EP0369461A1 - Internal-combustion engine with at least one rotary valve per cylinder - Google Patents
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- EP0369461A1 EP0369461A1 EP89121302A EP89121302A EP0369461A1 EP 0369461 A1 EP0369461 A1 EP 0369461A1 EP 89121302 A EP89121302 A EP 89121302A EP 89121302 A EP89121302 A EP 89121302A EP 0369461 A1 EP0369461 A1 EP 0369461A1
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- F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
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Definitions
- the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- An internal combustion engine of this type is the subject of the applicant's earlier patent application PCT / EP 88/00411.
- the injection nozzle is mounted in the ball of the rotary valve, the injection pump being attached to the upper part of the cylinder cover. This results in a relatively large and bulky design for the internal combustion engine. The supply of the injection medium to the injection nozzle is also not easy.
- the invention has for its object to design an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that the supply of the injection medium to the injection nozzle is facilitated while ensuring a small and compact design.
- the injection pump is mounted in the spherical control body or is integrated therein.
- the configuration according to the invention thus also leads to a significant simplification of the construction, as a result of which the production costs can be significantly reduced. Because of the small and compact design, the internal combustion engine can also be more easily integrated into vehicles and machines driven by it, so that there is also an enlarged area of application for the internal combustion engine according to the invention.
- the internal combustion engine shown only partially in FIG. 1 and designated 1 has a cylinder head cover 2 with an upper part 2.1 and a lower part 2.2. Between the top 2.1 and the lower part 2.2 rotatably supports the rotary ball valve 3. In the cylinder block 4 lying below the lower part 2.2, a piston 6 is displaceably guided in a bushing 5.
- the upper part 2.1 is detachably connected to the lower part 2.2 and the underlying cylinder block 4 by means of clamping screws.
- the upper part 2.1 has a dome-shaped counter surface 10.1 on the inside and in the lower part 2.2 a spherical ring-shaped counter surface 10.2 is arranged at the upper end of the combustion chamber. Cooling channels are provided in the cover 2, which are connected to the cooling channels 9 of the cylinder block 4 on its cylinder head surface.
- the piston 6 has a preferably rotationally symmetrical end face 7, which, however, can also be designed differently depending on the aspects of combustion technology.
- an annular sealing strip 12 is inserted, which is supported against the bottom of the groove 11 and against the spherical surface 13.
- the one-piece rotary valve 3 consists of two gas-tight welded spherical half-shell parts, to each of which a tubular bearing pin 14a and 14b is welded centrally on opposite sides or can be connected in some other way to the spherical half-shell parts.
- the parts which complement one another to form a hollow ball in the equatorial seam 15.1 are penetrated by two elbow-shaped control channels 16 and 17, the ends of which open in a form-fitting manner in control openings 18 of the ball body 15, the end of one or both of the tubular bearing journals 14a and 14b being coaxial in this way enforce that at least on one side, here on the output side (output control channel 17), each of the outer circumferential surface of the control channel and an inner circumferential surface of the journal 14a, 14b delimited quarter-circular cooling channels 8.1, 8.2 are formed, which are connected to the cavity 8 of the spherical body 15 are.
- the bearing pin 14b also has one on its outer surface che flange ring-like radially outwardly extending annular projection with an attached ring gear 19 with radially extending teeth, which is arranged outside the bearing opening and is driven by the rotary valve 3, not shown, uniformly by the drive shaft, also not shown.
- the outer circumferential surface of the other bearing pin 14a also has a flange-like, radially extending, annular projection.
- the projection is arranged outside of the opening in the bearing and lies against the end face of the cover 2 with a slide ring or the like.
- Both journals 14a, 14b can communicate with the cooling channels of the cylinder block 4.
- the rotary ball valve 3 is supported by means of its journals 14a and 14b in cylindrical bearing openings 21a, 21b, which are each half in the upper part 2.1 and half in the lower part 2.2, in order to enable the mounting of the rotary ball valve 3.
- the rotary ball valve 3 is rotatably supported in the bearing openings 21a, 21b with the interposition of rotary bearings 22.
- Shaft seals arranged on both sides ensure a secure seal between the gas, coolant and lubricant-carrying channels.
- the axial rotation of the rotary slide valve 3 takes place via the ring gear 19, which is axially fixed on the bearing journal 14b between a shoulder of the bearing journal 14b and an outer retaining ring and with axial bearing elements 24 on both sides - here axial bearings with compensating disks - with little running play between opposing sliding surfaces of the cover 2 and a cap 25 fastened to it on the end face, wherein here a flange half of the cover and a flange half of the cap 25 form a cavity for the gearwheel 19.
- the rotary valve 3 is not shown th drive shaft via transmission members, also not shown, which are in engagement with the ring gear 19, driven uniformly in such a way that only the gas inlet and, after compression and ignition of the mixture, the gas outlet communicates with the combustion chamber, that is to say with the cylinder, via the control channels 16, 17 .
- the flow directions in the control channels 16, 17 are indicated by arrows.
- the rotary ball valve 3 can be used both in connection with four-stroke as well as in connection with two-stroke internal combustion engines with an appropriate arrangement of the gas channels.
- the rotary ball valve 3 can be made in one or more parts and can consist of metallic or ceramic or composite materials, depending on the requirements of the respective field of application.
- the rotary ball valve 3 can also be part of a single-cylinder or multi-cylinder engine. Its field of application is therefore not limited to the type described. Other designs of the piston 6 and the cylinder cover 2 are also possible in accordance with the respective requirements of the configuration of the combustion chamber to be selected. It is particularly noteworthy that it can also be used for in-line engines without having to change the other components such as cylinder block 4 and crank mechanism. It is provided that a rotary ball valve 3 is arranged above each cylinder, the axis of rotation of which extends transversely to the direction in which the cylinders line up. A height that is lower than that of poppet valves can be achieved. In addition, spatial shapes of the combustion chamber can be formed which, from the point of view of combustion technology, approach the optimum.
- the use of a ball 15 as a control body brings unexpected advantages. Simple components can be used, so that production is inexpensive.
- the rotationally symmetrical components of the rotary valve have no local accumulations of material, so that the control body cannot be warped due to the effects of temperature changes and different heat loads.
- the spatial shape of the rotary valve 3 remains uniform.
- the sealing ring 12 pressing against the spherical surface 13 can be made of different materials, e.g. B. made of ceramic, because the control body experiences no dimensional changes.
- Additional lubrication can be dispensed with in the case of the ball rotary slide valve 3 if the ball surface 13 only rests on the sealing edge of the sealing ring 12.
- the gap 20 between the spherical surface 13 and counter surfaces in the cylinder head can be approximately 0.08 to 0.2 mm.
- the control body and the sealing ring 12 can, for. B. consist of ceramic materials.
- a metal ball 15 can also be used with ceramic materials such. B. plasma spraying.
- the rotary valve arrangement according to the invention can be optimally cooled because the spatial shapes of the components are simple. Bulk accumulations are missing. This favors the production of the parts from ceramic materials. The introduction of pressure force during the compression process is extremely favorable for the ball 15 due to the shape of the arch. The production of the spherical shape is particularly simple and straightforward compared to a cylindrical shape.
- the injection pump is also advantageously affected by these favorable conditions. For this reason, the bearing lubrication is also easy.
- the combustion chamber or cover 2 can be kept very small, in particular if the surface of the piston 6 is dome-shaped and the radius of the dome surface is adapted to the radius of the ball 15.
- the sealing ring 12 can be tilted from the plane parallel to the rotary valve rotation axis in order to generate relative speed differences at the sealing edge of the rotary valve ball sealing ring by different spherical segment circumferences and thus to enable the seal to rotate about its axis of rotation, which leads to an increased service life and sealing ability of the seal.
- the sealing ring 12 can also act at the areas closest to the rotary slide ball bearings with different spring forces on the rotary slide ball, which cause a difference in frictional force on the sealing edge of the rotary slide ball sealing ring and thus, due to the torque, cause the seal to rotate about its axis of rotation, which also results in an increased service life and sealing ability the seal leads.
- the injection device generally designated 26, comprises, as a high-pressure injection pump 27 in particular, an axial piston pump, the working chamber 28 of which through pressure channels with an injection nozzle 29 is connected, which can be closed by a closure member which opens in the presence of a certain injection pressure.
- the piston 31 of the injection pump 27 is arranged parallel to the axis of rotation 32 of the rotary slide valve 3, namely at a radial distance a such that the injection pump 27 is located outside or on the circumference of an imaginary envelope aligned with the bearing pins 14a, 14b.
- the injection pump 27 is thus arranged in the secantial section of the spherical body 15, which rises radially above the bearing journals 14a, 14b.
- the piston arrangement of the injection pump 27, generally designated 33 protrudes from the ball 15 with its drive-side end, wherein it extends into an annular free space 34, which is provided in the transition region between the ball body 15 and the bearing journal 14b and is delimited by the inner peripheral wall of the cover 2 is.
- the injection pump 27 protrudes axially parallel to the axis of rotation 32 from a radial end face 35 of a ring shoulder 36, which is delimited on the circumference by a rotationally symmetrical cylinder surface 37 and represents a lateral shoulder of the spherical body 15 with a triangular cross section.
- the bearing length for the piston arrangement 33 in the spherical body 15 can be effectively extended by means of this ring extension 36.
- the piston arrangement 33 consists of two parts arranged axially next to one another, namely the piston 31 and a roller tappet 38 with a roller 39, which is freely rotatably mounted on a cross pin 41 which is round in cross section and which supports the legs or the wall 42 of the forked or pot-shaped roller tappet 38 grasped in bores and stored therein.
- the roller tappet 38 bears on its side facing the spherical body 15 against the associated end face of the piston 31, the control sections at its other end facing the injection nozzle 29 and inner end having control edges extending transversely to its circumferential direction, here parallel to the longitudinal axis 43 of the piston 31 44, which with cooperate with the openings of radial feed fuel passage portions 45 in a manner to be described.
- the control part generally designated 46, contains the working surface of the piston 31 on the front side, with which the piston 31 generates the pump pressure when it is displaced into the spherical body 15.
- the shaft of the piston 31 carrying the control part 46 is guided in the cylinder bore of a pump sleeve 47 which is inserted in a blind bore 48 which extends parallel to the piston arrangement 33 and in the inner wall of which an annular groove 51 is machined in the area of the working chamber 28 and which is filled with a fuel Supply channel 50 is connected and the fuel channel sections 45 open.
- the injection pump 27 is assigned an injection quantity adjusting device, generally designated 61, with the following parts, which can best be seen in FIG. 2, namely a part 62 surrounding the suction-side bearing journal 14b here, on the wall 62 of the cover 2 surrounding the annular space 34 axially to the axis of rotation 32 a drive device A, shown in simplified form, with an axially displaceable injection quantity adjustment ring 63, a regulating sleeve 64 arranged coaxially to the longitudinal axis 43 of the piston arrangement 33, which is axially displaceably mounted in an outer, enlarged diameter section 48.1 of the blind bore 48 and with a radially outer slide 65 in an inner, rotationally symmetrical circumferential groove 66 of the adjusting ring 63 is held axially immovable relative to the latter, and a displacement-twist connection 67 between the control sleeve 64 and the piston 31, which on the one hand allows an axial displacement of the piston 31, but a relative rotation of the Prevents piston 31 relative to
- This connection 67 is formed by a control bolt 69 which transversely engages the control sleeve 64 in oblique or curved guide slots 68 and which engages the fork end 71 of the piston 31 which faces the roller tappet 38 and which engages in the control sleeve 64 in the existing transverse groove 70.
- the roller tappet 38 is axially displaceably mounted in the control sleeve 64, the cross bolt 41 engaging the radially inner wall of the control sleeve 64 in a longitudinal slot 72 and axially displaceable in a longitudinal groove 73 on the circumference of the bearing pin 14b, whereby the roller tappet 38 and also the Control sleeve 64 is axially displaceable independently of one another, but is secured against rotation.
- the drive device A is formed by a worm drive.
- the adjusting ring 63 has at one point on its outer circumference an axially arranged groove 63a, into which the spring 63b of a worm gear segment 63c engages, which can preferably be attached to the circumferential surface of the adjusting ring 63 with correspondingly shaped contact surfaces and axially in a manner not shown in the cylinder head cover 2 is held.
- a worm 63d mounted in the cylinder head cover 2 with a rotary shaft and bearing points arranged on both sides of the worm toothing is arranged tangentially to the adjusting ring 63 and, with its worm toothing, is in engagement with a toothing on the outer circumference of the worm wheel segment 63c.
- the unit formed in this way is preferably integrated in the cylinder head cover 2.
- the adjusting ring 63 is in its on the inner peripheral wall 2.3 of the Cylinder head cover 2 stored position guided by two or more diametrically or star-shaped opposite sliding bolts 63e, which are inserted into holes 63f of the wall of the cylinder head cover 2 and border in sliding grooves 63g with a helical pitch in the outer peripheral surface of the adjusting ring 63.
- the injection nozzle 29, which is preferably arranged in the axial plane of the injection pump 27, is oriented radially with respect to the center 74 of the spherical body 15, and is inclined by the angle w relative to the plane of rotation of the rotary ball valve 3 which intersects the center point.
- the nozzle holding body 75 containing the injection nozzle 29 supports an axially displaceable nozzle needle 76 which is biased from the inside against the nozzle opening 29.1 by a compression spring 77.
- the nozzle holding body 75 is immovably inserted with respect to its longitudinal axis in a stepped blind bore 78 which is inclined in accordance with the angle w, whereby it approximately closes with the spherical surface 13 and rests against the shoulder of the blind bore 78 with a shoulder 79, one of which is used to secure it against rotation Shoulder 79 axially projecting anti-rotation pin 81 is provided.
- the compression spring 77 At the bottom of the blind bore 78 is supported the compression spring 77 which, by means of a spring plate 82, prestresses the nozzle needle 76 with its conical closure end projecting into the nozzle opening 29.1 against the nozzle opening 29.1, and thus normally closes the injection nozzle 29.
- the nozzle needle 76 has two cylindrical longitudinal sections 83, 84, of which the longitudinal section 83 facing away from the nozzle opening 29.1 is axially displaceably mounted in a guide bore in the nozzle holding body 75 and the front longitudinal section 84 tapered by means of a shoulder 85 moves radially in one between the two Extends nozzle opening 29.1 and the guide bore extending bore section 86 of the nozzle holder body 75, which is connected to the working space 28 by means of generally designated 87, in the present embodiment penetrating the shoulder 79 channel sections.
- Nozzle holding body 75 extends at a distance of only a few mm next to the working space 28, the injection pump 27, so that the length of the or the channel sections 87 extending between the working space 28 and the annular channel 86 is also only a few mm.
- the functional parts of the injector 29 and also of the injection pump 27 are arranged in material projections 91, 92, which are radially inward from the inner wall 93 of the spherical body 15.
- the material approaches 91, 92 merge into one another, a cooling channel section extending in the circumferential direction being provided between the material approach 91 of the injection pump 27 and the shell wall of the spherical body 15.
- the material attachment 92 of the injection nozzle 29 can pass into the wall 94 of the inlet control channel 16 facing it at its radially inner end.
- the cavity between the material attachments 91, 92 and the wall 94 is fluidly connected as a cooling channel section 8.3 to the cooling channels 8.1, 8.2.
- the material approach 92 of the injection nozzle 29 is at a distance from the wall 95 of the outlet control channel 17 facing it, which results in a cooling channel section 8.4 which is part of a cooling channel section 8.5 surrounding the outlet control channel 17 and which is connected to the cooling channels 8.1, 8.2 is.
- the material approach 92 of the injection nozzle 29 is surrounded on the largest sections of its circumferential surface by cooling channel sections and is thus excellently cooled.
- a small hollow base 96 is arranged on the lower cover part 2.2, in which extends a cooling channel section 8. 6 surrounding the passage between the piston chamber and the rotary ball valve 3, which section corresponds to the associated section the annular wall 62 surrounding the annular free space 34 and thus the assigned area of the injection pump 27 is able to cool effectively from the outside.
- the injection pump 27 is cooled by the cooling channel section 8.3 and the supplied combustion air by means of the wall 94 of the inlet control channel 16 or the wall of the bearing journal 14b, so that an effective cooling of the injection pump 27 also proceeds from here.
- a cooling channel section 8.7 is provided between the walls of the inlet control channel 16 and the annular extension 36, which is connected to the coolant cavity 8 and to the associated coolant channel sections 8.1, 8.8.
- a cooling channel section 8.8 which contributes to cooling the wall 93, the injection pump 27 and the nozzle 29.
- the individual cooling duct sections are connected to the cooling duct circuit extending within the rotary ball valve 3 in such a way that effective cooling takes place, compare the flow arrows shown.
- the cooling duct section 8.6 extending in a ring around the cylinder axis is connected to the cooling ducts 9 running in the cylinder block 4 through at least one opening 8.9 in the bottom wall facing the cylinder block 4.
- the spherical body 15 is exposed to high temperatures during operation of the internal combustion engine, which act on it from the combustion chamber. Inadmissibly high thermal loads lead to surface damage and warpage.
- the spherical body 15 is connected to the cooling circuit of the engine, the cooling channels 9 of which emerge from the cylinder head surface and are connected via the openings 8.9 to the cooling channels of the cylinder head cover 2 already mentioned.
- the liquid coolant passes from the annular cooling channel section 8.6 surrounding the combustion chamber 125 to an annular channel 8.10 surrounding the bearing journal 14a, from which the coolant passes through the cooling channel 8.1 running axially in the journal 144 into the cavity 8 of the spherical body 15 and then through the likewise axial cooling channel 8.2 in the journal 14a to an outside next to the Ring channel 8.10 arranged ring channel 8.11 arrives, from which an axial line connection LA starts at the left end of the cylinder head cover 2, through which the coolant flows out in the circuit.
- the bearing journal 14a is specially designed.
- the annular space located between the journal wall 14c and the outlet control channel wall 17a is divided by longitudinal webs 98 into a plurality of longitudinal channels, preferably an even number and the same size, with four being offset by 90 ° to one another in the present exemplary embodiment
- Longitudinal webs 98 are provided, each forming two diametrically opposite cooling channels 8.1 and 8.2.
- the ring channels 8.10 and 8.11 run at their inner ends into the cavity 8 of the spherical body. At their outer ends, they are axially delimited by an annular web 17b which connects the tubular control channel wall 17a and the tubular bearing section wall 14c to one another.
- the ring channels 8.10 and 8.11 are separated by a radial partition 99, which extends radially between the outer wall of the cylinder head cover 2 to the bearing section wall 14c and has a small clearance or gap from it as a running clearance, which can be approximately 0.5 mm.
- the partition 99 is part of an annular flange 100 which can be screwed onto the end face of the cylinder head cover 2 and which surrounds the free end of the bearing section 14a and is sealed against the annular web 17b by means of a shaft seal 101.
- the partition wall 99 is preferably an annular disk which is inserted in a corresponding annular recess of the annular flange in a form-fitting or non-positive manner adjacent to the contact surface of the annular flange 100.
- the number of cooling channels 8.1, 8.2 existing slots 102, 103 are provided and correspondingly assigned, in this embodiment four pieces, of which - like the cooling channels 8.1, 8.2 - the slots 102 assigned to the ring channel 8.10, taking into account the axial offset V, the slots 103 assigned to the ring channel 8.11 diametrically can face each other.
- the two input cooling channels 8.1 with associated slots 102 are diametrically opposite one another and the output cooling channels 8.2 with associated slots 103 are diametrically opposite one another.
- Such an arrangement of the coolant channels 8.1 and 8.2 should preferably be provided in order to largely prevent the bearing journal 14a and the tubular exhaust gas channel 17 from being distorted as a result of the different coolant temperatures in the coolant channels 8.1 (inlet) and 8.2 (outlet).
- the longitudinal webs 98 can extend from or be attached to the journal wall 14c or from the control channel wall 17a, and they can also protrude into the cavity 8 of the spherical body 15 if this is conducive to the flow process. As can best be seen from FIG. 3, it is advantageous to reinforce the journal wall 14c in the region of the partition wall 99 by means of an annular web 104 or bead. Because of the configuration described above, a continuous flow is possible, although the rotary ball valve 3 rotates with respect to the cylinder head cover 2.
- the fuel supply takes place through a supply line connection 105 indicated in FIG. 1, which is arranged on the outer wall of the cover 2 in the area of the ring extension 36, preferably in the radial central plane of the cylinder surface 37.
- the line connection 105 is also connected through a radial channel section an annular groove 106 connected, which is incorporated into the base of a substantially wider annular groove 107, which is open on the inner wall of the cover 2.
- a shaft seal 108 cooperating with the cylinder surface 37 is inserted for the purpose of sealing the fuel supply line against the ball cavity or the combustion chamber and the annular free space 34.
- two spaced-apart sealing lips 109 see enlarged and perspective detail in FIG.
- the elastic sealing lips 109 are arranged at the free ends of a U- or C-shaped sealing body and either due to their elasticity or by means of a tendon, for. B. a coil spring 111, biased against the cylindrical surface 37, the coil spring 111 can be embedded in the free ends of the sealing lips 109 or arranged in a circumferential groove provided for this purpose.
- the sealing body designated 113 has at least one, preferably a plurality of radial channels 114 distributed in the circumference in its web 115.
- a radial channel section 116 is arranged in the cylinder surface 37, which leads to a channel section 117 as part of the fuel supply channel 50, which extends parallel to the axis of rotation 32 in the material attachment 91 to the injection nozzle 29, and preferably on the side of the material attachment 91 facing away from the axis of rotation 32.
- This axial channel section 117 intersects the annular groove 51.
- second sealing lips 120 are arranged on the legs 119 of the sealing body 113 outside the first sealing lips 109, which are preferably directed away from one another and also interact with the cylinder surface 37.
- the cylinder surface 37 must have a correspondingly wide dimension.
- the second sealing lips 120 are arranged at the free ends of the U-shaped sealing body 113, the legs 119 carrying the first sealing lips 109 also projecting obliquely toward one another from these free ends.
- the seal of the shaft seal in the annular groove 107 can by The preferably elastic sealing body 113 is glued or pressed in.
- the sealing body 113 is reinforced by a U-shaped reinforcing part which is embedded in the elastic sealing body material in the region of the web 115 and the web walls 121 lying opposite one another.
- the function of the injection device 26 is described below.
- the fuel is drawn in by a low-pressure fuel pump (not shown) arranged on the outside of the internal combustion engine and conveyed via the line connection 105 to the annular groove 106 in the upper and lower parts 2.1, 2.2 of the cover. From here it reaches the working space 28 via the channel sections 114, 116, 117, 51 and 45.
- the roller tappet 38 which rotates around the axis of rotation 32 at a uniform angular velocity in operation with the piston arrangement 33 and the rotary ball valve 3, presses the piston 31 when the cam 54.1 overflows into the working space 28.
- the fuel which is controlled by the at least one control edge 44 on the control part 46 of the piston 31 and is still in the working space 28, now becomes through the duct sections 87 and the annular duct 86 to the nozzle opening still closed by the nozzle needle 76 29.1 funded.
- the nozzle needle 76 Due to the pressure of the fuel, the nozzle needle 76 is pushed in against the pretension of the compression spring 77, the fuel being injected axially through the nozzle opening 29.1 into the combustion chamber 125, where the combustion of the fuel-air mixture takes place in a known manner. If the fuel pressure due to the end of the stroke of the piston 31, the compression spring 77 presses the nozzle needle 76 back onto the needle seat, as a result of which the injection process is ended.
- the opening pressure of the injector 29 can be adjusted by a corresponding change in the pretension of the compression spring 77, which is done here by inserting or removing the adjusting springs 126 supporting the compression spring 77.
- Fuel which (leaks) through the guide bore into the space of the blind bore 78 receiving the compression spring 77, is returned to the axial fuel feed channel section 50, 117 via return channels 127 which essentially run on the circumference of the nozzle holding body 75 and in the present exemplary embodiment cross the pin 81 fed.
- return channels 127 which essentially run on the circumference of the nozzle holding body 75 and in the present exemplary embodiment cross the pin 81 fed.
- leaks between the piston 31 and the pump sleeve 47 are fed to the axial channel section 50, 117 through radial channels 128 and a ring channel 129 starting from a receiving ring channel.
- the injection quantity adjustment for speed adjustment takes place by turning in one of the two directions of rotation z of the worm 63d, the injection quantity adjustment ring 63 being rotated in the y direction about the axis 43 by the worm gear segment 63c which is in the rotational driving connection.
- the adjusting ring 63 is rotated, it is axially displaced in the direction x due to the engagement of the stationary sliding bolts 63e in the sliding grooves 63g, whereby the regulating sleeve 64 is axially entrained by means of the sliding piece 65, that is to say displaced in the same axial direction.
- the axial movement of the regulating sleeve 64 causes the regulating bolt 69 enclosing the guide slots 68 to rotate about the longitudinal axis 43 of the piston 31, as a result of which the piston 31 is rotated due to the engagement of the regulating bolt 69 in the transverse groove 70.
- the control edges 44 of the piston 31 and the radial channels 45 come to different overlaps, as a result of which corresponding fuel delivery quantities are set.
- the worm gear segment 63c is in this way Cylinder head cover 2 is held or mounted so that it can be rotated together with the adjusting ring 63 in the directions of rotation y, but is held in the cylinder head cover 2 in an unadjustable manner against movement in the axial directions of movement x.
- the adjusting ring 63 is axially displaceable relative to the worm gear segment 63c, which is made possible here by the parallel key connection.
- the time of injection is also dependent on the position of the injector 29 in the circumferential direction of the rotary slide valve 3 with respect to the control opening 18 of the inlet control channel 16. This position is to be determined on the basis of functional principles.
- a spindle drive comparable to the spindle drive A can be used to rotate the cam ring 54 for the purpose of adjusting the injection time, wherein an axial displacement of the cam ring 54 is not required, but only a rotation. Such a drive for the cam ring 54 is not shown.
- a further advantage of the exemplary embodiment described above is as follows: The separate arrangement of a low-pressure fuel system (LP fuel pump) and a high-pressure fuel system (HP injection pump 26) results in two structural or functional groups with inherently "stationary" states.
- LP fuel pump low-pressure fuel system
- HP injection pump 26 high-pressure fuel system
- the fuel passes from the low-pressure low-pressure fuel pump, which is arranged on the machine body, for example, into the rotary ball valve 3, which enables problem-free sealing, in particular with the shaft seal 108 according to the invention.
- the injection pump 27 and the injection nozzle 29 There is also a small, compact design and short distances between the injection pump 27 and the injection nozzle 29, as a result of which massive, thick-walled pressure line walls for maximum pressures can be realized without "breathing". In addition, pressure waves are largely avoided.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 5 and 6 differs from the previously described exemplary embodiment by a modified injection nozzle 229, while the other parts of the device remain essentially unchanged and a further description of these parts of the device is therefore not necessary.
- the injection valve 229 which is inclined by the angle w in accordance with the first exemplary embodiment, is a so-called diaphragm valve with a valve holding body 275 inserted into the existing material approach 292 in a stepped blind bore 278.
- the valve holding body 275 has a central longitudinal channel section 276 starting from its inner end , in which at the inner end of the valve holding body 275 a channel section 277, which runs parallel to the axis of rotation 32 of the rotary ball valve 3 and runs from the working space 28 of the injection pump 27, opens.
- the channel section 276 branches out with at least two Y-branching channel branches 279, 280 to form a concentric annular channel 281 on the end face of the valve holding body 275.
- a central pin 283 preferably with a round cross section.
- a disk 284 Arranged on the end face in a position covering the annular channel 281 is a disk 284 which forms the membrane of the diaphragm valve and is clamped on its outer peripheral edge by a screw part 285 countersunk in the spherical body 15 with the interposition of a sealing ring 286 against the end face of the valve holding body 275.
- the disc 284 In the presence of an injection pressure in the channel branches 279, 280, the disc 284 becomes due to the hyrostatic pressure by bending in its central region lifted off the pin 283, which creates an annular gap from which the fuel can spray out in a ring and finely divided. In order not to hinder this spraying process, the bore 287 is chamfered on the outside.
- an injection pump 327 with a modified design and a diaphragm valve 329 shown in simplified form are used, which is essentially comparable to the diaphragm valve 229 described above.
- the injection pump 327 is preferably also arranged at a distance a parallel to the axis of rotation 32 of the rotary valve 3.
- a tulip-shaped material extension 391 extends axially parallel, which at its free end merges with an extension 392 for the diaphragm valve 329, the material extensions 391, 392 extending in a bridge-like manner over a cooling space section 308.8 of the cavity 8 of the spherical body 15.
- a pump cylinder 347 is non-positively drawn into the material attachment 391, in which a piston 331 is axially displaceable through the cam ring designated here by 354.
- the piston is formed from at least two parts and is telescopic, which serves to adjust the injection quantity.
- the actual piston 331 has a flange 331.1 through which between it and the pump cylinder 347 clamped, the piston 331 surrounding compression spring 332 is biased towards its rear end against an adjusting ring 360, which can be described axially displaceably in the cylinder head cover 2, preferably in a position surrounding the rotary valve 3 indirectly or directly on the outer wall of the cylinder head cover 2 is mounted.
- the piston 331 has a coaxial guide bore 331.2, in which a connecting bolt 357 can be axially displaced, which is inserted and fastened in a transmission bolt 352 arranged on the rear side of the piston 331, for example by being pressed into the existing bore in the transmission bolt 352.
- a second compression spring 356 is clamped, the spring force of which is less than that of the compression spring 332, so that the retraction of the piston 331 and the contact of the sliding head 352.1 with the cam track 354.1 of the Cam ring 354 is guaranteed.
- the adjusting ring 360 has one or more diametrically or star-shaped radial and helically arranged sliding grooves 360.1, into which sliding pins 361 from outside engage with little movement play, which sit in radial bores 358.2 of an adjusting ring 360 surrounding the adjusting ring 360 and bearing or guiding it , which is rotatably and axially displaceably mounted on the outer wall of the cylinder head cover 2 and is axially secured by means of one or more diametrically or star-shaped sliding bolts 359 which sit in radial bores of the outer wall 2.3 and with little movement play in helically arranged sliding grooves Insert 358.1 in the adjustable bearing ring 358.
- the sliding grooves 360.1 and 358.1 in the adjusting ring 360 and in the adjusting bearing ring 358 are inclined in opposite directions. However, they can also have the same direction of inclination with the same and also different pitch.
- a bore 362 extends from the gap between the two sealing edges to an axial bore 363 machined from the outside in the material attachment 391, in which a valve body 364 with a suction valve 365 is inserted and closed by a screw plug 366.
- Two axial channels 367 and 368 lead from the bore 363 into the front area of the piston 331, of which the channel labeled 367 connects behind the suction valve 365, while the channel labeled 368 branches off before the suction valve 365, here with a radial bore 364.1 is connected in the valve body 364.
- the channel 367 at the head end of the pump cylinder 347 is connected to the working space 328 of the injection pump 327 by a radial channel section 369.
- Further radial channel sections 371 and 372 are approximately in the middle and in the lower third of the pump cylinder 347, i. that is, arranged in the guide area thereof and connect the guide section for the piston 331 to the channel 368, which is bypassing the suction valve 365 and connected to the low-pressure line generally designated 373.
- the pressure valve 375 there is also a check valve which prevents fuel from flowing back from the pressure line 376 during the suction stroke of the piston 331.
- the return stroke of the piston 331 is limited by the adjusting ring 360, the transmission bolt 352 following the cam track 354.1 due to its telescopability and therefore being in constant contact with it.
- the axial connection between the transmission pin 352 and the piston 331 is ensured by the connecting pin 357, which is axially displaceably mounted in the guide bore 331.2 and on the transmission pin 352 is attached.
- the radial bore 331.3 is located in the guide area of the connecting bolt 357 and serves to supply the lubricant.
- a radial hole 331.4 arranged at the inner end of the guide hole 331.2 serves as a ventilation hole.
- the engine speed or the fuel flow rate is regulated with the adjusting ring 360, which can be driven by a spindle drive comparable to the spindle drive A according to FIG. 2 for the purpose of rotating the adjusting ring 360.
- the adjusting ring 360 is due to the engagement of the adjusting ring 358 " stationary "and axially displaced in the helical sliding grooves 360.1 sliding pin 361. Since the adjusting ring 360 rests non-positively on the end face on the flange 331.1 due to the force of the compression spring 332, the axial displacement of the adjusting ring 360 mentioned above results in a corresponding limitation of the return stroke of the piston 331 and thus a corresponding limitation in the immersion depth in the pump cylinder 347.
- the adjusting bearing ring 358 is provided, which is preferably rotatable by a warm-up sensor, not shown, with an expansion element and a switching device and due to the engagement of the sliding bolts 361 in the helical sliding grooves 358.1 is axially displaced during its rotation and thereby additionally displaces the adjusting ring 360 axially, as a result of which the desired increase or decrease in the fuel setting is achieved.
- the adjustment bearing ring 358 assumes a maximum rotational position when the engine is cold and a minimum when the engine is warm.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 10 and 11 relates to an internal combustion engine, generally designated 401, the cylinder block 404 and preferably the divided cylinder cover 402 according to FIG. 1 and the rotatably shown, rotatably shown ball slide valve 403 are shown in simplified form.
- the injection device (not shown) can be integrated into the spherical body 415 of the rotary slide valve 403, as in the exemplary embodiments described above, or a conventional injection device or another mixture preparation device can also be provided.
- the rotary ball valve can also have cooling channels in accordance with the above-described exemplary embodiments.
- This exemplary embodiment is suitable for an internal combustion engine with a plurality of cylinders arranged in series, of which only one with pistons 406 is visible within cylinder block 404 in FIG. 10.
- the row of cylinders extends straight and is identified in FIG. 11 by the center line labeled ZR. From this center line ZR or middle plane are the Spherical body 415 and the associated mounting in the cover 402 are mutually axially offset or desachsiiert to another side.
- the centers, the rotary slide valve 403 or their spherical bodies 415 are mutually equal distances X1, X2 from the cylinder row ZR.
- This configuration either enables a smaller, compact design of the internal combustion engine 401, because, due to the offset or the decaching, the center distance Y between adjacent rotary ball valves 403 can be reduced, or with a predetermined distance Y between adjacent rotary ball valves 403, larger rotary ball bodies and valve opening cross sections can be realized, which the stability and large passage cross sections benefit both for the fresh gas as well as for the exhaust gas or the cooling channel cross sections.
- the rotary slide valve 403 shown in FIG.
- the intake or inlet control channel 16 is in its loading position, ie the inlet opening 18 of the control channel 16 is above the piston 406 or above the existing one for the purpose of unimpeded entry of the inlet gas or the combustion air Through channel 424 in the lower lid part 402.2, which also represents the combustion chamber 425.
- the displacement dimension X1 or X2 is dimensioned so large that the edge pointing in the displacement direction of the inlet opening 18, which is substantially smaller in cross section than the piston 406, lies approximately above the edge of the piston 406 to which the spherical body 415 is offset.
- the respective adjacent rotary valve 403 is axially offset to the other side.
- the ball rotary slide valve 403 as a whole or the ball body 415 to the inlet side or preferably to the outlet side of the ball rotary slide valve 403. It is possible to arrange the rotary ball valve 403 such that the intake control channels 16 and the exhaust control channels 17 are arranged alternately on one and the other side of the cylinder block 404 or preferably on the same side in each case. It is also advantageous to have the recesses for the rotary ball valve 403 in the cylinder cover 402 to move according to the desachiation, so that the same rotary rotary valve 403 can be used.
- the injection device can be arranged with respect to the radial center plane of the spherical body 415 on the side to which the rotary ball valve 403 or the spherical body 415 is offset, or on the other side.
- the injection devices can also be arranged alternately or preferably on one side. The arrangement of the injection devices on one side of the cylinder block and in this case on the inlet side of the rotary ball valve 403 is particularly advantageous.
- a further use of space is possible if the cross section of the inlet opening and the outlet opening (not shown) in the spherical body 415 is elongated along the row of cylinders ZR, as is the case in the exemplary embodiment where the cross section of the inlet and outlet openings is flattened on both sides ( see A).
- a maximum offset dimension X1, X2 is hereby achieved.
- a combustion chamber recess 426 is embedded in the top of the piston 406, which is also offset in the opposite direction of displacement.
- the configuration according to the invention is advantageous not only with regard to a compact size of the internal combustion engine due to the decaching of the rotary ball valve 403, but also with regard to the arrangement and mounting of the injection pump 27, 327 in the spherical body 415. It turns out that a (not arrangement) of the injection pump on the side to which the center of the spherical body 415 is offset or on the side which is opposite to the offset, is possible and advantageous. In the first case, the injection pump or the secantial section of the spherical body 415 receiving it is more accessible. In the latter case, the injection pump is shifted a significant distance towards the cylinder center plane.
- the configurations according to the invention are particularly suitable for relatively long injection pumps, preferably for those with axial pistons.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of
Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung PCT/EP 88/00411 der Anmelderin. Bei dieser Diesel-Brennkraftmaschine ist die Einspritzdüse in der Kugel des Kugeldrehschiebers gelagert, wobei die Einspritzpumpe am Zylinderdeckeloberteil angebaut ist. Hierdurch ergibt sich eine relativ große und sperrige Bauweise für die Brennkraftmaschine. Auch ist die Zuführung des Einspritzmediums zur Einspritzdüse nicht einfach.An internal combustion engine of this type is the subject of the applicant's earlier patent application PCT /
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer kleinen und kompakten Bauweise die Zuführung des Einspritzmediums zur Einspritzdüse erleichtert ist.The invention has for its object to design an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that the supply of the injection medium to the injection nozzle is facilitated while ensuring a small and compact design.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Einspritzpumpe in dem kugelförmigen Steuerkörper gelagert bzw. in diesen integriert. Hierdurch erhält die Brennkraftmaschine die angestrebte kleinere kompakte Bauweise, wobei die Zuführung des Einspritzmediums deshalb erleichtert ist, weil zum einen der Zuführungsweg ganz wesentlich verkürzt werden kann und zum anderen der Zuführungsweg weder ungewollt unterbrochen wird noch sich durch die Teilungsfuge von im Betrieb der Brennkraftma schine nur zeitweise miteinander korrespondierenden Bauteilen erstreckt, wie es beim Gegenstand der älteren Patentanmeldung der Fall ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt somit auch zu einer wesentlichen Vereinfachung der Bauweise, wodurch die Herstellungskosten wesentlich verringert werden können. Aufgrund der kleinen und kompakten Bauweise läßt sich die Brennkraftmaschine auch leichter in von ihr angetriebene Fahrzeuge und Maschinen integrieren, so daß sich auch ein vergrößerter Anwendungsbereich für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ergibt.This object is achieved by the characterizing features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die ebenfalls zur vorliegenden Problemlösung beitragen, und außerdem die Funktion, die Abdichtung und/oder die Stabilität bzw. Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit bestimmter Bauteile verbessern, sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention, which also contribute to the present solution to the problem, and also improve the function, the seal and / or the stability or resilience and wear resistance of certain components are described in the subclaims.
Im folgenden ist hervorzuheben, daß die Funktion und die durch die Weiterbildungen der Ansprüche 42 bis 53 erzielbaren Vorteile auch unabhängig von der Funktion der Ausgestaltung gemäß Anspruch 1 und deren Vorteilen angesehen werden können. Diesen Ansprüchen ist deshalb selbständige erfinderische Bedeutung zuzumessen. Diese Ausgestaltungen ermöglichen zum einen eine vorteilhafte Kühlung des Kugeldrehschiebers und zum anderen eine Abstandsverringerung zwischen den Zylindern bzw. bei vorgegebenen Abständen eine Vergrößerung der Kugeldrehschieber und somit eine stabile, kleine und kompakte Bauweise.It should be emphasized below that the function and the advantages which can be achieved by the developments of claims 42 to 53 can also be viewed independently of the function of the embodiment according to
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Zylinderkopf einer erfindungsgemäß ausgestalteten Brennkraftmaschine mit einer in den Kugeldrehschieber der Brennkraftmaschine integrierten Einspritzvorrichtung;
- Fig. 2 eine perspektivische Funktionsdarstellung einer Verstellvorrichtung für die Einspritzvorrichtung als Einzelheit;
- Fig. 3 den Kugeldrehschieber in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten;
- Fig. 4 eine zwischen dem Zylinderdeckel und dem Kugeldrehschieber der Brennkraftmaschine wirksame Dichtungsanordnung für den Kraftstoff in perspektivischer Schnittdarstellung;
- Fig. 5 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit einer Einspritzvorrichtung als zweites Ausführungsbeispiel;
- Fig. 6 eine Einzelheit der Fig. 5 in vergrößerter Darstellung;
- Fig. 7 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit einer Einspritzvorrichtung als drittes Ausführungsbeispiel;
- Fig. 8 eine perspektivische Funktionsdarstellung einer Verstellvorrichtung für die Einspritzvorrichtung nach Fig. 7;
- Fig. 9 den Schnitt A-A in Fig. 7;
- Fig. 10 einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine im Schnitt als weiteres Ausführungsbeispiel;
- Fig. 11 das Zylinderdeckel-Unterteil nach Fig. 10 in der Draufsicht.
- 1 shows an axial section through the cylinder head of an internal combustion engine designed according to the invention with an injection device integrated in the rotary valve of the internal combustion engine;
- 2 shows a perspective functional illustration of an adjusting device for the injection device as a detail;
- Figure 3 shows the rotary valve in perspective, partially cut.
- 4 shows a sealing arrangement for the fuel, which is effective between the cylinder cover and the rotary valve of the internal combustion engine, in a perspective sectional view;
- 5 shows a section corresponding to FIG. 1 with an injection device as a second exemplary embodiment;
- 6 shows a detail of FIG. 5 in an enlarged representation;
- 7 shows a section corresponding to FIG. 1 with an injection device as a third exemplary embodiment;
- FIG. 8 shows a perspective functional illustration of an adjusting device for the injection device according to FIG. 7;
- 9 shows section AA in FIG. 7;
- 10 shows a cylinder head of an internal combustion engine in section as a further exemplary embodiment;
- Fig. 11, the cylinder cover lower part of FIG. 10 in plan view.
Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte und mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine weist einen Zylinderkopf-Deckel 2 mit einem Oberteil 2.1 und einem Unterteil 2.2 auf. Zwischen dem Oberteil 2.1 und dem Unterteil 2.2 lagert drehbar der Kugeldrehschieber 3. Im unter dem Unterteil 2.2 liegenden Zylinderblock 4 ist in einer Laufbuchse 5 ein Kolben 6 verschiebbar geführt. Das Oberteil 2.1 ist mit dem Unterteil 2.2 und dem darunter liegenden Zylinderblock 4 über Spannschrauben lösbar verbunden.The internal combustion engine shown only partially in FIG. 1 and designated 1 has a
Das Oberteil 2.1 weist innen eine kalottenförmige Gegenfläche 10.1 auf und im Unterteil 2.2 ist am oberen Ende des Brennraumes eine kugelgewölberingförmige Gegenfläche 10.2 angeordnet. Im Deckel 2 sind Kühlkanäle vorgesehen, die mit den Kühlkanälen 9 des Zylinderblocks 4 an dessen Zylinderkopffläche verbunden sind. Der Kolben 6 weist eine vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Stirnfläche 7 auf, die jedoch auch je nach verbrennungstechnischen Gesichtspunkten andersartig gestaltet sein kann. In eine Ringnut 11 der Gegenfläche 10.2 des Unterteils 2.2 ist eine ringförmige Dichtleiste 12 eingesetzt, die sich gegen den Boden der Nut 11 und gegen die Kugeloberfläche 13 abstützt.The upper part 2.1 has a dome-shaped counter surface 10.1 on the inside and in the lower part 2.2 a spherical ring-shaped counter surface 10.2 is arranged at the upper end of the combustion chamber. Cooling channels are provided in the
Der einstückige Kugeldrehschieber 3 besteht aus zwei miteinander gasdicht verschweißten, kugelhalbschalenförmigen Teilen, an die je ein rohrförmiger Lagerzapfen 14a und 14b an einander gegenüberliegenden Seiten zentrisch angeschweißt ist oder andersartig mit den kugelhalbschalenförmigen Teilen verbunden sein kann. Die sich zu einer hohlen Kugel in der äquatorial angeordneten Trennaht 15.1 ergänzenden Teile werden von zwei krümmerförmigen Steuerkanälen 16 und 17 durchsetzt, deren Enden formschlüssig in Steueröffnungen 18 des Kugelkörpers 15 münden, wobei sie das Ende eines oder hier beider rohrförmiger Lagerzapfen 14a und 14b koaxial derart durchsetzen, daß wenigstens auf einer Seite, hier auf der Ausgangsseite (Ausgangs-Steuerkanal 17), jeweils von der Außenmantelfläche des Steuerkanals und einer Innenmantelfläche des Lagerzapfens 14a, 14b begrenzte viertelkreisförmige Kühlkanäle 8.1, 8.2 entstehen, die mit dem Hohlraum 8 des Kugelkörpers 15 verbunden sind.The one-piece
Der Lagerzapfen 14b weist ferner einen an seiner Außenmantelflä che flanschringartig sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Vorsprung mit einem darauf befestigten Zahnkranz 19 mit radial sich erstreckenden Zähnen auf, der außerhalb der Lageröffnung angeordnet ist und über den in nicht dargestellter Weise der Kugeldrehschieber 3 von der ebenfalls nicht dargestellten Antriebswelle gleichförmig angetrieben wird.The bearing pin 14b also has one on its outer surface che flange ring-like radially outwardly extending annular projection with an attached
Die Außenmantelfläche des anderen Lagerzapfens 14a weist ebenfalls einen flanschringartigen, radial sich erstreckenden, ringförmigen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist außerhalb der Lageröf fnung angeordnet und liegt mit einem Gleitring oder dgl. an der Stirnfläche des Deckels 2 an. Beide Lagerzapfen 14a, 14b können mit den Kühlkanälen des Zylinderblockes 4 kommunizieren.The outer circumferential surface of the other bearing pin 14a also has a flange-like, radially extending, annular projection. The projection is arranged outside of the opening in the bearing and lies against the end face of the
Der Kugeldrehschieber 3 ist mittels seiner Lagerzapfen 14a und 14b in zylindrischen Lageröffnungen 21a, 21b gelagert, die sich jeweils hälftig im Oberteil 2.1 und hälftig im Unterteil 2.2 befinden, um die Montage des Kugeldrehschiebers 3 zu ermöglichen.The
Der Kugeldrehschieber 3 ist in den Lageröffnungen 21a, 21b unter Zwischenfügung von Drehlagern 22 drehbar gelagert. Zu beiden Seiten angeordnete Wellendichtungen gewährleisten eine sichere Abdichtung zwischen den gas-, den kühlmittel- und schmiermittelführenden Kanälen.The
Die axiale Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 erfolgt über den Zahnkranz 19, der zwischen einer Schulter des Lagerzapfens 14b und einem äußeren Sicherungsring axial auf dem Lagerzapfen 14b festgelegt ist und mit beiderseitigen axialen Lagerelementen 24 - hier Axiallager mit Ausgleichsscheiben - mit geringem Laufspiel zwischeneinander gegenüberliegenden Gleitflächen des Deckels 2 und eine daran stirnseitig befestigte Kappe 25 gelagert ist, wobei hier eine Flanschhälfte des Deckels und eine Flanschhälfte der Kappe 25 einen Hohlraum für das Zahnrad 19 bilden.The axial rotation of the
Im Betrieb wird der Kugeldrehschieber 3 von der nicht dargestell ten Antriebswelle über ebenfalls nicht dargestellte Übertragungsglieder, die mit dem Zahnkranz 19 in Eingriff stehen, gleichmäßig derart angetrieben, daß über die Steuerkanäle 16, 17 erst der Gaseinlaß und nach Verdichtung und Zündung des Gemisches der Gasauslaß mit dem Brennraum, also mit dem Zylinder, kommuniziert. Die Strömungsrichtungen in den Steuerkanälen 16, 17 sind durch Pfeile gekennzeichnet.In operation, the
Der Kugeldrehschieber 3 ist sowohl in Verbindung mit Viertakt- als auch in Verbindung mit Zweitakt-Brennkraftmaschinen bei entsprechender Anordnung der Gaskanäle einsetzbar.The
Der Kugeldrehschieber 3 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein sowie aus metallischen oder aus keramischen oder aus Verbundwerkstoffen bestehen, je nach den Forderungen des jeweiligen Anwendungsgebietes.The
Der Kugeldrehschieber 3 kann ferner Teil eines Einzylinder- oder Mehrzylinder-Motors sein. Sein Anwendungsgebiet ist also auf die beschriebene Bauart nicht begrenzt. Auch sind andere Ausbildungsformen des Kolbens 6 und des Zylinderdeckels 2 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen der zu wählenden Konfiguration des Brennraums möglich. Besonders beachtlich ist, daß er auch für Reihenmotoren anwendbar ist, ohne daß die anderen Bauteile wie Zylinderblock 4 und Kurbeltrieb verändert werden müssen. Dabei ist vorgesehen, daß über jedem Zylinder ein Kugeldrehschieber 3 angeordnet ist, dessen Rotationsachse sich quer zur Aufreihrichtung der Zylinder erstreckt. Es ist eine Bauhöhe zu erzielen, die niedriger als bei Tellerventilen ist. Darüber hinaus sind Raumformen des Brennraums ausbildbar, die sich, aus verbrennungstechnischen Gesichtspunkten gesehen, dem Optimum nähern. Es sind weder komplizierte Dichtringformen noch Dichthülsen erforderlich. Die Lagerung des Kugelkörpers 15 ist auf die Lagerzapfen 14a, 14b verlegt und nicht auf die Kugeloberfläche, wie das z. B. bei bekannten Walzenschiebern der Fall ist. Es kann sogar ein Spalt 20 zwischen Kugeloberfläche 13 und Kalottenfläche vorgesehen sein, der nicht mit einem Ölfilm ausgefüllt werden muß.The
Die Verwendung einer Kugel 15 als Steuerkörper erbringt unerwartete Vorteile. Es können einfache Bauteile verwendet werden, so daß die Fertigung kostengünstig wird. Die rotationssymmetrischen Bauteile des Kugeldrehschiebers weisen keine örtlichen Materialanhäufungen auf, so daß durch die Einwirkung von Temperaturwechseln und unterschiedlicher Wärmebeaufschlagung kein Verziehen des Steuerkörpers erfolgen kann. Die Raumform des Kugeldrehschiebers 3 bleibt gleichförmig. Der gegen die Kugeloberfläche 13 drückende Dichtring 12 kann aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. aus Keramik, bestehen, weil der Steuerkörper keine Dimensionsänderungen erfährt.The use of a ball 15 as a control body brings unexpected advantages. Simple components can be used, so that production is inexpensive. The rotationally symmetrical components of the rotary valve have no local accumulations of material, so that the control body cannot be warped due to the effects of temperature changes and different heat loads. The spatial shape of the
Beim Kugeldrehschieber 3 kann auf eine zusätzliche Schmierung verzichtet werden, wenn die Kugeloberfläche 13 nur an der Dichtkante des Dichtrings 12 anliegt. Der Spalt 20 zwischen Kugeloberfläche 13 und Gegenflächen im Zylinderkopf kann etwa 0,08 bis 0,2 mm betragen. Der Steuerkörper und der Dichtring 12 können z. B. aus keramischen Werkstoffen bestehen. Eine aus Metall bestehende Kugel 15 kann aber auch mit keramischen Werkstoffen durch z. B. Plasmaspritzen beschichtet sein. Diese Ausführungsformen sind möglich, weil eine Schmierung in der herkömmlichen Art und Umfang nicht erforderlich ist.Additional lubrication can be dispensed with in the case of the ball
Die erfindungsgemäße Kugeldrehschieberanordnung kann optimal gekühlt werden, weil die Raumformen der Bauteile einfach sind. Massenanhäufungen fehlen. Dies begünstigt die Herstellung der Teile aus keramischen Werkstoffen. Die Druckkrafteinleitung beim Verdichtungsvorgang ist bei der Kugel 15 aufgrund der Gewölbeform außerordentlich günstig. Die Herstellung der Kugelform ist gegenüber einer Zylinderform besonders einfach und problemlos.The rotary valve arrangement according to the invention can be optimally cooled because the spatial shapes of the components are simple. Bulk accumulations are missing. This favors the production of the parts from ceramic materials. The introduction of pressure force during the compression process is extremely favorable for the ball 15 due to the shape of the arch. The production of the spherical shape is particularly simple and straightforward compared to a cylindrical shape.
Die Lagerung des Kugeldrehschiebers 3 auf den Lagerzapfen ist möglich, weil die Lagerzapfen keinen beachtlichen Temperaturwechseln ausgesetzt sind und folglich durch Wärmeeinwirkung keineThe storage of the
Raumformveränderung erfahren. Von diesen günstigen Verhältnissen ist auch die Einspritzpumpe vorteilhaft betroffen. Die Lagerschmierung ist aus diesem Grunde auch problemlos.Experience spatial shape change. The injection pump is also advantageously affected by these favorable conditions. For this reason, the bearing lubrication is also easy.
Der Brennraum bzw. Deckel 2 kann sehr klein gehalten werden, insbesondere wenn die Oberfläche des Kolbens 6 kalottenförmig ausgebildet ist und der Radius der Kalottenfläche dem Radius der Kugel 15 angepaßt ist.The combustion chamber or
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus den kühlen Brennraumwänden, da sowohl der Seitenwandring als auch die Drehschieberkugel mit geeignetem Kühlmittel intensiv gekühlt werden können. Außerdem fehlen im Gegensatz zum Ventilmotor die heißen Abgasventile. Aufgrund dieses Fehlens von Heißstellen im Brennraum ist ein wesentlich höheres Verdichtungsverhältnis und damit eine höhere Motorleistung erzielbar.A further advantage results from the cool combustion chamber walls, since both the side wall ring and the rotary slide ball can be cooled intensively with a suitable coolant. In contrast to the valve engine, the hot exhaust valves are also missing. Due to the lack of hot spots in the combustion chamber, a much higher compression ratio and thus a higher engine output can be achieved.
Der Dichtring 12 kann aus der zur Drehschieberrotationsachse parallelen Ebene gekippt sein, um durch unterschiedliche Kugelabschnittsumfänge Relativgeschwindigkeitsdifferenzen an der Dichtkante Drehschieberkugel-Dichtring zu erzeugen und somit eine Drehung der Dichtung um ihre Rotationsachse zu ermöglichen was zu einer erhöhten Standzeit und Dicht fähigkeit der Dichtung führt.The sealing
Der Dichtring 12 kann außerdem an den der Drehschieberkugellagerungen nächsten Bereichen mit unterschiedlichen Federkräften auf die Drehschieberkugel wirken, welche eine Reibkraftdifferenz an der Dichtkante Drehschieberkugel-Dichtring und somit infolge des Drehmoments eine Drehung der Dichtung um ihre Rotationsachse bewirken, was ebenfalls zu einer erhöhten Standzeit und Abdichtfähigkeit der Dichtung führt.The sealing
Die allgemein mit 26 bezeichnete Einspritzvorrichtung umfaßt als insbesondere Hochdruck-Einspritzpumpe 27 eine Axial-Kolbenpumpe, deren Arbeitsraum 28 durch Druckkanäle mit einer Einspritzdüse 29 verbunden ist, die durch ein Verschlußglied verschließbar ist, das beim Vorhandensein eines bestimmten Einspritz-Druckes öffnet.The injection device, generally designated 26, comprises, as a high-
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kolben 31 der Einspritzpumpe 27 parallel zur Rotationsachse 32 des Kugeldrehschiebers 3 angeordnet, und zwar in einem solchen radialen Abstand a, daß die Einspritzpumpe 27 sich außerhalb oder am Umfang einer mit den Lagerzapfen 14a, 14b fluchtenden, gedachten Einhüllenden befindet. Somit ist die Einspritzpumpe 27 in dem Sekantialabschnitt des Kugelkörpers 15 angeordnet, der sich radial über die Lagerzapfen 14a, 14b erhebt. Die allgemein mit 33 bezeichnete Kolbenanordnung der Einspritzpumpe 27 ragt mit ihrem antriebsseitigen Ende aus der Kugel 15 heraus, wobei sie sich in einen ringförmigen Freiraum 34 erstreckt, der im Übergangsbereich zwischen dem Kugelkörper 15 und dem Lagerzapfen 14b vorgesehen und von der Innenumfangswand des Deckels 2 begrenzt ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ragt die Einspritzpumpe 27 achsparallel zur Rotationsachse 32 aus einer radialen Stirnfläche 35 eines Ringansatzes 36 hervor, der umfangsseitig durch eine rotationssymmetrische Zylinderfläche 37 begrenzt ist und einen seitlichen im Querschnitt dreieckförmigen Ansatz des Kugelkörpers 15 darstellt. Durch diesen Ringansatz 36 läßt sich die Lagerlänge für die Kolbenanordnung 33 im Kugelkörper 15 wirksam verlängern.In the present exemplary embodiment, the
Die Kolbenanordnung 33 besteht aus zwei axial nebeneinander angeordneten Teilen, nämlich dem Kolben 31 und einem Rollenstößel 38 mit einer Rolle 39, die frei drehbar auf einem im Querschnitt runden Querbolzen 41 gelagert ist, der die Schenkel oder die Wand 42 des gabel- oder topfförmigen Rollenstößels 38 in Bohrungen durchfaßt und darin gelagert ist. Der Rollenstößel 38 liegt auf seiner dem Kugelkörper 15 zugewandten Seite an der zugehörigen Stirnseite des Kolbens 31 an, der an seinem anderen, der Einspritzdüse 29 zugewandten und inneren Ende Steuerabschnitte mit sich quer zu seiner Umfangsrichtung, hier parallel zur Längsachse 43 des Kolbens 31 erstreckenden Steuerkanten 44 aufweist, die mit den Öffnungen von radialen Zuführungs-Brennstoffkanalabschnitten 45 in noch zu beschreibender Weise zusammenwirken. Das allgemein mit 46 bezeichnete, stirnseitige Steuerteil enthält die stinrseitige Arbeitsfläche des Kolbens 31, mit der der Kolben 31 bei seiner Verschiebung in den Kugelkörper 15 hinein den Pumpendruck erzeugt. Der das Steuerteil 46 tragende Schaft des Kolbens 31 ist in der Zylinderbohrung einer Pumpenhülse 47 geführt, die in einer sich parallel zur Kolbenanordnung 33 erstreckenden Sackbohrung 48 eingesetzt ist, in deren Innenwand im Bereich des Arbeitsraumes 28 eine Ringnut 51 eingearbeitet ist, die mit einem Brennstoff-Zuführungskanal 50 in Verbindung steht und die die Brennstoffkanalabschnitte 45 münden. In einem Abstand vom inneren Ende der Pumpenhülse 47 weist diese an ihrem Umfang eine Schulter auf, an der sich das innere Ende einer Druckfeder 52 abstützt, dessen äußeres Ende gegen einen im Querschnitt U-förmigen Federteller 53 wirkt, der auf den Kolben 31 aufgesteckt und axial unverschieblich an diesem befestigt ist. Mit dieser Druckfeder 52 ist die Kolbenanordnung 33 bezüglich ihrer Aufnahme im Kugelkörper 15 nach außen gegen den allgemein mit 49 bezeichneten Pumpenantrieb in Form einer Nockenbahn an einem Nockenring 54 vorgespannt, der an der der Kolbenanordnung 33 gegenüberliegenden Wand des Freiraumes 34 anliegt und axial durch einen radialen Sicherungsstift 55 gehalten wird, der in eine Umfangsnut 56 des Nockenrings 54 einfaßt.The piston arrangement 33 consists of two parts arranged axially next to one another, namely the
Der Einspritzpumpe 27 ist eine allgemein mit 61 bezeichnete Spritzmengen-Verstellvorrichtung zugeordnet mit folgenden, am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Teilen, nämlich einem hier den ansaugseitigen Lagerzapfen 14b umgebenden, an der den Ringraum 34 umgebenden Wand 62 des Deckels 2 axial zur Rotationsachse 32 mittels einer vereinfacht dargestellten Antriebsvorrichtung A axial verschiebbar gelagerten Spritzmengen Verstellring 63, einer koaxial zur Längsachse 43 der Kolbenanordnung 33 angeordneten Regelhülse 64, die in einem äußeren, im Durchmesser vergrößerten Bohrungsabschnitt 48.1 der Sackbohrung 48 axial verschiebbar gelagert und mit einem radial außen angeordneten Gleitstück 65 in einer innenseitigen, rotationssymmetrischen Umfangsnut 66 des Verstellrings 63 gegenüber letzterem axial unverschieblich gehalten ist, und einer Verschiebe-Verdreh-Verbindung 67 zwischen der Regelhülse 64 und dem Kolben 31, die zum einen eine axiale Verschiebung des Kolbens 31 zuläßt, jedoch eine relative Verdrehung des Kolbens 31 gegenüber der Regelhülse 64 verhindert, und zum anderen bei einer Axialverschiebung der Regelhülse 64 eine Verdrehung des Kolbens 31 bewirkt. Diese Verbindung 67 wird durch einen die Regelhülse 64 quer in schrägen oder kurvenförmigen Führungsschlitzen 68 durchfassenden Regelbolzen 69 gebildet, der das dem Rollenstößel 38 zugewandte und in die Regelhülse 64 einfassende Gabelende 71 des Kolbens 31 in der vorhandenen Quernut 70 durchfaßt. Der Rollenstößel 38 ist in der Regelhülse 64 axial verschiebbar gelagert, wobei der Querbolzen 41 die radial innere Wand der Regelhülse 64 in einen Längsschlitz 72 durchfaßt und in eine Längsnut 73 am Umfang des Lagerzapfens 14b axial verschiebbar einf aßt, wodurch der Rollenstößel 38 und auch die Regelhülse 64 unabhängig voneinander axial verschiebbar, jedoch drehgesichert sind.The
Die Antriebsvorrichtung A wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Schneckentrieb gebildet. Der Verstellring 63 weist an einer Stelle seines äußeren Umfangs eine axial angeordnete Nut 63a auf, in die die Feder 63b eines Schneckenradsegmentes 63c eingreift, das vorzugsweise an die Umfangsfläche des Verstellrings 63 mit entsprechend geformten Anlageflächen ansetzbar und in nicht dargestellter Weise axial im Zylinderkopf-Deckel 2 gehalten ist. Eine im Zylinderkopf-Deckel 2 gelagerte Schnecke 63d mit einer Drehwelle und zu beiden Seiten der Schneckenverzahnung angeordneten Lagerstellen ist tangential zum Verstellring 63 angeordnet und steht mit ihrer Schneckenverzahnung mit einer Verzahnung am Außenumfang des Schneckenradsegmentes 63c in Eingriff. Die so gebildete Einheit ist vorzugsweise im Zylinderkopf-Deckel 2 integriert.In the present exemplary embodiment, the drive device A is formed by a worm drive. The adjusting ring 63 has at one point on its outer circumference an axially arranged
Der Verstellring 63 ist in seiner an der Innenumfangswand 2.3 des Zylinderkopf-Deckels 2 gelagerten Position durch zwei oder mehrere einander diametral oder sternförmig gegenüberliegende Gleitbolzen 63e geführt, die in Löchern 63f der Wandung des Zylinderkopf-Deckels 2 eingesteckt sind und in Gleitnuten 63g mit schraubenförmiger Steigung in der Außenumfangsfläche des Verstellrings 63 einfassen.The adjusting ring 63 is in its on the inner peripheral wall 2.3 of the
Die vorzugsweise in der Axialebene der Einspritzpumpe 27 angeordnete Einspritzdüse 29 ist bezüglich dem Mittelpunkt 74 des Kugelkörpers 15 radial ausgerichtet, wobei sie gegenüber der den Mittelpunkt schneidenden Rotationsebene des Kugeldrehschiebers 3 zur Kolbenanordnung 33 abgewandten Seite um den Winkel w geneigt ist. Der die Einspritzdüse 29 enthaltende Düsenhaltekörper 75 lagert eine axial verschiebbare Düsennadel 76, die durch eine Druckfeder 77 von innen gegen die Düsenöffnung 29.1 vorgespannt ist. Der Düsenhaltekörper 75 ist bezüglich seiner Längsachse unverschieblich in einer entsprechend dem Winkel w geneigten Stufen-Sackbohrung 78 eingesetzt, wobei er mit der Kugeloberfläche 13 in etwa abschließt und mit einer Schulter 79 an der Stufe der Sackbohrung 78 anliegt, wobei zu seiner Drehsicherung ein von der Schulter 79 axial vorragender Drehsicherungs-Zapfen 81 vorgesehen ist. Am Grund der Sackbohrung 78 ist die Druckfeder 77 abgestützt, die mittels eines Federtellers 82 die Düsennadel 76 mit ihrem konischen, in die Düsenöffnung 29.1 ragenden Verschlußende gegen die Düsenöffnung 29.1 vorspannt, und somit die Einspritzdüse 29 normalerweise schließt. Die Düsennadel 76 weist zwei zylindrische Längsabschnitte 83, 84 auf, von denen der der Düsenöffnung 29.1 abgewandte Längsabschnitt 83 in einer Führungsbohrung des Düsenhaltekörpers 75 axial verschiebbar gelagert ist und der mittels einer Schulter 85 verjüngte vordere Längsabschnitt 84 sich mit radialem Spiel in einem sich zwischen der Düsenöffnung 29.1 und der Führungsbohrung erstreckenden Bohrungsabschnitt 86 des Düsenhaltekörpers 75 erstreckt, der mittels allgemein mit 87 bezeichneten, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schulter 79 durchsetzenden Kanalabschnitten mit dem Arbeitsraum 28 verbunden ist. DerThe injection nozzle 29, which is preferably arranged in the axial plane of the
Düsenhaltekörper 75 erstreckt sich in einem Abstand von nur wenigen mm neben dem Arbeitsraum 28, der Einspritzpumpe 27, so daß die Länge des oder der sich zwischen dem Arbeitsraum 28 und dem Ringkanal 86 erstreckenden Kanalabschnitte 87 ebenfalls nur wenige mm beträgt.Nozzle holding body 75 extends at a distance of only a few mm next to the working
Die Funktionsteile der Einspritzdüse 29 und auch der Einspritzpumpe 27 sind in Materialansätzen 91, 92 angeordnet, die sich von der Innenwand 93 des Kugelkörpers 15 radial nach innen abheben. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gehen die Materialansätze 91, 92 ineinander über, wobei zwischen dem Materialansatz 91 der Einspritzpumpe 27 und der Schalenwand des Kugelkörpers 15 ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Kühlkanalabschnitt vorgesehen ist. Der Materialansatz 92 der Einspritzdüse 29 kann bei einer Ausführung des Kugelkörpers 15 als Gieß-Formteil an seinem radial inneren Ende in die ihm zugewandte Wand 94 des Einlaß-Steuerkanals 16 übergehen. Der zwischen den Materialansätzen 91, 92 und der Wand 94 vorhandene Hohlraum ist als Kühlkanalabschnitt 8.3 strömungsmäßig mit den Kühlkanälen 8.1, 8.2 verbunden. Der Materialansatz 92 der Einspritzdüse 29 weist von der ihm zugewandten Wand 95 des Auslaß-Steuerkanals 17 einen Abstand auf, wodurch sich ein Kühlkanalabschnitt 8.4 ergibt, der Teil eines den Auslaß-Steuerkanal 17 umgebenden Kühlkanalabschnitts 8.5 ist, der mit den Kühlkanälen 8.1, 8.2 verbunden ist. Somit ist nicht nur der Materialansatz 91 der Einspritzpumpe, sondern auch der Materialansatz 92 der Einspritzdüse 29 auf den größten Abschnitten ihrer Umfangsfläche von Kühlkanalabschnitten umgeben und somit hervorragend gekühlt.The functional parts of the injector 29 and also of the
Um auch den aus dem Kugelkörper 15 axial herausragenden Abschnitt der Einspritzpumpe 27 wirksam zu kühlen, ist am Deckel-Unterteil 2.2 ein kleiner Hohlsockel 96 angeordnet, in dem sich ein den Durchlaß zwischen dem Kolbenraum und Kugeldrehschieber 3 umgebender Kühlkanalabschnitt 8.6 erstreckt, der den zugeordneten Abschnitt der den ringförmigen Freiraum 34 umgebenden Ringwand 62 und somit dem zugeordneten Bereich der Einspritzpumpe 27 wirksam von außen zu kühlen vermag. Innenseitig wird die Einspritzpumpe 27 durch den Kühlkanalabschnitt 8.3 und die zugeführte Verbrennungsluft mittels der Wand 94 des Einlaß-Steuerkanals 16 bzw. die Wand des Lagerzapfens 14b gekühlt, so daß auch von hier aus eine wirksame Kühlung auf die Einspritzpumpe 27 ausgeht. Auf der gegenüberliegenden Seite ist zwischen den Wänden des Einlaß-Steuerkanals 16 und des Ringansatzes 36 ein Kühlkanalabschnitt 8.7 vorgesehen, der mit dem Kühlmittel-Hohlraum 8 und mit den dazugehörigen Kühlmittelkanalabschnitten 8.1, 8.8 in Verbindung steht. Außerdem ist zwischen dem Materialansatz 91 und der Wand 93 des Kühlkörpers 15 ein Kühlkanalabschnitt 8.8 vorhanden, der zur Kühlung der Wand 93, der Einspritzpumpe 27 und der Düse 29 beiträgt. Die einzelnen Kühlkanalabschnitte sind so an den sich innerhalb des Kugeldrehschiebers 3 erstreckenden Kühlkanalkreislauf angeschlossen, daß eine wirksame Kühlung stattfindet, vergleiche dargestellte Strömungspfeile. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der sich ringförmig um die Zylinderachse erstreckende Kühlkanalabschnitt 8.6 durch wenigstens eine Öffnung 8.9 in der dem Zylinderblock 4 zugewandten Bodenwand mit den im Zylinderblock 4 verlaufenden Kühlkanälen 9 verbunden.In order to effectively cool the section of the
Der Kugelkörper 15 ist während des Betriebs der Brennkraftmaschine hohen Temperaturen ausgesetzt, die vom Brennraum auf ihn einwirken. Unzulässig hohe thermische Belastungen führen zu Oberflächenschäden und Verzug. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der Kugelkörper 15 an den Kühlkreislauf des Motors angeschlossen, dessen Kühlkanäle 9 an der Zylinderkopffläche austreten und über die Öffnungen 8.9 mit den schon erwähnten Kühlkanälen des Zylinderkopf-Deckels 2 verbunden sind. Das flüssige Kühlmittel gelangt vom ringförmigen, den Brennraum 125 umgebenden Kühlkanalabschnitt 8.6 zu einem den Lagerzapfen 14a umgebenden Ringkanal 8.10, von dem das Kühlmittel durch den axial im Lagerzapfen l4a verlaufenden Kühlkanal 8.1 in den Hohlraum 8 des Kugelkörpers 15 und dann durch den ebenfalls axialen Kühlkanal 8.2 im Lagerzapfen 14a zu einem außenseitig neben dem Ringkanal 8.10 angeordneten Ringkanal 8.11 gelangt, von dem ein axialer Leitungsanschluß LA am linken Stirnende des Zylinderkopf-Deckels 2 ausgeht, durch den das Kühlmittel im Kreislauf abfließt.The spherical body 15 is exposed to high temperatures during operation of the internal combustion engine, which act on it from the combustion chamber. Inadmissibly high thermal loads lead to surface damage and warpage. In the present embodiment, the spherical body 15 is connected to the cooling circuit of the engine, the
Um eine kontinuierliche Strömung zu gewährleisten, ist der Lagerzapfen 14a besonders ausgestaltet. Wie am besten aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der sich zwischen der Lagerzapfenwand 14c und der Auslaß-Steuerkanalwand 17a befindliche Ringraum durch Längsstege 98 in mehrere Längskanäle vorzugsweise gerader Anzahl und gleicher Größe unterteilt, wobei beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vier zueinander um 90° versetzte Längsstege 98 vorgesehen sind, die jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Kühlkanäle 8.1 und 8.2 bilden. Die Ringkanäle 8.10 und 8.11 verlaufen an ihren inneren Enden in den Hohlraum 8 des Kugelkörpers aus. An ihren äußeren Enden sind sie axial durch einen Ringsteg 17b begrenzt, der die rohrförmige Steuerkanalwand 17a und die rohrförmige Lagerabschnittwand 14c miteinander verbindet.In order to ensure a continuous flow, the bearing journal 14a is specially designed. As can best be seen from FIG. 3, the annular space located between the
Die Ringkanäle 8.10 und 8.11 sind durch eine radiale Trennwand 99 getrennt, die sich radial zwischen der Außenwand des Zylinderkopf-Deckels 2 bis zur Lagerabschnittwand 14c erstreckt sowie von dieser einen geringen Abstand oder Spalt als Laufspiel aufweist, der etwa 0,5 mm betragen kann. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Trennwand 99 Teil eines stirnseitig an dem Zylinderkopf-Deckels 2 anschraubbaren Ringflansches 100, der das freie Ende des Lagerabschnitts 14a umgibt und mittels einer Wellendichtung 101 gegen den Ringsteg 17b abgedichtet ist. Vorzugsweise ist die Trennwand 99 eine Ringscheibe, die angrenzend an die Anlagefläche des Ringflansches 100 in eine entsprechende Ringausnehmung des Ringflansches form- oder kraftschlüssig eingesetzt ist. In den mit c und d bezeichneten axialen Bereichen der Ringkanäle 8.10 und 8.11 befinden sich jeweils in Umfangsrichtung von Längssteg 98 zu Längssteg 98 erstreckende Schlitze 102, 103 in der Lagerzapfenwand 14c, wobei in der Anzahl der Kühlkanäle 8.1, 8.2 vorhandene Schlitze 102, 103 vorgesehen und entsprechend zugeordnet sind, bei diesem Ausführungsbeispiel vier Stück, von denen - wie schon die Kühlkanäle 8.1, 8.2 - jeweils die dem Ringkanal 8.10 zugeordneten Schlitze 102 unter Berücksichtigung des axialen Versatzes V den dem Ringkanal 8.11 zugeordneten Schlitze 103 diametral gegenüberliegen können. Bei der bevorzugten Ausgestaltung nach Fig. 3 ist vorgesehen, daß die beiden Eingangs-Kühlkanäle 8.1 mit zugehörigen Schlitzen 102 einander diametral gegenüberliegen und die Ausgangs-Kühlkanäle 8.2 mit zugehörigen Schlitzen 103 einander diametral gegenüberliegen. Eine solche Anordnung der Kühlmittelkanäle 8.1 und 8.2 ist vorzugsweise deshalb vorzusehen, um einen Verzug des Lagerzapfens 14a und des rohrförmigen Abgaskanals 17 infolge der unterschiedlichen Kühlmitteltemperaturen in den Kühlmittelkanälen 8.1 (Zulauf) und 8.2 (Ablauf) weitgehend zu verhindern.The ring channels 8.10 and 8.11 are separated by a
Die Längsstege 98 können von der Lagerzapfenwand 14c oder von der Steuerkanalwand 17a ausgehen bzw. daran befestigt sein, und sie können auch in den Hohlraum 8 des Kugelkörpers 15 hineinragen, wenn dies dem Strömungsvorgang dienlich ist. Wie am besten aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist es vorteilhaft, die Lagerzapfenwand 14c im Bereich der Trennwand 99 durch einen Ringsteg 104 bzw. Wulst zu verstärken. Aufgrund der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist eine kontinuierliche Strömung möglich, obwohl der Kugeldrehschieber 3 gegenüber den Zylinderkopf-Deckel 2 dreht.The
Die Brennstoffzuführung erfolgt durch einen in Fig. 1 angedeuteten Zuführungs-Leitungsanschluß 105, der an der Außenwand des Deckels 2 im Bereich des Ringansatzes 36 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise in der radialen Mittelebene der Zylinderfläche 37. Der Leitungsanschluß 105 ist durch einen radialen Kanalabschnitt mit einer Ringnut 106 verbunden, die in den Grund einer wesentlich breiteren Ringnut 107 eingearbeitet ist, die an der Innenwand des Deckels 2 offen ist. In dieser Ringnut 107 ist eine mit der Zylinderfläche 37 zusammenwirkende Wellendichtung 108 eingesetzt zwecks Abdichtung der Brennstoff-Zuführungsleitung gegen den Kugel-Hohlraum bzw. den Verbrennungsraum und den ringförmigen Freiraum 34. Hierzu dienen zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Dichtlippen 109 (siehe vergrößert und perspektivisch dargestellte Einzelheit in Fig. 4) der Wellendichtung 108, die mit der Zylinderfläche 37 des Kugeldrehschiebers 3 zusammenwirken. Die elastischen Dichtlippen 109 sind an den freien Enden eines U- oder C-förmigen Dichtungskörpers angeordnet und entweder aufgrund ihrer Elastizität oder mittels je eines Spannglieds, z. B. eine Spiralfeder 111, gegen die Zylinderfläche 37 vorgespannt, wobei die Spiralfeder 111 in die freien Enden der Dichtlippen 109 eingebettet oder in einer hierfür vorgesehenen Umfangsnut angeordnet sein kann. Der mit 113 bezeichnete Dichtungskörper weist wenigstens einen, vorzugsweise mehrere auf dem Umfang verteilte radiale Kanäle 114 in seinem Steg 115 auf. Zwischen den Dichtungslippen 109 ist im Bereich der Einspritzpumpe 27 ein radialer Kanalabschnitt 116 in der Zylinderfläche 37 angeordnet, der zu einem Kanalabschnitt 117 als Teil des Brennstoff-Zuführungskanals 50 führt, der sich parallel zur Rotationsachse 32 im Materialansatz 91 zur Einspritzdüse 29 hin erstreckt, und zwar vorzugsweise auf der der Rotationsachse 32 abgewandten Seite des Materialansatzes 91. Dieser axiale Kanalabschnitt 117 schneidet die Ringnut 51.The fuel supply takes place through a
Insbesondere dann, wenn die Wellendichtung 108 auch zu ihrem Ring-Hohlraum 118 abdichten soll, sind an den Schenkeln 119 des Dichtungskörpers 113 außerhalb der ersten Dichtungslippen 109 zweite Dichtungslippen 120 angeordnet, die vorzugsweise voneinander weggerichtet sind und ebenfalls mit der Zylinderfläche 37 zusammenwirken. In diesem Falle muß die Zylinderfläche 37 entsprechend breit bemessen sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zweiten Dichtungslippen 120 an den freien Enden des U-förmigen Dichtungskörpers 113 angeordnet, wobei auch die die ersten Dichtungslippen 109 tragenden Schenkel 119 von diesen freien Enden schräg aufeinanderzu vorspringen.In particular when the
Die Abdichtung der Wellendichtung in der Ringnut 107 kann durch Kleben oder Einpressen des vorzugsweise elastischen Dichtungskörpers 113 erfolgen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dichtungskörper 113 durch ein U-förmiges Verstärkungsteil verstärkt, das im Bereich des Stegs 115 und den einander gegenüberliegenden Stegwänden 121 in den elastischen Dichtungskörper-Werkstoff eingebettet ist.The seal of the shaft seal in the
Zwecks Vereinfachung der Bauweise ist es vorteilhaft, die Wellendichtung 108 radial zu trennen und durch zwei einander spiegelbildlich ausgebildete und einzubauende, im Querschnitt winkelförmige Wellendichtungsteile (nicht dargestellt) zusammenzusetzen.In order to simplify the construction, it is advantageous to separate the
Im folgenden wird die Funktion der Einspritzvorrichtung 26 beschrieben.The function of the injection device 26 is described below.
Der Brennstoff wird von einer außen an der Brennkraftmaschine angeordneten Niederdruck-Brennstoffpumpe (nicht dargestellt) angesaugt und über den Leitungsanschluß 105 zur Ringnut 106 im Deckelober- und -unterteil 2.1, 2.2 gefördert. Von hier gelangt er über die Kanalabschnitte 114, 116, 117, 51 und 45 in den Arbeitsraum 28. Der Rollenstößel 38, der sich im Betrieb mit der Kolbenanordnung 33 und dem Kugeldrehschieber 3 um die Rotationsachse 32 mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit dreht, drückt den Kolben 31 beim Überlaufen des Nockens 54.1 in den Arbeitsraum 28. Der durch die wenigstens eine am Steuerteil 46 des Kolbens 31 vorhandene Steuerkante 44 abgesteuerte, noch im Arbeitsraum 28 befindliche Brennstoff wird nun durch die Kanalabschnitte 87 und den Ringkanal 86 zur durch die Düsennadel 76 noch geschlossenen Düsenöffnung 29.1 gefördert.The fuel is drawn in by a low-pressure fuel pump (not shown) arranged on the outside of the internal combustion engine and conveyed via the
Durch den Druck des Brennstoffes wird die Düsennadel 76 gegen die Vorspannung der Druckfeder 77 eingeschoben, wobei der Brennstoff axial durch die Düsenöffnung 29.1 in den Verbrennungsraum 125 eingespritzt wird, wo die Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches in bekannter Weise erfolgt. Wenn der Brennstoffdruck infolge der Beendigung des Hubes des Kolbens 31 sinkt, drückt die Druckfeder 77 die Düsennadel 76 auf den Nadelsitz zurück, wodurch der Einspritzvorgang beendet ist. Der Öffnungsdruck der Einspritzdüse 29 läßt sich durch eine entsprechende Veränderung der Vorspannung der Druckfeder 77 einstellen, was hier durch Beilegen oder Entnahme die Druckfeder 77 stützende Einstellscheiben 126 erfolgt.Due to the pressure of the fuel, the
Brennstoff, welcher durch die Führungsbohrung in den die Druckfeder 77 aufnehmenden Raum der Sackbohrung 78 gelangt (leckt), wird über im wesentlichen am Umfang des Düsenhaltekörpers 75 verlaufende, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel den Zapfen 81 durchquerende Rückführkanäle 127 dem axialen Brennstoffzuführungs-Kanalabschnitt 50, 117 wieder zugeführt. Gleiches gilt für Leckagen zwischen dem Kolben 31 und der Pumpenhülse 47. Diese Leckagen werden durch von einem Aufnahme-Ringkanal ausgehende radiale Kanäle 128 und einen Ringkanal 129 dem axialen Kanalabschnitt 50, 117 zugeführt.Fuel, which (leaks) through the guide bore into the space of the blind bore 78 receiving the
Die Einspritzmengenverstellung zur Drehzahleinstellung erfolgt durch ein Verdrehen in eine der beiden Drehrichtungen z der Schnecke 63d, wobei der Spritzmengen-Verstellring 63 durch das in der Drehmitnahmeverbindung stehende Schneckenradsegment 63c in Richtung y um die Achse 43 verdreht wird. Beim Drehen des Vertellrings 63 wird dieser aufgrund des Eingriffs der stationären Gleitbolzen 63e in die Gleitnuten 63g in die Richtung x axial verschoben, wobei er die Regelhülse 64 mittels des Gleitstücks 65 axial mitnimmt, also in die gleiche axiale Richtung verschiebt. Die axiale Bewegung der Regelhülse 64 bewirkt eine Drehung des die Führungsschlitze 68 einfassenden Regelbolzen 69 um die Längsachse 43 des Kolbens 31, wodurch aufgrund des Eingriffs des Regelbolzens 69 in die Quernut 70 der Kolben 31 gedreht wird. Durch diese Einstellung kommen die Steuerkanten 44 des Kolbens 31 und die radialen Kanäle 45 zu unterschiedlichen Überdeckungen, wodurch entsprechende Brennstoff-Fördermengen eingestellt werden. Das Schneckenradsegment 63c ist derart im Zylinderkopf-Deckel 2 gehalten oder gelagert, daß es gemeinsam mit dem Verstellring 63 in die Drehrichtungen y gedreht werden kann, jedoch gegen eine Bewegung in die axialen Bewegungsrichtungen x unverstellbar im Zylinderkopf-Deckel 2 gehalten ist. Dagegen ist der Verstellring 63 gegenüber dem Schneckenradsegment 63c axial verschiebbar, was hier durch die Paßfederverbindung ermöglicht wird.The injection quantity adjustment for speed adjustment takes place by turning in one of the two directions of rotation z of the
Der Einspritzzeitpunkt ist auch abhängig von der Position der Einspritzdüse 29 in Umfangsrichtung des Kugeldrehschiebers 3 bezüglich der Steueröffnung 18 des Einlaß-Steuerkanals 16. Diese Position ist nach grundsätzlichen Funktionsgesichtspunkten zu bestimmen. Zum Verdrehen des Nockenringes 54 zwecks Einspritzzeitpunkt-Verstellung kann ein mit dem Spindelantrieb A vergleichbarer Spindelantrieb dienen, wobei es einer axialen Verschiebung des Nockenringes 54 nicht bedarf sondern lediglich einer Verdrehung. Ein solcher Antrieb für den Nockenring 54 ist nicht dargestellt.The time of injection is also dependent on the position of the injector 29 in the circumferential direction of the
Ein weiterer Vorteil des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels ist folgender: Durch die voneinander getrennte Anordnung eines Niederdruck-Brennstoffsystems (ND-Brennstoffpumpe) und eines Hochdruck-Brennstoffsystems (HD-Einspritzpumpe 26) ergeben sich zwei Bau- bzw. Funktionsgruppen mit in sich "stationären" Zuständen.A further advantage of the exemplary embodiment described above is as follows: The separate arrangement of a low-pressure fuel system (LP fuel pump) and a high-pressure fuel system (HP injection pump 26) results in two structural or functional groups with inherently "stationary" states.
Der Brennstoff gelangt von der beispielsweise am Maschinenkörper angeordneten ND-Brennstoffpumpe mit Niederdruck in den Kugeldrehschieber 3, wodurch eine problemlose Abdichtung, insbesondere mit der erfindungsgemäßen Wellendichtung 108 möglich ist. Es ergeben sich auch eine kleine, kompakte Bauweise und kurze Wege zwischen der Einspritzpumpe 27 und der Einspritzdüse 29, wodurch sich in einfacher Weise massive, dickwandige Druckleitungswände für Höchstdrücke ohne "atmen" verwirklichen lassen. Außerdem werden Druckwellen weitgehendst vermieden.The fuel passes from the low-pressure low-pressure fuel pump, which is arranged on the machine body, for example, into the
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 unterscheidet sich vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine abgewandelte Einspritzdüse 229, während die anderen Vorrichtungsteile im wesentlichen unverändert bleiben und deshalb eine weitergehende Beschreibung dieser Vorrichtungsteile nicht erforderlich ist.The exemplary embodiment according to FIGS. 5 and 6 differs from the previously described exemplary embodiment by a modified
Das entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel um den Winkel w geneigt angeordnete Einspritzventil 229 ist ein sogenanntes Membranventil mit einem in den vorhandenen Materialansatz 292 in einer Stufen-Sackbohrung 278 eingesetzten Ventilhaltekörper 275. Der Ventilhaltekörper 275 weist einen von seinem inneren Ende ausgehenden zentralen Längs-Kanalabschnitt 276 auf, in dem am inneren Ende des Ventilhaltekörpers 275 ein zur Rotationsachse 32 des Kugeldrehschiebers 3 vorzugsweise achsparallel verlaufender, vom Arbeitsraum 28 der Einspritzpumpe 27 ausgehender Kanalabschnitt 277 mündet. Vor dem die Ventilöffnung 29.1 enthaltenden Ende verzweigt der Kanalabschnitt 276 mit wenigstens zwei Y-förmig abzweigenden Kanalzweigen 279, 280 zu einem konzentrischen Ringkanal 281 an der Stirnseite des Ventilhaltekörpers 275. Zwischen dem Ringkanal 281 befindet sich ein zentraler Zapfen 283 mit vorzugsweise rundem Querschnitt. An der Stirnseite ist in einer den Ringkanal 281 überdeckenden Position eine die Membran des Membranventils bildende Scheibe 284 angeordnet, die an ihrem Außenumfangsrand durch ein in den Kugelkörper 15 versenktes Schraubteil 285 unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 286 gegen die Stirnfläche des Ventilhaltekörpers 275 verspannt ist. Im Zentrum der Scheibe 284 ist eine Bohrung 287 mit einem Durchmesser d vorgesehen, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser D des Zapfens 283. Mit diesem inneren Rand 288 liegt die Scheibe 284 an der Stirnfläche des in seinem Zentrum vorzugsweise freigestochenen Zapfens 283 unter Vorspannung an, so daß sich die Außenumfangskante des Zapfens 283 und die Innenumfangskante der Scheibe 284 geringfügig überlappen.The
Beim Vorhandensein eines Einspritzdruckes in den Kanalzweigen 279, 280 wird aufgrund des hyrostatischen Druckes die Scheibe 284 durch Ausbiegung in ihrem mittleren Bereich vom Zapfen 283 abgehoben, wodurch ein Ringspalt entsteht, aus dem der Brennstoff ringförmig und fein verteilt auszuspritzen vermag. Um diesen Spritzvorgang nicht zu behindern, ist die Bohrung 287 außenseitig angefast.In the presence of an injection pressure in the
Nach Abfallen des Einspritzdruckes schließt sich das Membranventil automatisch.After the injection pressure drops, the diaphragm valve closes automatically.
Die Verwendung eines Membranventils ermöglicht eine kleine Bauweise für das Einspritzventil 229, was schon daran erkennbar ist, daß der das Membranventil aufnehmende Materialansatz 292 kleiner ist als der die Einspritzpumpe 227 aufnehmende Materialansatz 92. Hierdurch wird mehr Platz für den Auslaß-Steuerkanal 17 und/oder den sich dazwischen erstreckenden Kühlkanalabschnitt 208.4 geschaffen.The use of a diaphragm valve enables a small construction for the
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 bis 9 kommen eine Einspritzpumpe 327 abgewandelter Ausgestaltung und ein vereinfacht dargestelltes Membranventil 329 zum Einsatz, das im wesentlichen mit dem vorbeschriebenen Membranventil 229 vergleichbar ist.In the exemplary embodiment according to FIGS. 7 to 9, an
Die Einspritzpumpe 327 ist vorzugsweise ebenfalls im Abstand a achsparallel zur Rotationsachse 32 des Kugeldrehschiebers 3 angeordnet. Ausgehend vom Ringansatz 36 erstreckt sich achsparallel ein tulpenförmiger Materialansatz 391, der an seinem freien Ende in dem Material ein Ansatz 392 für das Membranventil 329 übergeht, wobei die Materialansätze 391, 392 sich brückenartig über einen Kühlraumabschnitt 308.8 des Hohlraums 8 des Kugelkörpers 15 erstrecken. Im Materialansatz 391 ist ein Pumpenzylinder 347 kraftschlüssig eingezogen, in dem ein Kolben 331 durch den hier mit 354 bezeichneten Nockenring axial verschiebbar ist. Wie schon bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 ist auch hier der Kolben aus wenigstens zwei Teilen gebildet und teleskopierbar, was zur Einspritzmengen-Einstellung dient. Der eigentliche Kolben 331 weist einen Flansch 331.1 auf, der durch eine zwischen ihm und dem Pumpenzylinder 347 eingespannte, den Kolben 331 umgebende Druckfeder 332 zu seinem rückseitigen Ende hin gegen einen Verstellring 360 vorgespannt ist, der in noch zu beschreibender Weise axial verschiebbar im Zylinderkopf-Deckel 2 vorzugsweise in einer dem Kugeldrehschieber 3 umgebenden Stellung mittelbar oder unmittelbar an der Außenwand des Zylinderkopf-Deckels 2 gelagert ist.The
An seinem rückseitigen Ende weist der Kolben 331 eine koaxiale Führungsbohrung 331.2 auf, in der ein Verbindungsbolzen 357 axial verschiebbar ist, der in einem rückseitig vom Kolben 331 angeordneten Übertragungsbolzen 352 steckt und befestigt ist, beispielsweise durch Einpressen in die vorhandene Bohrung im Übertragungsbolzen 352. Zwischen einem dem Nockenring 354 zugewandten flanschförmigen Gleitkopf 352.1 des Übertragungsbolzens 352 und dem Flansch 331.1 ist eine zweite Druckfeder 356 eingespannt, deren Federkraft geringer ist als die der Druckfeder 332, so daß der Rückzug des Kolbens 331 und die Anlage des Gleitkopfes 352.1 an der Nockenbahn 354.1 des Nockenrings 354 gewährleistet ist. Der Verstellring 360 weist eine oder mehrere einander diametral oder sternförmig gegenüberliegende radiale und schraubenförmig angeordnete Gleitnuten 360.1 auf, in die von außen Gleitbolzen 361 mit geringem Bewegungsspiel einfassen, die in radialen Bohrungen 358.2 eines den Verstellring 360 umgebenden und ihn lagernden bzw. führenden Verstellagerring 358 sitzen, der drehbar und axial verschiebbar an der Außenwand des Zylinderkopf-Deckels 2 gelagert und mittels einem oder mehreren, einander diametral oder sternförmig gegenüberliegenden Gleitbolzen 359 axial gesichert ist, der bzw. die in Radialbohrungen der Außenwand 2.3 sitzen und mit geringem Bewegungsspiel in schraubenförmig angeordnete Gleitnuten 358.1 im Verstellagerring 358 einfassen. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind die Gleitnuten 360.1 und 358.1 im Verstellring 360 und im Verstellagerring 358 in einander entgegengesetzte Richtungen geneigt. Sie können jedoch auch eine gleichsinnige Steigungsrichtung mit gleichem und auch unterschiedlichem Steigungsmaß aufweisen.At its rear end, the
Auf dem zylindrischen Ansatz 36 sitzt mit seinen Dichtkanten ein dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechender Wellendichtring 308 an, der ebenfalls im Zylinderkopf-Deckel 2 gelagert ist. Vom Spalt zwischen den beiden Dichtkanten erstreckt sich eine Bohrung 362 zu einer axialen, von außen in dem Materialansatz 391 eingearbeiteten Aufbohrung 363, in der ein Ventilkörper 364 mit einem Saugventil 365 eingesetzt und durch eine Verschlußschraube 366 verschlossen ist. Von der Aufbohrung 363 führen zwei axiale Kanäle 367 und 368 in den vorderen Bereich des Kolbens 331, von denen der mit 367 bezeichnete Kanal hinter dem Saugventil 365 anschließt, während der mit 368 bezeichnete Kanal vor dem Saugventil 365 abzweigt, hier mit einer radialen Bohrung 364.1 im Ventilkörper 364 verbunden ist. Der Kanal 367 ist am Kopfende des Pumpenzylinders 347 durch einen radialen Kanalabschnitt 369 mit dem Arbeitsraum 328 der Einspritzpumpe 327 verbunden. Weitere radiale Kanalabschnitte 371 und 372 sind etwa mittig und im unteren Drittel des Pumpenzylinders 347, d. h., in dessen Führungsbereich angeordnet und verbinden den Führungsabschnitt für den Kolben 331 mit den Kanal 368, der unter Umgehung des Saugventils 365 mit der allgemein mit 373 bezeichneten Niederdruckleitung verbunden ist.On the
Bei einer Rückwärtsbewegung des Kolbens 331 wird der flüssige Brennstoff über das Saugventil 365 in den Arbeitsraum 328 gesaugt. Beim Förderhub wird der Brennstoff durch das vor dem Arbeitsraum 328 angeordnete Druckventil 375 und die sich daran anschließende Druckleitung 376 hindurch zum Membranventil 329 befördert, wo die Einspritzung erfolgt. Der Rückfluß des Brennstoffes wird durch das im Saugventil 365 vorhandene Rückschlagventil verhindert. Der im Führungsspalt des Pumpenzylinders 347 abfließende Brennstoff (Lecköl) wird über die Kanäle 371 und 372 zur Niederdruckleitung 373 geführt. Dieses Lecköl dient gleichzeitig zur Kühlung und Schmierung der Einspritzpumpenteile.When the
Im Druckventil 375 ist ebenfalls ein Rückschlagventil vorhanden, das ein Rückfließen von Brennstoff aus der Druckleitung 376 während des Saughubs des Kolbens 331 verhindert.In the
Wie insbesondere aus Fig. 9 zu entnehmen ist, wird der Rückhub des Kolbens 331 durch den Verstellring 360 begrenzt, wobei der Übertragungsbolzen 352 aufgrund seiner Teleskopierbarkeit der Nockenbahn 354.1 folgt und deshalb mit ihr in ständigem Kontakt steht. Dies führt zu einer verhältnismäßig "weichen" Beaufschlagung des Kolbens 331 beim Förderhub aufgrund der Wirksamkeit der Druckfeder 356. Die axiale Verbindung zwischen dem Übertragungsbolzen 352 und dem Kolben 331 ist durch den Verbindungsbolzen 357 gewährleistet, der in der Führungsbohrung 331.2 axial verschiebbar gelagert und am Übertragungsbolzen 352 befestigt ist. Die radiale Bohrung 331.3 befindet sich im Führungsbereich des Verbindungsbolzens 357 und dient der Schmiermittelzuführung. Eine am inneren Ende der Führungsbohrung 331.2 angeordnete radiale Bohrung 331.4 dient als Ent- bzw. Belüftungsbohrung.As can be seen in particular from FIG. 9, the return stroke of the
Die Motordrehzahl bzw. die Brennstoff-Fördermenge wird mit dem Verstellring 360 geregelt, der durch einen mit dem Spindelantrieb A gemäß Fig. 2 vergleichbaren Spindelantrieb angetrieben werden kann zwecks Verdrehung des Verstellrings 360. Hierbei wird der Verstellring 360 aufgrund des Eingriffs der im Verstellagerring 358 "stationär" gelagerten und in die schraubenförmigen Gleitnuten 360.1 eingreifenden Gleitbolzen 361 axial verschoben. Da der Verstellring 360 stirnseitig am Flansch 331.1 aufgrund der Kraft der Druckfeder 332 kraftschlüssig anliegt, ergibt sich bei der erwähnten axialen Verschiebung des Verstellrings 360 eine entsprechende Begrenzung des Rückhubs des Kolbens 331 und somit eine entsprechende Begrenzung der Eintauchtiefe im Pumpenzylinder 347. Demzufolge ändert sich das Fördervolumen beim jeweils nachfolgenden Förderhub. Eine Verstellung des Verstellrings 360 in Fig. 9 nach links führt zu einer Verringerung der Fördermenge, und eine Verstellung nach rechts führt zu einer Vergrößerung der Fördermenge. Bei der in Fig. 9 dargestellten Stellung bestehtThe engine speed or the fuel flow rate is regulated with the adjusting
"Null-Förderung", bei der sich lediglich der Übertragungsbolzen 352 zwischen der Grundlinie und Nockenspitze der Nockenbahn 354.1 hin und her bewegt und dabei einen "Leerhub" ausführt."Zero conveying", in which only the
Da Brennkraftmaschinen während des Warmlaufens eine etwas höhere Brennstoffmenge benötigen, um einen "runden" Motorlauf zu gewährleisten, ist der Verstellagerring 358 vorgesehen, der durch einen nicht dargestellten Warmlaufgeber vorzugsweise mit einem Dehnstoffelement und einer Schalteinrichtung drehbar ist und aufgrund des Eingriffs der Gleitbolzen 361 in die schraubenförmigen Gleitnuten 358.1 bei seiner Drehung axial verschoben wird und dabei den Verstellring 360 zusätzlich axial verschiebt, wodurch die angestrebte Vergrößerung bzw. Verringerung der Brennstoffeinstellung erzielt wird. Der Verstellagerring 358 nimmt bei kaltem Motor eine maximale und bei betriebswarmem Motor eine minimale Verdrehstellung ein.Since internal combustion engines require a slightly higher amount of fuel during warm-up in order to ensure "round" engine running, the adjusting
Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 10 und 11 bezieht sich auf eine allgemein mit 401 bezeichnete Brennkraftmaschine, deren Zylinderblock 404 und vorzugsweise gemäß Fig. 1 geteilter Zylinderdeckel 402 sowie der darin drehbar gelagerte, vereinfacht dargestellte Kugeldrehschieber 403 vereinfacht dargestellt sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die nicht dargestellte Einspritzvorrichtung wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen in den Kugelkörper 415 des Kugeldrehschiebers 403 integriert sein oder es kann auch eine herkömmliche Einspritzvorrichtung oder eine sonstige Gemisch-Aufbereitungsvorrichtung vorgesehen sein. Der Kugeldrehschieber kann auch Kühlkanäle entsprechend den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen aufweisen.The exemplary embodiment according to FIGS. 10 and 11 relates to an internal combustion engine, generally designated 401, the
Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich für eine Brennkraftmschine mit mehreren, in Reihe angeordneten Zylindern, von denen in Fig. 10 nur einer mit Kolben 406 innerhalb des Zylinderblocks 404 sichtbar ist. Die Reihe der Zylinder erstreckt sich gerade und ist in Fig. 11 durch die mit ZR bezeichnete Mittellinie gekennzeichnet. Von dieser Mittellinie ZR bzw. Mittelebene sind die Kugelkörper 415 und die jeweils zugehörige Lagerung im Deckel 402 wechselseitig zu jeweils einer anderen Seite hin axial versetzt bzw. desachsiiert. Infolgedessen weisen die Zentren, der Drehschieber 403 bzw. deren Kugelkörper 415 wechselseitig einen gleichen Abstand X1, X2 von der Zylinderreihe ZR auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht entweder eine kleinere kompakte Bauweise der Brennkraftmaschine 401, weil aufgrund des Versatzes bzw. der Desachsiierung der Achsabstand Y zwischen benachbarten Kugeldrehschiebern 403 verringert werden kann, oder bei einem vorgegebenen Abstand Y zwischen benachbarten Kugeldrehschiebern 403 lassen sich größere Kugeldrehkörper und Ventilöffnungsquerschnitte verwirklichen, was der Stabilität und großen Durchgangsquerschnitten sowohl für das Frischgas als auch für das Abgas oder auch den Kühlkanalquerschnitten zugute kommt. In der Fig. 10 dargestellten Stellung des Kugeldrehschiebers 403 befindet sich dessen Ansaug- bzw. Einlaßsteuerkanal 16 in seiner Ladestellung, d.h. die Einlaßöffnung 18 des Steuerkanals 16 befindet sich zwecks ungehindertem Eintritt des Einlaßgases bzw. der Verbrennungsluft über dem Kolben 406 bzw. über dem vorhandenen Durchgangskanal 424 im Deckel-Unterteil 402.2, der auch den Verbrennungsraum 425 darstellt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Versetzungsmaß X1 bzw. X2 so groß bemessen, daß der in Versetzungsrichtung weisende Rand der im Vergleich zum Kolben 406 im Querschnitt wesentlich kleineren Einlaßöffnung 18 etwa über dem Rand des Kolbens 406 liegt, zu dem hin der Kugelkörper 415 versetzt ist. In gleicher Weise ist der jeweils benachbarte Kugeldrehschieber 403 zur anderen Seite hin axial versetzt. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Kugeldrehschieber 403 insgesamt oder die Kugelkörper 415 zur Einlaßseite oder vorzugsweise zur Auslaßseite des bzw. der Kugeldrehschieber 403 zu versetzen. Dabei ist es möglich, die Kugeldrehschieber 403 so anzuordnen, daß sich die Einlaßsteuerkanäle 16 und die Auslaßsteuerkanäle 17 jeweils wechselweise auf der einen und der anderen Seite des Zylinderblocks 404 oder vorzugsweise jeweils auf der gleichen Seite angeordnet sind. Es ist auch von Vorteil, die Ausnehmungen für die Kugeldrehschieber 403 im Zylinderdeckel 402 entsprechend der Desachsiierung zu versetzen, so daß einander gleiche Kugeldrehschieber 403 eingesetzt werden können. Bei den vorbeschriebenen Möglichkeiten kann jeweils die Einspritzvorrichtung bezüglich der radialen Mittelebene des Kugelkörpers 415 auf der Seite, zu der der Kugeldrehschieber 403 oder der Kugelkörper 415 versetzt ist, oder auf der anderen Seite angeordnet sein. Dabei können auch die Einspritzvorrichtungen jeweils wechselseitig oder vorzugsweise auf einer Seite angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Einspritzvorrichtungen auf einer Seite des Zylinderblocks und dabei auf der Einlaßseite der Kugeldrehschieber 403.This exemplary embodiment is suitable for an internal combustion engine with a plurality of cylinders arranged in series, of which only one with
Eine weitere Raumausnutzung ist dann möglich, wenn der Querschnitt der Einlaßöffnung und der nicht dargestellten Auslaßöffnung im Kugelkörper 415 längs der Zylinderreihe ZR länglich geformt ist, wie es etwa beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, wo der Querschnitt der Einlaß- und Auslaßöffnungen zu beiden Seiten abgeflacht (siehe A) ist. Hierdurch wird ein jeweils maximales Versatzmaß X1, X2 erreicht.A further use of space is possible if the cross section of the inlet opening and the outlet opening (not shown) in the spherical body 415 is elongated along the row of cylinders ZR, as is the case in the exemplary embodiment where the cross section of the inlet and outlet openings is flattened on both sides ( see A). A maximum offset dimension X1, X2 is hereby achieved.
Zwecks Vermeidung von Störungen der Strömung ist es vorteilhaft, den Durchlaßkanal 424 bzw. den Verbrennungsraum abwärts schräg oder gekrümmt zu der Seite verlaufen zu lassen, die der Versetzungsrichtung entgegengesetzt ist. Wie aus Fig. 10 deutlich zu entnehmen ist, ist in der Oberseite des Kolbens 406 eine Brennraumvertiefung 426 eingelassen, die ebenfalls in die entgegengesetzte Versetzungsrichtung versetzt ist.In order to avoid disturbances in the flow, it is advantageous to let the
Es zeigt sich somit, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht nur hinsichtlich einer kompakten Baugröße der Brennkraftmaschine aufgrund der Desachsiierung der Kugeldrehschieber 403 vorteilhaft ist, sondern hinsichtlich der Anordnung und Lagerung der Einspritzpumpe 27, 327 im Kugelkörper 415. Dabei zeigt es sich, daß eine (nicht dargestellte) Anordnung der Einspritzpumpe auf der Seite, zu der hin das Zentrum des Kugelkörpers 415 versetzt ist oder auf der Seite, die der Versetzung entgegengesetzt ist, möglich und vorteilhaft ist. Im ersten Fall ist die Einspritzpumpe bzw. der sie aufnehmende Sekantialabschnitt des Kugelkörpers 415 besser zugänglich. Im letzteren Falle wird die Einspritzpumpe um ein bedeutendes Stück zur Zylinder-Mittelebene hin versetzt. Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eignen sich insbesondere für verhältnismäßig lange Einspritzpumpen, vorzugsweise für solche mit axialen Kolben.It can thus be seen that the configuration according to the invention is advantageous not only with regard to a compact size of the internal combustion engine due to the decaching of the rotary ball valve 403, but also with regard to the arrangement and mounting of the
Claims (53)
dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Einspritzpumpe (27, 327) im kugelförmigen Körper (15) des Kugeldrehschiebers (3) gelagert ist.1. Internal combustion engine, preferably a diesel internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, with internal combustion and with cylinders arranged individually or in series, with an injection pump, preferably a high-pressure injection pump, and an injection device comprising an injection nozzle and with at least one rotating control element per cylinder for the gas charge exchange processes, which is arranged between the cylinder block and the cylinder cover or in the latter with a rotation axis that is preferably perpendicular to the cylinder axis, and between two pins that extend axially in rotation has a control body that is firmly connected to the pin, the control body and the pegs being uniformly surrounding counter surfaces are provided in the cylinder head and each pin is penetrated by an axially extending gas channel, each of which merges into a bend-shaped gas channel arranged in the control body, which on the surface de s control body emerges with an opening, means for transmitting a rotational movement from the crankshaft to the control element being provided, the control body being designed as a spherical, in particular a hollow spherical body and the injection nozzle being mounted in the spherical body,
characterized,
that the injection pump (27, 327) is mounted in the spherical body (15) of the rotary valve (3).
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