DE19712700A1

DE19712700A1 - Elliptisches Ventilsteuerungssystem der 4-Takt-Verbrennungsmotoren (nachfolgend Verbrennungsmotoren)

Info

Publication number: DE19712700A1
Application number: DE1997112700
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: DE19712700C2

Description

In den modernen Verbrennungsmotoren werden Zwei- und Mehrventilsysteme verwendet. Um eine größere spezifische Leistung des Motors (besonders im Motorsport) durch:

- bessere Ladung der Verbrennungskammer mit Arbeitsgemisch (Kraftstoff-Luft-Gemisch),
- besonders leichten Auslaß der Abgase und
- bessere Lüftung der Verbrennungskammer

zu erhalten, werden Vier,- Fünf- und Sechsventilsteuerungssysteme benutzt. Das sind die positiven Aspekte der Mehrventilsysteme. Zu den negativen Seiten dieser Systeme werden folgende Aspekte gezählt:

- Wirkungsgradabnahme des Motors durch eine große Anzahl von rotierenden und beweglichen Teilen;
- höhere Metallintensität, folglich höhere Kosten bei der Herstellung;
- Abnahme der Konstruktionssicherheit durch ihre höhere Komplexität im Vergleich zu den 2-Ventil-Systemen;
- Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften des Motors durch höheres Trägheitsverhalten.

Ich schlage ein 2-Ventilsteuerungs-System mit elliptischen 2-Schaft-Ventilen vor. Die Fläche zweier elliptischen Öffnungen im Kreisinnern ist immer größer als die Summe einer beliebigen Anzahl von runden Öffnungen. Auf diese Weise, bei der Anwendung einer Nockenwelle und zweier elliptischen Ventile auf einem Zylinder, kann man einen größeren Effekt als bei einem Mehrventilsystem mit runden (traditionellen) Ventilen erreichen. Die spezifische Hubraumleistung eines solchen Motores wird offensichtlich höher. Es ist nicht schwierig, eine elliptische Bewegung des Werkzeugs mit einer richtigen geometrischen Form mechanisch zu erreichen. Dieses erreicht man durch die Verbindung zweier Drehbewegungen mit verschiedenen Gyrationsradien unter einem Winkel von 90° mit einer dritten Drehung. Bei der synchronen Bewegung aller drei Drehungen erhalten wir auf der Dritten eine richtige (geometrische) Ellipse. Bei asynchroner Drehung können wir Bewegung anderer geometrischer Formen erhalten. Die geometrischen Parameter der Ellipse hängen vom Verhältnis der Radien der anfänglichen Bewegungen ab.

Beim Einschleifen des Ventils an den Sitz, um einen hermetischen Abschluß zu erhalten, gibt es keine besondere Probleme. Das kann man durch Einführung eines rotierenden elastischen Elements mit Läppaste zwischen dem Ventil und Ventilsitz verwirklichen. Es gibt auch andere Methoden.

Gegenüber dem traditionellen runden Ventil hat das elliptische Ventil seine Besonderheiten. Die, nach gewöhnlicher Technologie hergestellten Ventile mit den Sitzen, werden sich nicht als funktionsfähig erweisen. Im Unterschied zu dem Herstellungsverfahren von runden Ventile, gibt es in dieser Herstellungstechnologie zwei konstruktive Unterscheidungsmerk male, die dieser Konstruktion eine Möglichkeit zur Erhaltung ihrer Arbeitsfähigkeil in dem ganzen Bereich der Arbeitstemperaturen des Motors geben. Und dieser Bereich ist relativ groß: von -40°C (beim kalten Start) bis +100°C und mehr (bei Verbrennungsmotoren mit Luftkühlung).

1. Die Dichtfläche des Ventiltellers hat verschiedene Winkelwerte an den Punkten der maximalen und minimalen Radien der Ellipse. Der Winkel der Schrägkante in dem Punkt des maximalen Radius ist flacher als in dem Punkt des minimalen Radius. Der Ventilsitzwinkel hat einen kontinuier lichen Übergang von einem Wert zu dem Anderen. Das Verhältnis der Ven tilsitzwinkel max° : min° wird durch die geometrischen Parameter des Ventiltellers, sowie durch den linearen thermischen Ausdehnungs koeffizient des Materials, aus dem das Ventil hergestellt ist, bestimmt.
2. Die im Zylinderkopf angebrachten Führungsbuchsen für die Ventilschäfte werden aus einem Material mit größerem lin. thermischen Ausdehnungskoeffizienten als bei einem traditionellen Gußeisen (für Buchsen) gefertigt. In diesem Fall kann man eine unerwünschte Deformation des Ventiltellers vermeiden, die beim Aufwärmen des Motors zu einer Undichtigkeit der Baugruppe (Ventil - Ventilsitz) führen wird. Das Ventil selbst hat eine Temperaturkompensationsaussteifung, die durch den großen Durchmesser der Ellipse von der Seite der Ventilschäften durchläuft und das Ventil von der Temperaturdeformation schützt. Gleichzeitig dient sie als Versteifungsrippe.

Claims

Viertakt-Verbrennungsmotor mit 2 Hubventilen je Zylinder, da durch gekennzeichnet, daß die Hubventile elliptische Ventiltel ler besitzen.