DE3625053C2

DE3625053C2 -

Info

Publication number: DE3625053C2
Application number: DE3625053A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr.-Ing. 8035 Gauting De Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1991-11-07
Also published as: DE3625053A1

Description

Die Erfindung betrifft einen durch die Abgasenergie einer Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Kolben lader, der mindestens einen durch einen beweglichen Arbeitskolben begrenzten Entspannungsraum aufweist, dessen dem Kolben gegenüberliegende Begrenzung mit mindestens einem Abgaseinlaß und Abgasauslaß versehen ist, wobei der Abgasauslaß mit einem steuerbaren, seinen Fließquerschnitt zumindest teilweise öffnenden und schließenden Ventil versehen ist, das einen durch den Arbeitskolben betätigbaren Schließkörper auf weist, der mit dem Arbeitskolben über eine Kupplung zu zeitweiliger gemeinsamer Bewegung verbunden ist.The invention relates to one by the exhaust gas energy an internal combustion engine driven piston loader carrying at least one by a moving Working piston has limited relaxation space, its limitation opposite the piston with provided at least one exhaust gas inlet and exhaust gas outlet is, the exhaust outlet with a controllable, its flow cross section at least partially opening and closing valve is provided that one through the closing piston which can be actuated on the working piston points to the working piston via a clutch is connected to temporary joint movement.

Eine durch das Abgas eines Verbrennungsmotors betrie bene Kolbenpumpe dieser Art ist aus der DE-OS 21 39 932 bekannt. Der Entspannungsraum ist dabei mit einem Einlaßventil und einem Auslaßventil versehen, die in Abhängigkeit von der taktweisen Bewegung des Pumpen kolbens gesteuert werden. Hierzu ist dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß ein gemeinsamer Schließkörper in Form einer federbelasteten Wippe zugeordnet, die durch an der Kolbenbewegung teilnehmende Anschläge unter Vermittlung eines Steuerhebels in der Weise zwischen zwei stabilen Endstellungen umgestellt wer den kann, daß sie über einen Totpunkt gedrückt wird und dann unter der Wirkung der Feder in eine von zwei stabilen Endstellungen schnappt, in deren einer der Schließkörper den Abgaseinlaß und in deren anderer er den Abgasauslaß verschließt.One operated by the exhaust gas of an internal combustion engine bene piston pump of this type is from DE-OS 21 39 932 known. The relaxation room is with one Inlet valve and an outlet valve provided in Depends on the cyclical movement of the pump piston controlled. This is the exhaust gas inlet and a common closing body in the exhaust outlet Shape associated with a spring-loaded seesaw that through stops participating in the piston movement with the help of a control lever in the way who switched between two stable end positions can that it is pressed over a dead center and then under the action of the spring into one of two snaps into stable end positions, in which one of the Closing body the exhaust gas inlet and in the other he closes the exhaust outlet.

Sobald sich der Pumpenkolben unter dem Einfluß des im Entspannungsraum wirksamen Abgasdrucks bewegt, er folgt in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung ein taktweises Öffnen und Schließen der Ventile, so daß der Kolbentakt vom Ventiltakt und dieser wiederum vom Kolbentakt abhängig ist, woraus sich ergibt, daß der Rhythmus der Kolbenbewegung letzten Endes vom am Einlaßventil anstehenden Abgasdruck und dem der Kol benbewegung entgegenwirkenden Widerstand abhängig ist. Es ist deshalb wichtig, daß bei dieser Pumpe stets ein ausreichend hoher Abgasdruck am Abgaseinlaß des Entspannungsraums ansteht.As soon as the pump piston under the influence of the Relaxation chamber effective exhaust gas pressure moves, he follows depending on the piston movement intermittent opening and closing of the valves so that the piston stroke of the valve stroke and this in turn is dependent on the piston stroke, from which it follows that the rhythm of the piston movement ultimately from am Inlet valve pending exhaust gas pressure and the Kol counteracting resistance is. It is therefore important that with this pump always a sufficiently high exhaust gas pressure at the exhaust gas inlet of the relaxation room.

Ein wesentlicher Vorteil eines Kolbenladers besteht darin, daß der taktweise arbeitende Lader direkt in den zu ladenden Motorzylinder fördern kann. Die aus der DE-OS 21 39 392 bekannte Pumpe weist keine Ein richtung auf, die geeignet wäre, den Rhythmus der Kolbenbewegung mit der Zündfrequenz des das Abgas liefernden Motors zu synchronisieren, weshalb sie als Lader nur dann eingesetzt werden kann, wenn ihr ein ausreichend großer Speicher nachgeschaltet wird, wodurch der vorstehend genannte Vorteil des Kolbenla ders verloren geht.There is a significant advantage of a piston loader in that the intermittent loader works directly in can promote the engine cylinder to be loaded. From the DE-OS 21 39 392 known pump has no one direction that would be appropriate to the rhythm of the Piston movement with the ignition frequency of the exhaust gas delivering engine, which is why they are considered Loader can only be used if you have one sufficiently large memory is added whereby the above advantage of Kolbenla which is lost.

Neben der Anordnung einer umfangreichen Mechanik im Entspannungsraum erweist es sich bei der Konstruktion nach der DE-OS 21 39 932 als nachteilig, daß eine den jeweiligen Einsatzbedingungen entsprechende optimale Anpassung durch Beeinflussung des zeitlichen Druck verlaufs innerhalb des Entspannungsraums nicht mög lich ist. Insbesondere besteht keine Möglichkeit, Abgaseinlaß und Abgasauslaß zugleich geöffnet zu halten, was in bestimmten Betriebssituationen er wünscht sein kann. In addition to the arrangement of extensive mechanics in the Relaxation room it turns out in the construction according to DE-OS 21 39 932 as a disadvantage that a corresponding optimal operating conditions Adjustment by influencing the time pressure course not possible within the relaxation room is. In particular, there is no possibility Exhaust gas inlet and exhaust gas outlet open at the same time keep what he in certain operating situations can be desired.

Bei einem Kolbenlader ist eine Steuerung des Abgas auslasses des Entspannungsraums erforderlich, um die arbeitsfähige Energie der an dem Kolbenlader eintref fenden Abgase optimal auszunützen, weil andernfalls ein Großteil der Abgase aus dem Entspannungsraum aus fließen kann, ohne Arbeit zu verrichten.In the case of a piston loader, there is control of the exhaust gas outlet of the relaxation room required to the Workable energy that arrives at the piston loader fenden exhaust gases optimally use, otherwise a large part of the exhaust gases from the relaxation room can flow without doing any work.

Eine bekannte, durch Motorabgase betriebene Kolbenma schine besitzt auf der Auslaßseite eine Ventilsteue rung, die direkt vom Verbrennungsmotor angetrieben wird. Dies führt zu komplexen und dadurch teuren Konstruktionen, die außerdem die Freizügigkeit bei der räumlichen Anordnung der Kolbenmaschine relativ zum Verbrennungsmotor behindern. Wirkt die Kolbenma schine als Hilfsmaschine mit dem Verbrennungsmotor zusammen, insbesondere als Lader, so ist eine Anpas sung der Kolbenmaschine an die Betriebszustände des Verbrennungsmotors erwünscht, die bei einer Ventil steuerung direkt vom Verbrennungsmotor aus nicht automatisch durchführbar ist, es sei denn, durch eine zusätzliche, teuere Steuerung.A well-known piston engine operated by engine exhaust The machine has a valve timing on the outlet side tion that is driven directly by the internal combustion engine becomes. This leads to complex and therefore expensive Constructions that also free movement the spatial arrangement of the piston machine relative to hinder the internal combustion engine. Works the piston size machine as an auxiliary machine with the internal combustion engine together, especially as a loader, is a match solution of the piston machine to the operating states of the Internal combustion engine desirable with a valve control directly from the combustion engine is automatically feasible, unless by a additional, expensive control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit mög lichst geringem Aufwand eine zuverlässige Steuerung des Kolbenladers zur optimalen Ausnutzung der ar beitsfähigen Energie der Abgasdruckwellen des Ver brennungsmotors zu ermöglichen, wobei zugleich eine automatische Anpassung an den herrschenden Betriebs zustand des Verbrennungsmotors erreichbar sein soll. Außerdem soll sich die Konstruktion dazu eignen, möglichst große Strömungsquerschnitte und einen zen tralen Abgasauslaß bei möglichst geringem Platzbedarf vorzusehen. Schließlich soll durch einfache konstruk tive Änderungen eine optimale Anpassung an die jewei ligen Einsatzbedingungen möglich sein. The invention is based, with poss Reliable control with minimal effort the piston loader for optimal use of ar viable energy of the exhaust pressure waves of the Ver to allow internal combustion engine, while at the same time a automatic adjustment to the prevailing company state of the internal combustion engine should be accessible. The construction should also be suitable for flow cross sections as large as possible and a zen central exhaust gas outlet with the smallest possible space requirement to provide. Finally, by simple construct tive changes an optimal adaptation to the respective conditions of use.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Kolbenla der der eingangs genannten Art darin, daß das Ventil im Takt der sich aus der Verbrennung in jeweils einem Zylinder des Verbrennungsmotors ergebenden Abgas druckwellen steuerbar ist und daß die Kupplungsver bindung zwischen Arbeitskolben und Schließkörper in mindestens einer vorgegebenen Endstellung des Schließkörpers lösbar ist.The solution to this problem is with a Kolbenla of the type mentioned in that the valve to the beat of the combustion in one at a time Cylinder of the exhaust gas resulting from the internal combustion engine pressure waves is controllable and that the clutch ver bond between working piston and closing body in at least one predetermined end position of the Closing body is detachable.

Im Gegensatz zu der aus der DE-OS 21 39 932 bekannten Konstruktion besteht demnach eine direkte Abhängig keit des Kolbentaktes des Laders von der Zündfrequenz des Motors und der Lader kann zur direkten Förderung in den jeweils zu ladenden Motorzylinder eingesetzt werden, wobei sich auf Grund der Abhängigkeit der Abgasdruckwellen vom jeweiligen Betriebszustand des Motors die automatische Anpassung des Laders an die sen Betriebszustand ergibt.In contrast to that known from DE-OS 21 39 932 Construction is therefore directly dependent speed of the piston stroke of the charger from the ignition frequency the engine and the supercharger can be used for direct promotion inserted in the respective engine cylinder to be loaded be, due to the dependence of Exhaust pressure waves from the respective operating state of the Motors the automatic adaptation of the loader to the results in its operating state.

Sobald der Abgasdruckwelle ausreichend arbeitsfähige Energie entnommen werden kann, wird der Arbeitskolben aus seiner Ruhestellung angehoben, in welcher er sich nahe der mit dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß versehenen Begrenzung des Entspannungsraums befindet. Nach einem dem jeweiligen Einsatzzweck anzupassenden Bewegungsgesetz wird die Bewegung des Arbeitskolbens zur Betätigung des Ventils eingesetzt; insbesondere kann das Ventil sofort geschlossen werden, wenn die Abgasdruckwelle den Arbeitskolben anhebt, um die arbeitsfähige Energie optimal zur Bewegung des Ar beitskolbens auszunützen. Insbesondere kann die Über tragung der Kolbenbewegung auf die Ventilbetätigung zeitweilig unterbunden und dadurch der zeitliche Druckverlauf im Zylinder des Kolbenladers beeinflußt und auch eine Rückwirkung auf den zeitlichen Verlauf der Kolbenbewegung erreicht werden.Once the exhaust pressure wave is sufficiently workable Energy can be drawn from the working piston raised from its rest position, in which he close to that with the exhaust gas inlet and exhaust gas outlet provided limitation of the relaxation room. According to a particular purpose The law of movement becomes the movement of the working piston used to actuate the valve; in particular the valve can be closed immediately when the Exhaust pressure wave lifts the working piston to the workable energy optimal for moving the ar to use the piston. In particular, the over transfer of the piston movement to the valve actuation temporarily prevented and thereby the temporal Influence of pressure in the cylinder of the piston loader is affected and also a retroactive effect on the course of time the piston movement can be achieved.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß ein den Schließkörper bewegendes Stell glied mit dem Arbeitskolben über eine beim Erreichen einer Stellkraftschwelle lösbare Kupplung verbunden und der Schließkörper zwischen seine Öffnungs- und seine Schließstellung definierenden Anschlägen beweg bar ist. Es kann aber auch nach einer anderen zweck mäßigen Ausführungsform ein den Schließkörper bewe gendes Stellglied durch eine ortsfeste, beim Errei chen einer Stellkraftschwelle lösbare Kupplung gehal ten und über eine ein Spiel in Hubrichtung aufweisende Mitnehmerverbindung mit dem Arbeitskolben zur Verschiebung gegenüber der ortsfesten Kupplung kup pelbar sein, wobei die beim Erreichen der Stellkraft schwelle lösbare Kupplung eine Reibungskupplung sein kann.There is a particularly useful embodiment in that a position moving the closing body limb with the working piston over one when reaching an actuating force releasable clutch connected and the closing body between its opening and stops defining its closed position is cash. But it can also be used for another purpose moderate embodiment bewe the closing body Actuating actuator by a fixed, when Errei Chen an actuating threshold releasable clutch ten and via a game in the stroke direction Driver connection to the working piston Displacement compared to the stationary coupling kup be pelbar, which when reaching the actuating force threshold releasable clutch be a friction clutch can.

Eine andere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Schließkörper im Arbeitskolben in dessen Hubrichtung zwischen zwei Grenzstellungen freibeweglich geführt ist, in deren oberer er voll ständig in den Kolben eintaucht und in deren unterer er zur schließenden Abdeckung des Abgasauslasses aus dem Arbeitskolben herausragt. Bei dieser Ausge staltung kann der Schließkörper seine Stellung rela tiv zum Arbeitskolben auf Grund seiner Massenträgheit verändern oder beibehalten, so daß sich ein sehr geringer konstruktiver Aufwand bei sehr vorteilhaften Öffnungs- und Schließzeitpunkten ergibt. Beginnt der Kolben seinen Arbeitshub, bleibt der Schließkörper in seiner den Abgasauslaß sperrenden Stellung bis er relativ zum Arbeitskolben seine untere Grenzstellung erreicht hat, was zweckmäßigerweise erfolgt, kurz bevor der Arbeitskolben seinen Arbeitshub beendet. Dadurch wird der Schließkörper in Richtung auf seine obere Grenzstellung beschleunigt, während der Ar beitskolben kurz darauf seinen Rückhub durchführt. Dabei bewegt sich der Schließkörper zunächst noch in Richtung auf seine obere Grenzstellung. Sobald er diese erreicht hat, wird er vom Arbeitskolben in entgegengesetzter Richtung mitgenommen, wobei der Schließkörper in den Arbeitskolben eingetaucht bleibt, bis der Arbeitskolben seinen Rückhub beendet hat, so daß während des gesamten Rückhubs des Kolbens der Abgasauslaß geöffnet bleibt. Beendet der Arbeits kolben seinen Rückhub, bewegt sich der Schließkörper auf Grund der Massenträgheit weiter, bis er den Abgas auslaß im gewünschten Umfang verschließt.Another, very advantageous embodiment exists in that the closing body in the working piston the stroke direction between two limit positions is guided freely, in the upper of which he is full constantly immersed in the piston and in the lower to close the exhaust outlet cover protrudes from the working piston. With this Ausge staltung the closing body its position rela tiv to the working piston due to its inertia change or maintain so that a very low design effort with very advantageous Opening and closing times result. The begins Piston its working stroke, the closing body remains in its position blocking the exhaust outlet until it its lower limit position relative to the working piston has achieved what is expedient, briefly before the working piston ends its working stroke. This causes the closing body to move towards it accelerated upper limit position during the Ar shortly thereafter, the piston makes its return stroke. The closing body initially moves in Towards its upper limit position. As soon as he has reached this, it is from the working piston in in the opposite direction, the Closing body immersed in the working piston remains until the piston ends its return stroke has so that during the entire return stroke of the piston the exhaust outlet remains open. Finished work piston its return stroke, the closing body moves due to the inertia until it has exhausted closes outlet to the desired extent.

Noch eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß zwischen dem Schließkörper und dem Ar beitskolben eine einseitig in Richtung auf die Schließstellung des Schließkörpers gerichtete Mitneh merverbindung besteht, daß der Schließkörper in sei ner Schließstellung durch eine selbsttätige Sperre verriegelbar ist und in seine Öffnungsstellung vorge spannt ist, und daß die Sperre durch den Arbeitskol ben in der Endphase des durch die Abgasdruckwelle verursachten Arbeitshubs lösbar ist.There is still another expedient embodiment in that between the closing body and the Ar beitskolben one sided towards the Closing position of the closing body directed entrainment There is a mer connection that the closing body is in ner closed position by an automatic lock is lockable and pre-selected in its open position is tense, and that the lock by the Arbeitsol ben in the final phase of by the exhaust gas pressure wave caused work strokes is solvable.

Durch diese Konstruktion wird das Ventil während des Arbeitshubs des Arbeitskolbens in seiner Schließ stellung festgehalten, bis der Arbeitskolben selbst die Sperre löst, worauf das Ventil unter dem Einfluß der Vorspannung rasch seine voll geöffnete Stellung einnimmt. Die Mitnehmerverbindung zwischen Arbeits kolben und Schließkörper wird vorzugsweise so ausge legt sein, daß erst bei Beendigung des Rückhubs das Ventil wieder seine geschlossene Stellung einnimmt.Due to this construction, the valve during the Working stroke of the working piston in its closing position held until the working piston itself the lock releases, whereupon the valve under the influence the pretension quickly reaches its fully open position occupies. The driver link between work piston and closing body is preferably made this way stipulates that only when the return stroke ends Valve returns to its closed position.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht bei der einen Reibungsschluß zwischen Stellglied und Arbeits kolben aufweisenden Ausführungsform darin, daß zwi schen Stellglied und Arbeitskolben ein Umkehrmecha nismus zur gegenläufigen Verbindung von Stellglied und Arbeitskolben angeordnet ist. Dadurch wird der Arbeitskolben bei Beginn seines Arbeitshubs den Ab gasauslaß schließen und bei Beginn des Rückhubs den Abgasauslaß öffnen.Another useful embodiment is the a frictional connection between actuator and work piston-containing embodiment in that between actuator and working piston a reversing mecha mechanism for the opposite connection of actuator and piston is arranged. This will make the Piston at the beginning of its working stroke close the gas outlet and at the beginning of the return stroke Open the exhaust gas outlet.

Noch eine andere zweckmäßige Ausbildung besteht da rin, daß der Schließkörper den Abgasauslaß überdeckt und durch eine Federanordnung in Richtung auf den dem Abgasauslaß zugewandten Boden des Arbeitskolbens belastet ist. Bei dieser Ausbildung wird die den Arbeitskolben zur Durchführung des Arbeitshubs bewe gende Abgasdruckwelle den Schließkörper zunächst auf den Abgasauslaß drücken und diesen dadurch ver schließen, wobei während des Arbeitshubs die Feder spannung zunimmt, bis sie schließlich den Abgasdruck überwindet und den Schließkörper vom Abgasauslaß abhebt. Dabei kann die Federanordnung einerseits am Arbeitskolben und andererseits am Schließkörper an geordnete, in Hubrichtung des Arbeitskolbens einen Abstand voneinander aufweisende Mitnehmer umfassen, zwischen denen ein Federelement derart angeordnet ist, daß es bestrebt ist, den Arbeitskolben und den Schließkörper in ihre eng benachbarte Stellung zu bewegen. Eine andere Variante kann darin bestehen, daß daß die Federanordnung bei dem Abgasauslaß be nachbarter Endstellung des Arbeitskolbens unter Bildung eines Auslaßspaltes den Schließkörper gering fügig vom Abgasauslaß abhebt, so daß die Abgasdruck wellen ohne Betätigung des in Ruhestellung befindli chen Arbeitskolbens über den Abgasauslaß abgeleitet werden können, wenn sie, insbesondere im Leerlaufbe trieb der Verbrennungskraftmaschine, nur eine geringe arbeitsfähige Energie enthalten.There is another appropriate training rin that the closing body covers the exhaust outlet and by a spring arrangement towards the Exhaust outlet facing the bottom of the working piston is burdened. With this training the Move the piston to carry out the working stroke exhaust gas pressure wave on the closing body first press the exhaust outlet and thereby ver close, the spring during the working stroke voltage increases until finally the exhaust pressure overcomes and the closing body from the exhaust outlet takes off. The spring arrangement on the one hand Working piston and on the other hand on the closing body ordered one in the stroke direction of the working piston Include spaced drivers, between which a spring element is arranged in this way is that it strives to the piston and the Closing body in their closely adjacent position move. Another variant can be that that the spring assembly be at the exhaust outlet neighboring end position of the working piston under Formation of an outlet gap the closing body low lift off from the exhaust outlet so that the exhaust pressure waves without actuating the in the rest position Chen working piston derived via the exhaust outlet can be when they, especially when idling drove the internal combustion engine, only a small one contain workable energy.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschrei bung.Further advantageous configurations result from the subclaims in connection with the description exercise.

An Hand der folgenden Beschreibung der in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert.Based on the following description of the in the drawing tion illustrated embodiments of the invention this will be explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch den Zylinder einer als Lader dienenden Kolbenma schine mit einer Druckklappe als Schließ körper eines den Abgasauslaß steuernden Ventils, Fig. 1 is a schematic axial section through the cylinder serving as a loader Kolbenma machine with a pressure valve as the closing body of the exhaust gas outlet-controlling valve,

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform vor dem Beginn des Rückhubs des Arbeitskolbens, Fig. 2 shows the embodiment shown in Fig. 1 before the start of the return stroke of the working piston,

Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Axialschnitt bei einer weiteren Ausführungsform mit teller förmigem Schließkörper während des Arbeits hubs,Hubs Fig. 3 a of FIG. 1 in a further embodiment similar axial section with plate-shaped closing element during the working,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 3 während des Rückhubs des Kol bens, Fig. 4 is an axial section through the embodiment of Fig. 3 during the return stroke of the spool to,

Fig. 5 einen der Fig. 4 ähnlichen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform mit tel lerförmigem Schließkörper während des Rückhubs des Arbeitskolbens, Fig. 5 a of FIG. 4 similar axial section through another embodiment with tel lerförmigem closing body during the return stroke of the working piston,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine weitere Aus führungsform in Ruhestellung, Fig. 6 is an axial section through a further implementation form in the rest position,

Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine weitere Aus führungsform während des Arbeitshubs des Kolbens, Fig. 7 is an axial section through a further implementation form during the power stroke of the piston,

Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine Variante der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform eben falls während des Arbeitshubs des Arbeits kolbens, Fig. 8 is an axial section through a variant of the embodiment shown in Fig. 7 just in case during the working stroke of the working piston,

Fig. 9 einen Axialschnitt durch noch eine weitere Ausführungsform in Ruhestellung, Fig. 9 shows an axial section through a still further embodiment in the rest position,

Fig. 10 die Ausführungsform nach Fig. 9 zu Beginn des Arbeitshubs des Arbeitskolbens, Fig. 10, the embodiment of FIG. 9 at the beginning of the working stroke of the working piston,

Fig. 11 die Ausführungsform nach Fig. 10 vor Been digung des Arbeitshubs des Arbeitskolbens, Fig. 11 shows the embodiment of FIG. 10 before it has finished ending of the power stroke of the working piston,

Fig. 12 einen Axialschnitt durch eine Variante der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform während des Arbeitshubs des Arbeitskolbens und Fig. 12 is an axial section through a variant of the embodiment shown in Fig. 3 and 4 during the working stroke of the working piston, and

Fig. 13 einen Axialschnitt durch die in Fig. 12 gezeigte Variante bei Beginn des Rückhubs des Arbeitskolbens. Fig. 13 is an axial section through the in Fig. 12 variant shown at the beginning of the return stroke of the working piston.

Ein Zylinder 10 einer als abgasgetriebener Lader einer Verbrennungskraftmaschine einzusetzenden Kol benmaschine enthält einen flachen Arbeitskolben 212, der mit einer Kolbenstange 214 verbunden ist, die aus dem Zylinder 10 herausragt und außerhalb des Zylin ders 10 in einer Führung 16 linear beweglich geführt ist. Der Zylinder 10 wird von einer oberen Stirnflä che 18 begrenzt, durch welche die Kolbenstange 214 nach außen geführt ist, und durch eine untere Stirn fläche.A cylinder 10 of a to be used as an exhaust gas-powered loader of an internal combustion engine Kol benmaschine contains a flat working piston 212 which is connected to a piston rod 214 which protrudes from the cylinder 10 and outside the cylinder 10 in a guide 16 is guided linearly movable. The cylinder 10 is bounded by an upper end face 18 , through which the piston rod 214 is guided to the outside, and by a lower end face.

Die obere Stirnfläche 18 ist mit einem Ladeluftein laßventil 22 und einem Ladeluftauslaßventil 24 verse hen, die in Form von Rückschlagventilen ausgeführt sind. Die untere Stirnfläche 20 ist mit einem Abgas einlaß 26 und einem Abgasauslaß 28 versehen. Der Abgasauslaß 28 ist in bezug auf die Zylinderachse konzentrisch angeordnet, der Abgaseinlaß 26, der über eine Leitung 30 mit Abgasdruckwellen von einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine versorgt wer den kann, befindet sich seitlich vom Abgasauslaß.The upper end face 18 is hen with a charge air inlet valve 22 and a charge air exhaust valve 24 verses, which are designed in the form of check valves. The lower end face 20 is provided with an exhaust gas inlet 26 and an exhaust gas outlet 28 . The exhaust outlet 28 is arranged concentrically with respect to the cylinder axis, the exhaust gas inlet 26 , which can be supplied via a line 30 with exhaust gas pressure waves from an internal combustion engine, not shown, who is located to the side of the exhaust gas outlet.

Der Arbeitskolben 212 befindet sich in Ruhestellung unter dem Einfluß einer Rückstelleinrichtung in einer dem Abgaseinlaß 26 und dem Abgasauslaß 28 benachbarten, nachfolgend als "unterer Totpunkt" bezeichneten Stellung. Die Rückstelleinrichtung kann beispielsweise aus einer Rückstellfeder 32 bestehen.The working piston 212 is in the rest position under the influence of a resetting device in a position adjacent to the exhaust gas inlet 26 and the exhaust gas outlet 28 , hereinafter referred to as "bottom dead center". The resetting device can consist, for example, of a resetting spring 32 .

Trifft in der Ruhestellung des Arbeitskolbens 212 am Abgaseinlaß 26 eine Abgasdruckwelle ein, die über eine ausreichende, arbeitsfähige Energie verfügt, so wird der Arbeitskolben 212 in einem Arbeitshub in Richtung auf seine der oberen Stirnfläche 18 benach barte, nachfolgend auch als "oberer Totpunkt" be zeichnete Endstellung bewegt, sofern die arbeitsfä hige Energie der Abgasdruckwelle durch Entspannung des Abgases im Zylinder 10 nutzbar gemacht werden kann. Es muß also verhindert werden, daß das Abgas ungenutzt aus dem Abgasauslaß 28 abfließen kann. Andererseits sollte das entspannte Abgas nach dem Arbeitshub des Arbeitskolbens 212 möglichst vollstän dig aus dem Zylinder 10 ausströmen. Auch beim Ein treffen von Abgasdruckwellen mit geringer arbeitsfä higer Energie, wie etwa im Leerlaufbetrieb der Ver brennungskraftmaschine, soll das Abgas ungehindert aus dem Abgasauslaß 28 ausströmen können. Arrives in the rest position of the working piston 212 at the exhaust gas inlet 26, an exhaust gas pressure wave which has a sufficient, workable energy, the working piston 212 in a working stroke towards its upper end face 18 neigh bared, hereinafter also as "top dead center" be Drawn end position moves, provided that the workable energy of the exhaust gas pressure wave can be made usable by relaxing the exhaust gas in the cylinder 10 . It must therefore be prevented that the exhaust gas can flow out of the exhaust outlet 28 unused. On the other hand, the relaxed exhaust gas should flow out of the cylinder 10 as completely as possible after the working stroke of the working piston 212 . Even when a hit exhaust gas pressure waves with low workable energy, such as in idle operation of the internal combustion engine, the exhaust gas should be able to flow freely from the exhaust outlet 28 .

Es ist deshalb in der unteren Stirnfläche 20 zwischen dem Abgaseinlaß 26 und dem Abgasauslaß 28 eine Mulde 50 ausgebildet, so daß in der Ruhestellung des Ar beitskolbens 212 das Abgas unter dem Kolbenboden 248 vom Abgaseinlaß 26 zum Abgasauslaß 28 strömen kann. An die Mulde 50 schließt sich im Abgasauslaß 28 ein Ventilabschnitt 42 mit einer zylindrischen Wandung 44 an, der von einer Drehachse 41 diametral durchquert wird. Auf der Drehachse 41 ist eine kreisscheibenför mige Ventilklappe 43 angebracht, die über eine zwi schen dieser Ventilklappe 43 und dem Arbeitskolben 212 bestehende Mitnehmerverbindung verschwenkt wird, sobald der Arbeitskolben 212 sich im Zylinder 10 auf- und abbewegt. Jedoch besteht keine feste Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 212 und der Ventilklappe 43, vielmehr ist eine an der Ventilklappe 43 gelenkig angeschlossene Stellstange 45 mit ihrem anderen Ende gelenkig mit einer inneren Kolbenstange 247 ver bunden, die unter Reibungsschluß in Längsrichtung in der hohlen, mit dem Arbeitskolben 212 verbundenen Kolbenstange 214 geführt ist. Der Ventilklappe 43 ist im Ventilabschnitt 42 des Abgasauslasses 28 ein An schlag 249 zugeordnet, der die Ventilklappe 43 in ihrer Schließstellung festhält, wenn sie bei einem Arbeitshub des Arbeitskolbens 212 durch die sich nach oben bewegende Stellstange 45 im Uhrzeigersinn ver schwenkt wird.It is therefore in the lower end face 20 between the exhaust gas inlet 26 and the exhaust gas outlet 28, a trough 50 is formed, so that in the rest position of the working piston 212, the exhaust gas can flow under the piston crown 248 from the exhaust gas inlet 26 to the exhaust gas outlet 28 . A valve section 42 with a cylindrical wall 44 , which is traversed diametrically by an axis of rotation 41 , adjoins the trough 50 in the exhaust outlet 28 . On the axis of rotation 41 , a circular disk-shaped valve flap 43 is attached, which is pivoted over an intermediate valve valve 43 and the working piston 212 , as soon as the working piston 212 moves up and down in the cylinder 10 . However, there is no fixed connection between the working piston 212 and the valve flap 43 , rather an actuating rod 45 hinged to the valve flap 43 is articulated at its other end with an inner piston rod 247 , which is frictionally connected in the longitudinal direction in the hollow with the working piston 212 connected piston rod 214 is guided. The valve flap 43 is in the valve portion 42 of the exhaust outlet 28 to a stop 249 assigned, which holds the valve flap 43 in its closed position when it is pivoted ver in a working stroke of the working piston 212 by the upwardly moving control rod 45 in a clockwise direction.

Wenn sich der Arbeitskolben aus der in Fig. 1 gezeig ten Stellung aus seinem unteren Totpunkt nach oben bewegt, wird zunächst die innere Kolbenstange 247 durch Reibungsschluß mit nach oben bewegt, so daß die Ventilklappe 43 geschlossen wurde. Sobald die Ventil klappe 43 ihre Schließstellung einnimmt, kann die innere Kolbenstange 247 nicht mehr an der nach oben gerichteten Kolbenbewegung teilnehmen, es findet ein Schlupf zwischen der inneren Kolbenstange 247 und der äußeren Kolbenstange 214 statt, der anhält, bis der Arbeitskolben 212 den oberen Wendepunkt seiner Be wegung erreicht, der bei hoher Abgasenergie mit dem oberen Totpunkt zusammenfällt. Diesen oberen Totpunkt wird der Arbeitskolben umso leichter erreichen, als während seines Arbeitshubs mit Ausnahme der Anfangs phase, welche zum Schließen der Ventilklappe 43 be nötigt wird, der Abgasauslaß 28 geschlossen bleibt (Fig. 2).When the working piston moves from its bottom dead center position shown in FIG. 1, the inner piston rod 247 is first moved upwards by friction, so that the valve flap 43 has been closed. As soon as the valve flap 43 assumes its closed position, the inner piston rod 247 can no longer participate in the upward piston movement, there is a slip between the inner piston rod 247 and the outer piston rod 214 , which continues until the working piston 212 reaches the upper turning point Be reached movement that coincides with top dead center at high exhaust gas energy. This top dead center will reach the working piston all the more easily than during its working stroke with the exception of the initial phase, which is necessary to close the valve flap 43 , the exhaust outlet 28 remains closed ( Fig. 2).

Sobald der Rückhub des Arbeitskolbens 212 einsetzt, wird durch die bestehende Reibungsverbindung die in nere Kolbenstange 247 soweit abwärts bewegt, daß sich die Ventilklappe 43 in die voll geöffnete, in Fig. 1 gezeigte Stellung bewegt. In dieser Stellung bleibt die Ventilklappe 43 nicht nur bis zur Vollendung des Rückhubs des Arbeitskolbens 212, sondern auch während der Ruhestellung des Arbeitskolbens im unteren Tot punkt, bis zu Beginn eines neuen Arbeitshubs die Ventilklappe 43 wieder geschlossen wird.As soon as the return stroke of the working piston 212 begins, the existing friction connection moves the inner piston rod 247 downwards so far that the valve flap 43 moves into the fully open position shown in FIG. 1. In this position, the valve flap 43 remains not only until completion of the return stroke of the working piston 212 , but also during the rest position of the working piston in the bottom dead center, until the beginning of a new working stroke, the valve flap 43 is closed again.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine ähnliche Konstruktion, wobei zur Ventilbetätigung wieder eine in der hohlen Kolbenstange 314 bewegliche Stellstange 345 benutzt wird, die jedoch mit einem tellerförmigen Schließkör per 343 fest verbunden ist und deren freie Beweglich keit gegenüber der hohlen Kolbenstange 314 nur durch zwei Anschläge begrenzt wird, deren einer der Schließkörper 343 selbst ist und deren anderer durch einen Bund 351 auf der Stellstange 345 gebildet wird. Zwischen diesem Bund 351 und dem Schließkörper 343 ragt ein Mitnehmer 353 des Arbeitskolbens 312 bzw. der hohlen Kolbenstange 314 in den Bewegungsbereich der beiden Anschläge 343 und 351. Die Stellstange 345 ist nach oben aus der hohlen Kolbenstange 314 heraus geführt und unter Reibungsschluß durch einen ortsfe sten Bremsring 355 geführt. FIGS. 3 and 4 show a similar construction, where again a movable in the hollow piston rod 314, control rod is used 345 for actuating the valve, but which is fixedly connected to a plate-shaped Schließkör per 343, and the free movable ness in relation to the hollow piston rod 314 only by two stops is limited, one of which is the closing body 343 itself and the other of which is formed by a collar 351 on the adjusting rod 345 . Between this collar 351 and the closing body 343 , a driver 353 of the working piston 312 or the hollow piston rod 314 projects into the range of motion of the two stops 343 and 351 . The actuating rod 345 is guided upwards out of the hollow piston rod 314 and guided in frictional engagement by a most stationary brake ring 355 .

Der Schließkörper 343 deckt in seiner Schließstellung (Fig. 3) den Abgasauslaß 28 im Bereich einer in der unteren Stirnfläche 20 des Zylinders 10 vorgesehenen Mulde 50 ab, wobei eine Vorkehrung getroffen ist, daß Abgasdruckwellen mit geringer arbeitsfähiger Energie in den Abgasauslaß 28 eintreten können.In its closed position ( FIG. 3), the closing body 343 covers the exhaust gas outlet 28 in the region of a trough 50 provided in the lower end face 20 of the cylinder 10 , provision being made for exhaust gas pressure waves with less workable energy to enter the exhaust gas outlet 28 .

Trifft eine Abgasdruckwelle mit ausreichend großer arbeitsfähiger Energie ein, wird der Arbeitskolben 312 nach oben bewegt, wobei zunächst der Schließkör per 343 unter dem Einfluß des Bremsrings 355 in seiner Schließstellung festgehalten wird. Erst wenn der Mitnehmer 353 den Bund 351 erfaßt, was bei An näherung des Arbeitskolbens 312 an seinen oberen Totpunkt der Fall ist, wird der Schließkörper 353 in seine geöffnete Stellung angehoben. Er wird vom Ar beitskolben 312 mitgezogen, bis dieser den oberen Wendepunkt seiner Bewegung erreicht. Zu Beginn des Rückhubs wird die Stellstange 345 durch den Bremsring 355 festgehalten, bis der Mitnehmer 353 auf den Schließkörper 343 auftrifft und diesen bis in seine geschlossene Stellung mitzieht, wie aus Fig. 4 er sichtlich ist.If an exhaust gas pressure wave arrives with a sufficiently large amount of workable energy, the working piston 312 is moved upwards, the closing body first being held in its closed position by 343 under the influence of the brake ring 355 . Only when the driver 353 detects the collar 351 , which is the case when the working piston 312 approaches its top dead center, is the closing body 353 raised to its open position. He is pulled by the working piston 312 until it reaches the upper turning point of its movement. At the beginning of the return stroke, the adjusting rod 345 is held by the brake ring 355 until the driver 353 strikes the closing body 343 and pulls it into its closed position, as can be seen in FIG. 4.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante ist mit einem tellerförmigen Schließkörper 443 eine Stell stange 445 fest verbunden, die durch eine hohle Kol benstange 414 des Arbeitskolbens 412 geführt ist. Zwischen der Stellstange 445 und der Innenfläche der hohlen Kolbenstange 414 sind Reibräder 457 angeord net, welche die Bewegung der Kolbenstange 414 auf die Stellstange 415 übertragen können, sofern diese nicht durch einen Widerstand an einer Bewegung gehindert ist. Ein solcher Widerstand tritt auf, wenn der Schließkörper 443 in seiner Schließstellung auf dem Abgasauslaß 28 aufsitzt, oder wenn er am Kolbenboden 448 oder einem anderen, ihm am Arbeitskolben 412 zugeordneten Anschlag anschlägt.In the variant shown in FIG. 5, an adjusting rod 445 is fixedly connected to a plate-shaped closing body 443 , which rod rod 414 of the working piston 412 is guided through a hollow piston. Between the actuator rod 445 and the inner surface of the hollow piston rod 414 are friction wheels 457 angeord net, which can transmit the movement of the piston rod 414 to the actuator rod 415 , unless this is prevented from moving by resistance. Such resistance occurs when the closing body 443 is seated on the exhaust gas outlet 28 in its closed position, or when it strikes the piston crown 448 or another stop associated with it on the working piston 412 .

Beginnt der Arbeitskolben 412 seinen Arbeitshub, werden die Reibräder 457 bestrebt sein, den Schließ körper nach unten in seine geschlossene Stellung zu drücken. In dieser geschlossenen Stellung bleibt der Schließkörper 443 bis zum oberen Wendepunkt der Kol benbewegung. Sobald sich der Arbeitskolben 412 ab wärts bewegt, wird die Stellstange 445 aufwärts be wegt und öffnet dadurch den Abgasauslaß 28, weil sich der Schließkörper bis zum Anschlag am Arbeits kolben 412 hebt. Im weiteren Verlauf der Kolbenbe wegung zum unteren Totpunkt wird der Schließkörper 443 wieder nach unten geführt, wobei die Anordnung vorzugsweise so getroffen ist, daß der Schließkörper 443 den Abgasauslaß noch nicht vollständig abdeckt, wenn der Arbeitskolben im unteren Totpunkt angelangt ist. Erst zu Beginn des Arbeitshubs wird der Abgas auslaß 28 vollständig in der beschriebenen Weise geschlossen.When the working piston 412 begins its working stroke, the friction wheels 457 will endeavor to press the closing body down into its closed position. In this closed position, the closing body 443 remains ben movement up to the upper turning point of the piston. As soon as the working piston 412 moves downwards, the actuating rod 445 is moved upwards and thereby opens the exhaust gas outlet 28 , because the closing body 412 lifts up to the stop on the working piston. In the further course of the piston movement to bottom dead center, the closing body 443 is guided down again, the arrangement preferably being such that the closing body 443 does not yet completely cover the exhaust gas outlet when the working piston has reached bottom dead center. Only at the beginning of the working stroke, the exhaust outlet 28 is completely closed in the manner described.

Die Funktionsweise dieser in Fig. 5 gezeigten Variante ist mit der des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels insofern vergleichbar, als in beiden Fällen die Ventilumsteuerung jeweils mit dem Beginn eines Hubs zusammenfällt, wodurch sich eine "unsymmetrische" Öffnungscharakteristik des Ventils bezogen auf den Wendepunkt des Arbeitskolbens 212 bzw. 412 nach seinem Arbeitshub ergibt. Da in der Bewegungsübertragung zwischen Arbeitskolben 212 bzw. 412 und Schließkörper 43 bzw. 443 des Ventils ein Schlupf vorgesehen ist, wird erreicht, daß das Ventil seinen vollen Ventilhub sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen jeweils bereits kurz nach Beginn des entsprechenden Hubs des Arbeitskolbens 212 bzw. 412 durchgeführt hat und die für diesen Hub optimale Stellung einnimmt.The mode of operation of this variant shown in FIG. 5 is comparable to that of the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 and 2 insofar as in both cases the valve reversal coincides with the beginning of a stroke, as a result of which an “asymmetrical” opening characteristic of the valve relates gives the turning point of the working piston 212 or 412 after its working stroke. Since a slip is provided in the movement transmission between the working piston 212 or 412 and the closing body 43 or 443 of the valve, it is achieved that the valve reaches its full valve stroke both when closing and when opening shortly after the corresponding stroke of the working piston 212 begins or 412 and has the optimal position for this stroke.

Auch bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ergibt sich eine ähnliche "unsymmetrische" Öffnungs charakteristik. Dabei ist im Arbeitskolben 512 eine zur Achse des Zylinders 10 koaxial angeordnete Kammer 559 ausgebildet, die eine im Boden 548 des Arbeits kolbens 512 angeordnete Öffnung 561 mit geringerem Querschnitt als dem der Kammer 559 aufweist. Ein Ventilschließkörper 543 mit einem der Öffnung 561 angepaßten Querschnitt ist derart in der Kammer 559 angeordnet, daß er durch einen dem inneren Quer schnitt der Kammer 559 angepaßten Bund 563 an seinem in bezug auf die Kammer 559 inneren Ende in axialer Richtung in der Kammer 559 geführt ist. Wenn der Schließkörper 543 vollständig in die Kammer 559 ein geschoben ist, wobei sein äußeres Ende nur noch im Bereich der Öffnung 561 geführt ist, besteht zwischen dem Bund 563 und seiner durch die Querschnittserwei terung der Kammer 559 gegenüber der Öffnung 561 ge bildeten, diesem Bund 563 zugewandten Anschlag schulter 565 ein axialer Abstand, der etwas geringer ist als die Hublänge des Arbeitskolbens 512. Der Abstand entspricht der Weglänge, die der Arbeitskol ben 512 zurücklegt, bevor gegen Ende des Arbeitshubs der Abgasauslaß 28 geöffnet wird. Also in the embodiment shown in Fig. 6 there is a similar "asymmetrical" opening characteristic. Here, a coaxially arranged to the axis of the cylinder 10 chamber 559 in the working piston 512 is formed as the bottom 548 has an arranged the working piston 512 opening 561 of smaller cross section of the chamber 559th A valve closing body 543 with a cross section adapted to the opening 561 is arranged in the chamber 559 in such a way that it is guided in an axial direction in the chamber 559 by a collar 563 adapted to the inner cross section of the chamber 559 at its inner end with respect to the chamber 559 is. If the closing body 543 is completely pushed into the chamber 559 , with its outer end being guided only in the region of the opening 561 , there is this collar between the collar 563 and its extension through the cross-section of the chamber 559 relative to the opening 561 563 facing stop shoulder 565 an axial distance that is slightly less than the stroke length of the working piston 512 . The distance corresponds to the path length covered by the working piston ben 512 before the exhaust outlet 28 is opened towards the end of the working stroke.

Befindet sich, wie in Fig. 6 dargestellt, der Ar beitskolben 512 in der auch als "unterer Totpunkt" bezeichneten Ruhestellung, liegt der Schließkörper 543 am Grund der Mulde 50 auf sich etwas über den Grund der Mulde 50 erhebenden Anschlägen 567 auf, welche somit eine Spalte freihalten, durch den beim Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine das Abgas entweichen kann. Der Bund 563 liegt nahe dem oberen, von der Öffnung 561 abgewandten Ende der Kammer 559. Wenn der Arbeitskolben 512 seinen Arbeitshub beginnt, bleibt der Schließkörper 543 auf Grund der Massenträgheit solange in der gezeigten Schließstellung, bis die Anschlagschulter 565 auf den Bund 563 auftrifft. Zu diesem Zeitpunkt hat der Arbeitskolben 512 bereits den größeren Teil seines Arbeitshubs zurückgelegt. Der Schließkörper 543 wird in Richtung des Arbeitshubs beschleunigt. Wenn der Arbeitskolben 512 seinen oberen Wendepunkt erreicht, wird er durch eine Rückstellkraft wieder nach unten bewegt. Der Schließkörper 543 bewegt sich jedoch zunächst unter dem Einfluß der Massenträgheit weiter nach oben, bis er am oberen Ende der Kammer 559 anschlägt, worauf er durch den Arbeitskolben 512 wieder nach unten mitgenommen wird. Weil der Schließ körper 543 dabei in die Kammer 669 zurückgezogen ist, bleibt der Abgasauslaß 29 voll geöffnet, bis der Arbeitskolben 512 seinen unteren Totpunkt erreicht hat.Is, as shown in Fig. 6, the Ar beitskolben 512 in the rest position also referred to as "bottom dead center", the closing body 543 lies on the bottom of the trough 50 on itself slightly above the bottom of the trough 50 stops 567 , which thus keep a gap free through which the exhaust gas can escape when the internal combustion engine is idling. The collar 563 is located near the upper end of the chamber 559 facing away from the opening 561 . When the working piston 512 starts its working stroke, the closing body 543 remains in the closed position shown because of the inertia until the stop shoulder 565 hits the collar 563 . At this point, piston 512 has already completed most of its stroke. The closing body 543 is accelerated in the direction of the working stroke. When the working piston 512 reaches its upper turning point, it is moved down again by a restoring force. However, the closing body 543 initially moves further upward under the influence of the mass inertia until it strikes the upper end of the chamber 559 , whereupon it is taken down again by the working piston 512 . Because the closing body 543 is retracted into the chamber 669 , the exhaust outlet 29 remains fully open until the working piston 512 has reached its bottom dead center.

Auch die in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausfüh rungsformen dienen dem Zweck, den Abgasauslaß 28 wäh rend des Arbeitshubs geschlossen und während des Rückhubs geöffnet zu halten. Approximately forms the exporting shown in FIGS. 7 and 8 serve the purpose of the exhaust outlet 28 of the working end currency closed and to keep open during the return stroke.

Der Arbeitskolben 612 ist hier wieder fest mit einer hohlen Kolbenstange 614 verbunden, durch die eine fest mit dem tellerförmigen Schließkörper 643 ver bundene Stellstange 645 längsverschieblich geführt ist. An dem vom Schließkörper 341 abgewandten Ende ist die Stellstange 645 mit einem Bund 669 versehen. Ein bezogen auf den Zylinder 10 ortsfest gelagerte Sperrklinke 671 ist in eine in die Bahn des Bundes 669 ragende Sperrstellung durch eine Feder 673 vorge spannt. Die Sperrklinke 671 ist so angeordnet, daß sie auf der vom Schließkörper 643 abgewandten Seite den Bund 669 übergreifen kann, wenn sich der Schließ körper 643 in seiner den Abgasauslaß 28 verschließen den bzw. bis auf den Auslaßspalt für das bei Leer laufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine anfallende Abgas verschließenden Stellung befindet. Zwischen dem Bund 669 und einem ortsfesten, von der Stellstange 645 durchquerten Widerlager 675 ist eine Druckfeder 677 eingespannt, die bestrebt ist, den Schließkörper 643 in seine geöffnete Stellung anzuheben, in der er am Boden 648 des Arbeitskolbens 612 anliegt.The working piston 612 is here again firmly connected to a hollow piston rod 614 through which a fixed to the plate-shaped closing body 643 ver connected adjusting rod 645 is guided in a longitudinally displaceable manner. At the end facing away from the closing body 341 , the adjusting rod 645 is provided with a collar 669 . A based on the cylinder 10 mounted pawl 671 is pre-tensioned in a protruding position in the web of the federal government 669 by a spring 673 . The pawl 671 is arranged so that it can engage over on the side facing away from the closing body 643 side of the collar 669 when the closure seal body 643 in its off-gas outlet 28 to the or to incidental to the outlet gap for the running operation at idling of the engine exhaust gas closing position. A compression spring 677 is clamped between the collar 669 and a stationary abutment 675 , through which the adjusting rod 645 passes, which strives to lift the closing body 643 into its open position, in which it rests on the bottom 648 of the working piston 612 .

Dem Arbeitskolben 612 oder der mit ihm verbundenen Kolbenstange 614 ist ein ortsfester Auslöser 679 derart zugeordnet, daß er bei der Annäherung des Arbeitskolbens 612 an dessen oberem Totpunkt betätigt wird. Der Auslöser 679 steht, z. B. elektrisch oder mechanisch, mit der Sperrklinke 671 derart in Ver bindung, daß er bei seiner Betätigung die Sperrklinke 671 aus ihrer Sperrstellung bewegt. Dadurch kann die Druckfeder 677 den Schließkörper 643 in seine Öff nungsstellung drücken, in der er am Kolbenboden 648 anliegt. Durch den Rückhub des Arbeitskolbens 612 wird der Schließkörper 643 wieder in seine Schließ stellung überführt, die er am Ende des Rückhubs des Arbeitskolbens 612 erreicht. Dabei läuft der Bund 669 an eine schräge Steuerkante 681 der Sperrklinke 671 an, um sie bei der Rückkehr in die Sperrstellung beiseitezudrücken. Der Schließkörper 643 bleibt dann in der Schließstellung, bis er gegen Ende des näch sten Arbeitshubs des Arbeitskolbens erneut freigege ben und durch die Druckfeder 677 angehoben wird.A fixed trigger 679 is assigned to the working piston 612 or the piston rod 614 connected to it in such a way that it is actuated when the working piston 612 approaches its top dead center. The trigger 679 is, e.g. B. electrically or mechanically, with the pawl 671 in such a connection that it moves the pawl 671 from its locked position when it is actuated. As a result, the compression spring 677 can press the closing body 643 into its opening position in which it rests on the piston crown 648 . By the return stroke of the working piston 612 , the closing body 643 is returned to its closed position, which it reaches at the end of the return stroke of the working piston 612 . The collar 669 runs against an inclined control edge 681 of the pawl 671 to push it aside when returning to the locked position. The closing body 643 then remains in the closed position until it is released again towards the end of the next working stroke of the working piston and is raised by the compression spring 677 .

Bei der in Fig. 8 gezeigten Konstruktion handelt es sich um eine der Fig. 7 sehr ähnliche Gestaltung, wobei jedoch die Druckfeder 677 zwischen dem Bund 669 und einem Bund 683 an der hohlen Kolbenstange 614 eingespannt ist und die Sperrklinke 671 den Schließ körper 643 dadurch freigibt, daß die hohle Kolben stange 614 gegen eine hierzu an der Sperrklinke 671 vorgesehene Steuerkante 685 läuft.In the embodiment shown in Fig. 8 construction is one of the Fig. 7 is very similar configuration, except that the compression spring 677 and a collar is clamped to the hollow piston rod 614 683 between the collar 669 and the pawl 671 of the closing body 643 thereby Releases that the hollow piston rod 614 runs against a control edge 685 provided for this purpose on the pawl 671 .

In den Fig. 9 bis 11 ist eine besonders einfache Konstruktion dargestellt, welche ebenfalls eine "unsymmetrische" Öffnungscharakteristik für das den Abgasauslaß 28 steuernde Ventil ermöglicht.A particularly simple construction is shown in FIGS. 9 to 11, which likewise enables an “asymmetrical” opening characteristic for the valve controlling the exhaust gas outlet 28 .

In Fig. 9 befindet sich ein mit einer hohlen Kolben stange 714 versehener Arbeitskolben 712 in seiner Ruhestellung, in die er durch eine Rückstellfeder 32 gedrückt wird, die zwischen einem an der Führung 716 der Kolbenstange 714 angeordneten Widerlager 787 und einem Führungsstück 789 an der Kolbenstange 714 ein gespannt ist. Ein tellerförmiger Schließkörper 743 ist mit einer Stellstange 745 verbunden, die mit einem Führungsstück 769 in der hohlen Kolbenstange 714 geführt ist, wobei zwischen dem Führungsstück 769 und einer auf dessen dem Schließkörper zugewand ter Seite am Arbeitskolben 712 ausgebildeten Schulter 791 eine Druckfeder 793 eingespannt ist, die bestrebt ist, den Schließkörper 743 gegen den Kolbenboden 748 zu ziehen. Die Anordnung ist jedoch so getroffen, daß der Schließkörper 743 einen geringen Abstand vom Kolbenboden 748 dadurch einhält, daß das Führungs stück 769 an der ihm zugewandten Seite des Führungs stücks 789 anliegt, bevor der Schließkörper 743 den Arbeitskolben 712 erreicht hat.In Fig. 9 is a with a hollow piston rod 714 provided working piston 712 in its rest position, into which it is pressed by a return spring 32 , the abutment 787 arranged on the guide 716 of the piston rod 714 and a guide piece 789 on the piston rod 714 is excited. A plate-shaped closing body 743 is connected to an actuating rod 745 , which is guided with a guide piece 769 in the hollow piston rod 714 , a compression spring 793 being clamped between the guide piece 769 and a shoulder 791 formed on the side of the working piston 712 facing the closing body, which strives to pull the closing body 743 against the piston crown 748 . However, the arrangement is such that the closing body 743 maintains a short distance from the piston crown 748 in that the guide piece 769 bears on the side of the guide piece 789 facing it before the closing body 743 has reached the working piston 712 .

In der in Fig. 9 gezeigten Ruhestellung liegt der Arbeitskolben 712 an der unteren Stirnfläche 20 des Zylinders 10 an, der Schließkörper 743 ist durch die Druckfeder in seine dem Kolbenboden 748 benachbarte Stellung gezogen und hält dadurch einen geringen Abstand vom Boden der Mulde 50, so daß der bereits mehrfach erwähnte Spalt für das Abströmen des Abgases bei Leerlaufbetrieb geöffnet bleibt.In the rest position shown in FIG. 9, the working piston 712 bears against the lower end face 20 of the cylinder 10 , the closing body 743 is pulled into its position adjacent to the piston head 748 by the compression spring and thereby keeps a small distance from the bottom of the depression 50 , so that the gap for the outflow of the exhaust gas, which has already been mentioned several times, remains open when idling.

Beim Eintreffen einer Abgasdruckwelle mit ausreichend arbeitsfähiger Energie wird durch den Abgasdruck der Schließkörper 743 gegen die Wirkung der Druckfeder 793 gegen den Boden der Mulde 50 gedrückt, wodurch der Abgasauslaß vollständig geschlossen wird, so daß die Abgasenergie optimal ausgenützt werden kann. Während der Arbeitskolben 712 seinen Arbeitshub be ginnt, bleibt der Abgasauslaß so lange geschlossen, bis die Kraft der sich spannenden Druckfeder 793 den Abgasdruck auf den Schließkörper 743 überwindet und den Schließkörper 743 gegen den Kolbenboden 748 zieht. Der Beginn des Arbeitshubs mit geschlossenem Abgasauslaß 28 ist in Fig. 10 dargestellt.When an exhaust gas pressure wave with sufficient workable energy arrives, the closing body 743 is pressed by the exhaust gas pressure against the action of the compression spring 793 against the bottom of the trough 50 , as a result of which the exhaust gas outlet is completely closed, so that the exhaust gas energy can be optimally utilized. While the working piston 712 starts its working stroke, the exhaust gas outlet remains closed until the force of the tensioning compression spring 793 overcomes the exhaust gas pressure on the closing body 743 and pulls the closing body 743 against the piston crown 748 . The start of the working stroke with the exhaust outlet 28 closed is shown in FIG. 10.

Die Kraft der Druckfeder 793 wird vorzugsweise so bemessen, daß der Abgasauslaß erst in der Endphase des Arbeitshubs des Arbeitskolbens 712 geöffnet wird. The force of the compression spring 793 is preferably dimensioned such that the exhaust gas outlet is only opened in the end phase of the working stroke of the working piston 712 .

Die Situation unmittelbar vor dem durch die Feder 793 bewirkten Anheben des Schließkörpers 743 in seine Öffnungsstellung ist in Fig. 11 dargestellt. Man sieht in Fig. 11, daß sich das Führungsstück 769 um eine dem bis dahin zurückgelegten Weg des Arbeitskol bens 712 aus seiner Ruhestellung entsprechende Strecke von dem als Anschlag dienenden Führungsstück 789 entfernt hat, wobei die Feder 793 gespannt wurde, um den Abgasdruck zu überwinden.The situation immediately before the closing body 743 is raised into its open position by the spring 793 is shown in FIG. 11. It can be seen in Fig. 11 that the guide piece 769 has moved a distance corresponding to the distance traveled by the working piston 712 from its rest position from the guide piece 789 serving as a stop, the spring 793 having been tensioned in order to overcome the exhaust gas pressure .

Eine Variante der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist in den Fig. 12 und 13 darge stellt, wobei mit der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszei chen gekennzeichnet sind. Bei der Variante nach den Fig. 12 und 13 ist an der dem Schließkörper 343 zugewandten Unterseite des Arbeitskolbens 312 im Bereich des Mitnehmers 353 ein Ansatz 333 ausgebil det, der die Stellstange 345 ringförmig umschließt und geeignet ist, stets zwischen dem Arbeitskolben 312 und dem Schließkörper 343 einen axialen Spalt freizuhalten. Eine den Arbeitskolben in Richtung auf seine Ruhestellung bzw. den sog. unteren Totpunkt belastende Rückstellfeder 332 stützt sich einerseits an der Kolbenstange 314 und andererseits am ortsfe sten Bremsring 355 ab. Auf der vom Arbeitskolben 312 und vom Schließkörper 343 abgewandten Seite des Bremsrings 355 ist das Ende der Stellstange 345 mit einer Endplatte 335 versehen. Zwischen dieser End platte 335 und dem Bremsring 355 ist eine Druckfeder 337 angeordnet, die bestrebt ist, die Stellstange 345 und damit den Schließkörper 343 in der aus Fig. 12 gezeigten Stellung relativ zum Bremsring abzustützen. A variant of the embodiment shown in FIGS . 3 and 4 is shown in FIGS . 12 and 13 Darge, with the embodiment of FIGS . 3 and 4 matching parts are marked with the same reference numerals Chen. In the variant according to FIGS. 12 and 13, an extension 333 is formed on the underside of the working piston 312 facing the closing body 343 in the area of the driver 353 , which surrounds the adjusting rod 345 in a ring and is suitable, always between the working piston 312 and the closing body 343 to keep an axial gap. A return spring 332 which loads the working piston towards its rest position or the so-called bottom dead center is supported on the one hand on the piston rod 314 and on the other hand on the most stationary brake ring 355 . On the side of the brake ring 355 facing away from the working piston 312 and from the closing body 343 , the end of the adjusting rod 345 is provided with an end plate 335 . Between this end plate 335 and the brake ring 355 a compression spring 337 is arranged, which strives to support the actuating rod 345 and thus the closing body 343 in the position shown in FIG. 12 relative to the brake ring.

Befindet sich der Arbeitskolben 312 in seinem unteren Totpunkt, drückt der Ansatz 333 den Schließkörper 343 gegen die Wirkung der Feder 337 in Richtung auf den Abgasauslaß 28; die axiale Länge des Ansatzes 333 ist aber so bemessen, daß der Abgasauslaß nicht vollstän dig geschlossen wird.If the working piston 312 is at its bottom dead center, the attachment 333 presses the closing body 343 against the action of the spring 337 in the direction of the exhaust gas outlet 28 ; the axial length of the extension 333 is dimensioned such that the exhaust outlet is not completely closed dig.

Trifft eine Abgasdruckwelle mit ausreichend großer arbeitsfähiger Energie ein, wird durch den im Spalt zwischen dem Arbeitskolben 312 und dem Schließkörper 343 wirkenden Druck der Schließkörper 343 unter wei terer Belastung der Druckfeder 337 auf den Abgasaus laß 28 gedrückt und verschließt diesen, so daß durch die Entspannung des Abgases der Arbeitskolben 312 in Richtung auf den oberen Totpunkt bewegt wird. Sobald sich das Abgas soweit entspannt hat, daß die auf den Schließkörper 343 in Richtung auf dessen Schließ stellung einwirkende Kraft durch die Druckfeder 337 überwunden werden kann, hebt die Druckfeder 337 den Schließkörper 343 vom Abgasauslaß ab. Dies geschieht unabhängig von der Stellung des Arbeitskolbens 312, es sei denn, der Mitnehmer 353 hätte bereits den Bund 351 auf der Stellstange 345 erfaßt und diese mitgezo gen, so daß sich die Endplatte 335 bereits von der Druckfeder 337 abgehoben hat. Bei jedem vollständigen Arbeitshub des Arbeitskolbens 312 wird der Schließ körper 343 bis in die in Fig. 13 gezeigte Stellung angehoben und dann durch den Bremsring 355 festgehal ten, bis der Ansatz 333 beim Rückhub des Arbeitskol bens wieder auf den Schließkörper 343 trifft und diesen mitnimmt.Arrives an exhaust gas pressure wave with sufficiently large workable energy, the closing body 343 is pressed by the pressure acting in the gap between the working piston 312 and the closing body 343 under white load of the compression spring 337 on the exhaust gas outlet 28 and closes it, so that the relaxation of the exhaust gas of the working piston 312 is moved in the direction of the top dead center. As soon as the exhaust gas has relaxed so far that the force acting on the closing body 343 in the direction of its closing position can be overcome by the compression spring 337 , the compression spring 337 lifts the closing body 343 from the exhaust outlet. This happens regardless of the position of the working piston 312 , unless the driver 353 would have already gripped the collar 351 on the actuating rod 345 and pulled this together, so that the end plate 335 has already been lifted from the compression spring 337 . With each complete working stroke of the working piston 312 , the closing body 343 is raised to the position shown in FIG. 13 and then held by the brake ring 355 until the shoulder 333 hits the closing body 343 again when the working piston is returned and takes it with it.

Die Feder 337 sorgt auch in der Ruhestellung des Arbeitskolbens 312 für eine beispielsweise beim Leer laufbetrieb erforderliche, geringe Öffnung des Abgas auslasses 28; sie öffnet aber auch den Abgasauslaß 28, wenn die arbeitsfähige Energie der Abgasdruckwelle nicht ausreicht, den Arbeitskolben so weit zu bewegen, daß der Mitnehmer 353 den Bund 351 mitnehmen und den Schließkörper 343 vom Abgasauslaß abheben kann. Der Auslaß wird stets geöffnet, wenn der Druck auf den Schließkörper 343 einen durch die Feder 337 vorgegebenen Wert unterschreitet.The spring 337 also provides in the rest position of the power piston 312 for a load operation, for example when emptying required, small opening of the exhaust gas outlet 28; but it also opens the exhaust gas outlet 28 when the working energy of the exhaust gas pressure wave is not sufficient to move the working piston so far that the driver 353 can take the collar 351 with it and can lift the closing body 343 from the exhaust gas outlet. The outlet is always opened when the pressure on the closing body 343 falls below a value predetermined by the spring 337 .

Claims

1. By the exhaust gas energy of an internal combustion engine drivable piston loader, which has at least one limited by a movable working piston relaxation space, the piston opposite limitation is provided with at least one exhaust gas inlet and exhaust gas outlet, the exhaust gas outlet with a controllable, its flow cross-section at least partially opening and closing valve is provided, which has an actuatable by the working piston closing body, which is connected to the working piston via a clutch for a period of common movement, characterized in that the valve in time with the combustion in one cylinder of the internal combustion engine Ver resulting exhaust pressure waves is controllable and that the coupling connection between the working piston ( 212 ; 312 ; 412 ; 512 ; 612 ; 712 ) and closing body by ( 43 ; 343 ; 443 ; 543 ; 643 ; 743 ) in at least one predetermined end position of the closing body is solvable.

2. Piston loader according to claim 1, characterized in that the closing body ( 43 ) moving actuator ( 45 ) with the working piston ( 212 ) via a releasable when reaching a force threshold coupling ( 214 , 247 ) connected and the closing body between its opening and stops ( 41 , 45 ; 249 ) defining its closed position are movable.

3. Piston loader according to claim 1, characterized in that a the closing body ( 343 ) moving actuator ( 345 ) by a fixed, releasable when reaching an actuating force clutch ( 355 ) hold ge and via a game in the stroke direction sending driver connection ( 343 , 351 , 353 ) can be coupled to the working piston ( 312 ) for displacement with respect to the stationary coupling ( 355 ).

4. Piston loader according to one of claims 2 or 3, characterized in that the clutch ( 214 , 247 ; 355 ) which can be released when an actuating force threshold is reached is a friction clutch.

5. Piston loader according to claim 1, characterized in that the closing body ( 543 ) in the working piston ben ( 512 ) is freely movable in its stroke direction between two limit positions, in the upper of which it is completely immersed in the working piston ( 512 ) and in the latter lower he protrudes from the working piston ben to the closing cover of the exhaust gas outlet ( 28 ).

6. Piston loader according to claim 1, characterized in that between the closing body ( 643 ) and the working piston ( 612 ) a one-sided in the direction of the closed position of the closing body driver connection ( 812 , 643 ) is that the closing body ( 643 ) in it The closed position can be locked by an automatic lock ( 671 ) and is pretensioned into its open position, and that the lock ( 671 ) can be released by the working piston ( 612 ) in the final phase of the working stroke caused by the exhaust gas pressure wave.

7. Piston loader according to claim 6, characterized in that the driver connection ( 612 , 643 ) between the working piston ( 612 ) and the closing body ( 643 ) is designed such that the valve takes its closed position only when the return stroke is completed.

8. Piston loader according to claim 2, characterized in that between the actuator ( 445 ) and working piston ( 412 ), a reversing mechanism ( 457 ) for the opposite connection of the actuator ( 445 ) and working piston ( 412 ) is arranged.

9. Piston loader according to claim 1, characterized in that the closing body ( 743 ) covers the exhaust gas outlet ( 28 ) and is loaded by a spring arrangement ( 793 ) in the direction of the bottom ( 48 ) of the working piston facing the exhaust gas outlet.

10. Piston loader according to claim 9, characterized in that the closing body ( 743 ) by the Fe deranordnung ( 793 ) in the direction of a piston on the working ( 712 ) arranged stop is loaded, ben between the closing body and the working piston ( 712 ) a distance is kept clear when the closing body ( 743 ) lies against the stop.

11. Piston loader according to one of claims 9 or 10, characterized in that the spring arrangement on the one hand on the working piston ( 712 ) and on the other hand on the closing body ( 743 ) arranged, in the stroke direction of the working piston having a distance from each other driver ( 769 , 791 ), between which a Fe derelement is arranged such that it strives to move the working piston and the closing body ( 743 ) in their closely adjacent position.

12. Piston loader according to one of claims 9 to 11, characterized in that the spring arrangement ( 793 ) at the exhaust outlet ( 28 ) adjacent end position of the working piston ( 712 ) to form an outlet gap, the closing body ( 743 ) slightly lifts off the exhaust outlet ( 28 ) .

13. Piston loader according to one of claims 1 to 4, or 6 to 8, characterized in that the closing body is a rotary flap ( 43 ) which is pivotable about an axis transverse to the exhaust gas outlet ( 41 ) between a closed and an open position.

14. Piston loader according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that the closing body ( 343 ) is supported by a spring ( 337 ) in an exhaust gas outlet ( 28 ) at least partially releasing position against the closing direction.

15. Piston loader according to claim 14, characterized in that between the closing body ( 343 ) and the working piston ( 312 ) a stop ( 333 ) is provided which is suitable between a on the closing body ( 343 ) formed, the working piston ( 312 ) facing piston surface and the working piston to keep a distance, and that the closing body is loaded by the spring ( 337 ) supporting it in the direction of the working piston ( 312 ).