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Die Erfindung betrifft einen Einlasskanal für eine Brennkraftmaschine, welcher eine Walzenströmung im Brennraum iniziiert, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Walzenströmung und einer in den Einlasskanal mündenden Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
Aus der US 5, 640, 941 A ist ein Einlasskanal mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Walzenströmung (Tumble-Strömung) im Brennraum bekannt.
Die Steuereinrichtung besteht aus einer Klappe, mit welcher die Einlassströmung im Einlasskanal wahlweise zur Krümmungsaussenseite gelenkt werden kann.
Stromabwärts der Steuereinrichtung mündet eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung an der Krümmungsaussenseite in den Einlasskanal ein.
Aus der US 5, 165, 374 A und der US 5, 359, 972 A sind Steuereinrichtungen für tumbleerzeugende Einlasskanäle bekannt, welche jeweils aus einer verstellbaren Leiteinrichtung im Bereich der Krümmungsinnenseite des Einlasskanals bestehen.
Über die Leiteinrichtung wird die Strömung in Richtung der Krümmungsaussenseite abgelenkt, wodurch die Waizenströmung verstärkt werden kann. Stromaufwärts der Steuereinrichtung mündet eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung in den Einlasskanal ein. Zur Steuerung der Ansaugmenge ist-zusätzlich zur Steuereinrichtung-eine Drosselklappe erforderlich.
Die GB 2 165 886 A zeigt eine Einlasskanalanordnung für eine Brennkraftmaschine, wobei in jedem Einlasskanal ein Drehschieber stromaufwärts der Mündung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist. Stromabwärts des Drehschiebers mündet ein Leerlaufluftkanal in den Einlasskanal ein. Durch diese Konstruktion soll das Leerlaufverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden.
Bei tumbleerzeugenden Einlasskanälen, in welchen Kraftstoff vor dem Eintritt in den Brennraum eingespritzt wird, ergibt sich das Problem, dass insbesondere bei Teillast ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes an der Krümmungsinnenseite des Einlasskanals auftrifft beziehungsweise kondensiert. Durch die geringeren Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Krümmungsinnenseite ist eine vollständige Verdampfung des Kraftstoffes nicht gewährleistet. Dies wirkt sich nachteilig auf den Verbrennungsablauf und die Emissionen aus.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfach Weise den Verbrennungsablauf und die Emissionen insbesondere im Teillastbereich zu verbessern.
Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass die Steuereinrichtung durch einen Drehschieber mit einer quer zum Einlasskanal angeordneten Drehachse ausgebil-
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det ist, welcher in zumindest einer Stellung die Einlassströmung zu einer Wand des Einlasskanals im Sinne einer Unterstützung der Walzenströmung ablenkt, und dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung unmittelbar im Bereich des Drehschiebers in den Einlasskanal einmündet. Durch den Drehschieber wird die Einlassströmung zur Krümmungsaussenseite des Einlasskanals abgelenkt. Durch die drehschiebernahe Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff durch die abgelenkte Einlassströmung mitgerissen und entlang der Krümmungsaussenseite des Einlasskanals in Richtung des Brennraumes befördert.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Drehschieber zumindest eine Stellung aufweist, bei der ein Öffnungsspalt des Drehschiebers im Kraftstoffstrahl liegt.
Eine besonders gute Zerstäubung des Kraftstoffes kann erreicht werden, wenn in zumindest einer Stellung des Drehschiebers die Einlassströmung im Bereich des Öffnungsspaltes zumindest im unteren Teillastbereich des Motorbetriebes etwa Schallgeschwindigkeit annimmt. Durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des Öffnungsspaltes wird eine besonders gute Zerstäubung des Kraftstoffes erreicht. Gleichzeitig wird mit dem Drehschieber die im Brennraum initiierte Walzenströmung unterstützt, so dass besonders im Teillastbereich einerseits eine starke Tumblebewegung entsteht und andererseits die Verdampfung des Kraftstoffes gefördert wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung bei der der Einlasskanal im Sinne der Walzenströmung gekrümmt ist, ist vorgesehen, dass die Mündung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Bereich der Krümmungsinnenseite des Einlasskanals angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Kraftstoffstrahl auf die Krümmungsaussenseite des Einlasskanals gerichtet ist. Besonders günstig ist es dabei, wenn der Kraftstoffstrahl auf einen Verschneidungsbereich zwischen dem Drehschieber und der Wand des Einlasskanals gerichtet ist. Der Kraftstoffstrahl gelangt somit grossteils durch den Öffnungsspalt hindurch auf die Krümmungsaussenseite des Einlasskanals.
Um eine besonders gute Zerstäubung des Kraftstoffes zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Mündung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bezüglich der Einlassströmung stromaufwärts der Drehachse des Drehschiebers angeordnet ist. Um eine Einspritzung des Kraftstoffes unmittelbar im Bereich des Drehschiebers zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Schieberwand des Drehschiebers - in der vollen Öffnungsstellung betrachtet - im Bereich der Mündung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Ausnehmung aufweist.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Drehschieber als Drosselorgan für die Einlassströmung ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Drehschieber einen C-förmigen Strömungsquerschnitt mit offenem Profil
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aufweist. Alternativ dazu kann der Strömungsquerschnitt auch durch ein 0-foor- miges, geschlossenes Profil, etwa eine Bohrung, gebildet sein.
Der Einlasskanal kann im Rahmen der Erfindung einer Einlasskanalanordnung mit zumindest zwei Einlasskanälen pro Zylinder angehören, wobei vorgesehen ist, dass mit einem Drehschieber beide Einlasskanäle steuerbar sind, wobei sich der Drehschieber quer über beide Einlasskanäle ausstreckt. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der Drehschieber einen -förmigen Strömungsquerschnitt aufweist.
Durch die offenen C- oder -Profile wird ein Klemmen des Drehschiebers vermieden.
Der Drehschieber übernimmt somit drei Funktionen. Zum einen wird durch den Drehschieber die Tumblebewegung im Brennraum gesteuert. Zum anderen verbessert der Drehschieber die Kraftstoffaufbereitung und verhindert eine Kraftstofffilmbildung im Bereich der Krümmungsinnenseite des Einlasskanals. Und schliesslich kann der Drehschieber die Funktion der Ansaugdrosselung übernehmen, so dass eine separate Drosselklappe entfallen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeugt eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemässen Einlasskanal- anordnung in einem Schnitt durch den Zylinderkopf, Fig. 2 den Drehschieber in einer Draufsicht und Fig. 3 den Drehschieber in einem Schnitt gemäss der Linie III-III.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 1 und einem Kurbelgehäuse 2 in einem Schnitt durch einen Einlasskanal 3. Mit Bezugszeichen 17 ist ein Auslassventil angedeutet. Im Bereich der Mündung des Einlasska- nals 3 in den Brennraum 4 ist ein Einlassventil 5 angeordnet. Der Einlasskanal 3 ist leicht gekrümmt ausgebildet, so dass im Brennraum 4 bei geöffnetem Einlassventil 5 eine Walzenströmung (Tumble-Strömung) W eingeleitet werden kann.
Zur Steuerung der Walzenströmung W ist im Einlasskanal 3 ein durch einen Drehschieber 6 gebildetes Steuerorgan angeordnet. Die Drehachse 7 des Drehschiebers 6 ist quer zum Einlasskanal 3 ausgebildet. Im Bereich der - bezüglich der initiierten Walzenströmung W gesehenen - Krümmungsinnenseite 8 des Einlasskanals 3 mündet eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 in den Einlasskanal 3.
Die Mündung 10 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 befindet sich unmittelbar im Bereich des Drehschiebers 6, und zwar etwas stromaufwärts der Drehachse 7. Der Kraftstoffstrahl 11 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 ist auf die Krümmungsaussenseite 12 des Einlasskanals 3 gerichtet, und zwar auf einen Ver-
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schneidungsbereich 13 zwischen Drehschieber 6 und Einlasskanal 3 im Bereich der Krümmungsaussenseite 12.
Im unteren Teillastbereich nimmt der Drehschieber 6 die in der Figur gezeigte Stellung ein, so dass die durch den Pfeil P dargestellte Einlassströmung zur Krümmungsaussenseite 12 abgelenkt wird. Der stromabwärtige Öffnungsspalt 14 zwischen Drehschieber 6 und Einlasskanal 3 liegt dabei direkt im Kraftstoffstrahl 11. Besonders günstig ist es dabei, wenn der Öffnungsspalt 14 so bemessen ist, dass im unteren Teillastbereich des Motorbetriebes die Einlassströmung P im Bereich des Öffnungsspaltes 14 Schallgeschwindigkeit annimmt. Dies bewirkt eine besonders gute Zerstäubung des durch den Öffnungsspalt 14 hindurchtretenden Kraftstoffes.
Um die Kraftstoffeinspritzung bei Voll last, also bei vollständig geöffnetem Drehschieber 6, nicht zu behindern, weist die Schieberwand 15 im Bereich der Mündung 10 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eine Ausnehmung 16 oder ein Fenster auf.
Fig. 2 zeigt den Drehschieber 6 in Richtung der Einlasskanalströmung im geschlossenen Zustand für eine Einlasskanalanordnung mit zwei Einlasskanälen 3, welche von einem gemeinsamen Ansaugkanal 3a ausgehen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist der Drehschieber 6 einen o-förmigen Strömungsquerschnitt mit einer offenen Profillinie auf.