-
Die
Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Nockenphasen-Änderungsmechanismus,
der die Phase einer Einlaßnocke ändern kann.
-
Herkömmlich
gibt es Verbrennungsmotoren, die einen Nockenphasen-Änderungsmechanismus als
variablen Ventiltrieb aufweisen, der die Phase einer Einlaßnocke ändert,
um die Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlaßventils
zu variieren. Ferner wurde eine Technik entwickelt, bei der der
Nockenphasen-Änderungsmechanismus auf Verbrennungsmotoren
angewendet ist, die mit mehreren Einlaßventilen für
jeden Zylinder versehen sind. Gemäß dieser Technik
werden die Öffnungs- und Schließzeiten nur einiger
der Einlaßventile gemäß der Motorlast und
-drehzahl variiert.
-
In
einem solchen Verbrennungsmotor werden die Öffnungs- und
Schließzeiten einiger der Einlaßventile spätverstellt,
z. B. in einem hochtourigen Hochlastbetrieb, was die Öffnungsdauer
der Einlaßventile, darunter jener, die keiner Spätverstellungs-Winkelsteuerung
unterliegen, verlängert, um den Durchsatz von Einlaßluft
für die Ausgabesicherheit zu erhöhen (
JP-A-3-202602 ).
-
Allerdings
wird bei dem im o. g. Patentdokument beschriebenen Verbrennungsmotor
die Schließzeit jedes Einlaßventils so eingestellt,
daß sie relativ zum unteren Totpunkt nicht stark spätverstellt ist,
was Rückschlag verhindert, um stabile Verbrennung in niedertourigem
Betrieb zu gewährleisten. Dadurch kann keine lange Ventilöffnungsdauer
sichergestellt werden, und der Kraftstoffverbrauch kann durch Pumpverlust
beeinträchtigt werden.
-
Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit
einem variablen Ventiltrieb bereitzustellen, der Verbrennungsstabilität
gewährleisten und Pumpverlust mildern kann, um seinen Kraftstoffverbrauch
zu verbessern. Diese Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen
festgelegten Merkmale gelöst werden.
-
Zur
Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einen Verbrennungsmotor
mit einem variablen Ventiltrieb bzw. einer variablen Ventilsteuerung
bereit, der aufweist: ein erstes Einlaßventil und ein zweites
Einlaßventil für jeden Zylinder, die so konfiguriert
sind, daß sie durch eine erste Einlaßnocke bzw.
eine zweite Einlaßnocke jeweils angesteuert werden, und
einen Nockenphasen-Änderungsmechanismus, der so konfiguriert
ist, daß er mindestens die Phase der zweiten Einlaßnocke
variiert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einlaßnocke
so eingestellt ist, daß die Öffnungsdauer bzw.
die Öffnungszeit bzw. der Öffnungszeitabschnitt
bzw. die Öffnungsperiode des zweiten Einlaßventils
länger als die des ersten Einlaßventils ist.
-
Dadurch
wird die Öffnungsdauer des zweiten Einlaßventils
länger als die des ersten Einlaßventils eingestellt,
so daß die Ventilöffnungsdauer durch Variieren
der Phase der zweiten Einlaßnocke stark geändert
werden kann.
-
Da
sich die Öffnungsdauer des zweiten Einlaßventils
von der des ersten Einlaßventils unterscheidet, ist insbesondere
immer für eine einseitige Ventilöffnungsdauer,
in der das erste oder zweite Einlaßventil offen ist, in
der Einlaßventil-Öffnungsdauer ungeachtet von
Phasenänderung der zweiten Einlaßnocke gesorgt.
Daher läßt sich Verringerung von Verwirbelungen
durch Störung zwischen Einlaßluftströmungen
in einem Brennraum unterdrücken, so daß Verbrennungsstabilität
gewährleistet werden kann. Dadurch kann die Einlaßventil-Öffnungsdauer
in Spätverstellrichtung stark erhöht werden, so
daß Pumpverlust gemildert werden kann, um den Kraftstoffverbrauch
zu verbessern.
-
Ist
die zweite Einlaßnocke durch den Nockenphasen-Änderungsmechanismus
auf den am stärksten spätverstellten Winkel gesteuert,
sollte die Schließzeit des zweiten Einlaßventils
vorzugsweise näher an einem oberen Totpunkt nach einem
unteren Totpunkt als am unteren Totpunkt eingestellt sein.
-
Ist
also die zweite Einlaßnocke auf den am stärksten
spätverstellten Winkel gesteuert, liegt ihre Schließzeit
näher am nächsten oberen Totpunkt als am unteren
Totpunkt, so daß Pumpverlust stark gemildert werden kann.
-
Ist
die zweite Einlaßnocke durch den Nockenphasen-Änderungsmechanismus
auf den am stärksten frühverstellten Winkel gesteuert,
sollte ferner die Schließzeit des zweiten Einlaßventils
vorzugsweise so eingestellt sein, daß sie mit der des ersten
Einlaßventils im wesentlichen zusammenfällt.
-
Ist
also die zweite Einlaßnocke auf den am stärksten
frühverstellten Winkel gesteuert, fällt ihre Schließzeit
im wesentlichen mit der des ersten Einlaßventils zusammen,
so daß für eine einseitige Ventilöffnungsdauer,
in der nur das zweite Einlaßventil offen ist, in einem
Anfangsstadium der Ventilöffnungsdauer gesorgt ist. Folglich
werden Verwirbelungen erzeugt, so daß die Verbrennbarkeit
verbessert ist, um die Abgasleistung zu verstärken.
-
Ist
die zweite Einlaßnocke durch den Nockenphasen-Änderungsmechanismus
auf den am stärksten spätverstellten Winkel gesteuert,
sollten ferner jeweilige Hübe des ersten und zweiten Einlaßventils
vorzugsweise größer als der halbe maximale Hub
des ersten oder zweiten Einlaßventils sein, wenn die jeweiligen
Hübe gleich sind.
-
Ist
also die zweite Einlaßnocke auf den am stärksten
spätverstellten Winkel gesteuert, sind die gleichen Hübe
des ersten und zweiten Einlaßventils größer
als der halbe maximale Hub, so daß die Verbrennbarkeit
durch Erhöhen des Durch satzes von Einlaßluft zu
diesem Zeitpunkt verbessert werden kann.
-
Vorzugsweise
sollte außerdem der Brennraum des Verbrennungsmotors dachförmig
sein, und ein Ventilloch, das so konfiguriert ist, daß es
durch das erste Einlaßventil geöffnet und geschlossen
wird, sowie ein Ventilloch, das so konfiguriert ist, daß es durch
das zweite Einlaßventil geöffnet und geschlossen
wird, sollten in einem Versatz von der Mitte des Brennraums liegen.
-
Somit
ist der Brennraum dachförmig, und die Ventillöcher,
die auf einer Seite einer geneigten Wandfläche des dachförmigen
Brennraums angeordnet und so konfiguriert sind, daß sie
durch das erste und zweite Einlaßventil einzeln geöffnet
und geschlossen werden, liegen in einem Versatz von der Mitte des
Brennraums. Somit können starke Verwirbelungen in der Einlaßluft
erzeugt werden, die durch das erste oder zweite Einlaßventil
in den Brennraum strömt. Ferner können die starken
Verwirbelungen im Brennraum durch die Einlaßluft gewahrt
bleiben, die aus dem Brennraum über das zweite oder erste
Einlaßventil abgegeben wird. In der einseitigen Ventilöffnungsdauer,
in der das erste oder zweite Einlaßventil offen ist, können
daher die Verwirbelungen aufrecht erhalten werden, ohne daß sie
einander im Brennraum aufheben, so daß die Verbrennbarkeit
verbessert werden kann.
-
Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden näheren Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen besser verständlich,
die lediglich zur Veranschaulichung dienen und somit die Erfindung
nicht einschränken. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Aufbaudarstellung eines Motors gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine
Referenzdarstellung einer Anordnung von Ventilen und eines Kanals;
-
3 eine
Längsschnittansicht durch den Aufbau eines Ventiltriebs;
-
4 eine
Draufsicht auf den Aufbau des Ventiltriebs;
-
5 eine
Schnittansicht durch den Aufbau eines Anbauabschnitts für
die zweite Einlaßnocke;
-
6A bis 6C Zeitdiagramme
von Hüben von Einlaßventilen, wobei 6A einen
Niedriglastbetrieb, 6B einen hochtourigen Hochlastbetrieb
und 6C einen niedertourigen Niedriglastbetrieb oder
Startbetrieb zeigt; und
-
7A und 7B Referenzdarstellungen von
Verwirbelungen, wobei 7A ein Anfangsstadium eines
Einlaßtakts in einer einseitigen Ventilöffnungsdauer
im Niedriglastbetrieb und 7B die zweite
Hälfte eines Verdichtungstakts in der einseitigen Ventilöffnungsdauer
im Niedriglastbetrieb zeigt.
-
Nachstehend
wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist
eine schematische Aufbaudarstellung eines Verbrennungsmotors (Motors 1)
mit einem variablen Ventiltrieb gemäß dieser Ausführungsform.
-
Wie
in 1 gezeigt, weist der Motor 1 dieser Ausführungsform
einen DOHC-Ventiltrieb auf. Nockenwellenräder 4 und 5 sind
mit den jeweiligen vorderen Enden einer Einlaßnockenwelle 2 bzw.
einer Auslaßnockenwelle 3 des Motors 1 verbunden. Die
Nockenwellenräder 4 und 5 sind durch
eine Kette 6 mit einer Kurbelwelle 7 gekoppelt.
Bei Drehung der Kurbelwelle 7 drehen die Einlaß-
und Auslaßnockenwelle 2 und 3 zusammen
mit den Nockenwellenrädern 4 und 5. Einlaßventile 12 und 13 werden
durch Einlaßnocken 10 und 11 auf der
Einlaßnockenwelle 2 geöffnet und geschlossen
und Auslaßventile 16 und 17 durch Auslaßnocken 14 und 15 auf
der Auslaßnockenwelle 3. Ein Brennraum 18 des
Motors 1 ist dachförmig.
-
2 ist
eine Referenzdarstellung einer Anordnung der Ventile und eines Kanals
des Motors 1.
-
Gemäß 2 ist
jeder Zylinder des Motors 1 mit zwei Einlaßventilen
(erstes und zweites Einlaßventil 12 und 13)
und zwei Auslaßventilen 16 und 17 versehen.
Das erste und zweite Einlaßventil 12 und 13 sind
rechts (wie in 2) von einem Mittelteil c des
Brennraums 18 längs angeordnet. Die beiden Auslaßventile 16 und 17 sind
links vom Mittelteil c des Brennraums 18 längs
angeordnet.
-
Ferner
erstreckt sich ein Einlaßkanal 19 des Motors 1 schräg
zum Brennraum 18 von einer Position, die davon nach rechts
oben versetzt ist, zweigt an einem Punkt kurz vor dem Raum 18 ab
und kommuniziert mit Ventillöchern, die durch das erste
und zweite Einlaßventil 12 und 13 einzeln
geöffnet und geschlossen werden.
-
Weiterhin
weist der Ventiltrieb des zweiten Einlaßventils 13 einen
Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20 auf, der
die Phase der zweiten Einlaßnocke 11 variiert.
-
3 bis 5 sind
Aufbauansichten von Ventiltrieben. 3 ist eine
Längsschnittansicht, 4 eine Draufsicht
und 5 eine Schnittansicht des Aufbaus eines Anbauabschnitts
für die zweite Einlaßnocke 11.
-
Gemäß 3 bis 5 hat
die Einlaßnockenwelle 2 einen Doppelaufbau mit
einer hohlen ersten Einlaßnockenwelle 21 und einer
zweiten Einlaßnockenwelle 22, die in die erste
Einlaßnockenwelle eingeführt ist. Die erste und
zweite Einlaßnockenwelle 21 und 22 sind
mit einem Spalt zwischen ihnen konzentrisch angeordnet und durch
einen Lagerabschnitt 23 schwenkbar gelagert, der auf einem
Zylinderkopf des Motors 1 gebildet ist. Die erste Einlaßnocke 10 zum
Ansteuern des ersten Einlaßventils 12 ist an der
ersten Einlaßnockenwelle 21 fest angebracht. Ferner
ist die zweite Einlaßnocke 11 auf der ersten Einlaßnockenwelle 21 schwenkbar
gelagert. Die zweite Einlaßnocke 11 weist einen
im wesentlichen zylindrischen Lagerabschnitt 11a und einen
Nockenabschnitt 11b auf. Die erste Einlaßnockenwelle 21 ist in
den Lagerabschnitt 11a eingeführt. Der Nockenabschnitt 11b steht
vom Außenumfang des Lagerabschnitts 11a vor und
dient zum Ansteuern des zweiten Einlaßventils 13.
Die zweite Einlaßnocke 11 und die zweite Einlaßnockenwelle 22 sind
durch einen Befestigungsstift 24 aneinander befestigt.
Der Befestigungsstift 24 durchdringt den Lagerabschnitt 11a der
zweiten Einlaßnocke 11 sowie die erste und zweite
Einlaßnockenwelle 21 und 22. Der Befestigungsstift 24 ist
in ein Loch in der zweiten Einlaßnockenwelle 22 im
wesentlichen ohne einen Spalt eingeführt, und seine entgegengesetzten
Endabschnitte sind am Lagerabschnitt 11a verpreßt
und befestigt. Ein Schlitz 25, durch den der Befestigungsstift 24 geführt
ist, ist in der ersten Einlaßnockenwelle 21 so
gebildet, daß er sich über den Umfang erstreckt.
-
Der
Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20 ist auf einem
Endabschnitt der ersten Einlaßnockenwelle 21 angeordnet.
Der Mechanismus 20 ist ein herkömmlicher flügelartiger
Nockenphasen-Änderungsmechanismus, der so konfiguriert
ist, daß ein Flügelrotor 31 in einem
Gehäuse 30 schwenkbar angeordnet ist, das mit
dem Nockenwellenrad 4 einteilig ist, und daß die
zweite Einlaßnockenwelle 22 durch eine Schraube 32 am
Flügelrotor 31 befestigt ist.
-
Ferner
ist der Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20 mit
einer Feder 36 versehen. Die Feder 36 ist zwischen
dem Gehäuse 30 und dem Flügelrotor 31 angeordnet
und dient zum Drücken des Rotors 31 in Frühverstellungs-Winkelrichtung.
Dadurch wird die zweite Einlaßnocke 11 in Frühverstellungs-Winkelrichtung
gedrückt.
-
Der
Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20 ist mit einem Ölsteuerventil
(im folgenden OCV genannt) 34 durch einen Ölkanal 33 verbunden, der
in der ersten Einlaßnockenwelle 21 und im Lagerabschnitt 23 gebildet
ist. Der Nockenphasen-Anderungsmechanismus 20 kann den
Phasenwinkel der zweiten Einlaßnockenwelle 22 relativ
zum Nockenwellenrad 4, d. h. die Öffnungs- und
Schließzeiten des zweiten Einlaßventils 13,
so kontinuierlich einstellen, daß der Flügelrotor 31 durch
eine Hydraulikflüssigkeit geschwenkt wird, die von einer Ölpumpe 35 des
Motors 1 einer zwischen dem Flügelrotor 31 und
dem Ge häuse 30 gebildeten Ölkammer zugeführt
wird, wenn das OCV 34 geschaltet wird, was in 1 gezeigt
ist.
-
Ein
ESG 40 ist mit einem Eingangs-Ausgangs-Bauelement (nicht
gezeigt) Speicherbauelementen, z. B. ROM und RAM, einer Zentraleinheit (CPU)
usw. versehen und steuert allgemein den Motor 1.
-
Verschiedene
Sensoren, z. B. ein Kurbelwinkelsensor 41 und ein Drosselklappensensor 42,
sind mit der Eingangsseite des ESG 40 verbunden. Der Kurbelwinkelsensor 41 detektiert
den Kurbelwinkel des Motors 1. Der Drosselklappensensor 42 detektiert
die Öffnung einer Drosselklappe (nicht gezeigt). Ferner
sind ein Kraftstoffeinspritzventil 43, eine Zündkerze 44 usw.
sowie das OCV 34 mit der Ausgangsseite des ESG 40 verbunden.
Das ESG 40 bestimmt die Zündzeit, Einspritzmenge
usw. auf der Grundlage von Detektionsinformationen von den Sensoren
und steuert die Zündkerze 44 und das Kraftstoffeinspritzventil 43 an.
Zusätzlich steuert das ESG 40 das OCV 34,
d. h. den Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20,
an.
-
6A bis 6C sind
Zeitdiagramme von Hüben der Einlaßventile, wobei 6A einen
Niedriglastbetrieb, 6B einen hochtourigen Hochlastbetrieb
und 6C einen Startbetrieb oder niedertourigen Hochlastbetrieb
zeigt.
-
In
dieser Ausführungsform ist gemäß 6A bis 6C die Öffnungsdauer
des zweiten Einlaßventils 13 länger als
die des ersten Einlaßventils 12 eingestellt. Ferner
ist die Öffnungszeit des ersten Einlaßventils 12 nahe
einem oberen Totpunkt fixiert.
-
Auf
der Grundlage von Eingangssignalen vom Kurbelwinkelsensor 41 und
Drosselklappensensor 42 erhält das ESG 40 eine
Motordrehzahl N und eine Last L und steuert im Betrieb auf der Grundlage dieser
Motordrehzahl und -last die Betriebsstellgröße des
Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20, d. h. die Öffnungs-
und Schließzeiten des zweiten Einlaßventils 13.
-
Insbesondere
verstellt das ESG 40 die Öffnungs- und Schließzeiten
des zweiten Einlaßventils 13 im Niedriglastbetrieb
gemäß 6A nach
spät. Geschieht dies, ist die Einlaßventil-Öffnungsdauer eine
Dauer zwischen der Öffnungszeit des ersten Einlaßventils 12 und
der spätverstellten Schließzeit des zweiten Einlaßventils 13,
und sie ist länger als in dem Fall, in dem die Ventilzeit
des zweiten Einlaßventils 13 nicht spätverstellt
ist. Dabei ist außerdem die Schließzeit des zweiten
Einlaßventils 13 näher am oberen Totpunkt
(OT) als an einem unteren Totpunkt (UT) im am stärksten
spätverstellten Zustand eingestellt.
-
Im
hochtourigen Hochlastbetrieb gemäß 6B stellt
andererseits das ESG 40 den Spätverstellungsbetrag
der Öffnung- und Schließzeiten des zweiten Einlaßventils 13 niedriger
als im Niedriglastbetrieb gemäß 6A ein,
so daß die Schließzeit des zweiten Einlaßventils 13 in
der zweiten Hälfte eines Verdichtungstakts liegt oder daß das
zweite Einlaßventil 13 z. B. nahe dem Bereich
geschlossen wird, in dem Einlaßluft durch einen Kolben
zurück in den Einlaßkanal 19 gedrückt
wird.
-
Im
Startbetrieb oder niedertourigen Hochlastbetrieb gemäß 6C verstellt
zudem das ESG 40 die Öffnungs- und Schließzeiten
des zweiten Einlaßventils 13 nach früh.
Die Schließzeit des zweiten Einlaßventils 13 im
am stärksten frühverstellten Zustand wird so gesteuert,
daß sie mit der des ersten Einlaßventils 12 im
wesentlichen zusammenfällt. Daher wird die Einlaßventil-Öffnungsdauer
am kürzesten, vergleicht man sie mit den Fällen
des Niedriglastbetriebs gemäß 6A und
des hochtourigen Hochlastbetriebs gemäß 6B.
Da die Öffnungsdauer des zweiten Einlaßventils 13 länger
als die des ersten Einlaßventils 12 eingestellt
ist, wird die Öffnungszeit des zweiten Einlaßventils 13 vor
der des ersten Einlaßventils 12 nach früh
verstellt, indem ihre jeweiligen Schließzeiten abgeglichen
werden. Danach überschneidet die Öffnungsdauer
des zweiten Einlaßventils 13 etwas die der Auslaßventile 16 und 17.
-
Somit
wird gemäß dieser Ausführungsform die
Ventilöffnungsdauer der Einlaßventileinrichtung insgesamt
im Niedriglastbetrieb verlängert, so daß Pumpverlust
gemildert werden kann, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Befindet sich das zweite Einlaßventil 13 insbesondere
in der am stärksten spätverstellten Winkelposition,
liegt seine Schließzeit in der zweiten Hälfte
des Verdichtungstakts näher am nächsten oberen
Totpunkt als am unteren Totpunkt, so daß Pumpverlust stark
gemildert werden kann. Da außerdem die Öffnungszeit
des ersten Einlaßventils 12 nahe dem oberen Totpunkt
eingestellt ist, kann Pumpverlust in einem Anfangsstadium eines
Einlaßtakts ebenfalls gemildert werden. Liegt zudem die Öffnungszeit
des ersten Einlaßventils 12 nahe dem oberen Totpunkt,
gibt es eine kleine Überschneidung in dem Fall, in dem
die Schließzeiten der Auslaßventile 16 und 17 nahe
dem oberen Totpunkt eingestellt sind. Daher ist die Menge von innerem
AGR-Gas von der Auslaßventilseite reduziert, so daß Verringerung der
Verbrennbarkeit vermieden werden kann.
-
Andererseits
liegt im hochtourigen Hochlastbetrieb die Schließzeit des
zweiten Einlaßventils 13 in der ersten Hälfte
des Verdichtungstakts, so daß die Luftausbeute der Einlaßluft
verstärkt werden kann, um die Ausgabe bzw. den Output zu
gewährleisten, indem das Ventil 13 nahe dem Bereich
geschlossen wird, in dem die Einlaßluft durch den Kolben
zurück in den Einlaßkanal 19 gedrückt
wird.
-
Im
Startbetrieb oder niedertourigen Hochlastbetrieb werden zudem die Öffnungs-
und Schließzeiten des zweiten Einlaßventils 13 frühverstellt,
um für eine einseitige Ventilöffnungsdauer, in
der nur das zweite Einlaßventil 13 offen ist,
in einem Anfangsstadium der Einlaßventil-Öffnungsdauer
zu sorgen. Danach werden Verwirbelungen erzeugt, um das Mischen
von Kraftstoff und Luft sowie die Kraftstoffvergasung zu be schleunigen,
so daß der Motor mit einer kleinen Kraftstoffmenge gestartet
und die Verbrennbarkeit verbessert werden kann, um die Abgasleistung
zu verstärken. Da weiterhin die Auslaßventile 16 und 17 eine
gewisse große Überschneidung haben, schlägt
die Einlaßluft zurück in den Einlaßkanal 19, wenn
die Einlaßventile geöffnet werden, und reißt den
Kraftstoff mit und zerstäubt ihn, der am Einlaßkanal 19 haftet.
Wird somit die Einlaßlufttemperatur durch das Abgas erhöht,
kann die Vergasung des Kraftstoffs beschleunigt werden, so daß die
Verbrennbarkeit auch dann verbessert werden kann, wenn das innere
AGR-Gas zunimmt. Ferner wird Abgas, das viel unverbrannten Kraftstoff
enthält, in der zweiten Hälfte eines Auslaßtakts
in einen Auslaßkanal abgegeben. Da aber die Drosselklappe
(nicht gezeigt) geschlossen ist, wird ein Unterdruck im Einlaßkanal
erzeugt, so daß das Abgas, sobald es in der zweiten Hälfte
des Auslaßtakts abgegeben ist, zur Einlaßkanalseite
abgesaugt wird. Danach wird das Abgas wieder eingesaugt und verbrannt,
so daß unverbrannte Kraftstoffkomponenten reduziert werden. Liegen
die Einlaß- und Auslaßventile einzeln auf entgegengesetzten
Schrägen des dachförmigen Brennraums, wird in
diesem Fall das Abgas zur Einlaßkanalseite ungestört
abgesaugt und im nächsten Takt wieder eingesaugt. Dann
wird an der Wandfläche des Einlaßkanals haftender
flüssiger Kraftstoff weggeblasen, wonach Vergasung des
Kraftstoffs zusammen mit Mischen von Luft und Kraftstoff sowie von
innerem AGR-Gas und unverbrannten Kraftstoffkomponenten beschleunigt
wird. Dadurch wird die Abgabe von unverbranntem Kraftstoff weiter
verringert. Zusätzlich werden auch Verwirbelungen im Brennraum erzeugt,
wenn das Abgas zur Einlaßkanalseite abgesaugt wird, so
daß das Mischen auch beschleunigt wird.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform erstreckt sich außerdem der Einlaßkanal
von rechts, so daß die den Einlaßkanal 19 passierende
Einlaßluft nach links problemlos und ungestört
in den Brennraum 18 strömen kann, der dachförmig
ist. Sind die Öffnungs- und Schließzeiten eines
der beiden Einlaßventile spätverstellt, wenn die
Ventilöffnungsdauer im Niedriglastbetrieb verlängert
ist, ist ferner für eine einseitige Ventilöffnungsdauer,
in der nur das erste Einlaßventil 12 offen ist,
im Anfangsstadium des Einlaßtakts gemäß 7A gesorgt.
Somit strömt die über das erste Einlaßventil 12 in
den Brennraum 18 eingeleitete Einlaßluft gemäß der
Darstellung im Brennraum entgegen dem Uhrzeigersinn. Da das zweite
Einlaßventil 13 dann geschlossen ist, kann eine
Verwirbelung 50 verstärkt werden, ohne die Einlaßluft
aufzuheben, die gegen den Uhrzeigersinn strömt. Gemäß 7B ist
andererseits für die einseitige Ventilöffnungsdauer,
in der nur das zweite Einlaßventil 13 offen ist,
in der ersten Hälfte des Verdichtungstakts gesorgt, so
daß die Einlaßluft im Brennraum 18 aus dem
zweiten Einlaßventil 13 in den Einlaßkanal 19 zurückschlägt,
während sie Gegen den Uhrzeigersinn strömt, wenn
der Kolben aufsteigt. Dadurch kann eine Verwirbelung 51 der
Einlaßluft im Brennraum 18 auch dann beibehalten
werden, während die Einlaßluft zurückschlägt.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform lassen sich wie zuvor beschrieben Verwirbelungen
auch im Niedriglastbetrieb auf der Grundlage der Steuerung der Öffnungs-
und Schließzeiten nur des zweiten Einlaßventils 13 und
der Anordnung des Einlaßkanals 19 und der Einlaßventile 12 und 13 verstärken.
Daher werden Vergasung des Kraftstoffs und sein Mischen mit Luft
beschleunigt, und die Temperatur des Gasgemischs im Zylinder kann
durch Wärme, die von der Wandfläche des Zylinders
aufgenommen wird, trotz des niedrigen Ist-Verdichtungsverhältnisses
erhöht werden. Dadurch läßt sich die
Verbrennung stabilisieren. Ferner wird das Gasgemisch, sobald es
eingesaugt ist, in den Einlaßkanal 19 zurückgedrückt,
so daß Verwirbelungen gegen den Uhrzeigersinn im Brennraum 18 weiter
verstärkt werden können. Folglich läßt
sich die Kraftstoffverga sung weiter beschleunigen, um die Verbrennbarkeit
zu verbessern. Während das in den Einlaßkanal
zurückgedrückte Gasgemisch beim nächsten
Takt wieder eingesaugt wird, sind außerdem die Vergasung
und Mischung vorab frühverstellt, so daß die Verbrennbarkeit
weiter verbessert wird.
-
Da
zudem die Verbrennung im Niedriglastbetrieb stabilisiert wird, können
die Schließzeiten der Einlaßventile spätverstellt
werden. Dadurch läßt sich Pumpverlust mildern,
so daß der Kraftstoffverbrauch stark verbessert werden
kann.
-
Insbesondere
ist in dieser Ausführungsform die Öffnungsdauer
des zweiten Einlaßventils 13 länger als
die des ersten Einlaßventils 12 eingestellt, so daß die
Ventilöffnungsdauer der Einlaßventileinrichtung
insgesamt stark geändert werden kann, indem die Phase der
zweiten Einlaßnocke 11 variiert wird. Dadurch
läßt sich der Milderungseffekt auf den Pumpverlust
verstärken.
-
Da
sich die Öffnungsdauer des ersten Einlaßventils 12 von
der des zweiten Einlaßventils 13 unterscheidet,
ist zudem für die einseitige Ventilöffnungsdauer,
in der das erste oder zweite Einlaßventil 12 oder 13 offen
ist, in der Einlaßventil-Öffnungsdauer unabhängig
von Variation der Öffnungsdauer des zweiten Einlaßventils 13 gesorgt.
Somit läßt sich Verringerung von Verwirbelungen
durch Störung zwischen Einlaßluftströmungen
im Brennraum unterdrücken, so daß Verbrennungsstabilität
gewährleistet werden kann. Auch im Startbetrieb oder niedertourigen
Hochlastbetrieb werden insbesondere Verwirbelungen in der einseitigen
Ventilöffnungsdauer, in der nur das zweite Einlaßventil 13 offen
ist, im Anfangsstadium der Ventilöffnungsdauer schnell
erzeugt. Dadurch wird die Verbrennbarkeit verbessert, um die Abgasleistung
zu verstärken.
-
Im
Niedriglastbetrieb schneiden sich weiterhin Kurven als Darstellung
der jeweiligen Hübe des ersten und zweiten Einlaßventils 12 und 13 bei
einem größeren Wert als dem hal ben maximalen Hub,
wenn die zweite Einlaßnocke 11 auf den am stärksten
spätverstellten Winkel gesteuert ist. Daher kann ein hoher Durchsatz
für die Einlaßluft an diesem Schnittpunkt gewährleistet
werden, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem die jeweiligen Hübe
der Einlaßventile 12 und 13 gleich sind.
Somit kann im Niedriglastbetrieb der hohe Einlaßluftdurchsatz
gewährleistet werden, um die Verbrennbarkeit weiter zu
verbessern.
-
Ferner
kommt der aus einem flügelartigen Stellglied gebildete
Nockenphasen-Änderungsmechanismus als Mechanismus zum Ändern
der Schließzeit des zweiten Einlaßventils 13 zum
Einsatz. Daher läßt sich Reibung verglichen mit
dem Fall eines Mechanismus reduzieren, der die Schließzeit eines
Einlaßventils durch Erhöhen oder Verringern des
Ventilhubs ändert, und die Betriebszuverlässigkeit
und Haltbarkeit des Ventiltriebs können verbessert werden.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die drei Betriebsarteinstellungen für
den Nockenphasen-Änderungsmechanismus 20 gemäß 6A bis 6C beschränkt,
und diese Betriebsarten können z. B. auf der Grundlage
der Eigenschaften des Motors kontinuierlich variabel eingestellt
sein.
-
Obwohl
gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsform
die Phase des zweiten Einlaßventils variiert wird, kann
zudem der Bereich von Phasenvariation erweitert werden, wenn die
Phase des ersten Einlaßventils 12 auch variabel
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-