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.