SE504145C2 - Avgasventilmekanism i en förbränningsmotor - Google Patents

Description

Un 10 20 25 30 504 145 L.) aktiverad, vilket även innebär att avgasventilema stänger tidigare än om max lyfthöjd kan utnyttjas för motordrift.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en avgasventilmekanism av i inledningen angivet slag, vid vilken lyfthöjdskurvan hos avgasventilema kan tillåtas vara densamma vid motordrift som vid bromsdrift åtminstone i närheten av stäng- ningen.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att ventilorganen innefattar i förhållande till vipparmens vipprörelse styrda ventilorgan, som är anordnade att efter viss vipprörel- se öppna en förbindelse förbi backventilen för att medge dränering av cylinderrum- met.

Lyfthöjdskurvan i närheten av stängning hos avgasventilema bestäms av tillgängligt utrymme i förbränningsrummet med kolven i övre dödläget. För att inte avgasven- tilema skall slå i kolvarna under bromsdrift utnyttjas enligt uppfinningen en av vipp- rörelsen styrd by-passventil som medger så snabb tömning av den ventilspelsupp- tagande kolvens cylinderrum, att kolven befinner sig i sitt inskjutna läge, när vipp- armens kamföljare ligger på den ordinarie kamnocken eller åtminstone i dess senare del. Detta betyder att ventilen stänger på samma stället på lyftkurvan vid bromsdrift som vid motordrift. Efter stängning av avgasventilen och åtföljande stängning av by- passventilen aktiveras den ventilspelsupptagande kolven åter genom tillförsel av tryckolja till kolvens cylinderrum via backventilen så länge trycket i hydraulkretsen upprätthåller backventilens blockeringsfunktion. Till skillnad från den i inledningen angivna kända ventilmekanismen fylls och töms den ventilspelsupptagande kolvens cylinderrum följaktligen en gång per arbetscykel vid bromsdrift.

I en föredragen utföringsforrn av ventilmekanismen enligt uppfinningen är by-pass- ventilen bildad av en i en borrning i vipparmen vridbart lagrad ventilslid, som upp- visar en kuggkrans i ingrepp med en relativt vipparmsaxeln fixerad kuggbana. Sliden 10 15 25 30 504 145 är utformad med ett spår, som i ett läge hos sliden medger dränering av cylinder- rummet förbi backventilen.

Uppfinningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där fig. 1 visar en principskiss av en utföringsform av en i en avgasventilmekanism enligt uppfinningen ingående vipparm, fig. 2 en sidovy av ett föredraget konstruktivt utförande av en avgasventilmekanism enligt uppfinningen, fig. 3 ett längdsnitt utmed linjen II-II i fig. 2, fig. 4 ett diagram illustrerande avgas- ventillyftkurvoma hos en motor med den i inledningen angivna kända ventilmeka- nismen och ñg. 5 ett diagram illustrerande avgasventillyftkurvorna för en motor med en avgasventilmekanism enligt uppfinningen.

I fig. 1 och 2 betecknar 1 en vipparm med en borming 2 för lagring av vipparmen på en vipparmsaxel 3. Vid sin ena ände är vipparrnen 1 försedd med en kamföljare i form av en roterbart lagrad rulle 4, som i samverkan med ett kamelement 5 på en kamaxel 6 på känt sätt bibringar vipparmen vipprörelse. Vid sin motsatta ände är vipparmen utformad med ett eylinderrum 7, i vilket ett kolvelement 8 är förskjutbart upptaget. Kolvelementet 8 är vid sin ytterände utformat med en kula 9, vilken in- skjuter i en sfärisk fördjupning i en kuliss 10, vilken vilar på ett ok 11, som förbin- der ventilspindlama 12 hos ett par avgasventiler i en icke visad motorcylinder med varandra. Kolvelementet 8 är rörligt mellan ett inre ändläge, i vilket dess övre yta anligger mot cylinderrummets 7 bottenyta 13, och ett yttre ändläge, i vilket dess yttre kant 14 anligger mot en ringformig anslagsyta 15 hos cylinderrummet. Kolvelemen- tets 8 slaglängd "S" kan gå upp till ca 2 mm. Genom tillförsel respektive dränering av tryckolja till respektive från cylinderrummet 7 kan således avgasventílemas 12 lyfthöjd varieras en sträcka "S".

Cylinderrummet 7 kommunicerar via ett i vipparmen 1 upptaget, generellt med 20 betecknat ventilarrangemang, som visas schematiskt i fig. 1, med en kanal 21 (fig. 2) i vipparmsaxeln 3 och står således i förbindelse med motoms ordinarie tryckolje- Ut 10 15 20 25 30 504 145 system. Ventilarrangemanget 20 innefattar en styrd backventil 22, som har en ventil- kropp i form av en kula 23, vilken är belastad mot ett säte 24 av en fjäder 25. På den motsatta sidan om kulan 23 finns en kammare 26, som innehåller en reglerkolv 27 med en spindel 28, vars ytterände är vänd mot kulan 23. Reglerkolven 27 är belastad av en fjäder 29 med större kraft än backventilfjädem 25, vilket innebär att spindeln 28 vid normalt smörjoljetryck, ca 1 bar, håller kulan 23 lyft från sitt säte, så att cylinderrummet 7 normalt står i förbindelse med motoms tryckoljesystem via backventilen 22. I tig. 1 symboliserar en ledning 30 förbindelsen med kanalen 21 (fig. 2) i vipparrnsaxeln 3. En grenledning 31 mynnar dels i reglerkolvens 27 kam- mare 26 och dels i en kammare 32, som innehåller en av en fjäder 33 belastad kolv 34 och bildar en tryckackumulator.

Vid normal drift, dvs vid motordrift, råder nämnda tryck i storleksordningen 1 bar i vipparmsaxeln, vilket medför att backventílen 22 är öppen och att kolvelementet 8 ligger i sitt inre ändläge mot bottnen 13 av cylinderrummet 7. Normalt ventilspel råder nu i ventilmekanismen.

Vid övergång till bromsdrift höjs trycket i vipparmsaxeln till ca 2 bar, varvid regler- kolven 27 backar undan till det i fig. 1 visade läget, vid vilket fiädem 25 belastar kulan 23 mot sätet 24 och stänger backventilen 22. Olja som strömmar in i cylinder- rummet 7 trycker nu ut kolvelementet 8 till det i fig. 1 visade ventilspelsupptagande läget. Kamelementet 5, som förutom den ordinarie lyftnocken Sa på känt sätt är utformat med ett par extra nockar Sb, 5c, av vilka nocken 5c är en s k trycksänk- ningsnock, kommer nu att via den senare öppna avgasventilen så mycket vid slutet av kompressionstakten, som motsvarar det upptagna ventilspelet.

Vad som hittills beskrivits beträffande funktionen utgör känd teknik för att öka motorbromseffekten genom att se till att endast en mindre del av kolvens kompres- sionsarbete kan återvinnas under expansionstakten. I tig. 4 visas avgasventilens lyft- kurvor i motordrift resp bromsdrift och av dessa framgår att maximalt lyft hos en 10 15 20 30 504 145 motor med det beskrivna motorbromsarrangemanget måste bli lägre än hos en mot- svarande motor utan ett dylikt motorbromsarrangemang, där ju maximalt lyft kan utnyttjas för motordrift.

För att kunna utnyttja maximal lyfthöjd speciellt i närheten av stängning även vid motordrift är enligt uppfinningen avgasventilmekanismen kompletterad med en gene- rellt med 40 betecknad by-passventil, som består av en i en borrning 41 i vipparmen 1 vridbart lagrad ventilslid 42, vilken uppvisar ett spår 43, som i ett läge hos sliden 42 (se fig. 1 och fig. 3) förbinder en kanal 44 från cylinderrummet 7 med regler- kolvens kammare 26 och följaktligen, via kanalen 30, även med motorns smörjolje- system. Ventilsliden 42 är vid ena änden utformad med en kuggkrans 45, som in- griper med kuggar på en i förhållande till vipparmsaxeln 3 fixerad kuggsektor 46 (se fig. 2). Detta betyder att ventilsliden 42 vrider sig fram och tillbaka i borrningen 41 vid vipparmens 1 vipprörelse och att spåret 43 en gång per arbetscykel ”kortsluter” förbindelsen över backventilen 22, så att olja kan tryckas ut från cylinderrummet 7 och kolven 8 bottna cylinderrummet även vid bromsdrift. Kuggkransen 45 och kuggsektom 46 är så anpassade till varandra, att sliden 42 vrids till kortslutningsläget efter att trycksänkningsnocken 5c passerat vipparmens kamrulle 4, så att kolven 8 befinner sig i bottenläget innan kamrullen 4 når toppen av den ordinarie lyftnocken Sa. I ett praktiskt utförande med en vipparrn med 12' vipprörelse kortsluter ventil- sliden efter ca 5” vipprörelse, dvs vid ca 150 vevgrader, såsom illustreras i fig. 5, där den streckade kurvan visar det maximala (otillåtna) lyftet om den ventilspelsupp- tagande kolven 8 skulle ligga kvar i sitt utskjutna läge över en hel arbetscykel. Den heldragna kurvan är lyftkurvan vid motordrift, medan den punktade kurvan är lyft- kurvan vid bromsdrift, vilken genom den beskrivna by-passfunktionen vid ca 150 vevgrader övergår från maxkurvan till motordriftkurvan.

Tömningen sker mycket snabbt under inverkan av den av ventilfjädrama på kolven 8 verkande kraften, som momentant kan ge en tryckstöt i systemet på ca 20-25 bar. I en flercylindrig motor medverkar den snabba tömningen av det ventilspelsupptagande 10 20 504 145 cylinderrummet 7 hos avgasventilerna i en cylinder till att tiden räcker till för att fylla cylinderrummet 7 hos avgasventilema i andra cylindrar. I en motor med få cylindrar går det inte att anpassa tiden för tömningen av en ventilspelsupptagande anordning för en cylinder med fyllning av en eller flera ventilspelsupptagande anordningar för andra cylindrar. Här har tryckackumulatom 32, 33, 34 tillsammans med reglerkolvens 27 kammare 26 till uppgift att ta hand om tryckoljan vid töm- ningen av cylinderrummet 7 och att i uppladdat tillstånd vid efterföljande cykel se till att återfyllningen sker snabbt. En backventil 47 i ledningen 30 säkerställer upp- laddningen. I en motor med många cylindrar kan tryckackumulatom 32, 33, 34 och backventilen 47 undvaras då tryckackumulatorfunktionen i princip övertas av andra cylindrars ventilspelskompenserande anordningar, såsom angivits ovan.

Kolvelementet 8 är på känt sätt utformat med en hålighet 50, som kommunicerar med cylinderrummet 7 via en kanal 51, vars ena ände bildar ett ventilsäte 52 för en ventilkropp i form av en kula 53, vilken är belastad av en fjäder 54. Detaljerna 52, 53 och 54 bildar en övertrycksventil, som vid ett förutbestämt tryck i cylindem 7 öppnas för att låta olja dräneras via kanaler 55 i kolvelementet 8. Ventilslidens 42 spår 43 kommunicerar via en ringkanal 56 med ett eller flera grunda spår 57 (ett visat) på den sida av sliden, som är motsatt spåret 43 för att balansera ut de genom oljetrycket i spåret 43 på sliden verkande radiella kraftema.

Claims (5)

UI 10 20 25 30 504 145 Patentkrav

1. Avgasventilmekanism i en förbränningsmotor, innefattande minst en avgasventil i varje cylinder, en på en vipparmsaxel lagrad vipparrn för varje cylinder för manöv- rering av avgasventilen, en kamaxel med ett kamelement för varje vipparm, vilket kamelement samverkar med en kamföljare vid en ände av vipparmen, en mellan en motsatt ände av vipparmen och avgasventilen anordnad ventilspelsupptagande anord- ning, som omfattar ett kolvelement, vilket är upptaget i ett i nämnda motsatta vipp- armsände utformat cylinderrum, och en hydraulkrets med ventilorgan för tillförsel resp dränering av tryckolja till och från nämnda cylinderrum, varvid ventilorganen innefattar en styrd backventil, som vid ett visst lågt tryck medger strömning av tryckolja från cylinderrummet, kännetecknad av att ventilorganen (20) innefattar i förhållande till vipparmens (1) vipprörelse styrda ventilorgan (40), som är anordnade att efter viss vipprörelse öppna en förbindelse (43) förbi backventilen (22) för att medge dränering av cylinderrummet (7).

2. Ventilmekanism enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda ventilorgan (40) är uppbuma av vipparmen (1) och att med vipparrnsaxeln (3) resp ventilorganen (40) förbundna och med varandra samverkande transmissionsorgan (45,46) är anordnade att omställa ventilorganen i beroende av vipparmens vipprörelse.

3. Ventilmekanism enligt krav 2, kännetecknad av att ventilorganen (40) innefattar en i en borrning (41) i vipparrnen (1) vridbart lagrad ventilslid (42), som uppvisar en kuggkrans (45) i ingrepp med en relativt vipparrnsaxeln (3) fixerad kuggbana (46) och ett spår (43), vilket i ett läge hos ventilsliden medger dränering av cylinderrum- met (7) förbi backventilen (22).

4. Ventilmekanism enligt krav 3, kännetecknad av att spåret (43) via en ringspalt (56) kommunicerar med minst ett diametralt motsatt spår (57) för tryckavlastning av sliden.

5. Ventilmekanism enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att hydraulkretsen innehåller en tryckackumulator (32,33,34), som är anordnad att uppladdas av tryck- oljan, som dräneras från cylinderrummet (7).