(19)
(11) EP 0 897 059 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
17.02.1999  Patentblatt  1999/07

(21) Anmeldenummer: 98112194.0

(22) Anmeldetag:  01.07.1998
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)6F02G 1/02, F01L 3/00
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK RO SI

(30) Priorität: 14.08.1997 DE 19735315

(71) Anmelder: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
80788 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Müller-Alander, Gerd
    80638 München (DE)

   


(54) Heissgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlassventil


(57) Eine Heißgas-Kraftmaschine (1) mit einem nockengesteuerten schaftgeführten Teller-Einlaßventil (2) zur Steuerung eines eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer (3) der Kraftmaschine (1) verbindenden Einlaßkanals weist zur Kompensation des im Einlaßkanal (4) herrschenden Gasdruckes einen am Ventilschaft (6) angeordneten Ausgleichskolben (7) auf.
Zur aufgabengemäßen Reduzierung der Belastung des Ventiltriebes durch das in der Schließphase vom hohen Druck des Gases in der Arbeitskammer (3) beaufschlagten Tellerventils (2) wird vorgeschlagen, daß der Ausgleichskolben (7) auf der dem Gasdruck im Einlaßkanal (4) gegenüberliegenden Seite durch den in der Arbeitskammer (3) herrschenden Gasdruck beaufschlagt ist zum Druckausgleich am Ausgleichskolben (7).




Beschreibung


[0001] Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Heißgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlaßventil, wobei das einen eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer der Kraftmaschine verbindenden Einlaßkanal steuernde und in die Arbeitskammer gegen eine Schließfeder öffnende, als Tellerventil gestaltete Einlaßventil über den Ventilschaft mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben in Verbindung steht.

[0002] Eine derartige, als Brennkraftmaschine gestaltete Heißgas-Kraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-PS 730 040 bekannt, bei der zur Entlastung des Ventiltriebes des nockengesteuerten Einlaßventils durch den im Einlaßkanal herrschenden hohen Gasdruck jedes Einlaßventil mit einem Gegenkolben ausgebildet ist, dessen dem kanalseitigen Gasdruck ausgesetzte Fläche im wesentlichen der insbesondere in der Ventil-Schließstellung diesem Gasdruck ausgesetzten Fläche des Ventiltellers entspricht. Mit dieser Druck-Kompensation erübrigt sich für das Teller-Einlaßventil eine verstärkt ausgelegte Schließfeder, so daß in dem Einlaßventil-Trieb beim Öffnen des Teller-Einlaßventiles Belastungen in üblicher Weise gegeben sind.

[0003] In der Schließphase dieses Einlaßventils bei einem etwa mit dem in der Gleichdruck-Verbrennungskammer herrschenden Druck in der Arbeitskammer wirkt auf das Tellerventil arbeitskammerseitig dieser Druck und zusätzlich im Einlaßkanal der dort herrschende Gasdruck auf den Gegenkolben bzw. Ausgleichskolben, so daß in dem Ventiltrieb in Schließrichtung hohe Schließbelastungen auftreten, die während des Kontaktes des Einlaßventil-Triebes mit dem Steuernocken der Nockenwelle auf diese nachteilig einwirken.

[0004] Aus der DE-PS 521 925 ist für eine Heißgas-Kraftmaschine eine gesonderte Verbrennungskammer bekannt, aus der ein Gas von im wesentlichen konstantem Druck einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine über ein gesteuert nach innen öffnendes Auslaßventil zugeführt ist. Dieses gegen den Gasdruck in der Verbrennungskammer zu öffnende Auslaßventil ist zur Entlastung des Ventilgetriebes mit einem gesteuert beidseitig druckbeaufschlagten Ausgleichskolben ausgerüstet. Zum Öffnen dieses Auslaßventils gegen den Gasdruck in der Verbrennungskammer ist beispielsweise der einerseits vom Gasdruck beaufschlagte Ausgleichskolben andererseits von einem diesem Gasdruck entsprechenden Druck beaufschlagt und dadurch der Druck auf beiden Seiten des Ausgleichskolbens zum Öffnen des Ventils ausgeglichen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Heißgas-Kraftmaschine eine Anordnung des mit dem Teller-Einlaßventil verbundenen Ausgleichskolbens aufzuzeigen derart, daß beim Schließen des Teller-Einlaßventils aus dem hohen Gasdruck in der Arbeitskammer der Kraftmaschine resultierende Belastungen auf den Ventiltrieb vermieden sind.

[0006] Diese Aufgabe ist mit dem Patenanspruch 1 gelöst und zwar dadurch, daß der Ausgleichskolben auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite in einer Ausgleichskolben-Kammer über einen Verbindungskanal mit der Arbeitskammer der Kraftmaschine in gasführender Verbindung steht derart, daß am Ausgleichskolben in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.

[0007] Mit der Erfindung sind in vorteilhafter Weise hohe mechanische und tribologische Belastungen im Ventiltrieb des Teller-Einlaßventiles vermieden.

[0008] In Ausgestaltung der Erfindung ist eine in baulich vorteilhaft einfacher Weise für unterschiedliche Ventiltriebsarten geeignete Anordnung dadurch erreicht, daß die Ausgleichskolben-Kammer zum benachbarten Einlaßkanal offen ausgebildet angeordnet ist derart, daß der Ausgleichskolben insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil zur Kompensation des auf den Ventilteller wirkenden Gasdruckes von diesem direkt beaufschlagt ist.

[0009] In einer anderen erfindungsgemäßen Anordnung ist der Ausgleichskolben als Betätigungselement des Teller-Einlaßventiles kanalgasdruckseitig von der Schließfeder und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken einer Nockenwelle beaufschlagt, wobei die Nockenwelle in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer gasführend verbundenen Nische im Maschinengehäuse im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist.

[0010] Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Beispiele beschrieben. Es zeigt
Figur 1
eine erste erfindungsgemäße Anordnung eines Ausgleichskolbens eines Teller-Einlaßventils einer Heißgas-Kraftmaschine, und
Figur 2
eine zweite erfindungsgemäße Anordnung mit einem als Ventil-Betätigungselement dienenden Ausgleichskolben des Teller-Einlaßventiles.


[0011] Eine nicht näher gezeigte Heißgas-Brennkraftmaschine 1 ist mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Teller-Einlaßventil 2 ausgerüstet, wobei das einen eine gesonderte, nicht gezeigte Gleichdruck-Verbrennungskammer mit einer lediglich angedeuteten Arbeitskammer 3 der Brennkraftmaschine 1 verbindenden Einlaßkanal 4 steuernde und in die Arbeitskammer 3 gegen eine Schließfeder 5 öffnende Teller-Einlaßventil 2 über den Ventilschaft 6 mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben 7 in Verbindung steht.

[0012] Um beim Schließen des Teller-Einlaßventiles 2 die Belastungen auf den Ventiltrieb 8 aus dem am Ventilteller 9 durch den in der Arbeitskammer 3 herrschenden Druck, der etwa dem in der Verbrennungskammer entspricht, zu reduzieren, steht der Ausgleichskolben 7 auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite 10 in einer Ausgleichskolben-Kammer 11 über einen im Ventilschaft 6 angeordneten Verbindungskanal 12 mit der Arbeitskammer 3 der Brennkraftmaschine 1 in gasführender Verbindung derart, daß am Ausgleichskolben 7 in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles 2 im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.

[0013] Eine baulich einfache erfindungsgemäße Anordnung ist gemäß Figur 1 dadurch erreicht, daß die Ausgleichskolben-Kammer 11 zum benachbarten Einlaßkanal 4 offen ausgebildet angeordnet ist derart, daß der Ausgleichskolben 7 insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil 2 zur Kompensation des auf den Ventilteller 9 wirkenden Gasdruckes von diesem direkt flächig beaufschlagt ist. Diese Anordnung ist vorteilhafterweise für alle Ventiltriebsarten 8 verwendbar, beispielsweise für einen in der Figur 1 gezeigten Tassenstößeltrieb.

[0014] Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt die Figur 2, bei der der Ausgleichskolben 7' als Übertragungselement des Teller-Einlaßventiles 2' kanaldruckseitig von der Schließfeder 5' und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken 13 einer Nockenwelle 14 des Ventiltriebes 8' beaufschlagt ist, wobei die Nockenwelle 14 in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer 11' verbundenen Nische 15 im Maschinengehäuse 16 im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist. Hierbei ist die Ausgleichskolben-Kammer 11' über einen im Maschinengehäuse 16 angeordneten Verbindungskanal 12' mit der Arbeitskammer 3' verbunden, womit ein im Durchmesser dünner, ungeschwächter Ventilschaft 6' erzielt ist. Weiter ist dem Ausgleichskolben 7' der im Einlaßkanal 4' herrschende Gasdruck über einen im Maschinengehäuse 16 vorgesehenen Stichkanal 17 vermittelt.


Ansprüche

1. Heißgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlaßventil,

- wobei das einen eine gesonderte Verbrennungskammer mit einer Arbeitskammer (3, 3') der Kraftmaschine (1, 1') verbindenden Einlaßkanal (4, 4') steuernde und in die Arbeitskammer (3, 3') gegen eine Schließfeder (5, 5') öffnende, als Tellerventil gestaltete Einlaßventil (2, 2') über den Ventilschaft (6, 6') mit einem vom kanalseitigen Gasdruck der Verbrennungskammer beaufschlagten Ausgleichskolben (7, 7') in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Ausgleichskolben (7, 7') auf der dem Einlaßkanal-Gasdruck abgewandten Seite (10, 10') in einer Ausgleichskolben-Kammer (11, 11') über einen Verbindungskanal (12, 12') mit der Arbeitskammer (3, 3') der Kraftmaschine (1, 1') in gasführender Verbindung steht derart,

- daß am Ausgleichskolben (7, 7') in der Schließphase des Teller-Einlaßventiles (2, 2') im wesentlichen ein Druckausgleich bewirkt ist.


 
2. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Ausgleichskolben-Kammer (11) zum benachbarten Einlaßkanal (4) offen ausgebildet angeordnet ist derart,

- daß der Ausgleichskolben (7) insbesondere bei geschlossenem Teller-Einlaßventil (2) zur Kompensation des auf den Ventilteller (9) wirkenden Gasdruckes von diesem direkt flächig beaufschlagt ist.


 
3. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskolben-Kammer (11) über einen im Ventilschaft (6) angeordneten Verbindungskanal (12) mit der Arbeitskammer (3) in gasführender Verbindung steht.
 
4. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Ausgleichskolben (7') als Übertragungselement des Teller-Einlaßventiles (2') kanalgasdruckseitig von der Schließfeder (5') und arbeitskammer-druckseitig vom Steuernocken (13) einer Nockenwelle (14) beaufschlagt ist, wobei

- die Nockenwelle (14) in einer mit der Ausgleichskolben-Kammer (11') verbundenen Nische (15) im Maschinengehäuse (16) im wesentlichen gasdicht gelagert angeordnet ist.


 
5. Heißgas-Kraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskolben-Kammer (11') über einen im Maschinengehäuse (16) angeordneten Verbindungskanal (12') mit der Arbeitskammer (3') in gasführender Verbindung steht.
 




Zeichnung