DE1181489B - Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Aussenventil und einem im Aussenventil gleichachsig verschiebbar gefuehrten Innenventil - Google Patents

Description

• Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Außenventil und einem im Außenventil gleichachsig verschiebbar geführten Innenventil Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Außenventil und einem im Außenventil gleichachsig verschiebbar geführten Innenventil, das seinen Ventilsitz im Außenventil und dieses seinen Ventilsitz im Zylinderkopf hat, bei der das Außenventil Durchtrittsöffnungen für die vom Innenventil gesteuerten Gase aufweist, wobei das Außenventil einen Einlaßkanal und das Innenventil einen Auslaßkanal im Zylinderkopf beherrscht und die beiden Ventilkörper als Tellerventile, das Außenventil als zum Zylinder hin offener, die Durchtrittsöffnungen aufweisender Kelch ausgebildet sind und wobei eine Abdichtung zwischen Außenventil und einer im Zylinderkopf ausgebildeten Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal vorgesehen ist, die zwischen dem Ventilsitz und dem Ansatz des den Innenventilschaft führenden Hohlschaftes am Kelch angeordnet isst.
• Zur Vereinfachung des Aufbaues von Brennkraftmaschinen und zur Vergrößerung der verfügbaren Querschnitte der Ein- und Auslaßventile eines jeden Zylinders ist es bekannt, das jedem Zylinder zugeordnete Einlaßventil und das entsprechende Auslaßventil konzentrisch ineinander anzuordnen. Bei diesen Ausbildungen muß nach den bekannten Vorschlägen entweder eine verwickelte Ausbildung des Außenventils mit den von diesen ausgehenden Ableitungskanälen oder eine schwierige Abdichtungsführung vorgesehen werden, um eine klare Trennung der zuzuführenden Brenngasmischung von den Abgasen zu erreichen. Es ergeben sich dabei große Dichtflächen, deren Abdichtung nur schwer zu erreichen ist und äußerst genaue Bearbeitung voraussetzt.
• Es ist bei derartigen Ausbildungen bekannt, das Außenventil rohrartig oder glockenförmig auszubilden und in einem genau bearbeiteten Zylinder zu führen. Die Abdichtung erfolgt hierbei durch einen Dichtungsring, der in einer radialen Ringnut in dem rohrförmigen Abschnitt des Außenventils sitzt und im Führungszylinderstück hin- und hergleitet, wodurch die Abdichtung -der beiden Gasströme erreicht wird.
• Diese Ausbildung hat den Mangel, daß die Außenventile eine verhältnismäßig große Masse aufweisen, so daß starke Beschleunigungskräfte auftreten, und die Außenventile vor allem großen Veränderungen zufolge der auftretenden Wärmespannungen ausgesetzt sind. Der unter Reibung arbeitende Dichtring erhöht die Steuerkräfte in dem Maße der zunehmenden Erwärmung. Außerdem besteht für das Außenventil die Gefahr des Festsetzens durch den Dichtring. Die Maßtoleranz ist daher schwierig festzulegen, da die Gewähr für ein Funktionieren dieser Anordnung bei jeder Motortemperatur gegeben sein muß.
• Nach einem anderen bekannten Vorschlag ist der Dichtungsring durch radiale Ringnuten im rohrförmigen Außenventil ersetzt. Diese Ringnuten ergeben jedoch für sich allein bei der mit ihnen zusammenwirkenden glatten Zylinderführung keine ausreichende Abdichtung der beiden Gasräume. Im Betrieb wirken diese radialen Ringnuten durch die Ventilbewegung als Kolben, die beim Eintauchen in den das Ventil führenden Zylinder eine den Ringvolumen entsprechende Gasmenge mitführen. Es ist daher bei dieser Ausbildung ein langer Mantelventilschaft erforderlich, wenn diese Abdichtung annähernd wirksam arbeiten soll. Diese Ringnuten allein geben schon deshalb keine aus ;eichende Abdichtung an der glatten Zylinderwand, da die Gase ungehindert in gerader Strömung übertreten können. Durch die Ventilbewegung wird diese Strömung durch die Ringnuten noch zusätzlich gefördert. Auch wenn zwischen dem Außenventil und der glatten Zylinderwand nur ein geringes Spiel vorhanden ist, treten Gase bei kaltem Motor über, wogegen bei schneller warm werdendem Außenventil gegenüber den übrigen Motorteilen dieses sich infolge der Wärmeausdehnung im Führungszylinder festsetzen kann.
• Bei weiteren bekannten Ausführungen ist ein glatter Zylinderring des Außenventils in einem glatten Führungszylinder außen oder auch doppelseitig innen und außen geführt. Auch diese Ausbildung hat den Mangel, daß sie nicht reibungsfrei im Betrieb arbeitet.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Nachteile bei einer Brennkraftmaschine der eingangs geschilderten Art zu vermeiden.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abdichtung zwischen der Trennwand und dem Außenventil als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
• Zweckmäßig ist hierbei in an sich bekannter Weise die im Zylinderkopf vorgesehene Trennwand zwischen dem Einlaßkanal und dem Auslaßkanal im Bereich ihres Zusammenwirkens mit dem Außenventil als gleichachsig zu der Ventilachse angeordnetes rohrförmiges Zylinderstück ausgebildet, wobei das Zylinderstück mindestens doppelwandig ist und mit mindestens einem dazu gleichachsig am Außenventil vorgesehen durch je eine Wand des Zylinderstückes bei geschlossenem Auslaßventil nach innen und außen abgedeckten Zylinderring ohne Berührung zusammenwirkt. Vorteilhaft ist der Zylinderring an der Außenfläche des Ventilkelches angeordnet. Der Zylinderring kann auch an den Ventilteller angesetzt oder in den Ventilteller eingearbeitet sein.
• Die im Trennwandzylinderstück vorgesehenen axialen Ringnuten bedürfen keiner Paßbearbeitung. Die Spielräume zwischen ihnen können dabei nach den heutigen Fertigungstechniken auch ohne Nachbearbeitung so klein gehalten werden, daß sich eine den praktischen Anforderungen entsprechende Trennung der beiden Kanäle voneinander ergibt. Es entfallen die großen Zylinderausbildungen für das Außenventil oder dessen glockenförmige Ausbildung zwischen dem Teller und dem Hohlschaft, die zu einer Einengung des Ansaugkanals führt und noch eine Zylindergleitabdichtung erfordert.
• Die erfindungsgemäße Ausbildung ist nachstehend an Hand der Zeichnung, die einen Achsenschnitt durch einen Zylinderkopf wiedergibt, an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Der den Kolben 1 führende Zylinder 2 ist am oberen Ende durch den Zylinderkopf 3 abgeschlossen, der den Ansaugkanal 4 und den Auslaßkanal 5 als Eingüsse aufnimmt. Der Auslaßkanal5 ist um eine Büchse 6 des Kopfes 3 angeordnet, deren mit Aussparungen 7 versehene Bohrung 8 der Führung des Hohlschaftes 9 des Außenventils dient.
• Das Außenventil ist ein übliches Tellerventil mit einem kelchartigen Ventilteller 10, der eine Sitzfläche 11 hat, die in der Schließlage des Außenventils an einem Sitzring 12 anliegt, welcher den Außenumfang des Einlaßkanals 4 begrenzt.
• In dem Hohlschaft 9 des Außenventils ist der Schaft 13 des. Innenventils geführt, das ebenfalls als übliches Tellerventil ausgebildet ist. Der Teller 14 des Innenventils hat eine Dichtkante 15 zur dichtenden Abschlußlage an einem Sitzring 16 des Außenventils.
• Der Hohlschaft 9 des Außenventils trägt am oberen Ende eine von einem Nockenhebel beeinflußbare geschlitzte Spannhülse 17, die durch einen Ring 18 mit nach außen abgebogenem Rand gehalten ist. Zwischen dem Rand des Ringes 18 und dem Zylinderkopf 3 ist eine Feder 19 vorgesehen, die das Außenventil in der Schließlage hält. Der Schaft 13 des Innenventils trägt einen Kragen 20, dessen Rippen die geschlitzte Spannhülse 17 durchsetzen und einen Flansch 21 tragen, an dem sich eine Schließfeder 22 abstützt, deren Gegenende auf dem Zylinderkopf 3 aufliegt. Das Innenventil ist ebenfalls von einem Nockenhebel der Brennkraftmaschine gesteuert.
• Diese Nockensteuerungen der Innen- und Außenventile sind nicht weiter dargestellt.
• Zur Abdichtung des Einlaßkanals 4, der von dem Außenventil gesteuert ist, gegen den von dem Innenventil gesteuerten Auslaßkanal5 ist die in jeder Stellung der beiden Ventile eine sichere Abdichtung gewährleisten müssende Trennwand 23 als Zylindermantel ausgebildet, der mit einer von seiner Stirnfläche ausgehende Zylindernut 24 versehen ist. Der Ventilteller 10 des Außenventils trägt auf seinem Rücken einen Zylinderring 25, der in allen gegenseitigen Stellungen der beiden Ventile in der Zylindernut 24 mit geringem Spiel geführt ist.
• Es können auch mehrere konzentrisch zueinander liegende Zylindernuten 24 und in diese eingelagerte Zylinderringe 25 vorgesehen sein. Die Nuten 24 und die Ringe 25 bilden eine Labyrinthdichtung, die ein übertreten der Lademischung und der Abgase aus den sie führenden Kanälen 4, 5 verhindert.
• Die die Labyrinthdichtung bildenden Teile 23, 24, 25 bedürfen dabei keiner Dichtbearbeitung. Es entfallen jegliche Reibflächen.
• Für den Durch&ang der Abgase aus dem Zylinder in den Ablaßkanal 5 ist der Teller 10 des Außenventils im Anschluß an die Labyrinthdichtung 23 bis 25 mit Durchtrittsöffnungen 26 versehen.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Außenventil und einem im Außenventil gleichachsig verschiebbar geführten Innenventil, das seinen Ventilsitz im Außenventil und dieses seinen Ventilsitz im Zylinderkopf hat, bei der das Außenventil Durchtrittsöffnungen für die vom Innenventil gesteuerten Gase aufweist, wobei das Außenventil einen Einlaßkanal und das Innenventil einen Auslaßkanal im Zylinderkopf beherrscht und die beiden Ventilkörper als Tellerventile, das Außenventil als zum Zylinder hin offener, die Durchtrittsöffnungen aufweisender Kelch ausgebildet sind und wobei eine Abdichtung zwischen Außenventil und einer im Zylinderkopf ausgebildeten Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal vorgesehen ist, die zwischen dem Ventilsitz und dem Ansatz des den Innenventilschaft führenden Hohlschaftes am Kelch angeordnet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen der Trennwand und dem Außenventil als Labyrinthdichtung ausgebildet ist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die im Zylinderkopf vorgesehene Trennwand zwischen Einlaßkanal und Auslaßkanal im Bereich ihres Zusammenwirkens mit dem Außenventil als gleichachsig zu der Ventilachse angeordnetes rohrförmiges Zylinderstück ausgebildet ist und daß das Zylinderstück mindestens doppelwandig ist und mit mindestens einem dazu gleichachsig am Außenventil vorgesehenen, durch je eine Wand des Zylinderstücks bei geschlossenem Außenventil nach innen und außen abgedeckten Zylinderring ohne Berührung zusammenwirkt. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring an der Außenfläche des Ventilkelches angeordnet ist. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring an das Ventil angearbeitet ist. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring an den Ventilteller angesetzt oder in den Ventilteller eingesetzt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 156 343, 353 093, 1056 417; USA.-Patentschriften Nr. 1414 624, 1589 566.