführungshülse austretenden Luft weg von der Ventiltellerfläche des Ventils kommt. All dies hat zur Folge, daß es zu keiner Ausbildung eines Luftfilms um den Ventilteller kommen kann, mittels dem eine Rückkondensation des Brennstoffs vermieden werden soll.
Ferner ist aus der US 1,799,397 ein Einlaßventil bekannt, das einen Ventilteller und einen hohlen Schaft mit einem Hohlraum hat, durch welchen ein Medium strömen kann. Bei dem Medium handelt es sich um Brennstoff, der nur in flüssiger Form vorliegt. Der flüssige Brennstoff gelangt über zumindest eine im Schaft vorgesehene Einlaßschaftöffnung in den Hohlraum und aus zumindest einer an einer dem Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandten Seite des Einlaßventils vorgesehenen Auslaßöffnung anschließend in den Brennraum. Die Abgabe des flüssigen Brennstoffs über die zumindest eine Auslaßöffnung soll zu einer Verbesserung der Verbrennung im Leerlauf bei kalter Brennkraftmaschine führen und erfolgt zusätzlich zur vorgesehenen Brennstoffabgabe in ein Ansaugrohr der Brennkraftmaschine mittels eines Vergasers. Ein Hinweis auf eine Vermeidung einer Kondensation von Brennstoff am Ventilteller des Einspritzventils ist dem gewürdigten Stand der Technik nicht entnehmbar.
Aus der DE-OS 36 00 067 ist außerdem ein Einlaßventil bekannt, das einen hohlen Schaft aufweist, in welchem ein Auslaßventil verschiebbar gelagert ist. Das Auslaßventil besitzt einen Auslaßventilteller, der Teil eines Einlaßventiltellers des Einlaßventils ist, und zwar der Art, daß in Schließstellung des Auslaßventils der Auslaßventilteller bündig mit dem Einlaßventilteller abschließt. In Offenstellung des Auslaßventils ist der Auslaßventilteller vom Einlaßventilteller abgehoben, um die nach der Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine eingeschlossenen Abgase über den hohlen Schaft des Einlaßventils aus dem Brennraum abzuführen. Die Abgase strömen dabei aus dem hohlen Schaft des Einlaßventils aus mehreren Auslaßöffnungen aus, die schlitzförmig aus einer äußeren Mantelfläche des hohlen Schaftes ausgenommen sind. Bei geöffnetem Einlaßventil ist das Auslaßventil geschlossen, um über das offene Einlaßventil hinweg ein Brennstoff-Luft-Gemisch aus einem Einlaßkanal anzusaugen.
Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird üblicherweise von einem Brennstoffeinspritzventil aufbereitet, das den Brennstoff in Form eines Brennstoffstrahls in Richtung des Einlaßventils abgibt. Der das Brennstoffeinspritzventil verlassende Brennstoff zerfällt dabei in feinste Brennstofftröpfchen, um ein möglichst homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Dabei kann es, insbesondere im kalten Zustand der Brennkraftmaschine oder bei plötzlichen Lastwechseln, zu einer Kondensation der Brennstofftröpfchen an Innenwandungen des Einlaßkanals, an Innenwänden des Brennraums und insbesondere am Ventilteller des Einlaßventils kommen, wobei sich ein Wandfilm aus Brennstoff bildet. Aus einem derartigen Wandfilm können sich nur relativ große Brennstofftropfen ablösen, die dann im Brennraum zu einem lokal überfetteten Brennstoff-Luft-Gemisch führen. Ein überfettetes Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennt jedoch nur unvollständig, so daß sich der Anteil schädlicher Bestandteile im Abgas dementsprechend erhöht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Zufuhr von unter Druck stehendem gasförmigen Medium zu einem Einlaßventil für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise eine Kondensation des beispielsweise von einem Brennstoffeinspritzventil abgegebenen Brennstoffs, insbesondere am Ventilteller des Einlaßventils, vermieden wird. Vorteilhafterweise wird dadurch eine insbesondere während eines Kaltstarts und der nachfolgenden Warmlaufphase sowie bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ansonsten stattfindende Erhöhung der schädlichen Bestandteile im Abgas verhindert. Darüber hinaus verringert sich mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Einlaßventil auch der Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine. Von Vorteil ist ebenfalls, daß das erfindungsgemäße Einlaßventil gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Zeichnung zeigt in teilweiser Schnittdarstellung ein erfindungsgemäß gestaltetes Einlaßventil 1, das insbesondere für eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Das Einlaßventil 1 ist in einem Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine untergebracht und beispielsweise in einer Ventilführungshülse 7 verschiebbar gelagert. Das Einlaßventil 1 besitzt einen Ventilteller 12, der eine einem Brennraum 20 der Brennkraftmaschine zugewandte, ebene Ventilschließfläche 17 und eine dem Brennraum 20 abgewandte Ventiltellerfläche 14 hat. Die Ventiltellerfläche 14 geht mit Krümmung in einen zylindrischen Schaft 9 des Einlaßventils 1 über, der an einem nicht näher dargestellten Betätigungsende außerhalb des Zylinderkopfes 3 endet. Zur Betätigung des Einlaßventils 1 greift in bekannter Weise am Betätigungsende des Schaftes 9 beispielsweise ein Kipphebel an, der das Einlaßventil 1 in eine Offen- und mittels einer Ventilfeder in eine Schließstellung zurückbringt.
Das Einlaßventil 1 ist in der Zeichnung in seiner Schließstellung dargestellt, bei der ein ringförmiger Abschnitt der Ventiltellerfläche 14 an einem beispielsweise konisch ausgebildeten Ventilsitz 15 anliegt. Der Ventilsitz 15 wird zum Beispiel von einem hülsenförmigen Ventileinsatz 16 gebildet, der beispielsweise mittels einer Preßpassung in den Zylinderkopf 3 eingebracht ist. In Offenstellung des Einlaßventils 1 mit vom Ventilsitz 15 abgehobener Ventiltellerfläche 14 wird eine Strömungsverbindung freigegeben, die über das offene Einlaßventil 1 einen Einlaßkanal 18 mit dem Brennraum 20 der Brennkraftmaschine verbindet.
Der Einlaßkanal 18 ist beispielsweise über einen Dichtring 11 mit einem Ansaugrohr 22 der Brennkraftmaschine verbunden. Das Einlaßventil 1 öffnet bekanntermaßen bei der nach unten gerichteten Bewegung eines im Brennraum 20 verschiebbaren Kolbens, wobei Luft über das Ansaugrohr 22 aus der Umgebung angesaugt wird. Der angesaugten Luft wird beispielsweise im Ansaugrohr 22 Brennstoff zugemischt, um zur nachfolgenden Verbrennung im Brennraum 20 ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zu erhalten. Zur Brennstoffaufbereitung ist beispielsweise ein elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil 24 vorgesehen, das am Ansaugrohr 22 angebracht ist, um den Brennstoff in Form eines mehr oder weniger gebündelten, beispielsweise kegelförmigen Brennstoffstrahls 25 in Richtung des Einlaßventils 1 in das Ansaugrohr 22 und den Einlaßkanal 18 abzugeben. Das in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Brennstoffeinspritzventil 24 ist zur Brennstoffversorgung beispielsweise über einen Brennstoffverteiler (ein sogenanntes Fuel-Rail) an einer Brennstofförderpumpe 26 angeschlossen, die den Brennstoff aus einem Brennstoffbehälter 27 fördert.
Der vom Brennstoffeinspritzventil 3 abgegebene Brennstoff zerfällt stromabwärts des Brennstoffeinspritzventils 24 in feinste Brennstofftröpfchen, die sich im Ansaugrohr 22 und im Einlaßkanal 18 mit der strömenden Luft vermischen, so daß ein möglichst homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch entsteht. Das Brennstoff-Luft-Gemisch strömt bei offenem Einlaßventil 1 in den Brennraum 20 ein, wird gezündet und verbrennt dort bei geschlossenem Einlaßventil 1. Um insbesondere in der Kaltstartphase und der nachfolgenden Warmlaufphase sowie bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine eine möglichst vollständige Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu erhalten, muß ein Kondensieren des vom Brennstoffeinspritzventil 24 abgegebenen Brennstoffs an Wänden des Ansaugrohres 22, an Wänden des Einlaßkanals 18, an Innenwänden des Brennraums 20 und insbesondere am Einlaßventil 1 an der Ventiltellerfläche 14 verhindert werden. Hierzu besitzt das Einlaßventil 1 einen Schaft 9, der erfindungsgemäß nicht massiv ausgebildet ist, sondern einen Hohlraum 28 in seinem Inneren aufweist. Der Hohlraum 28 hat eine längliche Form und ist beispielsweise durch Bohren aus dem Schaft 9 ausgenommen. Der Hohlraum 28 erstreckt sich ausgehend von einem Übergangsbereich 31 zwischen Ventiltellerfläche 14 und Schaft 9 in Richtung einer Ventillängsachse 5 des Einlaßventils 1 und endet im geschlossenen Zustand des Einlaßventils 1 in der Ventilführungshülse 7.
An einem in der Ventilführungshülse 7 gelegenen Endbereich 29 des Hohlraums 28 besitzt der Schaft 9 zumindest eine Einlaßschaftöffnung 30, die von einer äußeren Mantelfläche 34 des Schaftes 9 in den Hohlraum 28 führt. Die Ventilführungshülse 7 besitzt ebenfalls eine Öffnung 36, die von einer Innenfläche 37 zu einer Außenfläche 38 der Ventilführungshülse 7 führt. Die Ventilführungsöffnung 36 ist beispielsweise durch Bohren aus der Ventilführungshülse 7 ausgenommen und erstreckt sich zum Beispiel quer zur Ventillängsachse 5 des Einlaßventils 1. Die Ventilführungsöffnung 36 der Ventilführungshülse 7 ist über eine korrespondierende Zylinderöffnung 40 im Zylinderkopf 3 mit einer Druckleitung 41 verbunden. Die Druckleitung 41 ist mit einem beispielsweise elektromagnetisch betätigbaren Zweiwege-Ventil 44 verbunden. Das Zweiwege-Ventil 44 ist über eine Anschlußdruckleitung 42 an einen Druckluftbehälter 45 angeschlossen. Der Druckluftbehälter 45 ist über eine Druckluftbehälterleitung 46 zum Beispiel an eine Pumpvorrichtung 47 angeschlossen. Die Pumpvorrichtung 47 ist beispielsweise in Form einer membranangetriebenen Luftpumpe ausgebildet, bei der die in einem Kurbelwellengehäuse der Brennkraftmaschine von einem Kolben durch seine Auf- und Abwärtsbewegungen erzeugten Druckschwankungen zum Pumpen eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Luft, ausgenutzt werden. Der Druckluftbehälter 45 kann bei laufender Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebsbereichen von der Pumpvorrichtung 47 mit Luft nachgefüllt werden, um zur Druckluftversorgung ausreichend Druckluft im Druckluftbehälter 45 bereitzustellen. In Offenstellung des Zweiwege-Ventils 44 steht der vom Druckluftbehälter 45 bereitgestellte Druck über die Anschlußdruckleitung 42, die Druckleitung 41 und über die Zylinderöffnung 40 an der Ventilführungsöffnung 36 der Ventilführungshülse 7 an.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist in Schließstellung des Einlaßventils 1 ein axialer Abstand von der Ventilführungsöffnung 36 der Ventilführungshülse 7 zur Einlaßschaftöffnung 30 des Schaftes 9 vorhanden, wobei die Ventilführungsöffnung 36 näher am Brennraum 20 liegt, als dies bei der Einlaßschaftöffnung 30 des Schaftes 9 der Fall ist. Weiterhin ist im Übergangsbereich 31 zwischen Schaft 9 und Ventiltellerfläche 14 zumindest eine Auslaßöffnung 50 am Ventilteller 12 vorgesehen, die beispielsweise quer zur Ventillängsachse 5 aus der Ventiltellerfläche 14 ausgenommen ist, um eine Strömungsverbindung mit dem Hohlraum 28 des Schaftes 9 herzustellen. Der axiale Abstand der Ventilführungsöffnung 36 zur Einlaßschaftöffnung 30 sowie deren Öffnungsquerschnitte sind derart gewählt, daß es beim Übergang von der Schließstellung in die Offenstellung des Einlaßventils 1, insbesondere im Bereich der maximalen Offenstellung des Einlaßventils 1, zu einer Überdeckung der Einlaßschaftöffnung 30 mit der Ventilführungsöffnung 36 kommt, die in maximaler Offenstellung des Einlaßventil 1 vollständig ineinander münden. Bei sich überdeckenden Öffnungen 30, 36 strömt Druckluft vom Druckbehälter 45 über die Anschlußdruckleitung 42, das offen geschaltete Zweiwege-Ventil 44 in die Druckleitung 41 und über die Zylinderöffnung 40 in die Ventilführungsöffnung 36 in den Hohlraum 28 ein und über die zumindest eine Auslaßöffnung 50 aus der Ventiltellerfläche 14 wieder aus. Vorzugsweise sind mehrere Einlaßschaftöffnungen 30 am Umfang der äußeren Mantelfläche 34 des Schaftes 9 vorgesehen, so daß auch bei einer Rotation des Einlaßventils 1 eine Strömungsverbindung der Ventilführungsöffnung 36 mit zumindest einer der mehreren Einlaßschaftöffnungen 30 vorhanden ist. Es ist auch denkbar, am Umfang der Außenfläche 38 der Ventilführungshülse 7 mehrere Ventilführungsöffnungen 36 vorzusehen, die dann mit beispielsweise mehreren, schlitzförmigen Einlaßschaftöffnungen 30 korrespondieren, um in Offenstellung des Einlaßventils 1 stets eine Strömungsverbindung vom Druckluftbehälter 45 zur Auslaßöffnung 50 des Einlaßventils 1 herzustellen. Es ist auch möglich, daß im Bereich der Ventilführungsöffnung 36 an der Innenfläche 37 eine umlaufende Nut ausgebildet ist, mit der sich in Offenstellung die Einlaßschaftöffnung 30 in jeder Drehstellung des Einlaßventils 1 überdecken kann.
Durch die im Bereich der Ventiltellerfläche 14 aus zumindest einer Auslaßöffnung 50 ausströmende Druckluft bildet sich in Offenstellung des Einlaßventils 1 ein Luftfilm, der im wesentlichen den Ventilteller 12 umgibt. Der Luftfilm verhindert, daß es insbesondere im kalten Zustand der Brennkraftmaschine sowie in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine zu einer ansonsten stattfindenden Kondensation von Brennstofftröpfchen kommt, die sich dann insbesondere an der Ventiltellerfläche 14 anlagern. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist es auch möglich, mehrere Auslaßöffnungen 50 aus der Ventiltellerfläche 14 auszunehmen, die zum Beispiel vom Übergangsbereich 31 zwischen Ventiltellerfläche 14 und Schaft 9 radial zum Hohlraum 28 führen, um durch die ausströmende Luft einen besonders gleichmäßigen Luftfilm an der Ventiltellerfläche 14 zu erzeugen. Es ist auch möglich, anstelle oder zusätzlich zu den Auslaßöffnungen 50 im Übergangsbereich 31 weitere Auslaßöffnungen 50 vorzusehen, die beispielsweise aus der Ventiltellerfläche 14 oder aus der äußeren Mantelfläche 34 des Schaftes 9, insbesondere in der Nähe des Ventiltellers 12, ausgenommen sind. Die Anordnung der Auslaßöffnungen 50 kann auch derart erfolgen, daß eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 50 siebförmig die Ventiltellerfläche 14 durchlöchern. Die aus der Vielzahl von Auslaßöffnungen 50 austretende Druckluft erzeugt einen besonders gleichmäßigen Luftfilm, der dann die ganze Ventiltellerfläche 14 mit dem Ventilteller 12 umgibt.
Es ist aber auch möglich, die Ventiltellerfläche 14 mit einer rauhen Oberfläche auszubilden, welche die aus einer Auslaßöffnung 50 oder beispielsweise aus mehreren Auslaßöffnungen 50 austretende Druckluft an der rauhen Oberfläche derart verwirbelt, daß sich ein Luftstrom um den Ventilteller 12 herum ausbildet. Die Herstellung einer rauhen Oberfläche der Ventiltellerfläche 14 kann beispielsweise durch einen Sinterprozeß erfolgen, bei dem eine Metallschicht auf die Ventiltellerfläche 14 aufgebracht wird, um eine rauhe Oberfläche zu erzeugen. Zur Herstellung der Auslaßöffnungen 50 und der rauhen Oberfläche der Ventiltellerfläche 14 ist es auch möglich, das Einlaßventil 1 zweiteilig auszubilden, wobei ein Teil beispielsweise aus dem Schaft 9 und ein Teil aus dem Ventilteller 12 besteht, die nach der getrennten Bearbeitung von Schaft 9 und Ventilteller 12 wieder zusammengefügt werden.
Das Ausblasen der Druckluft am Einlaßventil 1 ist insbesondere während der Kaltstartphase und der nachfolgenden Warmlaufphase sowie in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Zeitpunkt der Druckluftzufuhr ist einerseits abhängig vom gewählten Abstand der wenigstens einen Ventilführungsöffnung 36 zur wenigstens einen Einlaßschaftöffnung 30 und andererseits vom Zweiwege-Ventil 44 steuerbar. Das Zweiwege-Ventil 44 ist hierzu beispielsweise über eine elektrische Anschlußleitung 52 an ein elektronisches Steuergerät 53 angeschlossen, das nur bei bestimmten Betriebsbereichen, insbesondere in der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine, das Zweiwege-Ventil 44 in eine Offenstellung bringt, um Druckluft aus dem Einlaßventil 1 auszublasen. Die Druckluftzufuhr ist insbesondere während der ersten 120 Sekunden nach dem Start der Brennkraftmaschine vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die Druckluftzufuhr zusätzlich noch in Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine durchzuführen, bei denen beispielsweise nur kurzzeitig erhöhte schädliche Bestandteile im Abgas, zum Beispiel bei Vollast, auftreten. Derartige Betriebsbereiche können vom elektronischen Steuergerät 53 mittels mit dem Steuergerät 53 verbundener Sensoren erfaßt werden.
Die über die Ventiltellerfläche 14 des Ventiltellers 12 abgegebene Druckluft bewirkt zudem, daß eine verbesserte Vermischung des vom Brennstoffeinspritzventil 24 abgegebenen Brennstoffs, insbesondere im Brennraum 20, stattfindet. Dies führt zu einer optimalen Verbrennung des Brennstoffs im Brennraum 20, wodurch sich auch der Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine reduziert. Überdies erfolgt durch die im Hohlraum 28 strömende und aus dem Ventilteller 12 ausströmende Druckluft eine Kühlung des Einlaßventils 1, so daß dessen thermische Belastung, insbesondere bei Vollast der Brennkraftmaschine, reduziert wird, wodurch sich unter anderem die Lebensdauer des Einlaßventils 1 erhöht.

Claims (10)

  1. Anordnung zur Zufuhr von unter Druck stehendem gasförmigen Medium, insbesondere Druckluft, zu einem Einlaßventil (1) für einen Brennraum (20) einer Brennkraftmaschine, wobei das Einlaßventil einen Schaft (9) und einen Ventilteller (12) mit einer dem Brennraum (20) abgewandten Seite aufweist, zu der das unter Druck stehende gasförmige Medium gelangt,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in dem Schaft (9) ein länglicher Hohlraum (28) ausgebildet ist, der zumindest eine Einlaßschaftöffnung (30) und zumindest eine Auslaßöffnung (50) aufweist, welche an der dem Brennraum (20) der Brennkraftmaschine abgewandten Seite des Einlaßventils vorgesehen ist, wobei das unter Druck stehende gasförmige Medium über die Einlaßschaftöffnung (30) in den Hohlraum einströmt und aus diesem über die Auslaßöffnung (50) ausströmt, so daß ein im wesentlichen den Ventilteller(12) umgebender Film entsteht, der eine Kondensation von Brennstoff am Ventilteller vermeidet.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Auslaßöffnung (50) in einem Übergangsbereich (31) zwischen Ventilteller (12) und Schaft (9) vorgesehen ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Auslaßöffnung (50) aus einer dem Brennraum (20) abgewandten Ventiltellerfläche (14) des Ventiltellers (12) ausgenommen ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Auslaßöffnung (50) aus einer äußeren Mantelfläche (34) des Schaftes (9) ausgenommen ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auslaßöffnungen (50) vorgesehen sind, die sich radial vom Hohlraum (28) zum Ventilteller (12) erstrecken.
  6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Brennraum (20) abgewandte Ventiltellerfläche (14) des Ventiltellers (12), über die das aus der zumindest einen Auslaßöffnung (50) austretende Medium strömt, rauh ausgebildet ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (1) aus zwei Teilen, dem Schaft (9) und dem Ventilteller (12), hergestellt ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der zumindest einen Einlaßschaftöffnung (30) eine Leitung (41, 42) führt, in welcher ein Zweiwege-Ventil (44) untergebracht ist, das die Zufuhr des unter Druck stehenden, gasförmigen Mediums unterbrechen kann.
  9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Steuergerät (53) vorgesehen ist, das die Zufuhr des unter Druck stehenden, gasförmigen Mediums derart steuert, daß nur bei bestimmten Betriebsbereichen, insbesondere in der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine, eine Zufuhr des Mediums zu dem Einlaßventil (1) erfolgt.
  10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium einem Druckluftbehälter (45) entstammt, dem eine Pumpvorrichtung (47) das Medium unter Druck zuführt.
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