DE698428C - Internal combustion engine control - Google Patents

Description

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.Internal combustion engine control The invention relates to a control for internal combustion engines, in particular for aircraft, with for the inlet and outlet Serving valves and from these separate control bodies in the of the valves Lines to be controlled and supply of scavenging or charge air to the cylinders.

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.It is the object of the invention, the strong heating of the cylinder parts or the like and the associated operational risk of overheating to be avoided. According to the invention, this is achieved in that the control bodies are phase-shifted in this way cooperate with the valves controlled according to the work cycles of the machine, that the position of the control body has the effect of the valves as inlet or outlet valves certainly. In this way it is possible, for. B. alternately a purge air flow via the valves through the combustion chamber. The valves are used once for the inlet and the once for the outlet, so that they can never get excessively hot because the ensures sufficient cooling via this guided air flow. The invention is particularly suitable for internal combustion engines with fuel injection because with these no fuel loss occurs during the flushing process.

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.The. Control bodies are still arranged in such a way that after the valves are closed, the charge air flushes the valve chamber itself and during the discharge of the exhaust gases and possibly a short time during the Charging of the cylinder a flushing of the inside of the cylinder via the to the charging line connected valve to which takes place via the valve located on the outlet line. It is also possible, shortly beforehand, to remove residual exhaust gas through the, in the outlet line to expel the valve that opens prematurely, if necessary while maintaining a flush the remaining valve chambers. An embodiment with the for the The essential parts of the invention are shown in FIG. 1 as a sectional view and in FIG. 2 Shown as a section along the line I-I of Fig. i in plan view. The other Fig. 3 ' to 8 show the control bodies in the inlet and outlet lines at various Piston positions, while FIGS. 9 to i i show different crank circuit diagrams.

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.On the cylinder head i, which is provided with cooling fins, its combustion chamber is completed in a manner known per se by valves 2 and 3, the valve stems stored above the valve chamber 4. This valve chamber 4 has a supply and a discharge line i i and 12 to the inner chambers of the control body 9. The valves can be operated by rocker arms 5 from the camshaft 7. The valve opens against the action of a spring 6 in a manner known per se. The valve lever 5 is mounted pivotably about the pin 8. Fig. 2 shows two consecutive ones Cylinder, with the camshaft on both sides of the cylinder row at the height of the cylinder head 7 is stored, which in this embodiment is simultaneously with the the chambers having -control bodies 9 is connected.

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..The valve chambers 4, each provided with two supply line connections, open into the chambers of the control bodies 9, as can be seen from the drawing. The chambers of the control bodies themselves are in turn connected to the exhaust line 13 or the charging line 14. The control bodies 9 are arranged symmetrically to the camshaft axis, and the camshaft 7 can be mounted in these chambers in such a way that the control body together with the cams serves as a control slide for the connected supply and discharge lines. For this purpose, the control body 9 has openings io which connect the lines ii, 12 brought up to it. These line connections can be locked by the rotating camshaft. According to the invention, the control bodies 9 are arranged in relation to one another in such a way that once the outlet lines 13 and the other time the inlet lines 14 are connected to the valve chambers 4.

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.In the further FIGS. 3 to 8 are the different piston positions the various positions of the control bodies are shown. As shown in FIG the expulsion of the burnt gases begins shortly after the end of the expansion stroke. The valve 2, in this case it serves as an outlet valve, has opened: The hot gases leave the cylinder through this valve 2. They pass through the valve chambers 4 and the control body 9 from the outlet line 13 from. At the same time a Flushing the valve chambers assigned to the closed valves 3 via the Inlet line 14 and the control body 9. The purge air flow also occurs at .der Outlet side 13 off.

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.In Fig. 4 the expulsion of the burned residual gases has almost ended. In this position or shortly before, the valve 3 also opens, so that, after the inlet lines 14 are closed by the further movement of the control body 9 the residual gases via the valve 3 and the valve chamber 4 assigned to it leave the cylinder. The valves 2 and 3 are both used in this case for the Outlet.

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.In the top dead center position of the piston (Fig. 5), the control bodies 9 on the inlet line 14 switch to flushing, that is, a flow of flushing air is now generated via the valve chamber 4 assigned to valve 3 , since the two valves 2 and 3 are still open, blown through the combustion chamber and over the valve and the valve chamber 4 assigned to this valve. The purge air flow then emerges from the outlet line 13.

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.With the intake stroke now beginning (Fig. 6) are the outlet lines 13 closed by the control body 9, and now via the two as inlet valves working valves 2 and 3 can simultaneously, since the inlet lines 14 assigned Control body 9 release the inlet lines 14, -start the charging of the cylinder.

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.The valves are in the compression stroke that is now beginning (FIG. 7) 2 and 3 closed, and via .the control bodies connected to the inlet lines 14 9 an external flushing of the valve chambers 4 takes place, because the outlet lines 13 associated control body 9 are just beginning to open these outlet lines. This position is also essentially during the relaxation stroke (Fig. 8) retained, d. H. the external flushing of the chambers q: also takes place during the whole relaxation stroke. When the relaxation stroke is over, the repeats itself Position of the valves and the control body 9 according to FIG. 3, d. H. over a part of the valves, for example the valves 2, and the valve chambers assigned to them 4, the burned residual gases pass through the control bodies assigned to the outlet lines 13 9 outdoors. The .den closed valves, for example the valves 3, assigned Valve chambers 4 are then briefly flushed further.

Die Fig. 9 bis ii zeigen verschiedene Kurbelkreisschaubilder für die Umschaltung der Ventile und der als Steuerschieber ausgebildeten Steuerkörper 9.9 to ii show various crank circle diagrams for the Switching the valves and those designed as control spools Control body 9.

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.Each of the crank circle diagrams goes over two complete revolutions of the engine, d. H. over a complete working cycle. The one shown in Fig.9 The diagram shows the position of the valves and the slides assigned to them at the downward movement of the piston during the work cycle just before bottom dead center. The valves are. opened at the same time with simultaneous (opening of the control bodies. So there are both valves here to the same extent as inlet and outlet valves for claimed the gas exchange process. If you want one of the valves, for example 'thermal, more demanding, a control of the motor according to the crank circuit diagram in Fig. io. In this diagram, one valve remains with its control slide preferably closed to bottom dead center of the piston during the work cycle. The other valve with its associated control spool is just before the lower, Open dead center, so that the hottest part of the burned gases in the exhaust pipe flows off. This valve can, because it is the most thermally stressed is, with a special cooling device, for example as known with a Salt filling.

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.In the crank circuit diagram of FIG. I i the mode of operation is the Fig. Io basically included, but the control bodies are .in such a Position shown in which the purging of the valve chambers 4 takes place, namely while valves 2 and 3 are closed. This position corresponds roughly to the Fig. Y.

Claims (1)

PATRNTANSPRÜCHR: ' i. Brennkraftmaschine, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit für den Ein- und Auslaß dienenden Ventilen, von diesen getrennten Steuerkörpern in den von den Ventilen zu steuernden Leitungen und Zuführung von' Spül- oder Ladeluft zu den Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper (9) derart phasenverschoben mit den entsprechend den Arbeitstakten der Maschine gesteuerten Ventilen (2, 3) zusammenarbeiten, daßdie Stellung der Steuerkörper (9) die Wirkung der Ventile als Ein- oder Auslaßventile bestimmt. a. Brennkraftmaschine nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammern (4) nach Beendigung der Ab- gasabführung bei geschlossenem Ventil (2, 3) mittels des Steuerkörpers (9) an Eimaß- und Auslaßleitung (i q., 13) kurzzeitig angeschlossen sind. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ventil durch seinen Steuerkörper (9) nach Beendigung der Abgasabführung an die Einlaß- und an die Auslaßleitung angeschlossen ist, so daß eine Durchspülung des Zylinderkopfes erfolgt. q.. Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis 3, .dadurch gekennzeichnet, daß bei in Reihe angeordneten Zylindern die Nockenwelle (7) zwischen den Zylindern als geschlitzter Hohlzylinder (9) ausgebildet ist, welcher jeweils Lade- oder -Auspuffleitung mit den nebeneinanderliegenden Ventilen zweier Zylinder verbindet.PATENT CLAIMR: 'i. Internal combustion engine, in particular for aircraft, with valves serving for inlet and outlet, control bodies separate from these in the lines to be controlled by the valves and supply of 'scavenging or charge air to the cylinders, characterized in that the control bodies (9) are so out of phase with the valves (2, 3) controlled according to the work cycles of the machine, so that the position of the control bodies (9) determines the effect of the valves as inlet or outlet valves. a. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the valve chambers (4) after completion of the exhaust gas outlet with the valve closed (2, 3) (13 i q.,) Are connected for a short time by means of the control body (9) at Eimaß- and outlet conduit. 3. Internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that each valve is connected by its control body (9) to the inlet and outlet lines after the exhaust gas discharge has ended, so that the cylinder head is flushed through. q .. Internal combustion engine according to claims i to 3, characterized in that, when the cylinders are arranged in a row, the camshaft (7) between the cylinders is designed as a slotted hollow cylinder (9), each of which has a loading or exhaust line with the adjacent valves of two cylinders connects.