AT523632B1 - Brennkraftmaschine und verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (Z) entlang einer Zylinderachse (A) hin- und hergehenden Kolben(K), wobei durch Kolben (K), Zylinderkopf (33), zumindest einer Einlassöffnung (29a) und zumindest einer Auslassöffnung (30a) ein Brennraum (B) gebildet ist, wobei die zumindest eine Einlassöffnung (29a) durch ein Einlassventil (9, 10) öffenbar und verschließbar ist und die zumindest eine Auslassöffnung (30a) durch ein Auslassventil (11, 12) öffenbar und verschließbar ist und zumindest zwei Einlasskanäle (1, 2, 3 und 4) als eine gemeinsame Einlasskanalanordnung in die Einlassöffnung (29a) münden. Aufgabe ist es, eine Brennkraftmaschine und ein dazugehöriges Verfahren anzugeben, bei dem die Drehmoment und Abgaswerte verbessert sind. Dies wird dadurch erreicht, dass in jedem Einlasskanal (1, 2, 3, 4) eine Drosselklappe (5, 6, 7, 8) vorgesehen ist, die zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder entlang einer Zylinderachse hin- und hergehenden Kolben, wobei durch Kolben, Zylinderkopf, zumindest einer Einlassöffnung und zumindest einer Auslassöffnung ein Brennraum gebildet ist, wobei die zumindest eine Einlassöffnung durch ein Einlassventil öffenbar und verschließbar ist und die zumindest eine Auslassöffnung durch ein Auslassventil öffenbar und verschließbar ist und zumindest zwei Einlasskanäle als eine gemeinsame Einlasskanalanordnung in die EinlassÖffnung münden, wobei in jedem Einlasskanal eine Drosselklappe vorgesehen ist, die zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist.

[0002] Derartige Brennkraftmaschinen sind beispielsweise aus Apfelbeck, Ludwigs Buch "Wege zum Hochleistungs-Viertaktmotor" erschienen im Motorbuch Verlag Stuttgart 1989 bekannt. Hier gibt Apfelbeck einen Ottomotor mit y-förmiger Anordnung zweier Einlasskanäle an.

[0003] Problem dieser Anordnung ist der je nach den in den Einlasskanälen herrschende Strömung nicht genau einstellbare Drall im Brennraum. Dadurch wird Mischung und Zündung im Brennraum nachteilig beeinflusst. Dadurch kommt es zur unvollständigen Verbrennung und zu Leistungsschwankungen.

[0004] Aus der WO 8602976 A1, der JP 2006097607 A, der FR 2930599 A1 und der DE 2745245 A1 und der GB 2296527 A sind jeweils Brennkraftmaschinen mit Drosselklappen bekannt, die in y-förmig angeordneten Einlasskanälen zur Absperrung des Einlasskanals dienen. Dabei sind jedoch parallel angeordnete Einlasskanäle gezeigt, die nur zur Regulierung der eingelassenen Menge dienen.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine und ein dazugehöriges Verfahren anzugeben, bei dem die Drehmoment- und Abgaswerte verbessert sind.

[0006] Diese Aufgabe wird anhand der oben angegebenen Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Diagonalstromkanal über eine Offnung in einen Fallstromkanal, die von dem Brennraum zumindest einen Ventilradius beabstandet ist, mit dem Fallstromkanal strömungsverbunden ist. Dadurch können Drallströmung und Tumbleströmung im Brennraum besonders positiv beeinflusst werden.

[0007] Es ist besonders günstig, wenn die Drosselklappe mit einem Aktuator zur Betätigung der Drosselklappe verbunden ist. In einer besonderen Ausführung ist dieser Aktuator elektrisch ausgeführt. Dadurch kann Bauraum gegenüber einer Variante mit mechanischen Aktuatoren gespart werden. Aber auch mechanische Aktuatoren sind möglich.

[0008] Zur Erreichung besonders günstiger Strömungsverhältnisse ist es in einer Ausführung vorgesehen, dass die beiden Einlasskanäle einer Einlasskanalanordnung y-förmig angeordnet sind.

[0009] Es ist vorteilhaft, wenn die beiden Einlasskanälen einer Einlasskanalanordnung derart angeordnet sind, dass ein Winkel zwischen Strömungsachsen dieser beiden Einlasskanäle zwischen 5° bis 115° liegt.

[0010] Um günstige Strömungsverhältnisse und gute Vermischung und Zündung im Brennraum zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Zylinderkopf zum Brennraum dachförmig ausgebildet ist. Diese Form des Zylinderkopfs wird hier als Dachkopf bezeichnet.

[0011] Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Einlasskanäle zwischen Strömungsachsen einer Einlasskanalanordnung in einer Zylinderquerebene normal auf die Zylinderachse einen Winkel aufweisen, der zwischen 155° und 205° beträgt. Dadurch wird ein homogener Drall im Brennraum erreicht wird.

[0012] Es ist günstig, wenn eine Einspritzdüse zur Einspritzung entlang der Zylinderachse angeordnet ist.

[0013] Es ist vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine eine Zündkerze aufweist. Diese Zünd

kerze ist idealerweise in der Nähe der Einspritzdüse im Bereich des gedachten Dachgiebels des dachförmigen Zylinderkopfs angeordnet.

[0014] Alternativ ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine zur Selbstzündung ausgeführt ist.

[0015] Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Einlasskanal einer Einlasskanalanordnung im Wesentlichen eine Strömungsachse annähernd parallel zu der Zylinderachse aufweist. Dieser Einlasskanal wird als Fallstromkanal durch die im Wesentlichen vertikale Strömung durch ihn bezeichnet.

[0016] Es ist günstig, wenn ein Einlasskanal einer Einlasskanalanordnung im Wesentlichen eine Strömungsachse aufweist, die einen Winkel zu der Zylinderachse aufweist, der zumindest größer als 5° ist. Ein derartiger Einlasskanal wird üblicherweise als Diagonalstromkanal bezeichnet, da hier die Strömung räumlich diagonal durch den Brennraum eingeleitet wird.

[0017] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest zwei Einlasskanalanordnungen zu einem Zylinder gehörig vorgesehen sind.

[0018] Wenn zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen vorgesehen sind, wird ein besonders großer Strömungsquerschnitt und eine besonders spezifische Strömungssteuerungsmöglichkeit erreicht, wobei die Einlassöffnungen auf einer Seite des Zylinderkopfs angeordnet sind und die Einlasskanalanordnungen vorzugsweise in spiegelsymmetrischer Anordnung zueinander ausgeführt sind.

[0019] Dasselbe Ziel lässt sich erreichen, wenn zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen vorgesehen sind, wobei die Einlassöffnungen auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfs angeordnet sind, wobei in radialer Richtung um die Zylinderachse je eine Einlasskanalanordnung neben einem Auslasskanal angeordnet ist. Dabei kann hier je nach Bedarf und Gemischmischungsanforderung die jeweils günstigere Anordnung für die Brennkraftmaschine ausgewählt werden.

[0020] Ein dazugehöriges Verfahren sieht vor, dass den Drosselklappen verschiedene Öffnungssequenzen zugeordnet sind. Dadurch ist die Ladungsbewegung je nach Bedarf einstellbar.

[0021] Aufgabe ist es auch, ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bereitzustellen, welches die verbesserten Strömungsbedingungen ausnutzt.

[0022] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Übergang der Brennkraftmaschine von Teillast zu Volllast zuerst die Drosselklappe in einem Diagonalstromkanal öffnet und anschließend die Drosselklappe in einem Fallstromkanal öffnet.

[0023] Es ist günstig, wenn bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit Teillast zuerst die Drosselklappe in einem Diagonalstromkanal öffnet.

[0024] Bei Volllast werden die Drosselklappen der Diagonalstromkanäle geschlossen, beziehungsweise wird die Drosselklappe des Diagonalstromkanals verschlossen.

[0025] Es ist günstig, wenn im Bereich von Volllast zumindest eine Drosselklappe in einem Diagonalstromkanal in Richtung Schließen bewegt wird.

[0026] In einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass bei einem klassischen Vierventiler mit dachförmigem Zylinderkopf mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen pro Zylinder jedes der beiden parallelen, teilweise- oder symmetrisch gepfeilten Einlassventile von annähernd y-förmigen Einlassanordnungen annähernd vertikal zwischen den Ventilbänken bzw. diagonal an der Zylinderkopfaußenseite angeströmt wird. Den beiden Auslassventilen werden dabei entweder zusammengeführte oder zwei gesonderte Abgaskanäle zugeordnet. Die zwei Abgaskanäle liegen dabei in zwei annähernd horizontalen Ebenen. Bei den resultierenden vier Einlasskanälen wird in allen Varianten jeder Einlasskanal mit einer -vorzugsweise elektrisch gesteuerten und aktivierbaren - Drosselklappe versehen. Diese frei ansteuerbaren Drosselklappen können dazu benutzt werden, um im Brennraum bei Teillast einen sowohl beschleunigten als auch regelbaren Drall zu erzeugen oder um im Leerlauf verschiedene Zylinder mit Frischgas (-luft) zu versorgen.

[0027] Dieser gestaltbare Strömungsverlauf bietet die bestmögliche Durchmischung der Frischlufteinheiten mit den Kraftstoffmolekülen.

[0028] Für diese Brennkraftmaschine ist zu jedem der vier Einlasskanäle eine Drosselklappe vorgesehen. Zwei dieser Einlasskanäle sind zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil vertikal, die anderen beiden Einlasskanäle in einem leicht angehobenen Querstrom oder auch Diagonalstrom genannt vor den Einlassventilen angeordnet. Der Winkel der Gabelung einer jeden Einlasskanalanordnung beträgt zwischen 5° und 115°.

[0029] Die Ventile und die Einlasskanäle liegen bei einem exakten Dachkopf spiegelsymmetrisch oder diametral in zwei vertikalen Ebenen. Auch bei einem teilradialen Kopf ist eine diametrale Anordnung möglich.

[0030] Diese Kanal- / Ventilbankanordnungen können bei einem Multizylinderkonzept problemlos tiefengestaffelt werden und sind somit tauglich für eine Vielzahl von hubkolbenmotorischen Anwendungen. Die Einlasskanäle sind so angeordnet, dass sich ein homogener Drall und Tumble ergibt.

[0031] Eine Zündkerze ist optimalerweise zentral im Bereich der Zylinderachse angeordnet. Die Einspritzdüse befindet sich im Idealfall bei Einsatz bei einer ottomotorisch arbeitenden Brennkraftmaschine direkt neben der Zündkerze. Dadurch ist gute Zündung der gut gemischten Ladung gewährleistet.

[0032] Für den Fall einer selbstgezündeten Brennkraftmaschine ist die Direkteinspritzdüse zentral und entlang der Zylinderachse angeordnet, so dass die Einspritzung in Richtung der Zylinderachse erfolgt.

[0033] Bei Verwendung von vier Einlasskanälen pro Zylinder ergeben sich schlankere Proportionen der Einlasskanäle, eine bessere Abstimmung auf den Hauptfahrbereich und bessere Durchflussquerschnitte und am Ventilspalt verbesserter Durchfluss.

[0034] Der in der Intensität variable und dennoch folgerichtige Drall im Brennraum ermöglicht höhere Gasgeschwindigkeiten, welche sich in Abhängigkeit des Zusammenspiels der Drosselklappen und der Abstimmung mit den anderen Motorparametern in einem verbesserten Verbrennungswirkungsgrad und daraus resultierendem verbesserten Drehmomentverlauf niederschlagen.

[0035] Durch die y-förmigen Einlasskanäle und die zu- und abschaltbaren Einlasskanäle lässt sich auch eine Tumbleströmung ideal im Brennraum einstellen.

[0036] In weiterer Folge wird die Erfindung anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen in Figuren näher erläutert. Es zeigen:

[0037] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in schematischem Schnitt in einer Ebene durch eine Zylinderachse;

[0038] Fig. 2 die Brennkraftmaschine in einer Draufsicht;

[0039] Fig. 3 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Brennkraftma-

schine in einer Draufsicht analog zu Fig. 2;

[0040] Fig. 4 eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Ansicht analog zu Fig. 1;

[0041] Fig. 5a bis Fig. 5d Beispiele von erfindungsgemäßen Verfahrensabläufen bei Öffnungssequenzen von Drosselklappen im Schema;

[0042] Fig. 6a bis Fig. 6d die Strömungstrajektorien in zeitlicher Abfolge von 6a bis 6d nacheinander;

[0043] Fig. 7 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der Brennkraftmaschine, welche die Tumble- und Drallströmung kombiniert regelbar darstellt.

[0044] Die Figuren zeigen Fallstrom-Einlasskanäle mit den Bezugszeichen 1 und 4 und Diagonalstromkanäle mit Bezugszeichen 2 und 3. Es folgen elektrisch betätigbare Drosselklappen 5, 6, 7 und 8, sowie Einlassventile 9, 10; und Auslassventile 11 und 12. Zur Führung weisen die Ventile 9, 10, 11 und 12 Ventilführungen 13, 14, 15 und 16 auf. Die Ventile 9, 10, 11 und 12 sind durch Ventilfedern 17, 18 vorgespannt. Tassenstößel 21, 22, 23 und 24 dienen der Übertragung der Bewegung von Nocken 25, 26, 27 und 28 zu den Auslassventilen 11, 12 und den Einlassventilen 9 und 10. Ventilsitzringe 29, 30, 31 und 32 dienen zur Bildung von Sitzen der Auslassventile 11 und 12 und der Einlassventile 9, 10 an einem Zylinderkopf 33, wobei die Ventilsitzringe 29 und 31 der Einlassventile 9 und 10 Einlassöffnungen 29a und 31a bilden und die Ventilsitzringe 30 und 32 der Auslassventile 11, 12 bilden Auslassöffnungen 30a und 32a. Der Zylinderkopf 33 ist hier dachförmig zu einem Brennraum B ausgeführt. Eine Zündkerze 34 ragt vom Zylinderkopf 33 in den Brennraum B. Der Brennraum B wird dabei von einem Kolben K, der gerade in seinem oberen Totpunkt in einem Zylinder Z gezeigt ist, dem Zylinder Z und dem Zylinderkopf 33 gebildet. Eine erste Nockenwelle 35, und eine zweite Nockenwelle 36 dienen der Steuerung der Einlassund Auslasszeiten durch Bewegung der Ventile 9, 10, 11 und 12. Eine nicht näher gezeigte optionale Einspritzdüse ist im Bereich einer Zylinderachse A angeordnet.

[0045] Für diese fremd- oder selbstgezündete Brennkraftmaschine sind pro Zylinder Z in der gezeigten Ausführung vier Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 vorgesehen. Diese Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 können bei kreisrunder Ausführung rund um die Strömungsachse S versetzt werden, bei elliptischer- oder ovaler Form der Drosselklappe 5, 6, 7 und 8 können sie an beiden Enden einer nicht gezeigten Drosselklappenwelle mit einer Klappenantriebseinheit bestückt werden. Auch die Drosselklappen 5, 6, 7, 8 können untereinander unterschiedlich groß sein, beziehungsweise können die Querschnitte der Einlasskanäle einander unterscheiden.

[0046] Ein Motorsteuergerät muss zusätzlich zu den bisherigen vielfältigen Eingangsparametern bzw. Steueranforderungen zylinderselektiv und pro Zylinder Z die vier Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 verarbeiten und regeln können. Auch sind mehrere Lambdasonden pro Zylinder Z vorgesehen. So können in einfacheren Ausführungen Lambdasonden in der Abgasreinigungsanlage vorgesehen sein. In anderen Ausführungen ist in jedem Auslasskanal 40, 41 eine Lambdasonde vorgesehen. So sind je nach Ausführung vorteilhafterweise ein bis zwei Lambdasonden pro Zylinder Z vorgesehen.

[0047] Zur Steuerung der Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 ist jeder Drosselklappe 5, 6, 7, 8 ein Aktuator 42, 43, 44 und 45 zugeordnet. Dieser Aktuator 42, 43, 44 und 45 ist entweder elektrisch oder mechanisch betätigt um die Bewegung der Drosselklappe 5, 6, 7 und 8 zu bewerkstelligen.

[0048] Zu den Strömungsachsen S zwischen den einzelnen Einlasskanälen 1, 2, 3 und 4 einer Einlasskanalanordnung ist jeweils ein Winkel © in einer Zylinderlängsebene vorgesehen, der zwischen 5° und 115° groß ist.

[0049] Außerdem weisen die Einlasskanäle 1, 2, 3, 4 zwischen den Strömungsachsen S einer Einlasskanalanordnung in einer Zylinderquerebene normal auf die Zylinderachse A einen Winkel x auf, der zwischen 155° und 205° beträgt. Dies sorgt für einen homogenen Drall im Brennraum. Die Abweichung von 180° ist beispielsweise in den Fig. 6a bis 6d zwischen den Einlasskanälen 3 und 4 erkennbar. Der Winkel x ist in den Fig. 2 und Fig. 3 und Fig. 5a eingezeichnet, da hier die Bildebene der Zylinderquerebene entspricht.

[0050] In weiterer Folge werden nun die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungen näher erläutert- Bauteile mit gleichen Funktionen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0051] Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit zwei y-förmigen Einlasskanalanordnungen, die hintereinander an einer Seite des dachförmigen Zylinderkopfs 33 angeordnet sind. Daher sind hier vier Einlasskanäle 1, 2, 3 und 4 vorgesehen. Den Einlasskanälen 1 bis 4 gegenüber sind zwei Auslasskanäle 40 und 41 angeordnet. Eine Strömungsachse S des Fallstromkanals 1 ist im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse A angeordnet oder weist zu dieser einen kleinen Winkel aufDer als Diagonalstromkanal ausgeführte Einlasskanal 2 weist mit seiner Strömungsachse S einen größeren Winkel zu der Zylinderachse A auf.

[0052] Fig. 2 zeigt die Ausführung aus Fig. 1 in einer Draufsicht. In einer alternativen Ausführung, kann ähnlich der Ausführung in Fig- 1 und Fig. 2 eine Brennkraftmaschine mit nur einer Einlasskanalanordnung und nur einem Auslasskanal vorgesehen sein.

[0053] Fig. 3 stellt dem gegenüber eine Anordnung diametral versetzter y-förmiger Einlasskanäle 1 bis 4 in einer Draufsicht dar. In Fig. 4 ist eine dazu sehr ähnliche Seitenansicht gezeigt- Dabei sind die Ebenen der Abgaskanäle 40 und 41 zu Fig- 3 vertauscht- Derartige Anordnungen beim Zylinderkopf 33 werden hier als Diametralkopf bezeichnet.

[0054] Fig. 5a bis 5d zeigen das Verfahren bei einer Anordnung gemäß den Fig. 1 und Fig. 2. [0055] Fig. 6a bis 6d zeigen bei Diametralkopfanordnung das erfindungsgemäße Verfahren.

[0056] Hier öffnet in Fig. 6a die Drosselklappe 6 zuerst und es strömt Frischgas durch den Einlasskanal 2 entlang von Pfeilen a in den Brennraum B. Anschließend öffnet wie in Fig. 6b gezeigt, die Drosselklappe 5 und das Frischgas strömt in Richtung von Pfeilen b. Im nächsten Schritt Öffnet Drosselklappe 8 und das Frischgas strömt entlang von Pfeilen c und abschließend öffnet die Drosselklappe 7 und das Frischgas strömt entlang von Pfeilen d in den Brennraum B.

[0057] In einer ersten Ausführung des Verfahrens sind synchrone Öffnungssequenzen für alle Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 vorgesehen. Bei dieser Funktion öffnen alle vier Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 eines Zylinders Z gleichförmig mit der Betätigung eines Gaspedals oder eines Befehls einer Steuerung.

[0058] Weiters ist es möglich, dass variable Öffnungssequenzen vorgesehen sind. Mit dem Einsatz von vier Aktuatoren 42, 43, 44 und 45, das heißt einem Aktuator 42, 43, 44, 45 je Drosselklappe 5, 6, 7, 8 pro Zylinder Z ist es möglich, die Öffnungssequenz der Drosselklappen 5, 6, 7, 8 zu variieren. Dadurch, dass das Öffnungstiming der Einlasskanäle 1, 2, 3 und 4 unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden kann, ist die Strömung sehr individuell einstellbar.

[0059] So öffnen zum Beispiel die Diagonalstromkanäle 2 und 3 mit Drosselklappen 6 und 7 nacheinander und erst bei vollem Leistungsbedarf die beiden Fallstromkanäle 1, 4 mit den Drosselklappen 5 und 8 einzeln dazu öffnen, wie zum Beispiel in Fig. 5b durch einen Pfeil dargestellt, der einen Verfahrensverlauf V andeuten soll. Alternativ ist es möglich, dass ein Diagonalstromkanal 2 mit Drosselklappe 6, dann der dazugehörige Fallstromkanal 1 mit Drosselklappe 5 und Diagonalstromkanal 3 mit Drosselklappe 7 und zuletzt Fallstromkanal 4 mit Drosselklappe 8 geÖffnet werden, wie in Fig. 5c gezeigt ist.

[0060] Zusätzlich kann eine teilsynchrone Öffnungssequenz realisiert werden. Um ein besseres Ansprechverhalten zu generieren, bzw. um eine bessere Kühlung der Auslassventile 11, 12 zu erzielen bietet sich an, die Kanäle 2 und 3 parallel und danach die Kanäle 1 und 4 seriell zu Öffnen.

[0061] Außerdem ist eine Öffnungssequenz für geschwindigkeitsgeregelte Autobahnfahrt vorgesehen. Für gleichmäßige Dauergeschwindigkeiten bietet es sich an, die Einlasskanäle 2 und 4 (für im Uhrzeigersinn drehenden Drall) oder auch die Einlasskanäle 1 und 3 zu aktivieren.

[0062] Darüber hinaus ist eine überlappende Drosseklappenöffnung möglich. Bei den vorgenannten Öffnungssequenzen sind einander überlappende Öffnungen der Drosselklappen 5, 6, 7 und 8 möglich.

[0063] Weiter ist es auch vorgesehen, dass bei steigender Last und Drehzahl eine einzelne oder mehrere Drosselklappen 5, 6, 7, 8 in Richtung schließen bewegt werden können.

[0064] Variable Leerlaufzylinder bei Mehrzylindermotoren: Ein wichtiger Aspekt dieser Drosselklappenlösung ist die Möglichkeit bei einem Multizylindermotor, den als effizient bekannten Einzelzylinderleerlauf mit höherer Last und wechselnder Zylinderdeaktivierung vorzusehen.

[0065] Zylinder on demand: Es ist weiter möglich, zum Beispiel bei einem Vierzylinder eine bedarfsabhängige Zylinderzahl - auch mit Aufladung - zu aktivieren. Durch die programmierte Aktivierung lassen sich die verwendeten Zylinderzahlen und der Drosselklappeneinsatz optimal variieren.

[0066] Teilradialer Zylinderkopf mit konusförmigen Nockenprofilen: Für günstigeren spezifischen Verbrauch und für eine bessere Funktionalität der Einlasskanäle 1, 2, 3 und 4 lässt sich das einund auslassseitige Ventilpaar mit einer leichten Pfeilung anordnen. Die Ventile können teilweiseoder exakt symmetrisch gepfeilt angeordnet sein.

[0067] Auch die diametrale Anordnung der Ventile gleicher Funktion funktioniert auf dieser Basis besser.

[0068] In Fig. 7 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gezeigt, mit einer Einspritzdüse E für dieselmotorische Verbrennung. Hier sind pro Zylinder Z insgesamt zwei Ventile vorgesehen.

[0069] In dieser Ausführung ist ein Versatz der Strömungsachse S bei Eintritt in den Brennraum B um 0 bis 80 % eines Ventiltellerradius durch Drall möglich. In Fig. 7 ist dieser Versatz der Strömungsachse S normal zur Bildebene vorhanden. Weiters sind der Fallstromkanal 1 und der Diagonalstromkanal 2 nicht mehr derart streng voneinander unterscheidbar wie in den vorhergehenden Ausführungen. Der Fallstromkanal 1 ist zu einer Vertikalen oder zur Parallelen auf die Zylinderachse A stärker geneigt. Der Diagonalstromkanal 2 weist im Vergleich zu den vorherigen Ausführungen eine geringere Neigung gegenüber der Zylinderachse A auf.

[0070] Der Diagonalstromkanal 2 öffnet in einem dazugehörigen Verfahren vor dem Fallstromkanal 1.

[0071] Der Winkel @ zwischen den Strömungsachsen S ist hier zwischen 5° und 115° groß.

[0072] Die NACA ähnlichen Öffnungen O in den Ansaugkanälen verbessern das Strömungsverhältnis zwischen Diagonalstromkanal 2 und Fallstromkanal 1.

[0073] Die Öffnung O in Fig. 7 ist vom Tellerventil zumindest einen Abstand g beabstandet. Dieser Abstand g ist dabei zumindest so groß, wie ein Ventilradius R des Einlassventils.

Claims (17)

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (Z) entlang einer Zylinderachse (A) hin- und hergehenden Kolben (K), wobei durch Kolben (K), Zylinderkopf (33), zumindest einer Einlassöffnung (29a) und zumindest einer Auslassöffnung (30a) ein Brennraum (B) gebildet ist, wobei die zumindest eine Einlassöffnung (29a) durch ein Einlassventil (9, 10) öÖffenbar und verschließbar ist und die zumindest eine Auslassöffnung (30a) durch ein Auslassventil (11, 12) öffenbar und verschließbar ist und zumindest zwei Einlasskanäle (1, 2, 3 und 4) als eine gemeinsame Einlasskanalanordnung in die Einlassöffnung (29a) münden, wobei in jedem Einlasskanal (1, 2, 3, 4) eine Drosselklappe (5, 6, 7, 8) vorgesehen ist, die zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagonalstromkanal (2) über eine Offnung (0) in einen Fallstromkanal (1), die von dem Brennraum (B) zumindest einen Ventilradius (R) beabstandet ist, mit dem Fallstromkanal (1) strömungsverbunden ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (5, 6, 7, 8) mit einem - vorzugsweise elektrischen - Aktuator (42, 43, 44, 45) zur Betätigung der Drosselklappe (5, 6, 7, 8) verbunden ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlasskanäle (1, 2, 3, 4) einer Einlasskanalanordnung y- förmig angeordnet sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlasskanälen (1, 2, 3, 4) einer Einlasskanalanordnung derart angeordnet sind, dass ein Winkel (@) zwischen Strömungsachsen (S) dieser beiden Einlasskanäle (1, 2, 3, 4) in einer Zylinderlängsebene parallel zur Zylinderachse (A) zwischen 5° bis 115° liegt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (33) zum Brennraum (B) dachförmig ausgebildet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasskanäle (1, 2, 3, 4) zwischen Strömungsachsen (S) einer Einlasskanalanordnung in einer Zylinderquerebene normal auf die Zylinderachse (A) einen Winkel (x) aufweisen, der zwischen 155° und 205° beträgt.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzdüse zur Einspritzung entlang der Zylinderachse (A) angeordnet ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Zündkerze (34) aufweist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine zur Selbstzündung ausgeführt ist.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlasskanal (1, 2, 3, 4) einer Einlasskanalanordnung im Wesentlichen eine Strömungsachse (S) parallel zu der Zylinderachse (A) aufweist.

11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlasskanal (1, 2, 3, 4) einer Einlasskanalanordnung im Wesentlichen eine Strömungsachse (S) aufweist, die einen Winkel zu der Zylinderachse (A) aufweist, der zumindest größer als 5° ist.

12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Einlasskanalanordnungen zu einem Zylinder (Z) gehörig vorgesehen sind.

13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einlassöffnungen (29a) und zwei Auslassöffnungen (30a) vorgesehen sind, wobei die Einlassöffnungen (29a) auf einer Seite des Zylinderkopfs (33) angeordnet sind und die Einlasskanalanordnungen vorzugsweise in spiegelsymmetrischer Anordnung zueinander ausgeführt sind.

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14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einlassöffnungen (29a) und zwei Auslassöffnungen (30a) vorgesehen sind, wobei die Einlassöffnungen (29a) auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfs (33) angeordnet sind, wobei in radialer Richtung um die Zylinderachse (A) je eine Einlasskanalanordnung neben einem Auslasskanal (40, 41) angeordnet ist.

15. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei den Drosselklappen (5, 6, 7, 8) verschiedene OÖffnungssequenzen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ubergang der Brennkraftmaschine von Teillast zu Volllast zuerst die Drosselklappe (5, 6, 7, 8) in einem Diagonalstromkanal öffnet und anschließend die Drosselklappe (5, 6, 7, 8) in einem Fallstromkanal öffnet.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit Teillast zuerst die Drosselklappe (5, 6, 7, 8) in einem Diagonalstromkanal öffnet.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von Volllast zumindest eine Drosselklappe (5, 6, 7, 8) in einem Diagonalstromkanal in Richtung Schließen bewegt wird.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen