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Technisches Gebiet
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Zur Verbesserung der Zylinderfüllung mit Verbrennungsluft kommen an Verbrennungskraftmaschinen Aufladeeinrichtungen zum Einsatz. Die Aufladeeinrichtungen können als Abgasturbolader oder mechanisch angetriebene Lader oder auch als Druckwellenlader ausgebildet sein und erhöhen im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine das Druckniveau, um bei geöffneten Einlassventilen der Verbrennungskraftmaschine einen höheren Füllungsgrad der jeweiligen Zylinder zu erreichen. Bei geringen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschinen tritt bei Abgasturboladern das so genannte „Turboloch” auf, da aufgrund des niedrigeren Abgasvolumenstroms die vom Turbinenrad an das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers abgegebene mechanische Leistung zur Druckerhöhung im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine nicht ausreicht.
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Stand der Technik
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Bei Abgasturboladern, die an Verbrennungskraftmaschinen, seien es selbstzündende oder fremdgezündete Verbrennungskraftmaschinen, eingesetzt werden, tritt im unteren Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine das oben bereits erwähnte Turboloch auf. In diesem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine reicht der Abgasvolumenstrom, der von der Verbrennungskraftmaschine produziert wird, nicht dazu aus, das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers mit einer Drehzahl anzutreiben, die zu einer ausreichenden Druckerhöhung im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine ausgenutzt werden könnte.
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Eine Lösungsmöglichkeit, dem oben beschriebenen Betriebscharakteristikum von Abgasturboladern Herr zu werden, liegt darin, am Abgasturbolader, z. B. elektrisch antreibbare Zusatzaggregate vorzusehen, die beispielsweise über eine Freilaufkupplung ab Erreichen eines bestimmten unteren Drehzahlwertes der Verbrennungskraftmaschine zuschaltbar sind und nach Überschreiten einer bestimmten, das Turboloch vermeidenden Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine wieder abgeworfen werden können, was beispielsweise über eine Freilaufkupplung oder eine Überholkupplung oder dergleichen erfolgen kann.
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Aus dem Stand der Technik sind Impulslader bekannt. Impulslader werden im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine auf der Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Die bisher eingesetzten Impulslader funktionieren nach dem Klappenprinzip und weisen eine in die Ladeluftzuführung zur Verbrennungskraftmaschine integrierte Klappenmimik auf. Das verwendete Klappenprinzip weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, dass die Standfestigkeit der Klappen infolge der extrem kurzen Schaltzeiten und dem häufigen mechanischen Kontakt mit Anschlagflächen nach wie vor unbefriedigend ausfällt. Das häufige Anschlagen angetriebener Klappen solcher Impulslader an der Wandung der Ladeluftzuführung geht einerseits mit einem mechanischem Verschleiß einher und führt andererseits zu einer nicht unerheblichen Geräuschentwicklung im Ansaugtrakt. Der mit steigender Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine an den Klappen der eingesetzten Impulslader auftretende Verschleiß führt andererseits dazu, dass die Klappen im Schließzustand nicht mehr völlig dicht sind und sich ein mit der Zeit zunehmender Leckluftstrom der Ladeluft entlang der nicht mehr dicht schließenden Klappen einstellt, welcher den Wirkungsgrad eines derart ausgebildeten Impulsladers im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflusst.
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Bei einer Auslegung des im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzten Impulsladers als Walzendrehschieber (zum Beispiel in Gestalt eines quer angebohrten Zylinders) wird das Bauvolumen der Impulslader relativ groß, um den gesamten Öffnungsquerschnitt der Ladeluftzuführung zu überdecken. Neben dem großen Bauraumvolumen solcherart ausgestalteter Impulslader weisen diese den Nachteil großer bewegter Massen auf, so dass deren Einsatz erhebliche Anforderungen an den Antrieb stellt und andererseits zu großen Massenträgheitsmomenten führt. Kurze Schaltzeiten lassen sich mit als Walzendrehschieber ausgebildeten Impulsladern nur schwer erreichen.
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Bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen beziehungsweise bei allen Verbrennungskraftmaschinen mit Abgasrückführventil ergibt sich ein weiterer gravierender Nachteil in Form der durch das Abgasrückführventil bedingten Ablagerungsproblematik. Mehrere millimeterdicke Teerbeläge im gesamten vom Abgas beaufschlagten Saugrohrabschnitt müssen hier beherrscht werden. Aufgrund der sich an den Seitenwänden des Saugrohrabschnittes ablagernden Teerschichten führt eine dadurch bewirkte Massezunahme zu erheblichen Problemen bezüglich der Schaltzeiten. Darüber hinaus kann es zu Verklebungen von Klappen der nach dem Klappenprinzip arbeitenden Impulslader kommen, was letztlich zum Ausfall der Impulsladereinheit zur Folge hat. Üblicherweise werden im Ansaugtrakt Drosseleinrichtungen eingesetzt, um die Last- beziehungsweise Füllungssteuerung im Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können.
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Die
DE 36 30 233 C2 offenbart einen Impulslader für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei der Impulslader der Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet und in einer Luftzuführung (
11) aufgenommen ist und einen Strömungsquerschnitt der Luftzuführung (
11) für die Verbrennungsluftströmung zumindest teilweise freigibt oder verschießt und wobei der Impulslader ein Drehventil (
12) umfasst, welches über einen Phasensteller mit einem Drehsteller gekoppelt ist.
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Die
DE 101 59 250 A1 offenbart einen Impulslader für ein Verbrennungskraftmaschine, wobei der Impulslader der Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet und in einer Luftzuführung aufgenommen ist und einen Strömungsquerschnitt der Luftzuführung für die Verbrennungsluftströmung zumindest teilweise freigibt oder verschließt und wobei der Impulslader ein Drehventil umfasst, welches über einen Riemenantrieb mit einem Drehsteller gekoppelt ist.
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Die
DE 195 49 107 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Vorrichtung der Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist und in einer Abgasrückführungszuführung aufgenommen ist und einen Strömungsquerschnitt der Abgasrückführungszuführung für die Verbrennungsluftströmung zumindest teilweise freigibt oder verschließt und wobei die Vorrichtung ein Drehventil umfasst, welches über ein elastisch ausgebildetes Element eine Rückstellkraft gegen einen Drehsteller erzeugt.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Impulslader im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine durch einen Drehschieber zu realisieren, welcher über eine elektrisch betätigbare Impulskupplung über einem beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Drehsteller angetrieben werden kann.
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Die mit dieser Lösung einhergehenden Vorteile liegen u. a. darin, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung relativ unempfindlich gegenüber Ablagerungen ist. Die Funktionsflächen, d. h. die Innenumfangsfläche eines den Drehschieber umschließenden Gehäuses bildet eine Gleitlagerfläche für die Mantelfläche des Drehschiebers. Somit ist der Drehschieber gemäß des Gleitlagerprinzips innerhalb des diesen umschließenden Gehäuses gelagert. Dadurch kann eine Selbstreinigung der Flächen erreicht werden, wodurch diese unempfindlich gegenüber Ablagerungen sind.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Realisation eines Impulsladers weist ferner ein sehr schnelles Schaltverhalten durch eine elektrisch beschaffene Impulskupplung auf, wobei zudem eine Drosseleinrichtung entfallen kann, da die Drosselfunktion durch den als Drehschieber ausgebildeten Impulslader übernommen werden kann. Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen, im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine lokalisierten Impulslader ist im Vergleich zu einer Drosseleinrichtung eine zylinderoptimale Füllungssteuerung mit einer höheren Fülldynamik möglich.
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Als weiterer Vorteil tritt hinzu, dass im Gegensatz zu Impulsladern, die nach dem Klappenprinzip arbeiten, bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kein mechanischer Anschlag an Dichtflächen erfolgt, welcher zwangsläufig mit einem starken Verschleiß verbunden ist. Statt dessen wird über eine elektrisch betätigbare Sperrklinke die Funktion mechanischer Anschlag von der Dichtfunktion entkoppelt. Die Dichtfunktion bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist dadurch gegeben, dass der vorgeschlagene Impulslader einen Zylinder aufweist, der in einem diesen umgebenden Gehäuse untergebracht ist, welches den betreffenden Saugrohrabschnitt im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine umgibt.
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Zeichnung
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 eine Wiedergabe der einer Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Komponenten mit einem im Ansaugtrakt angeordneten, nach dem Klappenprinzip arbeitenden Impulslader,
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2 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers,
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3 eine gestreckte Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers und
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4 eine Ausführungsvariante als Koaxial-Drehschieber.
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Ausführungsvarianten
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In der Darstellung gemäß 1 ist als Verbrennungskraftmaschine 1 eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine samt deren Komponenten im Ansaugtrakt beziehungsweise im Abgastrakt dargestellt. Der Verbrennungskraftmaschine 1 wird die zur Verbrennung im Brennraum erforderliche Verbrennungsluft über einen Lufteintritt 4 zugeführt, dem ein Luftmassenmesser sowie ein Luftfilterelement zugeordnet sein kann. Die Verbrennungsluft strömt einer Luftzuführung 9 zu und kann dabei ein Verdichterteil 6 einer optional der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Aufladeeinrichtung 5 passieren. Die Aufladeeinrichtung 5 umfasst das bereits erwähnte Verdichterteil 6 sowie ein Turbinenteil 7. Das Verdichterteil 6 und das Turbinenteil 7 sind über eine Welle 8 miteinander verbunden. Die gegebenenfalls vorverdichtete Verbrennungsluft strömt der Luftzuführung 9 zu, passiert einen Zwischenkühler 10, dem ein Ladeluftsensor 11 nachgeschaltet sein kann. Die in der Luftzuführung 9 strömende Verbrennungsluft ist durch den mit Bezugszeichen 27 gekennzeichneten Pfeil symbolisiert. Nach Passage des Ladeluftsensors 11 strömt die Verbrennungsluft 27 über eine Drosseleinrichtung 12 einem Impulslader 13 zu. Der Impulslader 13 ist unmittelbar vor der Einlassseite 2 der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet und in der dargestellten Ausführungsvariante nach dem Klappenprinzip ausgelegt.
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Die Verbrennungskraftmaschine, bei der es sich um eine 3-, 4-, 5-, 6-, 8-, 10- oder 12-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine handeln kann, umfasst eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl von Einlassventilen 15. Die in 1 beispielhaft dargestellte Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst darüber hinaus Zündeinrichtungen 16, die den einzelnen Zylindern je nach Zylinderanzahl zugeordnet sind.
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Auf der Auslassseite 3 der Verbrennungskraftmaschine 1 sind in einer der Zylinderzahl entsprechenden Anzahl Auslassventile 17 aufgenommen. Über die Auslassventile 17 strömt das Abgas einem Abgaskanal 23 zu und beaufschlagt das in diesem angeordnete Turbinenteil 7 der Aufladeeinrichtung 5. Optional kann im Abgaskanal 23 ein Waste-Gate 24 eingebaut sein, über welches der einer Abgasleitung 25 zuströmende Abgasstrom variiert werden kann.
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Unmittelbar hinter dem Impulslader 13 befindet sich ein Kraftstoffinjektor 14, über welchen in einen Brennraum 18 bei geöffnetem Einlassventil 15 Kraftstoff eingespritzt werden kann. Innerhalb des Brennraums 18 wird bei geschlossenem Einlassventil 15 und geschlossenem Auslassventil 17 das bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 19 verdichtete Gemisch gezündet und zur Explosion gebracht.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Verbrennungskraftmaschine 1 mindestens ein Klopfsensor 20, ein Temperatursensor 21 zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur sowie im Bereich des Kurbelwellenschwungrades ein Drehzahlgeber 22 zugeordnet sind.
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Der Darstellung gemäß 2 ist eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers zu entnehmen. Der in 2 dargestellte Impulslader ist als Drehventil 30 ausgebildet. Das Drehventil 30 umfasst ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 31, welches einen Saugrohrabschnitt eines Saugrohrs 44 umschließt. Innerhalb des zylindrisch ausgebildeten Gehäuses 31 ist ein verdrehbares Zylinderteil 32 aufgenommen, welches eine Durchgangsöffnung 33 enthält, die beispielsweise als Bohrung ausgebildet sein kann. Der Querschnitt der Durchgangsöffnung 33 entspricht dem freien Strömungsquerschnitt 45 des Saugrohrs 44, angedeutet in 2 durch die gestrichelte Kreislinie. Der Zylinder 32 des Drehventils 30 ist an einer Innenumfangsfläche 50 des Gehäuses 31 gelagert, so dass die Mantelfläche des als Zylinder 32 ausbildbaren Drehschiebers vom Gehäuse 31 gemäß des Gleitlagerprinzips gelagert ist. Dadurch wird eine Selbstreinigung der Funktionsflächen, d. h. der Innenumfangsfläche 50 des Gehäuses 31 und der Mantelfläche des als Zylinder 32 ausbildbaren Drehschiebers erreicht.
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Am Zylinder 32 befindet sich eine erste Glocke 34, die von einem im Durchmesser erweiterten Bereich des Gehäuses 31 umschlossen ist. Die mit dem Zylinder 32 drehfest verbundene erste Glocke 34 umschließt eine beispielsweise als Spiralfeder ausgebildete erste Drehfeder 35. Die erste Drehfeder 35 ist an einer Lagerstelle 36 einerseits mit der ersten Glocke 34 verbunden; andererseits steht die erste Drehfeder 35 über eine weitere Lagerstelle mit einem Übertragungselement in Verbindung, welches drehfest mit einer Welle 37 eines Drehstellers 38 verbunden ist. Der Drehsteller 38, der beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein kann, ist über Anschlussklemmen 40 mit einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges verbunden. Der Drehsteller 38, welcher unter Zwischenschaltung der elastischen ersten Drehfeder 35 den Zylinder 32 des Drehventils 30 betätigt, wird synchron zur Nockenwellendrehung der Verbrennungskraftmaschine angetrieben.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante eines Impulsladers 13 umfasst dieser eine Impulskupplung 41, die erste Glocke 34, die von dieser umschlossene erste Drehfeder 35 sowie einen im erweiterten Gehäuseteil des Gehäuses 31 aufgenommenen Aktuator 43. Dieser kann beispielsweise als Magnet ausgebildet sein und steht über Aktuatorklemmen 48 mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges in Verbindung. Der Aktuator 43 betätigt eine erste Sperrklinke 42, die in eine Rastöffnung 47 am Außenumfang der ersten Glocke 34 eingreift.
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Der Zylinder 32 des Drehventils 30 ist symmetrisch zur Symmetrielinie 46 aufgebaut, ebenso wie die erste Glocke 34, die drehfest mit dem als Zylinder 32 ausbildbaren Drehschieber in Verbindung steht.
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Die in 2 dargestellte Ausführungsvariante des Drehventils 30, welches als Drehschieber ausgelegt ist, befindet sich am gleichen Einbauort wie der bisher im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzte, nach dem Klappenprinzip arbeitende Impulslader 13 gemäß der Darstellung in 1. Mit Hilfe des Drehventils 30 lässt sich der Gaswechsel an einem jeden Einlassventil 15 steuern. Zur Erzielung sehr geringer Öffnungszeiten dient die obenstehend beschriebene Impulskupplung 41, die unmittelbar vor einem jeden Öffnungsvorgang des Drehventils 30 über die erste Drehfeder 35 durch den Drehsteller 38 vorgespannt wird. Durch den beispielsweise als Elektromagneten auslegbaren Aktuator 43 kann die Impulskupplung 41 zu einem variablen – von der Motorsteuerung vorgebbaren – Zeitpunkt ausgelöst werden, so dass das Drehventil 30 beziehungsweise der vom Gehäuse 31 umschlossene, mit einer Durchgangsöffnung 33 versehene Zylinder 32 einen Beschleunigungsimpuls erhält und damit sehr schnell öffnet.
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Ist der Zylinder 32 des Drehventils 30 hinsichtlich der Werkstoffauswahl zum Beispiel aus Kunststoff gefertigt, können minimierte Massenträgheitsmomente das Schaltverhalten erheblich begünstigen.
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Um Pendelbewegungen des ausgelösten Feder-Masse-Systems zu vermeiden, dargestellt durch den Zylinder 32, die erste Drehfeder 35 sowie die erste Glocke 34, wird die über den Aktuator 43 betätigbare erste Sperrklinke 42 nach Abschluss des Öffnungsvorgangs erneut betätigt. Dies erfolgt vorzugsweise im ersten Umkehrpunkt.
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Diese Raststellung, d. h. die Auslenkung des Zylinders 32 in eine Position, in der der Saugrohrquerschnitt 45 mit dem Querschnitt der Durchgangsöffnung 33 im Zylinder 32 fluchtet und demnach der gesamte Strömungsquerschnitt freigegeben ist, wird zum Einleiten des Schließvorgangs durch erneute Ansteuerung des Aktuators 43 aufgehoben. Demnach erfolgt bei erneuter Ansteuerung des Aktuators 43 das Ausfahren der ersten Sperrklinke 42 aus der in der Umfangsfläche der ersten Glocke 34 ausgebildeten Rastöffnung 47.
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Im Auflademodus (Impulsaufladung) wird der Öffnungs-Auslösezeitpunkt am Aktuator 43 so gewählt, dass erheblich nach dem Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 15 öffnet (EO), die Impulskupplung 41 auslöst, während im Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine der Öffnungs-Auslösezeitpunkt sehr früh liegt, so zum Beispiel bereits erheblich vor dem Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 15 öffnet. Damit erfolgt bereits frühzeitig vor dem Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 15 schließt (ES) ein Schließen des als Zylinder 32 ausbildbaren Drehschiebers. Durch die unterschiedlichen Auslösezeitpunkte, zu der die Impulskupplung 41 auslöst, kann im Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine den dort herrschenden Betriebsbedingungen sowie im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine den in diesem Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine herrschenden Bedingungen in optimaler Weise Rechnung getragen werden. So kann zum Beispiel im Teillastbereich, wo der Öffnungs-Auslösezeitpunkt des als Zylinder 32 ausgebildeten Drehschiebers, d. h. des Drehventils 30 sehr früh bereits vor ”Einlassventil öffnet” liegt, eine Drosselung beziehungsweise Füllungsreduzierung der entsprechenden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden. Dadurch ist ein bezüglich der Drosselverluste optimiertes Laststeuerverhalten erzielbar. Weiterhin lässt sich durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulslader, dem im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eine Drosselwirkung innewohnt beziehungsweise mit dem eine Füllungsreduzierung der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden kann, eine andernfalls vorzusehende Drosseleinrichtung, die in der Luftzuführung 9 ansonsten vorgesehen werden müsste, einsparen.
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Verbrennungskraftmaschinen, seien es fremdgezündete, seien es selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen, umfassen in der Regel mehrere Zylinder. Die jeweiligen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine werden durch von der Luftzuführung 9 abzweigende Ansaugstutzen mit der für die Verbrennung erforderlichen Verbrennungsluft versorgt. Nach der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann diesem Umstand dadurch Rechnung getragen werden, dass durch Verlängerung des Zylinders 32 des Drehventils 30 mehrere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der Luftzufuhr bedient werden können (vgl. Ausführungsvariante gemäß 3). Die Steuerzeiten, d. h. das Öffnen beziehungsweise Schließen der jeweiligen Ansaugquerschnitte 45 im Saugrohr 44, das den betreffenden Zylinder mit Verbrennungsluft versorgt, sind hinsichtlich der Winkellage der Durchgangsöffnungen 33 entsprechend des Zündfolgeabstandes der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zu wählen.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Impulsladers können bei 4-, 6-, 10-, oder gar 12-Zylinder-Motoren auch zwei 2er-Einheiten verwirklicht werden, welche spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
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Schließlich ist es auch möglich, ein Drehventil 30 so auszugestalten, dass dieses einen Öffnungsschieber und einen Schließschieber umfasst. Beidseits des Saugrohrs 44 können auch gleiche Antriebseinheiten, jeweils einen Drehsteller 38 umfassend, angeordnet werden, wobei die beiden den Saugrohrquerschnitt 45 freigebenden beziehungsweise verschließenden Drehschieberteile koaxial ineinander greifen und in entgegengesetzte Drehrichtung in Bezug aufeinander angesteuert werden können (vgl. 4).
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Die in 2 dargestellte Impulskupplung 41 könnte auch als Zweifach-Impulskupplung ausgelegt werden, wenn in der Außenumfangsfläche der ersten Glocke 34, die mit dem Zylinder 32 des Drehventils 30 drehfest verbunden ist, eine weitere, zusätzliche Rastöffnung 47 ausgebildet wird. Durch die zusätzliche Rastposition an der ersten Glocke 34 wird ein Zylinder 32 in der Offenposition gehalten zur Darstellung eines sehr schnellen Schließvorgangs.
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3 zeigt eine gestreckte Ausführungsvariante des Impulsladers.
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Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers in Form eines Drehschiebers, ist der Zylinder 32 als langgestreckter Zylinder mit Durchgangsöffnungen 33 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 33 können im einfachsten Fall als Bohrungen beschaffen sein. Entsprechend der Anzahl der Zylinder einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine sind eine zu dieser korrespondierende Anzahl von Durchgangsöffnungen 33 im Zylinder 32 des Drehventils 30 ausgebildet. Der Zylinder 32 des Drehventils 30 ist im Gehäuse 31 gelagert, wobei die Mantelfläche des Zylinders 32 von Innenumfangsflächen 50 des Gehäuses 31 in Form eines Gleitlagers drehbar abgestützt wird. Die Lagerungsstellen des Zylinders 32 im Gehäuse 31 sind durch Bezugszeichen 49 angedeutet.
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Am gestreckt ausgebildeten Zylinder 32 befindet sich die erste Glocke 34, die mit der Welle 37 über die erste Drehfeder 35 gekoppelt ist, wobei die erste Drehfeder 35 als Spiralfeder ausgebildet sein kann.
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Der Darstellung gemäß 3 ist entnehmbar, dass die Luftströmung 27 durch das Saugrohr 44 strömt. Stromab des Drehventils 30 sind über die Durchgangsöffnungen 33 Ansaugquerschnitte 45 beaufschlagbar. Die korrespondierend zur Zylinderzahl der mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine 1 ausgebildeten Ansaugquerschnitte 45 versorgen beispielsweise einen ersten Zylinder 51, einen zweiten Zylinder 52, einen dritten Zylinder 53 sowie einen vierten Zylinder 54 einer Vierzylinder-Verbrennungskraftmaschine mit Ansaugluft. Entsprechend der Öffnungspositionen der Einlassventile 14 der Verbrennungskraftmaschine 1 sind die Durchgangsöffnungen 33 im gestreckt ausgebildeten Zylinder 32 des Drehventils 30 mit einem Winkelversatz zueinander ausgebildet. Der Winkelversatz ist so gewählt, dass der als Drehschieber ausgebildete Impulslader 13 gemäß der vorgeschlagenen Lösung im Volllastbereich der Verbrennungskraftmaschine eine optimale Füllung der Zylinder 51, 52, 53 beziehungsweise 54 gewährleistet und im Teillastbereich der Verbrennungskraftmaschine eine Füllungsreduzierung zulässt und eine Drosselwirkung hervorruft. Auch in der Darstellung gemäß 3 ist der Zylinder 32 des Drehventils 30 im Gehäuse 31 nach dem Gleitlagerprinzip gelagert. Die Mantelfläche des gestreckt ausgebildeten Zylinders 32 wird von entsprechenden Gleitlagerflächen des Gehäuses 31 umschlossen. Diese Ausführungsvariante bietet den Vorteil, dass ein Selbstreinigungseffekt erzielt werden kann und der Zylinder 32 des Drehventils 30 im Gehäuse 31 stets leichtgängig betätigbar ist. Die leichtgängige Betätigbarkeit ist insbesondere auf die Lebensdauer des den Zylinder 32 des Drehventils 30 antreibenden Drehstellers 43 von Bedeutung Der Darstellung gemäß 4 ist eine Koaxial-Drehschieberausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers zu entnehmen.
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Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass das Drehventil 30 den Zylinder 32 umfasst, an dem die erste Glocke 34 ausgebildet ist. Der Zylinder 32 samt erster Glocke 34 ist gemäß dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers von einer weiteren Glocke 62 umschlossen, die einen rohrförmigen Ansatz aufweist, welcher den Zylinder 32 des Drehventils 30 umschließt. Dem Zylinder 32 des Drehventils 30 ist die erste Sperrklinke 42 zugeordnet, die mit der in der Umfangsfläche des Zylinders 32 ausgebildeten Rastöffnung 47 zusammenwirkt. Der weiteren Glocke 62 ist eine zweite, beispielsweise elektrisch betätigbare Sperrklinke 60 zugeordnet. Diese wirkt mit einer Rastöffnung 47 zusammen, die in der Umfangsfläche der zweiten Glocke 62 ausgebildet ist. Der Zylinder 32 weist die in 2 und 3 dargestellten Durchgangsöffnungen 33 auf, die mit Durchgangsöffnungen 63 im rohrförmigen Ansatz der weiteren Glocke 62 korrespondieren. Der Ansaugquerschnitt ist durch Bezugszeichen 45 gekennzeichnet (vgl. Darstellung gemäß 3).
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Die erste Glocke 34 ist über die erste, beispielsweise als Spiralfeder ausbildbare Drehfeder 35 mit der Welle 37 verbunden, während die weitere Glocke 62, der die zweite Sperrklinke 60 zugeordnet ist, über eine weitere Drehfeder 61 mit der Welle 37 verbunden ist. Die Welle 37 ihrerseits ist über den in der Ausführungsvariante gemäß 2 dargestellten Drehsteller 38 betätigbar.
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Bei der in 4 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Impulsladers als Koaxial-Drehschieber fungiert einer der Drehschieber, so zum Beispiel der Zylinder 32 mit der ersten Glocke 34 als Öffnungsschieber, wohingegen der diesen umschließende, den rohrförmigen Ansatz und die weitere Glocke 62 aufweisende Drehschieber zum Beispiel als Öffnungsschieber fungieren kann. Sowohl der weiteren Glocke 62 als auch der ersten Glocke 34 samt Zylinder 32 können jeweils separate Drehsteller 38 zugeordnet sein, wobei entgegengesetzte Drehrichtungen der koaxial ineinander gelagerten Drehschieber 32, 34 und 62 erreichbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Einlassseite
- 3
- Auslassseite
- 4
- Lufteintrittsöffnung
- 5
- Aufladeeinrichtung
- 6
- Verdichterteil
- 7
- Turbinenteil
- 8
- Welle
- 9
- Luftzuführung
- 10
- Zwischenkühler
- 11
- Ladeluftsensor
- 12
- Drosseleinrichtung
- 13
- Impulslader
- 14
- Kraftstoffinjektor
- 15
- Einlassventil
- 16
- Zündeinrichtung
- 17
- Auslassventil
- 18
- Brennraum
- 19
- Kolben
- 20
- Klopfsensor
- 21
- Temperatursensor
- 22
- Drehzahlgeber
- 23
- Abgaskanal
- 24
- Waste-Gate
- 25
- Abgasleitung
- 26
- Strömungsquerschnitt
- 27
- Luftströmung
- 30
- Drehventil
- 31
- Gehäuse
- 32
- Zylinder
- 33
- Durchgangsöffnung (Bohrung)
- 34
- erste Glocke
- 35
- erste Drehfeder (Spiralfeder)
- 36
- Lagerstelle Glocke
- 37
- Welle
- 38
- Drehsteller
- 39
- Drehsinn
- 40
- Anschlussklemmen
- 41
- Impulskupplung
- 42
- erste Sperrklinke
- 43
- Aktuator (Magnet)
- 44
- Saugrohr
- 45
- Ansaugquerschnitt
- 46
- Symmetrielinie
- 47
- Rastöffnung
- 48
- Aktuatorklemmen
- 49
- Lagerung von Zylinder 32
- 50
- Innenumfangsfläche Gehäuse 31
- 51
- Zylinder 1
- 52
- Zylinder 2
- 53
- Zylinder 3
- 54
- Zylinder 4
- 60
- weitere Sperrklinke
- 61
- weitere Drehfeder
- 62
- weitere Glocke
- 63
- Durchgangsöffnungen weitere Glocke 62
