NO149151B - Kontrollanordning med variabelt stroemningsvolum - Google Patents

Description

Trykkfluidumpåvirket ventilstyreanordning.

Foreliggende oppfinnelse angår en trykkmiddelpåvirket ventilstyreanordning

for åpning og lukning av en inntaksventil, en eksosventil eller liknende, som anvendes i en forbrenningsmotor, og mer spesielt en slik anordning for styring av en eksosventil som sitter på en totakts dieselmotor av typen med kompressor.

I totakts dieselmotoren med kompres-sordrift har det vært vanlig praksis å drive en eksosgassturbin ved hjelp av eksosgass fra motoren for å drive en kompressor ved hjelp av den nå drevne gassturbin for derved å skaffe luft i en på forhånd bestemt mengde og under et på forhånd bestemt trykk som er nødvendig for å forkompri-mere og spyle motorsylindrene. Med en slik motor kan man 'øke dens ytelse pr. motor-sylindervolumenhet og en minskning i brenselforbruk ved å sørge for at en større mengde luft er tilstede i motorsylinderen som har et på forhånd bestemt volum, i det øyeblikk det tilhørende stempel begynner å komprimere, eller ved å foreta en høy-ere forkomprimering. Dette betyr at ved å få i stand nøyere forkomprimering enn det som hittil har vært mulig blir det mulig å redusere vekten av og den plass motoren opptar, samtidig som man kan redusere motorens driftomkostninger for en gitt ytelse. Derfor er en slik forkomprimering av stor betydning når det gjelder diesel-motorer som anvendes i kjøretøyer og i skip.

Under forkomprimering av den før nevnte type forbrenningsmotorer med

kompressor i en større utstrekning enn det tidligere var mulig har man støtt på man-ge vanskeligheter i forbindelse med konstruksjon av og materialene i forskjellige motordeler og liknende. Blant annet har det oppstått tekniske vanskeligheter i forbindelse med ventilstyreanordningene. Mer spesielt kan det sies at fordi en motor med høyere ytelse vanligvis roterer med en stør-re hastighet enn en motor med lavere ytelse avtar det tidsintervall som tillater en innsugningsventil og en eksosventil i en motor, og da spesielt eksosventilen, å være åpen innenfor en arbeidssyklus med økning i motorens turtall. På den annen side, for å lade, sammenliknet med tidligere praksis, en større mengde luft inn i motorsylinderen i det øyeblikk det tilhørende stempel har begynt å presse sammen en forkompri-mert luft i sylinderen med den tilhørende eksosventil lukket er det nødvendig å øke trykket på den forkomprimerte luft som blir matet inn i sylinderen når innsug-ningsventilen er i åpen stilling. Dette på-legger kompressoren som drives av en eksosgassturbin en større byrde.

For å få en større mengde komprimert luft med et høyere trykk ved å anvende eksosgass med en bestemt energi som driver eksosgassturbinen er det selvfølgelig nødvendig at både eksosgassturbinen og kompressorens ytelse må forbedres. Før man kan få i stand denne forbedring er det imidlertid riktig å tilføre eksosgass-ener-gien til gassturbinen med minimalt tap og med maksimal effekt. For å oppnå dette bør ventilstyreanordningen og spesielt ventilstyreanordningen for eksosventilen en-dres. Det er således meget viktig å minske energitapet i eksosgassen som strømmer ut fra eksosventilen i begynnelsen av tidsperioden i løpet av hvilken eksosventilen er åpen. Viktigheten av dette vil man lett forstå ut fra det faktum at eksosgassen som strømmer fra motorsylinderen gjennom den tilhørende eksosventil når den siste begynner å åpnes, har en energi som tilsvarer størsteparten av dennes effektive energi som er tilgjengelig for eksosgassturbinen. For å minske dette energitap er det nødvendig å øke tverrsnittsarealet i eksospassasjen og for eksosventilens ved-kommende dessuten øke den hastighet hvormed ventilen kan åpnes. Totaktsfor-brenningsmotorer av den type som forkom-primeres som beskrevet ovenfor, og mer spesielt en forbrenningsmotor av den type som på sitt motordeksel har et antall ek-sosventiler av tallerkentypen har en rekke åpninger hvori det er anbrakt brenselinn-sprøytningsventiler, startventiler, ventiler for trykkmålere, sikkerhetsventiler etc. Videre har motoren eksospassasjer hvorigjen-nom eksosgassene som går gjennom eksos-ventilene sendes ut i det fri, kjølevannsrør og liknende, på innsiden av dekslet. Således har til og med en forbrenningsmotor med moderate forkomprimeringer vanligvis ek-sosventiler som allerede opptar den maksi-male plass som kan skaffes for dem. Av den grunn kan det være meget vanskelig å øke plassen som er tilgjengelig for eksos-ventilene for å foreta en slik drift av eksosgassturbinen at man får en tilfredsstillende komprimering i den av turbinen drevne kompressor. Den mulighet man da har til å forbedre motorens egenskaper er derfor å øke den hastighet hvormed eksosventilen åpnes, spesielt når den begynner å åpne, hvorved energitapet i eksosgassen som strømmer ut fra den tilhørende motorsylinder forminskes.

En hensikt med oppfinnelsen er derfor å komme frem til en forbedret ventilstyreanordning som er i stand til å åpne en ventil i en forbrenningsmotor med stor hastighet. En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en forbedret ventilstyreanordning for en forbrenningsmotor med stor forkomprimering, der ventilstyreanordningen er enkel i konstruksjon, har liten vekt og liten størrelse.

En mer spesiell hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret ventilstyreanordning som er i stand til å åpne en eksosventil som anvendes i en forbrenningsmotor med stor forkomprimering og med stor hastighet, spesielt ved begynnelsen av den tidsperiode i løpet av hvilken ventilen åpnes, og å holde ventilen under den høye hastighet opp til slutten av peri-oden.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at ventilstyreanordningen er trykkfluidumpåvirket og omfatter en ventilstammen tilsluttet stempeldel som er festet til ventilstammen og har en forholdsvis liten aktiv trykkflate, mens en stempeldel anbrakt koaksialt med den førstnevnte stempeldel har en aktiv trykkflate som er større enn denne, hvilken stempeldel har en slaglengde som er mindre enn slaglengden for stempeldelen og minst ett trykkkammer som innesluttes av stempeldelen og den annen stempeldel samt en kilde for drivmiddel under trykk og styreventiler for innføring av drivmidlet fra den nevnte kilde til trykkammeret i takt med motorens drift, samt anordninger som lar trykket virke på stempeldelen i den tid da ventilen begynner å åpne og innretninger for påvirkning bare av stempeldelen fra driv-mediet i den siste del av tidsperioden inntil ventilen er helt åpnet.

Oppfinnelsen vil lettere forståes ut fra følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med tegningene der: Fig. 1 viser et lengdesnitt av en ventilbetjeningsanordning som er konstruert i henhold til oppfinnelsen;

fig. 2 viser et delsnitt tatt langs linjen

II—II på fig. 1;

fig. 3 viser et delsnitt tatt langs linjen III—III på fig. 1;

fig. 4 viser skjematisk en modifikasjon av en drivanordning for drift av en ventil i anordningen som er illustrert på fig. 1;

fig. 5 viser skjematisk et delriss i for-størret målestokk av delene nær tappen av et første trykkammer i anordningen som jer illustrert på fig. 1;

fig. 6A—C viser en måte hvorpå en ventil som er anvendt i anordningen på fig. 1 åpnes.

Fig. 6A viser ventilen i det øyeblikk

kontrollventilen har skiftet;

fig. 6B viser ventilen idet den åpnes, og fig. 6C viser ventilen etter at åpningen

er fullført;

fig. 7A—C viser en måte hvorpå ventilen som er illustrert på fig. 6 lukkes.

Fig. 7A viser ventilen i det øyeblikk

kontrollventilen har skiftet.

Fig. 7B viser ventilen under lukking,

og

fig. 7C viser ventilen etter at lukkingen

er fullført;

fig. 8 viser et lengdesnitt av en annen

form for ventilbetjeningsanordning utført i henhold til oppfinnelsen. Fig. 9A viser skjematisk et riss av en tidligere anordning for mekanisk ventilbetj ening. Fig. 9B viser et diagram som illustrerer karakteristikken for tid-åpningsareal for anordningen som er illustrert på fig. 9A. Fig. 10 viser et diagram som illustrerer karakteristikken for tid-åpningsarealet som er skaffet tilveie ved hjelp av oppfinnelsen, og

fig. 11A og B viser skjematisk væske-trykkdrevne anordninger, til å betjene ventiler i henhold til tidligere praksis.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen vil nå den typiske form for vanlige ventil-betjeningsanordninger som har utbredt anvendelse i forbrenningsmotorer beskri-ves. Som skjematisk vist på fig. 9A kan en ventilbetjeningsanordning av tidligere ty-pe omfatte en kamaksel 01 som er operativt koblet til en veivaksel (ikke vist) og en kam 02 som er anbragt på kamakselen 01, og står i inngrep med en rulle 03. Kammen 02 er konstruert til å utvirke vertikal frem- og tilbakegående bevegelse på en støtstang 04 gjennom rullen 03, hvilken bevegelse i sin tur utvirker vippende bevegelse på en ventilarm 05 om dens omdrei-ningspunkt 06, hvor den er svingbart opp-hengt. En exhaustventil 07 er operativt forbundet med ventilarmen 05, og sitter glidbart i en ventilstammeføring 08. Som man vil forstå bevirker kammen 02, når den drives, åpning og lukking av exhaustventilen 07.

Hvis en slik anordning anbringes i en forbrenningsmotor som er høyt forkompri-mert så vil en økning av rotasjonshastig-heten på veivakselen uunngåelig få kammen 02 til å øke sin rotasjonshastighet og derved avtar den tidsperiode som er tilstede for å åpne og lukke den tilhørende ventil. Ennvidere er det nødvendig å drive ventilen med en meget høy hastighet for å åpne den, spesielt i den første del av åp-ningsperioden. Av denne grunn gir kammen sin følger en meget høy akselerasjon. I tillegg er den totale masse av følgeren eller rullen 03, exhaustventilen 07 og deres tilhørende komponenter ganske stor. Man vil forstå at den totale masse av delene for betjening av ventiler såsom en exhaustventil er meget stor, spesielt i en skipsmotor av stor størrelse. Derfor er de bevegelige deler utsatt for kraftige støt eller sjokk som resulterer i skade, ikke jevn bevegelse, stor lokal slitasje etc. En ventilbetjeningsanordning som skal være fri for disse mangler kan dog være vanskelig å konstruere.

På den annen side, hvis man forsøker å modifisere omrisset på kammen 02 for å hindre plutselig forandring av akselerasjo-nen på de tilhørende komponenter, så vil en løftekurve for ventilen ha en svak skrå-ning og et «tidsåpningsareal» kurve for denne som er spesielt lav i både begynnelsen av dens åpningsperiode og ved slutten av dens lukkeperiode som fig. 9M viser. Ut-trykket «tidsåpningsareal» kurve som er anvendt her er en kurve som avsetter et område for en ventilpassasjeåpning som en funksjon av en vinkelstilling av den til-hørende kamaksel, idet abscissen representerer kamakselens vinkelstilling, mens or-dinataksen representerer ventilåpningsare-alet. En ventil som har en betj eningskarak-teristikk som er representert av kurven som er vist på fig. 9B kan ikke imøtekomme det krav at ventilåpningen bør ha et areal som er stort, spesielt i den første del av ventilåpningsperioden, i den ovenfor nevnte meget forkomprimerte motor. En exhaustgass som strømmer gjennom en slik ventil fra den tilhørende motorsylinder i den før-ste del av ventilåpningsperioden gir uunngåelig en økning i tap.

For å kompensere for dette tap av exhaustgassen når den presses ut av motorsylinderen i den første del av ventilåpningsperioden, for å tilføre en tilstrekkelig exhaustgass-energi til en exhaustgassturbin og for å skaffe den ønskede ka-rakteristikk for tid-åpningsarealet, har det også allerede vært foreslått å velge et tidspunkt på hvilket exhaustventilen begynner å åpnes tilstrekkelig før det tilhørende stempel når sitt nedre dødpunkt. En slik utvei vil bare utvirke at en stor del av for-brenningsgassens ekspansjonsprosess inne i sylinderen ofres. Følgelig er det neppe mulig at en forbrenningsmotor som er for-komprimert i større grad enn det som kun-ne gjøres ved hjelp av tidligere praksis i faget virkelig kan fremstilles.

Disse strenge krav er så forkastelige at de gjør det vanskelig å lage motorer med stor forkomprimering. Ved siden av disse alvorlige mangler som hindrer virkeliggjør-elsen av motorer med stor forkomprimering, er der mangler så som høy støy på grunn av vibrasjon i de forskjellige deler som danner den ventilbetj enende anordning, lett brudd på en ventilfjær på grunn av dens vibrasjon og bølgestøy.

Følgelig har visse typer væsketrykk-ventilbetj enende anordninger vært foreslått tidligere med det formål å fjerne de forskjellige mangler ved de mekaniske typer av ventilbetj enende anordninger som er beskrevet ovenfor. En av disse væske-trykktypene er illustrert på fig. 11A, hvor den kontrollerer en exahustventil 010 og består av et stempel 011 som er anbragt i toppen av ventilstammen på ventilen 010 og har en betjeningsoverflate hvorpå det anvendes væsketrykk, en kam 012 som er kontrollert av en veivaksel (ikke vist), et annet stempel 013 som er konstruert til å drives av kammen 012 og en væskesøyle 014 som tjener til å forbinde operativt stemplet 011 med stemplet 013.

En annen væsketrykktype av ventilbetj enende anordning er illustrert på fig. 11B og er tilsvarende den som er vist på fig. 11A, unntatt at et stempel 011, som er operativt forbundet med en exhaustventil 010, er påvirket av et væsketrykk som stammer fra et reservoar 015 som er under kontroll av en kontrollventil 016, med kammen 012 og tilhørende deler utelatt.

Dog, i det direkte væsketrykksystem, slik som vist på fig. 11A, vil det være åpen-bart at væskesøylene 014 bare erstatter støtstangen 04 og ventilarmen 05 i den mekanisk betjente anordning som er tidligere beskrevet, og at betjeningsvæsken for ventilen mottar varme fordi den til stadighet er i kontakt med varm exhaustgass slik at dens temperatur øker. Derfor bør betjeningsvæsken erstattes av kold væske for hvert slag eller flere slag, hvilket forårsaker en brysom fremgangsmåte. Ennvidere omfatter en slik anordning i virkeligheten at en olje anvendes som betjeningsvæske slik at gassbobler som finnes i oljen er vanskelig å fjerne fra denne. På grunn av dens relativt store masse stiller også stemplet 013 strenge krav til konstruksjo-nen av kammen 012 og til endeflatedelen av stemplet 013 av tilsvarende grunner som tidligere beskrevet i forbindelse med de mekaniske typer ventilbetj enende anordninger. Disse krav vil øke i alvorlig grad, spesielt i det tilfelle avhengig av veiv-akselens rotasjonsretning at kamakselen kan beveges aksialt for å velge en av de to sidestilte kammer 02 og 02' for operasjo-nen. Derfor vil fremstillingen av en slik anordning forby seg selv.

På den annen side, er det nødvendig at væsketrykksystemet som anvender kontrollventilen som er illustrert på fig. 11B må omfatte stemplet 011 med en overflate som væsketrykket støter an mot av tilstrekkelig stort areal, som en væske med tilstrekkelig høyt trykk arbeider mot for at exhaustventilen 010 skal ha den ønskede høye hastighet hvormed den åpnes «i den første del av dens åpningsperiode. Dog sy-nes alle roterende oljepumper i praksis å gi , et maksimalt trykk på ca. 200 kg/cm2. Derfor kan den ønskede høye hastighet på ventilen ikke oppnås hvis ikke stemplet 011 har en tilstrekkelig stor overflate som væsketrykket kan arbeide mot. Dette betyr at man må anvende betjeningsolje for hver av ventilens åpnings- og lukkeslag i en så stor mengde som tilsvarer i det minste pro-duktet av stemplet 011's væsketrykkpåvir-kede areal multiplisert med en ventilløft-ing når man forutsetter at ventilen lukkes ved hjelp av den tilhørende ventils virk-ning i stedenfor oljetrykket. En slik stor mengde betjeningsolje måtte skaffes tilveie på bekostning av en stor del av den an-vendte forbrenningsmotors ytelse, f. eks. på fra 10—20 pst. av den i henhold til vår beregning. Av disse grunner gir ikke spesiell høy forkomprimering noen vinning. Følgelig må man anta at en forbrenningsmotor med høy forkomprimering er neppe mulig å frembringe ved å ty til noen av anordningene som er beskrevet ovenfor.

Det henvises nå til tegningene, og mer spesielt til figurene 1—7, hvor det er illustrert en form for ventilbetj enende anordning som er konstruert i henhold til oppfinnelsen. Som vist på fig. 1 er en deksel-del 1 for en tosylindret dieselmotor (ikke vist) utstyrt med en ventilspindel 2 som går glidbart gjennom den med en førings-muffe 3 anbragt mellom dem. Spindelen 2 er tilsluttet en exhaustventil 4 som åpner

og lukker for en passasje 5 som er anord-net i dekseldelen 1, henholdsvis til'og fra

dieselmotorens indre. En hydraulisk sylinder 6 såsom en oljetrykksylinder som er anbragt på dekseldelen 1 omgir koaksialt ventilstammen 2, og består av et par første og andre trykkammere 7 og 8, som er anbragt det ene over det andre og atskilt ved hjelp av et skille 9. Det første og det annet trykkammer 7 og 8 omfatter henholdsvis en væskeåpning 10 og 11 som tillater en betjeningsvæske under trykk å bli sendt inn i og tømt ut av trykkammerne og en stempeldel 12 som bevegbart går igjennom dem. Denne stempeldel er formet som en forlengelse av ventilstammen 2 og omfatter dens øvre endeflate som danner en overflate som væsketrykket virker mot. Det første eller øvre trykkkammer 7 er i sin øvre ende utstyrt med en sylindrisk, hydraulisk bufferåpning med et innsnevret lite rom 13 og som står i forbindelse med den omgivende atmosfære ved hjelp av en vertikal ventilasjonsåpning 14.

Stempeldelen 12 er i sin øvre endeflate utstyrt med et fremspring med redusert diameter 15, som er konstruert slik at det passer inn i det lille sylindriske rom 13, og omfatter en nålstang med ytterligere redusert diameter 16, som er dannet i dens øvre endedel.

En ytterligere stempeldel 17 er bevegbart anbragt inne i det første trykkammer 7 og glidbart tilpasset på stempeldelen 12. Stempeldelen 17 har en overflate med stor diameter som er dannet på dens øvre ende-overflate som væsketrykket kan virke mot, og en flerhet av væskepassasjer 18 i form av hull (fig. 2) som går på langs gjennom det. Anbragt under stempeldelen 17 og inne i det annet trykkammer 8 finnes det nok en stempeldel 19 som har en overflate med stort areal som væsketrykket kan virke mot. Stempeldelen 19 er festet på stempeldelen 12 så den hindrer relativ aksial bevegelse og er utstyrt med en flerhet av væskepassasjer 20 i form av riller (fig. 3) som går igjennom den nedre dels ytre pe-riferi.

Det annet trykkammer 8 omfatter og-så i sin nedre ende en bufferdel av et hvilket som helst passende materiale 21.

Som vist på fig. 1 omfatter en styre-ventil som generelt er betegnet med hen-visningstallet 22 et par væskeåpninger 23 og 24 som er koblet til henholdsvis væskeåpningene 10 og 11, som skjematisk illustrert ved hjelp av prikkstreklinjer, en ma-tevæskeåpning 25 som normalt står i forbindelse med en kilde betjeningsvæske under trykk såsom et oljereservoar, (ikke vist) for å mate betjeningsvæske eller olje under trykk inn i styreventilen 22, hvor et par uttømnings-væskeåpninger 26 og 27 normalt står i forbindelse med en væskesam-letank (ikke vist) for å tømme væsken fra kontrollventilanordningen inn i væskesamletanken, og én stempelventil 28 som etter valg kan koble matevæskeåpningen 25 til en av væskeåpningene 23 eller 24, mens den kobler den andre væskeåpningen til enten uttømningsåpningen 26 eller uttøm-ningsåpningen 27. Stempelventilen 28 omfatter en rulle 29 som sitter .roterbart på dens nedre ende. Rullen 29 ligger an mot en kam 30 som er anbragt på en kamaksel 31 som er konstruert til å drives av en veivaksel (ikke vist).

Ventilbetj eningsanordningen som er beskrevet hittil betjenes som følger: Under drift driver en veivaksel (ikke vist) kamakselen 31 som i sin tur driver kammen 30. Roterende bevegelse på kammen 30 forårsaker frem- og tilbakegående bevegelse på stempelventilen 28 gjennom rullen 29. Det forutsettes at delene er i sine respektive stillinger som vist på fig. 1. Stempelventilen 28 er i sin senkede stilling hvor matevæskeåpningen 25 står i forbindelse med væskeåpningen 24 og tillater oljen under trykk å bli matet inn i det annet trykkammer 8 gjennom væskeåpningen 11, som er koblet til åpningen 24. På denne måte virker oljetrykket mot den nedre overflate i det annet kammer 8 og får exhaustventilen 4 til å ligge an mot sitt ventilsete slik at den lukker ventilen helt. På den annen side står uttømningsvæske-åpningen 26 i styreventilen 22 i forbindelse med væskeåpningen 23, som i sin tur står i forbindelse med det første trykkammer 7 gjennom væskeåpningen 10. Med andre ord, det Tørste trykkammer 7 står i forbindelse med væskesamletanken (ikke vist). Dette hindrer den første stempeldel 17 fra å bli utsatt for oljetrykk.

Antar vi nå at kamakselen 31 roteres fra dens nuværende stilling som illustrert på fig. 1 i retning av pilen som vist på den samme figur, beveges stempelventilen oppover av rotasjonen av kammen 30. Den oppovergående bevegelse av stempelventilen forårsaker først lukking av væskeåpningene 23 og 24, og påfølgende forbindelse av væskeåpningene 23 og 24 med henholdsvis mate- og uttømningsvæskeåpningene 25 og 27. Styreventilen 22 vil således innta stillingen som er illustrert på fig. 6A. Dette tillater olje under trykk å strømme inn i det første trykkammer 7 gjennom dets væskeåpning 10, og oljen i det annet trykkammer 8 å returnere til oljesamletanken gjennom væskeåpningen 11. Som et resultat begynner ventilen 4 eller ventilstammen 2 å gå hurtig nedover med høy akselerasjon på grunn av oljetrykket som virker på både stempeldelen 7 som har et stort areal som væretrykket kan virke mot, og stempeldelen 12 eller forlengelsen av ventilstammen som har et lite areal som væsketrykket kan virke mot.

Etter at ventilen 4 er beveget over en avstand som tilsvarer en på forhånd bestemt del av dens løfting, i dette tilfelle ca.

27 pst. av den, støter stempeldelen 17 mot

den nedre vegg i det første trykkammer 7 så dets bevegelse stoppes, hvoretter ventilen 4 bringes i stillingen som er illustrert på fig. 6B. Etter at stempeldelen 17 er stoppet, virker oljetrykket i det første trykkkammer 7 bare på stempeldelen 12, slik at det beveger dette nedover med det resultat at ventilen beveger seg i hele sin slaglengde, slik at den åpnes helt.

Det skal bemerkes at under åpningsbevegelsen for exhaustventilen 4 som nett-opp beskrevet, har ventilstammen 2 allerede en stor hastighet i den første del av ventilåpningsperioden på grunn av at oljetrykket har virket både på stempeldelen 17 og stempeldelen 12 som sammen har sum-men av arealene som væsketrykket kan virke mot. Denne hastighet beholdes skjønt stempeldelen 17 er opphørt å bevege seg etter at det har gått en distanse som tilsvarer en del av løftingen, og at oljetrykket deretter bare virker på stempeldelen 12 som har det lille areal som væsketrykket kan virke mot. Dette sikrer at ventilstammen 2 fortsetter å bevege seg en distanse som tilsvarer resten av løftet med en tilsvarende høy hastighet. Følgelig støter den nedre endeflate på stempeldelen 19 an mot buf-ferdelen 21 som er anbragt i den nedre en-de av det annet trykkammer 8. Dette øyeblikk vil styreventilen innta den stilling som er illustrert på fig. 6C, hvor ventilen er helt åpnet.

, Like før ventilen 4 når sin helt åpne stilling, går fremspringet 15 på toppen av stempeldelen 12 ut av det lille rom 13 i toppen av det første trykkammer 7, hvorved en liten ringformet klaring 5 dannes mellom den frie ende på fremspringet 15 og inngangen til bufferrommet 13. Den nå dannede klaring 8 tillater gass som måtte befinne seg i oljen under trykk i det første trykkammer 7 å gå inn i rommet 13 gjen-nem klaringen 8 og derfra ut i atmosfæren gjennom ventileringsåpningen 14. På dette tidspunkt unnslipper oljen under trykk delvis fra det første trykkammer 7 inn i rommet 13 sammen med gassinnholdet. Denne delvise unnslipping av olje er ikke i virkeligheten forkastelig for foreliggende anordnings drift, fordi ventilen nå når en stilling umiddelbart før dens helt åpne stilling og under forutsetning av at klaringen gjøres tilstrekkelig liten.

Når kammen 30 fortsatt roteres i ret-ningen av pilen, som er illustrert på fig. 1, går atter stempelventilen 28 i styreventilen 22 ned så den setter matevæskeåpningen 25 i forbindelse med væskeåpningen 24, og setter væskeuttømningsåpningen 26 i forbindelse med væskeåpningen 23. Følgelig begynner oljen under trykk å strømme inn i det annet trykkammer 8, mens oljen under trykk i det første trykkkammer 7 begynner å strømme inn i oljesamletanken som det vil forstås ut fra den tidligere beskrivelse. Dette er illustrert på fig. 7A. Under disse omstendigheter begynner ventilen 4 å lukkes ved hjelp av inn-virkning av oljen under trykk som virker på stempeldelen 19. Når ventilen 4 har pas-sert stillingen som er illustrert på fig. 7B, blir den i den stilling som er illustrert på fig. 7C, hvoretter ventilen går mot ventil-setet slik at den blir helt lukket.

Under lukkebevegelsen av ventilen 4 som er beskrevet ovenfor går fremspringet

15 på stempeldelen 12 inn i rommet 19, så

den tvinger olj én ut av åpningen gjennom ventileringsåpningen 14 til det ytre inntil nålstangen 16 er gått helt inn i ventila-sjonsåpningen 14. Det er således ingen ste-der hvor oljen inne i rommet 13 kan lekke ut, på grunn av trang klaring mellom nålstangen 16 og ventilåpningen 14 og mellom fremspringet 15 og rommet 13, henholdsvis ut i friluft og i det første trykkammer 7. Derfor vil det forstås at støt som inntref-fer når ventilen setter seg i sitt ventilsete, meget lett kan forhindres ved riktig valg av dimensjonene på disse klaringer.

Det henvises til fig. 8 hvor like refe-ransetall angir tilsvarende deler, og hvor det er illustrert en annen form for ventilbetjeningsanordning i henhold til oppfinnelsen. Hovedforskjellen mellom arrangementet vist på fig. 8 og arrangementet som er beskrevet tidligere i forbindelse med fig. 1—7, er at i steden for det atskilte stangstempel og det annet stempel omfatter en ventilspindel 2 på en exhaustventil 4, en forlengelse 50 som danner en stempeldel og et annet stempel som går i ett med stangstemplet, og at den første stempeldel er forsynt méd en flerhet av væskepassasjer 52 som går oppover gjennom det, og åpner ut i et første trykkammer 7 og en væskepassasje eller passasje 53 som går nedover gjennom det, og er konstruert slik

at det mater en betjeningsvæske under

trykk eller en olje under trykk mot over-flaten som er utsatt for væsketrykk på stempeldelen 50 gjennom denne. Som i det tidligere tilfelle er stempeldelen 51 utstyrt i sin øvre ende med et fremspring 54 som omfatter en nålstang 55 som er dannet i den øvre ende. De øvrige ting er stort sett tilsvarende som i det tidligere tilfelle og er ikke nødvendig å beskrive ytterligere.

Arrangementet på fig. 8 betjenes på stort sett den samme måte som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1—7. Kort sagt, når en kontrollventilanordning slik som tidligere beskrevet settes igang for å føre olje under trykk inn i væskeåpningen 10, sendes en del av oljen som kommer inn gjennom væskepassasjene 52 til det første trykkammer 7 så det derved beveger stempeldelen 51 nedover. Samtidig når resten av oljen under trykk toppoverflaten på stempeldelen 50 gjennom den nedover gående væskepassasje 53 slik at den beveger den annen stempeldel nedover. Som et resultat begynner ventilen 4 å åpnes med stor hastighet av innvirkningen av det resulteren-de trykk som virker på den første stempeldel 51 og på stempeldelen 50. Så opphører den første stempeldel 51 å beveges og deretter fortsetter oljetrykket å virke bare på stempeldelen 50 så det opprettholder ventilens høye hastighet inntil ventilen er helt åpnet.

Videre, når kontrollventilanordningen betjenes slik at den forbinder væskeåpningen 11 med en oljekilde under trykk (ikke vist) sendes olje under trykk fra kilden inn i et annet trykkammer 8, slik at det utøver en oppovergående skyving på stempeldelen som resulterer i lukking av ventilen.

Det vil lett forstås at som i den tidligere utførelse er fremspringet 54 og nålstangen 55 effektive til å utlufte betjen-ingsoljen inne i det første trykkammer 7 under åpningsbevegelsen av ventilen og for jevn lukking av ventilen 4 under lukkingen av denne.

Det må forstås at arrangementet som er illustrert på fig. 8 kan modifiseres på forskjellige måter uten å avvike fra oppfinnelsens ånd og rekkevidde.

F. eks. i stedenfor væskepassasjen 53 i den første stempeldel 51 kan en væskeåpning som er angitt ved hjelp av stiplede linjer 56 på fig. 8 formes i en sidevegg på en hydraulisk sylinder i et slikt nivå at oljen under trykk tillates å sendes inn på toppoverflaten av stempeldelen 50 like etter fullførelsen av den første stempeldels slag. I dette tilfelle når oljen under trykk mates inn i det første trykkammer 7 gjennom væskeåpningen 10 ved åpning av ventilen, er bare den første stempeldel 51 som har et stort område som væsketrykket kan virke mot satt igang, slik at det beveger stempeldelen 50 nedover for derved å åpne ventilen 4 med en stor hastighet, og så stoppes stemplet 51. Etter at den første stempeldel 51 er stoppet, tilføres oljen under trykk gjennom væskeåpningen 56 til stempeldelen 50 på dets lille areal hvor væsketrykket kan virke, inntil ventilen 4 er helt åpnet mens dens høye åpningshas-tighet som den opprinnelig har fått, opprettholdes.

Fra det foregående vil det forstås at oppfinnelsens ventilbetj eningsanordning

arbeider slik at den åpner den tilhørende ventil på en slik måte, at i den første del av ventilbetjeningsperioden virker en betjeningsolje under høyt trykk på enten en stempeldel som har et stort område som væsketrykket kan virke mot, men har et-meget mindre slag enn en ventilløfting for ventilen, eller både stempeldelen og en stempeldel som har mindre areal som væsketrykket kan virke mot enn stempeldelen, slik at en av delene beveges med en stor hastighet og hvoretter stempeldelen som har det store areal som væsketrykket kan

virke mot opphører å bli beveget mens væsken under høyt trykk virker bare på stempeldelen som har det mindre areal som væsketrykket kan virke mot, inntil ventilen er helt åpnet, mens den høye åpningshas-tighet opprettholdes. Som et resultat kan løftekurven fra ventilen ha rektangulær form. Med andre ord, ventilen vil ha tidsåpningsareal-karakteristikken som vist på fig. 10.

Det vil lett forstås at en tids-åpnings-arealkurve med en slik rektangulær form tillater at en exhaustgass tilføres i den nødvendige energimengde fra den tilhør-ende sylinder til en exhaustgassturbin med et minimalt energitap for gassen som strømmer ut av sylinderen. Ved også å gjø-re slaget på stempeldelen som har det store areal som væsketrykket kan virke mot så lite som mulig, kan oppfinnelsen i høy grad redusere mengden av betjeningsvæske under høyt trykk som forbrukes til å betjene ventilen sammenlignet med vanlig væsketrykktype ventilbetj enende anordninger, forutsatt at ventilen betjenes med den samme hastighet. F. eks., resultatene av våre beregninger som er utført for to-taktsdieselmotor antyder at den vanlige væsketype ventilbetjeningsanordning som er vist på fig. 11B brukte ca. 10—20 pst. av motorytelsen til å frembringe en mengde betjeningsvæske under høyt trykk, som var nødvendig for å gi en ønsket hastighet til den tilhørende ventil, mens foreliggende anordning bare brukte ca. 3 pst. av motorytelsen.

Ut fra ovenstående beskrivelse vil det også lett forstås at oppfinnelsen har skaffet tilveie en ventilbetj enende anordning som er meget enkel i konstruksjon, kom-pakt, har liten størrelse og er lett i vekt sammenlignet med de vanlige mekaniske typer av ventilbetj enende anordninger som har stort sett den samme ytelse.

Oppfinnelsen er like anvendbar på forbrenningsmotorer som er konstruert for å

forandre rotasjonsretning ved å anordne et kampar med forskjellig fase på en kamaksel som er drevet av en veivaksel for motoren, og aksialt forskyve kamakselen for etter valg å benytte en av kammene.

Oppfinnelsen har vært beskrevet som det dreier seg om en exhaustventil som er anvendt i en forbrenningsmotor. Dog må det forstås at oppfinnelsen er like anvendbar på en innsugningsventil eller lignende som anvendes i motoren.

Skjønt oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med visse utførelser av den, må det forstås at forskjellige forandringer i konstruksjonsdetaljene og arrangementet og kombinasjoner av deler kan gjøres uten

å avvike fra oppfinnelsens ånd og rekkevidde. F. eks. som vist på fig. 4 kan kontrollventilanordningen drives av et sole-noid 31 i steden for av kammen.

Claims (5)

1. Trykkfluidumpåvirket ventilstyreanordning for en forbrenningsmotor til

styring av en ventil i motoren, karakterisert ved at den omfatter en ventil-stamme (2) tilsluttet en stempeldel (12) som er festet til ventilspindelen (2), og har en forholdsvis liten aktiv trykkflate mens en stempeldel (17) anbrakt koaksialt med stempeldelen (12) har en aktiv trykkflate som er større enn dennes, hvilken stempeldel (17) har en slaglengde som er mindre enn slaglengden for stempeldelen (12) og minst et trykkammer (7) som er inne-sluttet mellom stempeldelen (12) og stempeldelen (17), samt en kilde for drivmiddel under trykk og styreventiler (22) for inn-føring av drivmidlet fra den nevnte kilde til trykkammeret (7) i takt med motorens drift, samt anordninger som lar trykket virke på stempeldelen (17) i den tid da ventilen begynner å åpne, og innretninger for påvirkning bare av stempeldelen (12) fra drivmidlet i den siste del av tidsperioden inntil ventilen er helt åpnet.

2. Trykkfluidumpåvirket ventilstyre- anordning som angitt i påstand ^karak terisert ved innretninger som lar drivmidlet under trykk virke både på stempeldelen (17) og stempeldelen (12) under den første del av den periode da ventilen skal være åpen, for derved å åpne ventilen, og innretninger for påvirkning bare av stempeldelen (12) ved hjelp av drivmidlet under den siste del av denne periode inntil ventilen er helt åpnet.

3. Trykkfluidumpåvirket ventilstyreanordning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at innretninger for lukning av ventilen innbefatter et ytterligere trykkammer (8) i tilslutning til det førstnevnte trykkammer (7), og at ventilspindelen (2) er bevegelig innført i trykkammeret (8).

4. Ventilstyreanordning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved en ytterligere stempeldel (19) som er fast på ventilspindelen (2) og er bevegelig inn-ført i trykkammeret (8).

5. Ventilstyreanordning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter en hydraulisk støtdempe-anordning som dannes av et lite rom (13) ved toppen av trykkammeret (7) og et fremspring (15) ved den øvre ende av stempeldelen (12) beregnet på å stikke inn i det lille rom (13) når ventilen lukker.