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Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Einlasskanälen pro Zylinder, wobei in einem Einlasskanal ein Drosselorgan angeordnet ist.
Bei Viertakt-Brennkraftmaschinen mit zwei Einlasskanälen pro Zylinder ist im Teillastbereich ein möglichst hoher Drall im Zylinder erwünscht, um einen geringen Verbrauch, geringe Abgasemissionen, sowie ein hohes Drehmoment zu erreichen. Bei höheren Drehzahlen hingegen wird eine möglichst maximale Zylinderfüllung angestrebt, um gute Leistungswerte und einen günstigen spezifischen Verbrauch zu erzielen. Um dies zu ermöglichen, ist es bekannt, einen Einlasskanal abschaltbar zu gestalten.
Die US 4, 699, 104 A zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der einer von zwei Einlasskanälen durch ein schaltbares Drosselorgan abschaltbar ist.
Weiters sind verschiedene Einrichtungen zur Beeinflussung des Dralles eines Einlasskanals bekannt. Die US 4, 381, 743 A beschreibt einen Spiralkanal mit einer bewegbaren Strömungsleitwand, welche aus einem flexiblen Federblech gebildet ist. Durch Bewegen der Strömungsleitwand kann der Durchfluss und der Drall im Spiralkanal beeinflusst werden.
Die US 4, 413, 598 A beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Einlasssteuerorgan, welches aus einer schwenkbaren Strömungsleitwand besteht. Die an die Drosselklappe gekoppelte Strömungsleitwand teilt den Einlasskanal in zwei Teilkanäle.
Die DE 2 241 355 Al beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem eine bewegbare Leitfläche aufweisenden Spiralkanal. Die Leitfläche ist mit einem Verstellantrieb verbunden, welcher last- oder rauchabhängig betätigbar ist.
Nachteilig bei den beschriebenen Drallverstelleinrichtungen ist, dass zur Verstellung des Drosselorgans separate Steuereinrichtungen erforderlich sind, was den konstruktiven Aufwand erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise eine lastabhängige Anpassung der Frischgasströmung, insbesondere des Einlassdralles, zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Drosselorgan selbstregelnd ausgebildet ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Drosselorgan im unteren Teillastbereich geschlossen und im Vollastbereich geöffnet ist, wobei
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die Stellung des Drosselorgans durch die Frischgasströmung selbst definiert ist.
Die Verstellung des Drosselorgans erfolgt völlig selbsttätig, also ohne Betätigungseinrichtung, alleine durch die Geschwindigkeit und Druckdifferenz der Frischgasströmung im Bereich des Drosselorgans, welche eine Funktion des Motorbetriebszustandes ist.
In einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Drosselorgan durch ein in Richtung der Frischgasströmung öffnendes Zungenventil gebildet ist. Das Zungenventil kann dabei eine oder mehrere Membranzungen aufweisen.
Bei einer Einlasskanalanordnung, bei der die Einlasskanäle von einem gemeinsamen Sammelkanal ausgehen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Drosselorgan im Bereich einer Verzweigung der Einlasskanäle aus einem gemeinsamen Sammelkanal angeordnet ist.
Bei niedriger Drehzahl und Teillast wird die Frischgaszufuhr in den Brennraum durch den das Drosselorgan aufweisenden Einlasskanal gedrosselt beziehungsweise gesperrt. Gleichzeitig wird der Frischgasstrom zum anderen Einlasskanal umgeleitet und somit ein starker Drall im Brennraum initiiert.
Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass das Drosselorgan in einem Spiralkanal angeordnet ist. Das Zungenventil ist dabei so angeordnet, dass bei niedriger Teillast der Durchfluss durch den Spiralkanal stark gedrosselt oder versperrt wird. Bei höherer Teillast wird ein Teil des Strömungsquerschnittes freigegeben und die Strömung durch die Membranzunge zum äusseren Umfang der Spiralzunge umgeleitet. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsvariante bei einer Brennkraftmaschine, bei der der andere Einlasskanal als Tangentialka- nal ausgebildet ist. Durch die Umleitung der Frischgasströmung im Spiralkanal in Richtung des äusseren Umfanges wird durch den Spiralkanal der Drall des Tangentialkanals im Brennraum verstärkt.
Bei Vollast dagegen gibt das Zungenventil den Durchflussquerschnitt im Spiralkanal vollständig frei, so dass maximale Füllung im Brennraum gewährleistet ist. Durch den im Sinne des Tangentialka- nals drehenden Spiralkanal bleibt auch bei Vollast eine Drallbewegung im Brennraum aufrecht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einem Schnitt durch einen Einlasskanal in einer ersten Ausführungsvariante gemäss der Linie I-I
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einer zweiten Ausführungsvariante, Fig. 5 eine Einlasskanalanordnung einer erfindungsgemässen Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführungsvariante.
In einem Zylinderkopf 1 sind durch Einlassventile 2 verschliessbare Einlasska- näle 3,4 angeordnet. Die beiden Einlasskanäle 3,4 gehen von einem gemeinsamen Sammelkanal 8 aus. Im Bereich der Verzweigung 8a der Einlasska- näle 3,4, 4a ist in einem Einlasskanal 4,4a ein Zungenventil 5,5a positioniert.
Durch das Zungenventil 5 wird der Durchfluss durch den Einlasskanal 4,4a bei Teillast gedrosselt beziehungsweise gesperrt und der durch die Pfeile S angedeutete Frischgasstrom zum anderen Einlasskanal 3 um-und in den Brennraum 7 geleitet. Dadurch wird im Brennraum 7 ein starker Einlassdrall generiert (Fig. 1 bis 4).
Bei der in de Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvariante weist das Zungenventil 5 zwei Membranzungen 6 auf, welche im geschlossenen Zustand auf einem Sitz 9 aufliegen. Der dem Teillastbereich zugeordnete geschlossene Zustand der Membranzungen 6 und die Umleitung der Frischluftströmung S ist in den Fig. 2 und 3 durch strichpunktierte Linien andeutet. Im oberen Teillastbereich und bei Vollast werden die elastischen Membranzungen 6 durch den Staudruck der Frischgasströmung aufgedrückt und selbsttätig geöffnet, so dass der Frischgasstrom über beide Einlasskanäle 3,4 in den Brennraum 7 geleitet wird. Somit ist bei Vollast maximale Füllung möglich, was gute Leistungswerte und einen günstigen spezifischen Verbrauch ermöglicht.
Bei Teillast dagegen wird durch den verstärkten Drall im Brennraum 7 ein geringer Verbrauch und geringe Abgasemissionen bei hohem Drehmoment erreicht.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante weist das Zungenventil 5a eine einzige Membranzunge 6a auf. Geschlossener beziehungsweise teilgeöffneter Zustand der Membranzunge 6a ist strichliert beziehungsweise strichpunktiert angedeutet.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante mit zwei Einlasskanälen 3b, 4b pro Zylinder 10, wobei der eine Einlasskanal 3b als Tangentialkanal und der andere Einlasskanal 4b als Spiralkanal ausgebildet ist. Durch den Einlasskanal 3b wird eine Drallströmung D im Brennraum 7 eingeleitet. Im Einlasskanal 4b ist ein Zungenventil 5b mit einer Membranzunge 6b so angeordnet, dass die Membranzunge 6b bei Teillast den Frischgasstrom S zur Spiralenaussenseite 11 des Einlasskanals 4b ablenkt. Das Zungenventil 5b ist dabei in drei verschiedenen Stellungen dargestellt, nämlich, in vollgeöffneter Stellung bei Vollast mit voll durchgezogener Linie, in vollgeschlossener Stellung im unteren Teillastbereich mit strichlierten Linien und im oberen Teillastbereich im halbgeöffneten Zustand im strichpunktierten Linien.
Die entsprechenden Frischgasströme S sind ebenfalls in vollen, strich- lierten beziehungsweise strichpunktierten Linien entsprechend dargestellt.
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