DE1751449B1

DE1751449B1 - Otto-Brennkraftmaschine mit wahlweise einstellbaren Schwenkzapfen zur Einstellung des Ventilhubes

Info

Publication number: DE1751449B1
Application number: DE19681751449
Authority: DE
Inventors: Stivender Donald Lewis
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3422803A; FR1567829A; GB1201558A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Otto-Brenn- Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2, kraftmaschine mit einer Steuerung für die Einlaß- Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2, ventile, die Kipphebel mit in der Längsrichtung der Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen, in denen Kipphebel wahlweise einstellbaren Schwenkzapfen der Druck im Zylinder über dem Zylindervolumen zur Einstellung des Ventilhubes zwischen einem 5 aufgetragen ist, wobei die Kurven in F i g. 6 für Größt- und einem Kleinstwert enthält, wobei zumin- übliche Otto-Brennkraftmaschinen und in Fig. 7 für dest in den Bereichen geringen Ventilhubes der Ven- Otto-Brennkraftmaschinen nach der Erfindung bei tilhub ausreichend klein ist, um eine wesentliche einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von etwa 20 : 1 zuBeschleunigung und damit hochintensive Turbulenz treffen,

des in den Zylinder strömenden Gemisches zu io Fig. 8 eine graphische Darstellung, in der das

bewirken. . Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das Gewicht bezogen

Durch die deutsche Patentschrift 405 271 ist eine über dem mittleren Bremsdruck aufgetragen ist und

Brennkraftmaschine mit veränderlichem Ventilhub, für einen Versuchsmotor nach der Erfindung gilt, und

gegebenenfalls unter Verzicht auf eine Ansaugdrossel, Fig. 9 eine graphische Darstellung, in der das

bekannt, die jedoch mit üblichen Brennstoff-Luft- 15 Luft-Brennstoff-Verhältnis aufs Gewicht bezogen

Verhältnissen betrieben wird. über dem mittleren Bremsdruck aufgetragen ist, wo-

Durch die USA.-Patentschrift 3 157 166 ist zur bei Vergleichswerte für die geringste Zündzeitpunkt-Regelung eine lastabhängige Änderung des Ventil- Vorverlegung bei zwei verschiedenen Luft-Brennstoffhubes bekannt, wobei jedoch zusätzlich auch die Verhältnissen für übliche und erfindungsgemäße Steuerzeiten geändert werden. Es wird dabei eine 20 Maschinen angegeben sind.

Turbulenzbildung zur Verbesserung des Gemisches Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Otto-Brenn-

angestrebt. kraftmaschine 10 besteht aus einem Zylinderblock 11, g

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in dem eine Kurbelwelle 12 gelagert ist. Der Zylinder-

einwandfreien Betrieb von Otto-Brennkraftmaschinen block ist unten durch eine Ölwanne 14 abge-

bei Luft-Brennstoff-Verhältnissen zu erzielen, bei 25 schlossen.

denen bisher ein ungleichförmiger Lauf der Maschine Der Zylinderblock 11 hat zwei im V zueinander

unvermeidlich war, und zwar auch bei niedrigen stehende Zylinderreihen· 15 und 16, deren jede aus

Drehzahlen und entsprechend kleinem Ventilhub. mehreren in der Längsrichtung ausgerichtet zuein-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ander liegenden Zylindern 18 besteht. Jeder Zylinder gelöst, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch auf Gewicht 30 enthält einen Kolben 19, der über eine Pleuelstange bezogen in einem wesentlichen Leistungsbereich auf 21 mit einem Kurbelzapfen 20 der Kurbelwelle vermehr als 18 :1 eingeregelt ist, daß in an sich bekann- bunden ist. Auf den Zylinderreihen sitzen die oberen ter Weise das in den Zylinder gesaugte Gemisch- Enden der Zylinder verschließende Zylinderköpfe 22. volumen unter Verzieht auf eine Ansaugdrossel durch Die Zylinderköpfe bilden mit den Zylindern Brenndie Änderung des Hubes des Einlaßventils bei kon- 35 kammern 24, zu denen Einlaßkanäle 25 führen, die stanten Steuerzeiten gesteuert ist und daß der durch Einlaßventile 26 absperrbar sind. Durch Öff-Schwenkzapfen eine Nachstelleinrichtung enthält, die nungen 29 ragen Zündkerzen 28 in die Brennunabhängig von der wahlweisen Einstellung des kammern 24. Nicht dargestellte Auslaßkanäle sind Ventilhubes die Lage des Schwenkzapfens des Kipp- durch Auslaßventile 30 (F i g. 4) verschlossen und hebeis verändert, um während des Betriebes Spiel in 40 führen zu einem Abgassammler 31.
der Ventilsteuerung aufzunehmen. Die Zylinderköpfe 22 sind oben durch Deckel 32

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet, mit verschlossen, die die Ventilsteuerung umschließen einem sehr kleinen Ventilhub zu arbeiten, der zu einer und Fenster 34 aus durchsichtigem Werkstoff entstarken Turbulenz im Zylinder führt. Dies bedingt halten, die die Arbeit der Ventilsteuerung zu beobacheine Homogenisierung des Gemisches, das trotz des 45 ten gestatten.

anormal hohen Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu Die Steuerung für die Auslaßventile erfolgt durch einer gleichmäßigen Verbrennung fähig ist, wodurch eine Nockenwelle 35, die von der Kurbelwelle anein ruhiger Lauf der Maschine gewährleistet ist. Da getrieben ist und zwischen den Zylinderreihen im bei niedrigen Drehzahlen der Maschine sich Ventil- Zylinderblock gelagert ist. Die Nockenwelle betätigt hübe ergeben, die innerhalb der Grenzen des Ventil- 50 hydraulische Ventilstößel 36, die axial verschieblich spiels bei üblichen Ventilsteuerungen liegen, wird der in dem Zylinderblock 11 gelagert sind und auf Stoßzuverlässige Betrieb durch die vorgesehene Spiel- stangen 37 einwirken, die wiederum Kipphebel 38 nachstellunggesichert. (Fig. 4) betätigen. Letztere sind im Zylinderkopf

Nach einem den Gegenstand der Erfindung weiter gelagert und wirken auf die Schäfte der Auslaßventile

ausbildenden Merkmal ist vorgesehen, daß der Zünd- 55 30 ein. Metallplatten 39, die in den Zylinderköpfen

Zeitpunkt unabhängig von der Leistung allein von der befestigt sind, dienen als Führung für die Stoßstangen

Maschinendrehzahl abhängig gesteuert ist. 37 und enthalten Schlitze 40, die gegen die Seiten der

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Stoßstangen anliegen, um deren Bewegung in Längs-

Erfindung dargestellt. Darin ist richtung der Maschine zu verhindern und zugleich

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Otto-Brenn- 60 eine Drehung der Kipphebel38 für die Auslaßventile

kraftmaschine, um ihre nicht dargestellten Lager zu verhindern.

Fig. 2 ein Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Die Ventilsteuerung für die Einlaßventile enthält Maßstab, wobei die Ventilsteuerung des Einlaß- die für die Steuerung der Auslaßventile verwendete ventils für verhältnismäßig großen Ventilhub gezeich- Nockenwelle 35, die besondere Nocken für jedes Einnet ist, 65 laßventil trägt. Jeder Nocken betätigt einen hydrau-

Fig. 3 ein der Fig. 2 gleicher Ausschnitt, wobei lischen Ventilstößel 36, der auf eine Stoßstange 37 die Ventilsteuerung für das Einlaßventil auf einen einwirkt. Die Stoßstange 37 des Einlaßventils erverhältnismäßig kleinen Ventilhub eingestellt ist, streckt sich durch besondere Führungen 41, die in

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den Zylinderköpfen befestigt sind und die hin- und erteilt wird. Die Stoßstange 37 hebt das Ende 46 des

hergehende Bewegung der Stoßstangen begrenzen. Kipphebels 45 gegen die Kraft der Federn 61 an und

Die oberen Enden der Stoßstange sind als Kugel- bedingt eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn der kopf 42 ausgebildet (F i g. 2 und 3), der in eine ent- F i g. 2 und 3 um die Fläche 58 des Spielnachstellsprechende Pfanne 44 eines Kipphebels 45 eingreift. 5 kolbens 56, so daß die gegen den Ventilschaft 26 an-Auf der gegenüberliegenden oberen Seite hat der liegende Fläche 48 des Kipphebels 45 nach unten Kipphebel 45 einen Zapfen 46 zur Zentrierung einer bewegt wird und das Einlaßventil 26 öffnet. Wenn Feder, an dem sich eine konkave im wesentlichen der Nocken der Nockenwelle am Ventilstößel 36 vorkreisförmige oder zylindrische Fläche 47 anschließt, beigelaufen ist, schließt die Ventilfeder 50 das Vendie bis zum gegenüberliegenden Ende 46 α (Fi g. 2) io til, und die Federn 61 bringen den Kipphebel 45 des Kipphebels reicht. Auf der unteren Seite hat der gegen den Anschlag der Führung 41 zur Anlage, so Kipphebel 45 eine konvexe Fläche 48, die auf der daß das Ventil für das nächste Arbeitsspiel bereit ist. der Kugelpfanne 44 abgewandten Seite mit dem Zwischen den Arbeitsspielen wird das Ventilspiel Ventilschaft des Einlaßventils 26 zusammenarbeitet. durch Füllen des Raumes 55 α der Nachstellvorrich-Die konkave Fläche 47 ist zu einer Achse 49 zen- 15 tung und im Ventilstößel 36 durch Öl aus der triert. Zum Schließen der Ein- und Auslaßventile Schmieranlage der Maschine aufgenommen. Dies erdienen Schraubenfedern 50, die den Ventilschaft um- folgt in bekannter Weise durch nicht dargestellte Eingeben, wegfüllventile.

Die Steuerung für die Einlaßventile enthält ferner In Fig. 2 ist die Ventilsteuerung eines Einlaßzwei Stützen 51, die in jedem Zylinderkopf befestigt 20 ventils der rechten Zylinderreihe bei maximalem sind und in denen Steuerzapfen 53 gelagert sind, die Ventilhub dargestellt. Der Steuerzapfen 53 ist durch um Achsen 52 drehbar einstellbar sind. Die Steuer- den Hebel 54 in die Grenzlage im Uhrzeigersinn verzapfen 53 erstrecken sich über die Länge der stellt, so daß der Berührungspunkt der Fläche 58 mit Zylinderköpfe neben jedem Einlaßventil-Kipphebel der konkaven Fläche 47 des Kipphebels den kürze-45 und ragen am einen Ende aus den Deckeln 32 25 sten Abstand von der Stoßstange 37 hat. In diesem heraus, wo sie mit einem Stellhebel 54 verbunden Fall wird der größte Ventilhub des Einlaßventils 26 sind. Die Stellhebel 54 beider Zylinderreihen sind erzielt, wie die strichpunktierte Einzeichnung des gemeinsam durch eine Verbindungsstange 54 α ver- Einlaßventils 26 zeigt.

stellbar. Die Achsen 52 der Steuerzapfen 53 liegen In F i g. 3 ist ein sehr kleiner Ventilhub eingestellt, im wesentlichen axial ausgerichtet zu den Achsen 49, 30 wie dies die strichpunktierte Darstellung des Ventilwenn der Kipphebel in der Schließstellung des Ven- tellers zeigt. Zu diesem Zweck ist der Steuerzapfen tils ist. 53 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, so daß die

Neben jedem Kipphebel 45 ist an dem Steuerzapfen abgerundete Fläche 58 gegen die konkave Fläche 47 53 ein Steuerarm 55 befestigt, der einen Spielnach- des Kipphebels zwischen der Berührungsstelle des stellkolben56 enthält, so daß ein Raum55α (Fig. 3) 35 Ventilschaftes 26α und der Stoßstange 37 liegt, und gebildet ist, der zur Aufnahme des toten Gangs in der zwar näher zur Berührungsstelle der Ventilstoßstange Ventilsteuerung mit öl gefüllt wird. Der Spielnach- 26 a. Bei der Aufwärtsbewegung der Stoßstange 37 stellkolben 56 hat außen eine abgerundete Fläche 58, um den gleichen Weg wie bei der Einstellung gemäß die gegen die konkave Fläche47 des zugeordneten Fig. 2 ergibt sich infolge des veränderten ÜberKipphebels 45 anliegt und den Schwenkpunkt für die- 40 Setzungsverhältnisses im Kipphebel 45 eine nur sen bildet. geringe Öffnung des Einlaßventils 26. Wird der

Jede Stütze 51 hat ferner einen Federteller 59 mit Steuerzapfen 53 noch weiter entgegen dem Uhrzeigerzwei Zapfen 60, die den Zapfen 46 gegenüberliegen sinn bewegt, so daß die abgerundete Fläche 58 genau und Schraubenfedern 61 festlegen. dem Ventilschaft 26 α gegenüberliegt, so bleibt das

Der Kugelkopf 42 der Stoßstange 37 und der 45 Einlaßventil geschlossen. Durch Veränderung der Steuerarm 55, 56 dienen dazu, den Kipphebel 45 in Einstellung des Hebels 54 kann daher ein beliebiger Anlage gegen den Ventilschaft 26 α des Einlaßventils Ventilhub eingestellt werden, der zwischen Null und 26 zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß der einem Maximalwert liegt. Da jedoch die konkave Kugelkopf 42 in der Pfanne durch die Federn 61 Fläche 47 des Kipphebels 45 und der Steuerzapfen gehalten ist und durch seitliche Rippen 47 α an den 5° 53 in der Schließstellung des Ventils überein-Rändern der konkaven Fläche 47 des Kipphebels 45, stimmende Achsen 49 und 52 haben, hat die Verdie ein wesentliches Pendeln des Kipphebels um seine lagerung des Kippunktes des Kipphebels keinen Eindurch die Stoßstange 37 gegebene Achse verhindern. fluß auf die Steuerzeiten des Ventils und bewirkt, wie In abgewandelter Weise könnte eine Kugel-Pfannen- beabsichtigt, lediglich eine Änderung des Ventil-Verbindung zwischen dem Ventilschaft 26 α des Ein- 55 hubes.
laßventils und dem Kipphebel 45 vorgesehen sein. Die Verwendung der Nachstelleinrichtungen in den

Der Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsdauer des hydraulischen Ventilstößeln 36 ist zweckmäßig, die

Einlaßventils werden durch die Form der Nocken der Nachstelleinrichtung 56 zur Beseitigung des toten

auf der Nockenwelle 35 bestimmt. Durch die beschrie- Ganges in der Ventilsteuerung ist äußerst wichtig und

bene Anordnung ist es möglich, den Ventilhub von 60 unumgänglich, da der erforderliche Ventilhub des

dem durch die Ventilsteuerung gegebenen Höchsthub Einlaßventils bei Leerlaufbetrieb tatsächlich geringer

bis auf Null einzustellen, in welch letzterem Fall das als der tote Gang in der Ventilsteuerung sein kann,

Einlaßventil überhaupt nicht öffnet. Das öffnen des der bei üblichen Konstruktionen aber vorgesehen sein

Einlaßventils erfolgt je nach der Einstellung mit dem muß, um Änderungen der Abmessungen infolge

entsprechenden Ventilhub. 65 unterschiedlicher Temperaturen auszugleichen. Dies

Die umlaufende Nockenwelle 35 bewegt den ist insbesondere bei Mehrzylindermaschinen erforderhydraulischen Ventilstößel 36 periodisch hin und her, lieh, wo bekanntlich die Ventilsteuerungen der einzelwodurch der Stoßstange 37 eine gleiche Bewegung nen Zylinder unterschiedliche Wärmeverformungen

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erleiden, die bei geringer Leistung erhebliche Unter- Bei allen mit Ausnahme der Höchstleistungsstel-

schiede der einzelnen Zylinderleistungen ergeben. lung bei voll geöffnetem Einlaßventil gegebenen Dies würde zu einem harten Lauf der Maschine füh- Betriebsbedingungen ist die Geschwindigkeit, mit der ren. Die konstruktive Ausgestaltung der Nachstell- das Gemisch durch das Einlaßventil strömt, größer einrichtungen kann gegenüber dem Beschriebenen 5 als bei Maschinen üblicher Bauart, bei der der Hub abgewandelt sein. So könnten die Ventilstößel 36 des Ventils unter allen Betriebsbedingungen konstant starr ausgebildet sein, so daß dann das gesamte Spiel bleibt. Bei einer ausgeführten Maschine wurde festder Ventilsteuerung in der Nachstelleinrichtung 56 gestellt, daß ein Betrieb bis zu 75 °/o der Maximalaufzunehmen wäre, leistung mit niedrigen Drehzahlen durchführbar ist,

Zwischen den Zylinderreihen ist eine mit Staudruck io wobei die Ventilhübe weniger als ein Viertel des arbeitende Ansaugkammer 62 vorgesehen, von der maximal möglichen Ventilhubes betrugen. Zum Aneinzelne Zweigleitungen zu den Einlaßkanälen 25 der trieb eines Fahrzeugs mit dieser Maschine mit einzelnen Zylinder führen. Die Ansaugkammer 62 er- konstanter Fahrgeschwindigkeit zwischen 48 und hält Luft über einen gemeinsamen Ansaugkanal 65, 80 km/h war eine Einstellung des Ventilhubes zwider im oberen Teil der Ansaugkammer einmündet. 15 sehen einem Achtel und einem Viertel des maximalen In einem Leitungsteil 66 ist ein Venturiglied 68 ein- Ventilhubes erforderlich. Bei sehr niedrigen Drehgesetzt. Vom Engquerschnitt 69 der Venturidüse zahlen sind etwa Ventilhübe von einem Fünfzigstel führt eine Leitung 70 zu einer Brennstoffzufuhr- und des maximalen Ventilhubes erforderlich. Zumeßeinrichtung 71, die mit einer Brennstoffquelle Die Drosselung der Einlaßventilöffnung ist unter

verbunden ist und über eine Leitung 72, ein Verteiler- 20 den meisten Betriebsbedingungen beträchtlich und stück 74 und einzelne Brennstoffzuleitungen 75 zu führt zu einer hohen Geschwindigkeit des Gemisches Düsenkörpern 76 führt, die in der Ansaugkammer beim Durchfluß durch den engen Querschnitt des ä nahe dem Ende der Zweigleitungen 64 befestigt sind Einlaßventils. Hierdurch entstehen hochintensive tür- ™ und mit rohrförmigen Düsen 78 in die Zylinder- bulente Wirbel in dem Gemisch innerhalb der zum einlaßkanäle 25 ragen, so daß die Düsenöffnungen 25 Zylinder verhältnismäßig kleinen Räume. Diese Wir-79 neben den Einlaßventilen 26 liegen und einen bei bleiben während des ganzen Ansaughubes und Brennstoffstrom unmittelbar in den Luftstrom im dem folgenden Verdichtungshub auch bei kleinen Bereich des Einlaßventils einspritzen. Drehzahlen erhalten. Beim Zünden des Gemisches

Die Brennstoffzufuhr- und Zumeßeinrichtung 71 ergibt sich infolge dieser Wirbel eine gleichmäßige kann von behebiger Bauart sein, wobei der von der 30 Verbrennung mit wesentlich erhöhter Brenn-Engstelle 69 der Venturidüse gewonnene Impuls dazu geschwindigkeit gegenüber üblichen drosselgesteuerbenutzt wird, eine im Verhältnis zum Luftdurchsatz ten Maschinen.

abgemessene Brennstoffmenge zuzuteilen, die dann Bei allen Betriebsbereichen mit Ausnahme bei

auf die verschiedenen einzelnen Zylinder verteilt im Volleistung, bei der die drosselnde Wirkung im EinBereich der Einlaßventile in die Ansaugluft ein- 35 laßventil nicht wesentlich von der bei üblichen gespritzt wird. drosselgesteuerten Maschinen abweicht, ist die

Im Ausführungsbeispiel ist keine Drossel zur kleinste Zündzeitpunkt-Vorverlegung für beste Dreh-Steuerung der Luftzufuhr vorgesehen. Die einzige momententwickhmg der Maschine um etwa 10 bis 20° Steuerung erfolgt durch die Einlaßventile selbst. An verzögert gegenüber üblichen drosselgesteuerten Stelle einer Einspritzbrennstoffanlage kann auch ein 40 Maschinen. Vergaser verwendet werden. Dies ergibt sich als Folge der hohen Brenn-

Bei laufender Maschine wird Luft über die geschwindigkeiten, die auch bei Teillastbetrieb mit Venturidüse 68 angesaugt und gelangt über die ver- der erfindungsgemäßen Maschine erzielt werden, >

schiedenen Zweigleitungen in die Zylinderkopf^, wo- Brenngeschwindigkeiten, die wesentlich höher sind, '

bei die zuströmende Luftmenge durch die Größe der 45 als sie bei bisher üblichen Maschinen erreichbar sind. Öffnung des Einlaßventils bestimmt ist. Der in der Wurde beispielsweise eine Versuchsmaschine in Venturidüse gewonnene Impuls wird zur Zumessung üblicher Weise (wie in Fig. 6 erläutert) und enteiner entsprechenden Brennstoffmenge über die sprechend der Erfindung (wie in F i g. 7 erläutert) Brennstoff düsen 79 verwendet. Die zugeteilte Brenn- betrieben, so ergaben sich bei einem Betrieb unter stoffmenge kann hierbei, falls gewünscht, abhängig 50 gleichen Bedingungen über einen weiten Bereich von von anderen Betriebsbedingungen der Maschine ver- Leistungen mit einer konstanten Drehzahl von änderlich sein. 1200 U/min und einem Luft-Brennstoff-Verhältnis

Während des Ansaughubes jedes Kolbens, bei dem von 20:1 und 17:1 eine kleinste Zündzeitpunktsein Einlaßventil durch die zuvor beschriebene Vorverlegung für bestes Drehmoment entsprechend Ventilsteuerung mit einem bestimmten Hub geöffnet 55 den Angaben in Fig. 10. Die überraschende Verwird, herrscht in der Ansaugkammer und in den Ein- besserung im Betrieb der Maschine ist in den graphilaßkanälen des Zylinderkopfes nahezu atmosphäri- sehen Darstellungen der F i g. 6 und 7 erläutert. Bei scher Druck, während der Druck im Zylinder unter- üblichen Maschinen ergeben sich sehr starke Ändehalb einer Atmosphäre liegt, wobei dieser Druck von rungen der Brenngeschwindigkeit bei aufeinanderdem Ventilhub abhängig ist. Bei völlig geschlossenem 60 folgenden Arbeitstakten, wenn mit magerem Gemisch Einlaßventil kann der Druck im Zylinder beim gefahren wird. Bei der erfindungsgemäßen Maschine Ansaughub auf 0,1 Atm absinken. Dieser Wert liegt werden diese Änderungen beträchtlich verringert. In weit unter dem kritischen Druck, so daß das in den Fig. 6 sind mehrere Diagramme einer üblichen Otto-Zylinder eintretende Gemisch von dem Öffnungs- Brennkraftmaschine mit Drosselregelung und normaquerschnitt des Einlaßventils abhängt. Die Änderung 65 lern Ventilhub bei mittlerer Drehzahl dargestellt, wodieses Öffnungsquerschnitts regelt somit die Zufuhr bei ein Luft-Brermstoff-Verhältnis von etwa 20:1 des Gemisches zu den einzelnen Zylindern und damit gefahren wurde. Die Kurven-, E und C sind Diadie Leistung. gramme bei großer, mittlerer und kleiner Leistung

und wurden mit sehr kurzem Abstand aus einer kleinen Anzahl von Arbeitstakten gemittelt. Die Unterschiede der Diagrammflächen zeigen bedeutende Unterschiede der Leistung infolge der unterschiedlichen Verbrennung während der einzelnen Takte. Die hierdurch bedingten Schwingungen in der Maschine machen unter diesen Betriebsbedingungen einen zufriedenstellenden Betrieb praktisch unmöglich. Zum Vergleich sind ähnliche Diagramme bei einer erfindungsgemäßen Maschine unter gleichen Betriebsbedingungen dargestellt. Die entsprechenden Kurven D, E und F zeigen eine weitgehende Übereinstimmung. Die einzigen Unterschiede liegen im Bereich der Spitzendrücke bei kleinem Zylindervolumen. Diese Unterschiede haben jedoch für die Gesamtfläche keine wesentliche Bedeutung. Die Diagramme zeigen, daß unter den angegebenen Bedingungen mit der erfindungsgemäßen Maschine ein ruhiger Lauf erzielt wird.

In F i g. 8 ist das Luft-Brennstoff-Verhältnis unter Berücksichtigung des Gewichtes über dem mittleren Bremsdruck einer Prüfmaschine nach der Erfindung dargestellt, die mit 1200 U/min betrieben wurde. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis betrug 20: 1 und konnte in dem Bereich zwischen 2,1 und 7,0 kg/cm² mittleren Bremsdruck gefahren werden. Wenn es auch möglich ist, unterhalb 2,1 kg/cm² mittleren Bremsdruck bis zur Leistung Null mit diesem Luft-Brennstoff-Verhältnis zu fahren, hat sich eine leichte Anreicherung des Gemisches auf ein Luft-Brennstoff-Verhältnis von 17 : 1 als zweckmäßig erwiesen, da der Anteil an schädlichen Bestandteilen der Abgase verringert wird. Oberhalb 7 kg/cm² mittleren Bremsdruck ist eine Anreicherung des Gemisches zweckmäßig, um die Maximalleistung der Maschine zu erreichen. Diese Betriebsbedingung herrscht jedoch nur zu einem sehr kleinen Anteil der Gesamtbetriebszeit, wenn eine große Beschleunigung oder eine große Leistung der Maschine verlangt wird.

Wenn eine erfindungsgemäße Maschine in dem angegebenen Leistungsbereich mit konstanter Drehzahl mit den angegebenen Luft-Brennstoff-Verhältnissen betrieben wurde, wurde festgestellt, daß nahezu optimaler Betrieb erreicht wurde, wobei der Zündzeitpunkt auf einen festen Wert eingestellt war. Der Grund für diese Tatsache wird durch F i g. 9 erläutert, aus der zu ersehen ist, daß bei Verwendung der Erfindung die kleinste Zündzeitpunkt-Vorverlegung bei bester Drehmomententwicklung verhältnismäßig konstant bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 20:1 über den mittleren Leistungsbereich ist und daß er scharf bei großen Leistungen und mittelmäßig bei geringen Leistungen ansteigt. Diese Zunahmen können jedoch ausgeglichen werden, indem das Luft-Brennstoff-Verhältnis in diesen Bereichen herabgesetzt wird, wie dies die 17:1-Linie für das Luft-Brennstoff-Verhältnis in F i g. 9 zeigt.

Unter Verwendung dieser Erkenntnisse ist es möglich, ein erwünschtes Verhalten der Maschine mit allein von der Maschinendrehzahl abhängiger Zünd-Zeitpunkteinstellung zu erhalten, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend dem Verlauf der Kurven in F i g. 8 gewählt wird. Dies steht im deutlichen Unterschied zu üblichen drosselgesteuerten Maschinen, die zusätzlich zu der üblichen Vorverlegung des Zündzeitpunktes mit wachsender Maschinendrehzahl im allgemeinen eine zusätzliche Vorverlegung bei Teillastbetrieb abhängig von einer vakuumbetätigten Einrichtung erfordern, um einen zufriedenstellenden Betrieb zu ergeben.

Die erfindungsgemäße Maschine und ihre Betriebsführung zeitigen mehrere Vorteile, die alle durch die erhöhte Brenngeschwindigkeit bedingt sind und durch die dadurch gegebene Beseitigung unkontrollierbarer Änderungen zwischen einzelnen Arbeitstakten bei armem Gemisch. Bei mittlerer und niedriger Leistung erfolgt eine bessere Verbrennung des Gemisches zu einer Zeit, wo sich der Kolben in der oberen Mittellage befindet, also die Kraftübertragung besonders wirksam ist. Ferner ergibt sich eine Absenkung der Abgastemperaturen und eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs. Die verringerten Abgastemperaturen verbessern die Bedingungen der Abgasanlage und des Schalldämpfers. Ein Überschuß an Sauerstoff ist während des Arbeitsspiels vorhanden und tritt auch im Auspuff auf, wodurch der Ausstoß von Kohlenoxyd verringert wird. Ebenfalls werden Stickstoffoxyde in den Abgasen verringert. Die Vorverlegung des Zündzeitpunktes für beste Drehmomentausbeute der Maschine wird wesentlich verringert gegenüber üblichen Maschinen. Die Klopfempfindlichkeit der Maschine ist ebenfalls herabgesetzt. Falls gewünscht, kann eine zusätzliche Zündzeitpunktverschiebung vorgesehen werden. Dies führt zu erhöhten Abgastemperaturen und hat den Vorteil, daß der überschüssige Sauerstoff in den Abgasen unverbrannte Kohlenwasserstoffe nachverbrennt, bevor diese ins Freie austreten.

Claims

Patentansprüche:

1. Otto-Brennkraftmaschine mit einer Steuerung für die Einlaßventile, die Kipphebel mit in der Längsrichtung der Kipphebel wahlweise einstellbaren Schwenkzapfen zur Einstellung des Ventilhubes zwischen einem Größt- und einem Kleinstwert enthält, wobei zumindest in den Bereichen geringen Ventilhubes der Ventilhub ausreichend klein ist, um eine wesentliche Beschleunigung und damit hochintensive Turbulenz des in den Zylinder strömenden Gemisches zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch auf Gewicht bezogen in einem wesentlichen Leistungsbereich auf mehr als 18:1 eingeregelt ist, daß in an sich bekannter Weise das in den Zylinder gesaugte Gemischvolumen unter Verzicht auf eine Ansaugdrossel durch die Änderung des Hubes des Einlaßventils bei konstanten Steuerzeiten gesteuert ist und daß der Schwenkzapfen eine Nachstelleinrichtung (55, 56) enthält, die unabhängig von der wahlweisen Einstellung des Ventilhubes die Lage des Schwenkzapfens des Kipphebels (45) verändert, um während des Betriebes Spiel in der Ventilsteuerung aufzunehmen.

2. Otto-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt unabhängig von der Leistung allein von der Maschinendrehzahl abhängig gesteuert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 109511/205