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Brennkraftmaschinensteuerung Die Erfindung betrifft eine Steuerung
für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit für den Ein- und Auslaß
dienenden Ventilen und von diesen getrennten Steuerkörpern in den von den Ventilen
zu steuernden Leitungen und Zuführung von Spül- oder Ladeluft zu den Zylindern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die starke Erwärmung -der Zylinderteile
o. dgl. und` deren damit verbundene betriebsgefährdete überhitzung zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Steuerkörper derart phasenverschoben
mit den entsprechend den Arbeitstakten der Maschine gesteuerten Ventilen zusammenarbeiten,
daß die Stellung der Steuerkörper die Wirkung der Ventile als Ein- oder Auslaßventile
bestimmt. Auf diese Weise gelingt es, z. B. abwechselnd über die Ventile einen Spülluftstrom
durch den Verbrennungsraum zu führen. Die Ventile dienen also einmal für den Ein-und
einmal für den Auslaß, so daß diese niemals unzulässig heiß werden können, da der
über diese geführte Luftstrom für eine ausreichende Kühlung sorgt. Die Erfindung
ist besonders geeignet für Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung, weil
bei diesen während des Spülvorganges kein Brennstoffverlust eintritt.
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Die. Steuerkörper sind noch derart angeordnet, daß, nachdem die Ventile
geschlossen sind, rriit Hilfe der Ladeluft eine Durchspülung,der Ventilkammer selbst
und während des. Ausstoßes der Abgase und gegebenenfalls kurze Zeit während der
Aufladung des Zylinders eine Durchspülung des Zylinderinneren über das an die Ladeleitung
angeschlossene Ventil zu dem über das an der Auslaßleitung liegende Ventil erfolgt.
Weiterhin ist es möglich, kurz vorher Abgasreste durch das ,sich in der Auslaßleitung
vorzeitig öffnende Ventil auszustoßen, gegebenenfalls unter Beibehaltung einer Durchspülung
der übrigen Ventilkammern.
Ein Ausführungsbeispiel mit den für die
Erfindung wesentlichen Teilen ist in Fig. i als Schnitt in Ansicht und'in Fig. 2
als Schnitt nach Linie I-I- der Fig. i in Aufsicht gezeigt. Die weiteren Fig. 3'
bis 8 zeigen die Steuerkörper in den Ein- und Auslaßleitungen bei verschiedenen
Kolbenstellungen, während die Fig. 9 bis i i verschiedene Kurbelkreisdiagramme darstellen.
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Auf dem mit Kühlrippen versehenen Zylinderkopf i, dessen Verbrennungsraum
in an sich bekannter Weise durch Ventile 2 und 3 abgeschlossen ist, sind die Ventilschäfte
oberhalb der Ventilkammer 4 gelagert. Diese Ventilkammer 4 besitzt eine Zu- und
eine Ableitung i i und 12 nach den inneren Kammern der Steuerkörper 9. Die Ventile
können durch Kipphebel 5 von der Nockenwelle 7 aus betätigt werden. Das Ventil öffnet
sich in an sich bekannter Weise gegen die Wirkung einer Feder 6. Der Ventilhebel
5 ist schwenkbar um den Zapfen 8 gelagert. Die Fig. 2 zeigt zwei aufeinanderfolgende
Zylinder, wobei beiderseits der Zylinderreihe in Höhe des Zylinderkopfes die Nockenwelle
7 gelagert ist, die in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig mit den die Kammern
aufweisenden -Steuerkörpern 9 verbunden ist.
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Die jeweils mit zwei Zuleitungsanschlüssen versehenen Ventilkammern
4 münden in die Kammern der Steuerkörper 9,- wie dies aus der Zeichnung zu erkennen
ist. Die Kammern der Steuerkörper selbst stehen ihrerseits mit der Auspuffleitung
13 oder der Ladeleitung 14 in Verbindung. Die Steuerkörper 9 sind dabei symmetrisch
zur Nockenwellenachse angeordnet, und die Nockenwelle 7 kann in diesen Kammern gelagert
sein, und zwar derart, daß der Steuerkörper zusammen mit den Nocken als Steuerschieber
für die angeschlossenen Zu- und Ableitungen dient. Zu diesem Zweck besitzt der Steuerkörper
9 Öffnungen io, welche die bis an diesem herangeführten Leitungen i i, 12 verbinden.
Durch die umlaufende Nockenwelle können diese Leitungsanschlüsse verriegelt werden.
Gemäß der Erfindung sind dabei .die Steuerkörper 9 so zueinander angeordnet, daß
einmal die Auslaßleitungen 13 und das andere Mal die Einlaßleitungen 14 mit den
Ventilkammern 4 verbunden sind..
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In den weiteren Fig. 3 bis 8 sind zu den verschiedenen Kolbenstellungen
die verschiedenen Stellungen der Steuerkörper dargestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt
ist, beginnt kurz nach Ende des Expansionshubes der Ausschub der verbrannten Gase.
Das Ventil 2, -in diesem Fall dient es als Auslaßventil, hat sich geöffnet: Die
heißen Gase verlassen den Zylinder über dieses Ventil 2. Sie treten über die Ventilkammern
4 und die Steuerkörper 9 aus der Auslaßleitung 13 aus. Gleichzeitig erfolgt eine
Durchspülung der den geschlossenen Ventilen 3 zugeordneten Ventilkammern über die
Einlaßleitung 14 und die Steuerkörper 9. Der Spülluftstrom tritt ebenfalls an .der
Auslaßseite 13 aus.
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In Fig. 4 ist der Ausschub der verbrannten Restgase beinahe beendet.
In dieser Stellung oder kurz vorher öffnet sich .das Ventil 3 ebenfalls, so daß,
nachdem die Einlaßleitungen 14 durch die Weiterbewegung der Steuerkörper 9 geschlossen
werden, die Restgase über das Ventil 3 und die diesem zugeordnete Ventilkammer 4
den Zylinder verlassen. Die Ventile 2 und 3 dienen in diesem Fall beide für den
Auslaß.
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In .der oberenTotpunktstellung desKolbens (Fig. 5) schalten an der
Einlaßleitung 14 die Steuerkörper 9 auf Durchspülung um, d. h. über die dem Ventil
3. zugeordnete Ventilkammer 4 wird jetzt ein .Spülluftstrom, da die beiden
Ventile :2 und 3 noch geöffnet sind, durch den Verbrennungsraum und über das Ventile
und die diesem Ventil zugeordnete Ventilkammer 4 hindurchgeblasen. Der Spülluftstrom
tritt dann aus der Auslaßleitung 13 aus.
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Bei dem jetzt beginnenden Ansaugehub (Fig. 6) sind die Auslaßleitungen
13 durch die Steuerkörper 9 geschlossen, und über die beiden jetzt als Einlaßventile
arbeitenden Ventile 2 und 3 kann gleichzeitig, da die den Einlaßleitungen 14 zugeordneten
Steuerkörper 9 die Einlaßleitungen 14 freigeben, die Aufladung des Zylinders -beginnen.
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Bei dem jetzt beginnenden Verdichtungshub (Fig. 7) sind die Ventile
2 und 3 geschlossen, und über .die an die Einlaßleitungen 14 angeschlossenen Steuerkörper
9 erfolgt eine äußere Durchspülung der Ventilkammern 4, .da die den Auslaßleitungen
13 zugeordneten Steuerkörper 9 diese Auslaßleitungen gerade zu öffnen beginnen.
Diese Stellung wird auch im wesentlichen während des Entspannungshubes (Fig. 8)
beibehalten, d. h. die äußere Durchspülung der Kammern q: erfolgt auch während .des
ganzen Entspannungshubes. Ist der Entspannungshub beendet, so wiederholt sich die
Stellung der Ventile und der Steuerkörper 9 gemäß der Fig. 3, d. h. über einen Teil
der Ventile, beispielsweise die Ventile 2, und die ihnen zugeordneten Ventilkammern
4 treten die verbrannten Restgase über die den Auslaßleitungen 13 zugeordneten Steuerkörper
9 ins Freie. Die .den geschlossenen Ventilen, Beispielswiese den Ventilen 3, zugeordneten
Ventilkammern 4 werden dann noch kurzzeitig weiter durchgespült.
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Die Fig. 9 bis ii zeigen verschiedene Kurbelkreisschaubilder für die
Umschaltung
der Ventile und der als Steuerschieber ausgebildeten
Steuerkörper 9.
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Jedes der Kurbelkreisschaubilder geht über zwei vollständige Umdrehungen
des Motors, d. h. über einen vollständigen Arbeitskreislauf. Das in Fig.9 dargestellte
Schaubild zeigt die Stellung der Ventile und der ihnen zugeordneten Schieber bei
der Abwärtsbewegung des Kolbens während des Arbeitstaktes kurz vor unterem Totpunkt.
Die Ventile werden. zu gleicher Zeit geöffnet bei gleichzeitiger (Öffnung der Steuerkörper.
Es werden hier also beide Ventile in gleichem Maße als Ein- und Auslaßventile für
den Gaswechselvorgang beansprucht. Will man eines der Ventile, beispielsweise' thermisch,
höher beanspruchen, so kann eine Steuerung des Motors gemäß dem Kurbelkreisschaubild
in Fig. io erfolgen. In diesem Schaubild bleibt das eine Ventil mit seinem Steuerschieber
während des Arbeitstaktes vorzugsweise bis zum unteren Totpunkt des Kolbens geschlossen.
Das andere Ventil mit seinem zugeordneten Steuerschieber wird kurz vor unterem,
Totpunkt geöffnet, so daß über dieses der heißeste Teil der verbrannten Gase in
die Abgasleitung abströmt. Dieses Ventil kann, da es thermisch am höchsten beansprucht
wird, mit einer besonderen Kühleinrichtung, beispielsweise wie bekannt mit einer
Salzfüllung, versehen werden.
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In dem Kurbelkreisschaubild der Fig. i i ist die Wirkungsweise der
Fig. io grundsätzlich enthalten, jedoch sind die Steuerkörper .in einer solchen
Stellung gezeigt, bei der die Durchspülung der Ventilkammern 4 erfolgt, und zwar
während die Ventile 2 und 3 geschlossen sind. Diese Stellung entspricht etwa der
Fig. y.