CH366422A - Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust gas turbocharger - Google Patents

Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust gas turbocharger

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CH366422A
CH366422A CH6940159A CH6940159A CH366422A CH 366422 A CH366422 A CH 366422A CH 6940159 A CH6940159 A CH 6940159A CH 6940159 A CH6940159 A CH 6940159A CH 366422 A CH366422 A CH 366422A
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CH6940159A
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Ekhardt Dr Ing Schmidt
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Daimler Benz Ag
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08Shape of cams
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-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
    • F01L3/20Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

  

      Ventilgesteuerte        Viertakt-Brennkraftmaschine        mit    Abgasturbolader    Die vorliegende Erfindung bezieht     sich    auf eine  weitere Verbesserung und     Ausgestaltung    von ventil  gesteuerten     Viertakt-Brennkraftmaschinen    mit Abgas  turbolader.  



  Zur bestmöglichen Leistungsausbeute und Spü  lung des     Zylinderraumes    derartiger Maschinen ist es  erforderlich, dass in der Spülperiode     während    der       überschnei.dung    der     Ventilöffnungszeiten    der Abgas  druck im Zylinder derart tief liegt, dass ein Zurück  schlagen der Abgase in den     Einla-sskanal        verhindert     wird, da     letzteres    eine gute     Durchspülung    beeinträch  tigt und ein Verschmutzen der     Einlasskanäle    zur Folge  hat.

   Eine     Störung    der Spülung ist auch durch     Rück-          lau.fwellen    der Auspuffgase in der     Auspuffleitung    bis  in den Zylinderraum hinein möglich. Diese Vorgänge  werden     durch    den vor der     Abgasturbine        auftretenden     Stau der Abgase     begünstigt.     



  Diesem     Mangel    hilft die vorliegende Erfindung  dadurch ab, dass die     Auslassventile        entweder    so ver  senkt oder mit     einerm    derartigen zylindrischen     Ansatz     versehen sind, dass sie erst nach     Zurücklegung    eines  bestimmten Teiles des Öffnungshubes     öffnen.    Um den  Zeitquerschnitt der Ventileröffnung durch     diese    Aus  bildung     nicht    zu verringern und     insbesondere    die  durch diese Ausbildung andernfalls eintretende Ver  kürzung der Spülperiode am     Auslassende    zu kompen  sieren,

   kann .der Steuernocken des     Ausdassventils     gegenüber     seiner        üblichen    Anordnung und Ausbil  dung auf der Steuerwelle so angeordnet und ausgebil  det werden, dass die     Ventilerhebung        früher    beginnt  und das     Auftreffen    des Ventiltellers auf seinen Sitz  später erfolgt als bei der Verwendung üblicher Ven  tile.  



  Mit einem solchen Nocken gesteuerte und ver  senkt     angeordnete    oder mit einem     zylindrischen    An  satz versehene Ventile sind z. B. für     Brennkraft-          maschinen    an sich bekannt.

   Es ist ausserdem bekannt,    an     Zweitaktbrennkrafimaschinen        ohne    Spül und  Ladegebläse, bei denen das Spülen und Laden     durch     den von den abströmenden Auspuffgasen im     Zylinder          erzeugten    Unterdruck bewirkt werden soll,     mit    einem  zylindrischen     Ansatz    versehene     Ein-    und     Auslassven-          tile    vorzusehen.

   Doch sind die     Strömungsverhältnisse     während der Ein-     und        Auslassperiode    dort     völlig    an  dere als bei einer     ventilgesteuerten    Viertakt     Brenn-          kraftmaschine        mit    Abgasturbolader, da bei den     be-          kannten        Maschinen    gerade     zusätzliche        Einrichtungen     zum Spülen und Laden, wie z. B. Gebläse, vermieden  werden sollen.  



  In der     Zeichnung    ist die     Erfindung        .in    zwei Aus  führungsbeispielen dargestellt. Es     zeigen:          Fig.    1     einen        Längsschnitt    durch den     Zylinder     einer     mit    einem     Albgasturbol@ader        versehenen        venti-          gesteuerten        Viertaktmaschine,        schematisch,

            Fig.    2     ein    versenkt angeordnetes     Auslassventil,          Fig.    3 ein mit einem     zylindrischen    Ansatz     ver-          sehenes        Ausl.assventil    und       Fig.4        einenSteuernockenfür        diefür        dieBrennkraft-          maschine    nach     Fig.    1     bestimmten        Ventile        nach    den       Fig.    2 und 3.  



  Beim Ausführungsbeispiel nach     Fig.    1 ist an die       Auspuffleitung    1 des     Brennkraft        Maschinenzylinders     2 ein     durch        eine        Abgasturbine    3     angetriebenes    Lade  gebläse 4     angeschlossen,    das durch die     Druckleitung     5 die Spül- und Ladeluft dem     Einlass    6 des     Zylinders     2     zuführt.     



  Die     Auslassventile    7 sind nach dem     Ausführungs=          beispiel    von     Fig.    2 in einer     Ventilöffnung        versenkt,     deren Wandung     einen        zylindrischen    und     einen    koni  schen Teil aufweist. Nach dem     Ausführungsbeispiel     von     Fig.    3 ist das Ventil mit einem     zylindrischen    An  satz 8 versehen. Der     erwähnte    Ansatz 8 kann vor  oder     hinter    der Ventilsitzfläche 9 liegen.

        Während die üblichen Ventile selbst bei noch so  raschem Öffnen wegen des     allmählichen,    Nocken  anstiegs ihren     Durchlassquerschnitt    nur     allmählich     freigeben, öffnet     ein        Ventil    nach den     Fig.    2 und 3  erst dann,     wenn    es bereits     einen:

          gewissen,    Hub aus  geführt und der     zugehörige        Steuernocken    einen     be-          stimmten        Drehwinkel    durchlaufen hat.     Ebenso     schliesst ein solches Ventil bereits wieder, ehe es sei  nen Sitz     ganz        erreicht    hat.

   Es wird also durch     diese     Ventile erreicht, dass der     Auslass    am     Zylinder    plötz  lich öffnet und die Abgase in     einem    kräftigen Strahl       in.    die     Auspuffleitung        übertreten.    Dadurch wird     ver-          hindert,    dass die Abgase     in    den Zylinder und in die       Einlassleitung        zurückschlagen.     



  Besonders     vorteilhaft    ist es in diesem Zusammen  hang, für die     Steuerung    eines Ventils nach den     Fig.    2  und 3 einen Nocken zu     verwenden,    wie ihn die     Fig.    4       zeigt.    In dieser ist der übliche Nocken für nicht in  der     dargestellten    Weise versenkte     Ventile    in     unter-          brochenen    Linien dargestellt und mit a, der neue  Nocken     mit   <I>b, b'</I>     und    b" bezeichnet.

   Die     Nockenauf-          laufkante    b hebt sich früher vom     Kreisumfang    des       Nockengrundkörpers    ab als die     Auflaufkante    des     nor-          malen        Nockens    a. Ebenfalls von diesem abweichend,  endigt die     Nockenablaufkante    b' etwas später.

   Der       Nockenkantenabschnitt    b" erstreckt sich     etwa    über  30  des     Nockendrehwinkels    und verläuft     derart,    dass  das Ventil über diesen Winkel in seiner grössten     Öff-          nungsstellung    bleibt.

   Dadurch bleibt der erwünschte  grosse Zeitquerschnitt der Ventilöffnung     erhalten.    So-    bald der zylindrische Ansatz 8 des Ventils nach     Fig.    3  oder die Kante 9a des Ventiltellers nach     Fig.    2 die       Durchtrittsöffnung    am     Ventildurchlass    freigibt, tre  ten die     Abgase    mit einem scharfen Stoss in die Aus  puffleitung 1 des Zylinders und in die     Einlassleitung     der Abgasturbine 3 über, so dass diese den Staudruck  vor der Abgasturbine leichter     überwinden    und ein  Zurückschlagen der Abgase in den     Zylinderraum    ver  hindert wird.

   Den Spül- und Ladevorgang kann man  auch noch durch .eine gleichartige     Ventilanordnung     und     Steuerung    am Einlass 6 unterstützen, um die  Spül- und     Ladeluft    mit einem kräftigen Stoss in den  Zylinderraum eintreten zu lassen.



      Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust gas turbocharger The present invention relates to a further improvement and configuration of valve-controlled four-stroke internal combustion engines with exhaust gas turbocharger.



  For the best possible performance and flushing of the cylinder space of such machines, it is necessary that during the flushing period during the overlapping of the valve opening times, the exhaust gas pressure in the cylinder is so low that the exhaust gases are prevented from beating back into the inlet duct, as the latter good purging is impaired and the inlet ducts dirty.

   The purging can also be disturbed by the backflow of the exhaust gases in the exhaust line right into the cylinder chamber. These processes are favored by the accumulation of exhaust gases in front of the exhaust gas turbine.



  The present invention remedies this deficiency in that the outlet valves are either lowered or provided with such a cylindrical extension that they only open after a certain part of the opening stroke has been covered. In order not to reduce the time cross-section of the valve opening through this training and in particular to compensate for the shortening of the flushing period at the outlet end that would otherwise occur through this training,

   can .the control cam of the exhaust valve compared to its usual arrangement and training on the control shaft and ausgebil det so that the valve lift begins earlier and the impact of the valve plate on its seat takes place later than when using conventional valves.



  With such a cam controlled and ver lowers arranged or provided with a cylindrical to set valves are z. B. for internal combustion engines known per se.

   It is also known to provide inlet and outlet valves provided with a cylindrical shoulder on two-stroke combustion engines without flushing and charging fans, in which flushing and charging are to be effected by the negative pressure generated in the cylinder by the exhaust gases flowing out.

   However, the flow conditions during the intake and exhaust period are completely different there than in a valve-controlled four-stroke internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, since the known machines have additional equipment for flushing and charging, such as B. blower should be avoided.



  In the drawing, the invention is shown in two exemplary embodiments. 1 shows a longitudinal section through the cylinder of a ventilated four-stroke engine provided with an Albgasturbol @ vein, schematically,

            2 shows a countersunk exhaust valve, FIG. 3 shows an exhaust valve with a cylindrical extension, and FIG. 4 shows a control cam for the valves according to FIGS. 2 and 3 intended for the internal combustion engine according to FIG.



  In the embodiment of FIG. 1, a charging fan 4 driven by an exhaust gas turbine 3 is connected to the exhaust line 1 of the internal combustion engine cylinder 2, which feeds the purge and charge air to the inlet 6 of the cylinder 2 through the pressure line 5.



  The outlet valves 7 are sunk according to the embodiment = example of FIG. 2 in a valve opening, the wall of which has a cylindrical and a conical part. According to the embodiment of FIG. 3, the valve is provided with a cylindrical set 8 on. The mentioned projection 8 can lie in front of or behind the valve seat surface 9.

        While the usual valves only gradually release their passage cross-section even when they open very quickly because of the gradual rise in the cam, a valve according to FIGS. 2 and 3 only opens when it already has one:

          a certain stroke and the associated control cam has passed through a certain angle of rotation. Such a valve also closes again before it has fully reached its seat.

   The result of these valves is that the outlet on the cylinder suddenly opens and the exhaust gases pass into the exhaust line in a powerful jet. This prevents the exhaust gases from rushing back into the cylinder and into the inlet pipe.



  It is particularly advantageous in this connexion to use a cam for controlling a valve according to FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. In this, the usual cam for valves not countersunk in the manner shown is shown in broken lines and designated with a, the new cam with <I> b, b '</I> and b ".

   The cam leading edge b stands out earlier from the circumference of the cam base body than the leading edge of the normal cam a. Also deviating from this, the cam trailing edge b 'ends a little later.

   The cam edge section b ″ extends approximately over 30 of the cam rotation angle and runs in such a way that the valve remains in its largest open position over this angle.

   As a result, the desired large time cross section of the valve opening is maintained. As soon as the cylindrical extension 8 of the valve according to FIG. 3 or the edge 9a of the valve disk according to FIG. 2 releases the passage opening at the valve passage, the exhaust gases enter the exhaust line 1 of the cylinder and the inlet line of the exhaust gas turbine with a sharp impact 3, so that they overcome the dynamic pressure in front of the exhaust gas turbine more easily and the exhaust gases are prevented from kicking back into the cylinder chamber.

   The scavenging and charging process can also be supported by a similar valve arrangement and control at the inlet 6 in order to allow the scavenging and charging air to enter the cylinder chamber with a powerful push.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Ventilgesteuerte Viertakt Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdassven@tile entweder so versenkt oder mit einem derartigen zylindrischen Ansatz versehen sind, dass sie erst nach Zurücklegung eines bestimmten Teiles des Öffnungshubes öffnen. UNTERANSPRUCH Brennkraftmaschine nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung des Steuernockens für jedes Auslassventil, PATENT CLAIM Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust gas turbocharger, characterized in that the Ausdassven @ tile are either countersunk or provided with such a cylindrical extension that they only open after a certain part of the opening stroke has been covered. SUBCLAIM Internal combustion engine according to claim, characterized by such a design and arrangement of the control cam for each exhaust valve, dass der höchste Abschnitt (b") der Nockenkurve über einen bestimmten Drehwinkel von etwa 30 der art verläuft, dass das Ventil über diesen Drehwinkel in seiner grössten Öffnungsstellung bleibt. that the highest section (b ") of the cam curve extends over a certain angle of rotation of about 30 in such a way that the valve remains in its greatest open position over this angle of rotation.
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