EP0897059A2 - Heissgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlassventil - Google Patents

Heissgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlassventil Download PDF

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EP0897059A2
EP0897059A2 EP98112194A EP98112194A EP0897059A2 EP 0897059 A2 EP0897059 A2 EP 0897059A2 EP 98112194 A EP98112194 A EP 98112194A EP 98112194 A EP98112194 A EP 98112194A EP 0897059 A2 EP0897059 A2 EP 0897059A2
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compensating piston
valve
chamber
inlet valve
gas
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • 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
    • 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
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/02—Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type

Definitions

  • the invention relates to a preamble of claim 1 Hot gas engine with a cam-controlled, shaft-guided inlet valve, the one being a separate combustion chamber with a working chamber the inlet channel connecting the engine and into the working chamber against a closing spring opening, designed as a poppet valve via the valve stem with a gas pressure from the combustion chamber on the duct side acted upon compensation piston.
  • Such a hot gas engine designed as an internal combustion engine is, for example known from DE-PS 730 040, for relieving the valve train of the cam-controlled inlet valve by the one prevailing in the inlet duct high gas pressure each inlet valve is formed with a counter piston, the the surface exposed to the gas pressure on the duct essentially the one in particular surface of this gas pressure exposed in the valve closed position Corresponds to valve plates. With this pressure compensation, there is no need for the plate inlet valve a strengthened closing spring, so that in the inlet valve drive when opening the plate inlet valve loads in the usual way are.
  • DE-PS 521 925 is a separate combustion chamber for a hot gas engine known from which a gas of substantially constant Pressure of a downstream internal combustion engine controlled by an inward opening exhaust valve is supplied. This against the gas pressure in the combustion chamber Openable outlet valve is used to relieve the valve gear equipped with a compensating piston which is pressurized on both sides. To open this exhaust valve against the gas pressure in the combustion chamber is, for example, the balancing piston acted upon by the gas pressure on the other hand acted upon by a pressure corresponding to this gas pressure and thereby the pressure on both sides of the balancing piston to open of the valve balanced.
  • the invention is based, for a generic hot gas engine the task an arrangement of the compensation piston connected to the plate inlet valve to show in such a way that when closing the plate inlet valve resulting from the high gas pressure in the working chamber of the engine Loads on the valve train are avoided.
  • Compensating piston chamber to the adjacent inlet duct arranged open is such that the compensating piston is particularly closed Disc inlet valve to compensate for the gas pressure acting on the valve disc is acted upon directly by this.
  • the compensating piston is used as an actuating element of the plate inlet valve on the duct gas pressure side from the closing spring and acted upon by the control cam of a camshaft on the pressure chamber side, wherein the camshaft in a gas-carrying with the compensation piston chamber connected niche in the machine housing stored essentially gas-tight is arranged.
  • a hot gas internal combustion engine 1 is equipped with a cam-controlled, shaft-guided plate inlet valve 2, which one a separate, not shown constant pressure combustion chamber with only one indicated working chamber 3 of the internal combustion engine 1 connecting inlet duct 4 controlling and opening in the working chamber 3 against a closing spring 5 Plate inlet valve 2 via valve stem 6 with one from the channel side Compression piston 7 pressurized gas pressure of the combustion chamber in connection stands.
  • a structurally simple arrangement according to the invention is thereby according to FIG achieves that the compensating piston chamber 11 to the adjacent inlet channel 4th is arranged openly such that the compensating piston 7 in particular when the plate inlet valve 2 is closed to compensate for that on the valve plate 9 acting gas pressure is acted upon directly by this.
  • This arrangement can advantageously be used for all types of valve train 8, for example for a bucket tappet drive shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 Another embodiment of the arrangement according to the invention is shown in FIG. 2, in which the compensating piston 7 'as a transmission element of the plate inlet valve 2 'channel pressure side of the closing spring 5' and working chamber pressure side of Control cam 13 of a camshaft 14 of the valve train 8 'is applied, wherein the camshaft 14 in a connected to the compensating piston chamber 11 ' Niche 15 in the machine housing 16 is arranged in an essentially gas-tight manner is.
  • the compensating piston chamber 11 ' is in the machine housing 16 arranged connecting channel 12 'connected to the working chamber 3', whereby a valve stem 6 'which is thin in diameter and is not weakened is achieved.
  • the compensating piston 7 'of the gas pressure prevailing in the inlet duct 4' mediates a puncture channel 17 provided in the machine housing 16.

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Abstract

Eine Heißgas-Kraftmaschine (1) mit einem nockengesteuerten schaftgeführten Teller-Einlaßventil (2) zur Steuerung eines eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer (3) der Kraftmaschine (1) verbindenden Einlaßkanals weist zur Kompensation des im Einlaßkanal (4) herrschenden Gasdruckes einen am Ventilschaft (6) angeordneten Ausgleichskolben (7) auf. Zur aufgabengemäßen Reduzierung der Belastung des Ventiltriebes durch das in der Schließphase vom hohen Druck des Gases in der Arbeitskammer (3) beaufschlagten Tellerventils (2) wird vorgeschlagen, daß der Ausgleichskolben (7) auf der dem Gasdruck im Einlaßkanal (4) gegenüberliegenden Seite durch den in der Arbeitskammer (3) herrschenden Gasdruck beaufschlagt ist zum Druckausgleich am Ausgleichskolben (7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Heißgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlaßventil, wobei das einen eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer der Kraftmaschine verbindenden Einlaßkanal steuernde und in die Arbeitskammer gegen eine Schließfeder öffnende, als Tellerventil gestaltete Einlaßventil über den Ventilschaft mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben in Verbindung steht.
Eine derartige, als Brennkraftmaschine gestaltete Heißgas-Kraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-PS 730 040 bekannt, bei der zur Entlastung des Ventiltriebes des nockengesteuerten Einlaßventils durch den im Einlaßkanal herrschenden hohen Gasdruck jedes Einlaßventil mit einem Gegenkolben ausgebildet ist, dessen dem kanalseitigen Gasdruck ausgesetzte Fläche im wesentlichen der insbesondere in der Ventil-Schließstellung diesem Gasdruck ausgesetzten Fläche des Ventiltellers entspricht. Mit dieser Druck-Kompensation erübrigt sich für das Teller-Einlaßventil eine verstärkt ausgelegte Schließfeder, so daß in dem Einlaßventil-Trieb beim Öffnen des Teller-Einlaßventiles Belastungen in üblicher Weise gegeben sind.
In der Schließphase dieses Einlaßventils bei einem etwa mit dem in der Gleichdruck-Verbrennungskammer herrschenden Druck in der Arbeitskammer wirkt auf das Tellerventil arbeitskammerseitig dieser Druck und zusätzlich im Einlaßkanal der dort herrschende Gasdruck auf den Gegenkolben bzw. Ausgleichskolben, so daß in dem Ventiltrieb in Schließrichtung hohe Schließbelastungen auftreten, die während des Kontaktes des Einlaßventil-Triebes mit dem Steuernocken der Nockenwelle auf diese nachteilig einwirken.
Aus der DE-PS 521 925 ist für eine Heißgas-Kraftmaschine eine gesonderte Verbrennungskammer bekannt, aus der ein Gas von im wesentlichen konstantem Druck einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine über ein gesteuert nach innen öffnendes Auslaßventil zugeführt ist. Dieses gegen den Gasdruck in der Verbrennungskammer zu öffnende Auslaßventil ist zur Entlastung des Ventilgetriebes mit einem gesteuert beidseitig druckbeaufschlagten Ausgleichskolben ausgerüstet. Zum Öffnen dieses Auslaßventils gegen den Gasdruck in der Verbrennungskammer ist beispielsweise der einerseits vom Gasdruck beaufschlagte Ausgleichskolben andererseits von einem diesem Gasdruck entsprechenden Druck beaufschlagt und dadurch der Druck auf beiden Seiten des Ausgleichskolbens zum Öffnen des Ventils ausgeglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Heißgas-Kraftmaschine eine Anordnung des mit dem Teller-Einlaßventil verbundenen Ausgleichskolbens aufzuzeigen derart, daß beim Schließen des Teller-Einlaßventils aus dem hohen Gasdruck in der Arbeitskammer der Kraftmaschine resultierende Belastungen auf den Ventiltrieb vermieden sind.
Diese Aufgabe ist mit dem Patenanspruch 1 gelöst und zwar dadurch, daß der Ausgleichskolben auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite in einer Ausgleichskolben-Kammer über einen Verbindungskanal mit der Arbeitskammer der Kraftmaschine in gasführender Verbindung steht derart, daß am Ausgleichskolben in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.
Mit der Erfindung sind in vorteilhafter Weise hohe mechanische und tribologische Belastungen im Ventiltrieb des Teller-Einlaßventiles vermieden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist eine in baulich vorteilhaft einfacher Weise für unterschiedliche Ventiltriebsarten geeignete Anordnung dadurch erreicht, daß die Ausgleichskolben-Kammer zum benachbarten Einlaßkanal offen ausgebildet angeordnet ist derart, daß der Ausgleichskolben insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil zur Kompensation des auf den Ventilteller wirkenden Gasdruckes von diesem direkt beaufschlagt ist.
In einer anderen erfindungsgemäßen Anordnung ist der Ausgleichskolben als Betätigungselement des Teller-Einlaßventiles kanalgasdruckseitig von der Schließfeder und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken einer Nockenwelle beaufschlagt, wobei die Nockenwelle in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer gasführend verbundenen Nische im Maschinengehäuse im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist.
Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Beispiele beschrieben. Es zeigt
Figur 1
eine erste erfindungsgemäße Anordnung eines Ausgleichskolbens eines Teller-Einlaßventils einer Heißgas-Kraftmaschine, und
Figur 2
eine zweite erfindungsgemäße Anordnung mit einem als Ventil-Betätigungselement dienenden Ausgleichskolben des Teller-Einlaßventiles.
Eine nicht näher gezeigte Heißgas-Brennkraftmaschine 1 ist mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Teller-Einlaßventil 2 ausgerüstet, wobei das einen eine gesonderte, nicht gezeigte Gleichdruck-Verbrennungskammer mit einer lediglich angedeuteten Arbeitskammer 3 der Brennkraftmaschine 1 verbindenden Einlaßkanal 4 steuernde und in die Arbeitskammer 3 gegen eine Schließfeder 5 öffnende Teller-Einlaßventil 2 über den Ventilschaft 6 mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben 7 in Verbindung steht.
Um beim Schließen des Teller-Einlaßventiles 2 die Belastungen auf den Ventiltrieb 8 aus dem am Ventilteller 9 durch den in der Arbeitskammer 3 herrschenden Druck, der etwa dem in der Verbrennungskammer entspricht, zu reduzieren, steht der Ausgleichskolben 7 auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite 10 in einer Ausgleichskolben-Kammer 11 über einen im Ventilschaft 6 angeordneten Verbindungskanal 12 mit der Arbeitskammer 3 der Brennkraftmaschine 1 in gasführender Verbindung derart, daß am Ausgleichskolben 7 in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles 2 im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.
Eine baulich einfache erfindungsgemäße Anordnung ist gemäß Figur 1 dadurch erreicht, daß die Ausgleichskolben-Kammer 11 zum benachbarten Einlaßkanal 4 offen ausgebildet angeordnet ist derart, daß der Ausgleichskolben 7 insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil 2 zur Kompensation des auf den Ventilteller 9 wirkenden Gasdruckes von diesem direkt flächig beaufschlagt ist. Diese Anordnung ist vorteilhafterweise für alle Ventiltriebsarten 8 verwendbar, beispielsweise für einen in der Figur 1 gezeigten Tassenstößeltrieb.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt die Figur 2, bei der der Ausgleichskolben 7' als Übertragungselement des Teller-Einlaßventiles 2' kanaldruckseitig von der Schließfeder 5' und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken 13 einer Nockenwelle 14 des Ventiltriebes 8' beaufschlagt ist, wobei die Nockenwelle 14 in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer 11' verbundenen Nische 15 im Maschinengehäuse 16 im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist. Hierbei ist die Ausgleichskolben-Kammer 11' über einen im Maschinengehäuse 16 angeordneten Verbindungskanal 12' mit der Arbeitskammer 3' verbunden, womit ein im Durchmesser dünner, ungeschwächter Ventilschaft 6' erzielt ist. Weiter ist dem Ausgleichskolben 7' der im Einlaßkanal 4' herrschende Gasdruck über einen im Maschinengehäuse 16 vorgesehenen Stichkanal 17 vermittelt.

Claims (5)

  1. Heißgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlaßventil,
    wobei das einen eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer (3, 3') der Kraftmaschine (1, 1') verbindenden Einlaßkanal (4, 4') steuernde und in die Arbeitskammer (3, 3') gegen eine Schließfeder (5, 5') öffnende, als Tellerventil gestaltete Einlaßventil (2, 2') über den Ventilschaft (6, 6') mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben (7, 7') in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ausgleichskolben (7, 7') auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite (10, 10') in einer Ausgleichskolben-Kammer (11, 11') über einen Verbindungskanal (12, 12') mit der Arbeitskammer (3, 3') der Kraftmaschine (1, 1') in gasführender Verbindung steht derart,
    daß am Ausgleichskolben (7, 7') in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles (2, 2') im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.
  2. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausgleichskolben-Kammer (11) zum benachbarten Einlaßkanal (4) offen ausgebildet angeordnet ist derart,
    daß der Ausgleichskolben (7) insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil (2) zur Kompensation des auf den Ventilteller (9) wirkenden Gasdruckes von diesem direkt flächig beaufschlagt ist.
  3. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskolben-Kammer (11) über einen im Ventilschaft (6) angeordneten Verbindungskanal (12) mit der Arbeitskammer (3) in gasführender Verbindung steht.
  4. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ausgleichskolben (7') als Übertragungselement des Teller-Einlaßventiles (2') kanalgasdruckseitig von der Schließfeder (5') und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken (13) einer Nockenwelle (14) beaufschlagt ist, wobei
    die Nockenwelle (14) in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer (11') verbundenen Nische (15) im Maschinengehäuse (16) im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist.
  5. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskolben-Kammer (11') über einen im Maschinengehäuse (16) angeordneten Verbindungskanal (12') mit der Arbeitskammer (3') in gasführender Verbindung steht.
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