DE10212596A1 - Variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor - Google Patents

Variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor

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Abstract

In einer variablen Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor ist es jedem Zylinder möglich, miteinander durch Lufteinlasskanäle in Verbindung zu stehen, die zumindest ein Paar von Lufteinlasskanalabschnitten enthalten. Ferner ist ein Lufteinlasssteuerventil, das integral mit einem Paar von Ventilkörpern versehen ist, an einer Öffnung angeordnet, die an einer Trennwand ausgebildet ist. Die Trennwand ist zwischen der Einlassluftsammelkammer und dem Lufteinlasskanal ausgebildet. Ferner wird das Lufteinlasssteuerventil entsprechend Drehzahlen des Verbrennungsmotors derart betätigt, dass der Lufteinlasskanalabschnitt durch den Ventilkörper geöffnet und geschlossen wird, während die Öffnung in der Trennwand durch den anderen Ventilkörper geöffnet und geschlossen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor, die einen hohen Einlassluftladegrad und ein hohes Ausgangsdrehmoment über einen weiten Motordrehzahlbereich des Verbrennungsmotors von niederen zu hohen Motordrehzahlbereichen beibehalten kann.
Herkömmlich sind verschiedene Typen von Einlassvorrichtungen vorgeschlagen worden, die ausgestaltet sind, um Einlassluftdruckwellenpulse zu nutzen, die in Lufteinlasskanälen erzeugt werden, die mit den jeweiligen Zylindern eines Mehrzylinderverbrennungsmotors verbunden sind, um einen extra Ladeeffekt zu erhalten, indem der Druck die Einlassöffnungen der jeweiligen Zylinder des Motors zu einer letzteren Hälfte des Einlasshubs in den jeweiligen Zylindern erhöht wird.
Zum Beispiel wird die Länge und/oder das Volumen von Einlassrohren in Antwort auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors geändert, um einen anfänglichen Aufladeeffekt und einen Resonanzaufladeeffekt beim Aufladen der Einlassluft zu erhalten. Mit einer geeigneten Kombination davon wird der Einlassluftladegrad über einen weiten Motordrehzahlbereich von niedrigen zu hohen Motordrehzahlbereichen in hohem Maße eingehalten, wodurch das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors drastisch verbessert wird.
In der JP-A-60-159334 hat jeder Zylinder einer Einlassvorrichtung ein Lufteinlasslängen-Umschaltmittel bzw. ein Lufteinlassdurchgangsflächen- Umschaltmittel, sodass die zwei Schaltmittel entsprechend den Motordrehzahlen gewählt werden.
Bei der Einlassvorrichtung macht es die Konstruktion der Einlassvorrichtung kompliziert, die von den zwei Schaltmitteln angetriebenen Schaltventile an erforderlichen Positionen anzuordnen. Wegen der komplizierten Konstruktion der Einlassvorrichtung sind viele Komponenten und hohe Produktionskosten erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor anzugeben, die Einlasscharakteristik durch ein einziges Lufteinlasssteuerventil umschalten kann.
In dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor angegeben,
worin ein Lufteinlasskanal 6, der ein Paar von Lufteinlasskanalabschnitten enthält, eine Einlassluftsammelkammer 5 mit jeweiligen Zylindern verbindet,
ein Einlassluftsteuerventil 20, das integral mit einer Mehrzahl von Ventilelementen versehen ist, an einer in einer Trennwand ausgebildeten Öffnung 11 vorgesehen ist,
die Trennwand zwischen der Einlassluftsammelkammer 5 ausgebildet ist und
das Einlassluftsteuerventil 20 steuert, um den einen der Lufteinlasskanalabschnitte 6 1, 6 2 mit einem der Ventilkörper 25, 26 zu öffnen und zu schließen und um die Öffnung 11 mit dem anderen der Ventilkörper 25, 26 zu öffnen und zu schließen.
In dem ersten Aspekt steuert das einzige Lufteinlasssteuerventil, das integral die zwei Ventilkörper hat, gleichzeitig das Öffnen/Schließen von einem des Paars der Einlassluftkanäle und das Öffnen/Schließen eines Öffnungsabschnitts einer Trennwand zwischen dem anderen des Paars der Einlassluftkanäle und der Lufteinlasssammelkammer entsprechend den Drehzaülen zum Antrieb des einzigen Lufteinlasssteuerventil, um hierdurch die Lufteinlasslänge und die Lufteinlassfläche zu steuern, wodurch ein Einlassluftladegrad über einen weiten Motordrehzahlbereich von niedrigen zu hohen Motordrehzahlbereichen in hohem Maße beibehalten wird und ein Ausgangsdrehmoment eines Mehrzylinderverbrennungsmotors drastisch verbessert wird.
Ferner wird somit die Konstruktion des Lufteinlasssteuerventils durch Verwendung der Konstruktion vereinfacht, in der die Paare der Ventilkörper an dem einzigen Lufteinlasssteuerventil vorgesehen sind, und dies dient dazu, die Anzahl von enthaltenen Komponenten zu reduzieren, was es möglich macht, die Produktionskosten zu senken.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung der variablen Einlassvorrichtung nach Anspruch 1, steuert das Einlassluftsteuerventil 20, um den einen der Lufteinlasskanalabschnitte 6 1, 6 2 mit dem einen der Ventilkörper 25, 26 zu öffnen und zu bilden, gleichzeitig damit, dass das Einlassluftsteuerventil 20 steuert, um die Öffnung 11 zu schließen und den einen der Lufteinlasskanalabschnitte 6 1, 6 2 mit dem anderen der Ventilkörper 25, 26 zu bilden.
Durch Öffnen des einen Einlasskanals, während die Öffnung in der Trennwand geschlossen wird, kann die Lufteinlasskanalfläche weiter gemacht werden und kann die Einlassluftkanallänge länger gemacht werden, wodurch das Ausgangsdrehmoment insbesondere im mittleren Motordrehzahlbereich verbessert werden kann. Wenn dies stattfindet, kann eine turbulente Strömung in einer Einlassluftströmung durch den Ventilkörper erzeugt werden, der den einen Lufteinlasskanal öffnet, und die Zerstäubung von Kraftstoff wird durch die turbulente Strömung gefördert, um hierdurch den Ladegrad zu verbessern.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung der variablen Einlassvorrichtung nach Anspruch 1 sind die Lufteinlasskanalabschnitte 6 1, 6 2 ausgebildet, um den Umfang der Einlassluftsammelkammer 5 abzudecken.
Die Gesamtheit des Einlassverteilers 4 kann kompakt gemacht werden, um hierdurch eine Verkleinerung des Einlassverteilers 4 zu erreichen. Da zusätzlich das Lufteinlasssteuerventil in den Lufteinlasskanal 6, der den Umfang der Einlassluftsammelkammer 5 abdeckt, und in der Öffnung 11 in der Trennwand, die entlang der Einlassluftsammelkammer 5 ausgebildet ist, vorgesehen ist, kann nicht nur der Lufteinlasskanal 6 direkt mit der stromabwärtigen Seite des Lufteinlasskanals in Verbindung stehen, sondern kann auch der eine Lufteinlasskanal durch das Paar von Ventilkörpern des Einlassluftsteuerventils als Einlassluftsammelkammer 5 funktionieren, wodurch die Einlassluftkanallänge, die Einlassluftkanalfläche und das Volumen der Einlassluftsammelkammer 5 gesteuert werden kann, um durch die einfache Konstruktion umgeschaltet zu werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine Erläuterungszeichnung, die ein typisches Beispiel einer Einlassluftströmung in einem Einlassverteiler nach einer Ausführung der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, die ein Einlassluftsteuerventil zeigt, wobei der Einlassverteiler in gestrichelten Linien dargestellt ist;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die Zustände des Einlassverteilers und das Lufteinlasssteuerventils im niedrigen Motordrehzahlbereich zeigt;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die Zustände des Einlassverteilers und des Lufteinlasssteuerventils im mittleren Motordrehzahlbereich zeigt;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die Zustände des Einlassverteilers 4 und des Lufteinlasssteuerventils im hohen Motordrehzahlbereich zeigt;
Fig. 6 ist ein Kenndiagramm, das Änderungen im Ausgangsdrehmoment relativ zur Motordrehzahl in einer variablen Einlassvorrichtung nach der Erfindung zeigt; und
Fig. 7 ist eine Perspektivansicht eines Einlassluftsteuerventils nach der anderen Ausführung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGEN DER ERFINDUNG
In Bezug auf die Fig. 1 bis 6 werden nachfolgend Ausführungen nach der Erfindung beschrieben.
Eine variable Lufteinlassvorrichtung 1 (in Bezug auf Fig. 2) nach der Ausführung wird bei einem Reihenvierzylinderverbrennungsmotor angewendet, und ein Einlassluftfluss in dessen Einlassverteiler 4 ist in Fig. 1 beschrieben.
Eine Einlassleitung 3, die mit einen einen Drosselkörper enthaltenen Drosselventil versehen ist, steht mit einem Luftfilter (nicht gezeigt) an einer stromaufwärtigen Seite des Einlassluftstroms in Verbindung. Ferner steht die Einlassleitung 3 mit einer Einlassluftsammelkammer 5 eines Einlassverteilers 4 an der stromabwärtigen Seite des Einlassluftstroms in Verbindung. Vier Lufteinlasskanäle 6, die voneinander unabhängig sind, erstrecken sich von der Lufteinlasssammelkammer 5 zu den vier Zylindern parallel zueinander.
Demzufolge fließt Einlassluft, die in die Einlassleitung 3 über den Luftfilter und das Drosselventil 2 eingeführt wird, in die Lufteinlasssammelkammer 5 von reliativ großem Volumen. Dann wird die Einlassluft separat in die vier voneinander unabhängigen Lufteinlasskanäle 6 geleitet.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist in dem Lufteinlassverteiler 4 der variablen Lufteinlassvorrichtung 1 die Einlassluftsammelkammer 5 in einem länglichen zylindrischen Raum aufgebaut, der sich in einer Richtung erstreckt, in der die Zylinder angeordnet sind, und die vier Lufteinlasskanäle 6 sind aufgebaut, um die Einlassluftsammelkammer 5 derart zu umgeben, dass sie um die Einlassluftsammelkammer 5 entlang 3/4 ihres Umfangs herum gekrümmt sind. Die Einlassleitung 3 öffnet sich zu einer der Endwände der länglichen Einlassluftsammelkammer 5 am stromabwärtigen Ende der Luftströmung.
In Fig. 3 bildet eine Innenumfangswand des Lufteinlasskanals 6, die über den Umfang um die Einlassluftsammelkammer 5 herum vorgesehen ist, eine Trennwand 7 zwischen dem Lufteinlasskanal 6 und der Einlassluftsammelkammer 5. Ferner sind vier Öffnungen in einem unteren Teil der Einlassluftkammer derart ausgebildet, dass sie parallel in Längsrichtung derselben Kammer angeordnet sind. Die vier Öffnungen bilden Eingänge 8 zu den jeweiligen Lufteinlasskanälen 6. Darüber hinaus haben die Lufteinlasskanäle 6 Ausgänge 9 (Eingänge zu den Zylindern) diagonal über der Einlassluftsammelkammer 5 am Ende ihrer Uhrzeigerrichtungs-Umfangserstreckung über 3/4 des Umfangs derselben Kammer herum.
Die Lufteinlasskanäle 6, die bogenartig um die Einlassluftsammelkammer 5 herum gekrümmt sind, sind, durch eine Trennwand 10 an ihrem stromaufwärtigen Halbabschnitt in einen Außenumfangs-seitigen Hauptlufteinlasskanal 6 1 und einen Innenumfangs-Hilfslufteinlasskanal 6 2 unterteilt, um ein Paar von Einlassluftkanalabschnitten zu bilden.
Dann ist eine Öffnung 11 im Wesentlichen an einem Mittelabschnitt in der Trennwand 7 ausgebildet, die die Einlassluftsammelkammer 5 von dem Lufteinlasskanal 6 trennt. Die Trennwand 7 ist in eine stromaufwärtige Trennwand 7 2 und eine stromabwärtige Trennwand 7 1, durch Bildung der Öffnung 11 darin, unterteilt.
Ferner ist ein Einlassluftsteuerventil 20 in die Einlassvorrichtung derart passend und drehbar eingesetzt, dass es in inneren Kontakt mit drei Endrändern gebracht wird, wie etwa einem stromabwärtigen Endrand 7 2a der Trennwand 7 2 und einem stromaufwärtigen Endrand 7 1b der Trennwand 7 1 und einem stromabwärtigen Endrand 10b der Trennwand 10.
Eine langgestreckte Nut ist jeweils in dem stromaufwärtigen Endrand 11a und dem stromabwärtigen Endrand 11b derart ausgebildet, dass sie in einer Richtung gerichtet ist, in der die Lufteinlasskanäle 6 angeordnet sind. Dann stehen Dichtelemente 12 und 13 mit den jeweiligen langgestreckten Nuten in Eingriff, wodurch das Lufteinlasssteuerventil 20 ausgestaltet ist, um die Dichtelemente 12, 13 eng zu kontaktieren.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Lufteinlasssteuerventil 20 ein Drehventil. Drei scheibenartige Trennplatten 23 des Lufteinlasssteuerventils 20 sind koaxial mit gleichmäßigen Abständen zwischen scheibenartigen Seitenplatten 21, 22 angeordnet, die an den Enden des Lufteinlasssteuerventils 20 angeordnet sind. Ferner sind zwei Ventilkörper 25, 26 zwischen der Seitenplatte 21 und der Trennplatte 23, den Trennplatten 23 sowie der Trennplatte 23 und der Seitenplatte 22 vorgesehen, um hierdurch die zwei Ventilkörper zu koppeln, wodurch das Einlassluftsteuerventil 20 integral mit der scheibenartigen Trennwand 23 versehen ist.
Alle scheibenförmigen Trennplatten 23 und Seitenplatten 21, 22 haben denselben vorbestimmten Durchmesser. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die zwei Ventilkörper 25, 26 angenähert parallel zueinander gekrümmt. Der Ventilkörper 25 ist von der Drehmitte des Einlassluftsteuerventils 20 entfernt angeordnet. Ferner hat der Ventilkörper 25 Endabschnitte 25a, 25b, die, entgegen der mittleren Krümmung des Ventilkörpers 25, nach oben gekrümmt sind. Die Endabschnitte 25a, 25b stehen von dem Außenumfang der Platten 21, 22 und 23 des Einlassluftsteuerventils 20, die den vorbestimmten Durchmesser haben, ein wenig vor.
Ein gekrümmter Mittelabschnitt des Ventilkörpers 26 ist in der Nähe der Drehmitte des Einlassluftsteuerventils 20 angeordnet. Ferner hat der Ventilkörper 26 Endabschnitte 26a, 26b, die an Positionen angeordnet sind, an denen die Endabschnitte in Kontakt mit dem Außenumfang der Trennplatten 23 und der Seitenplatten 21, 22 gebracht sind. Die Endabschnitte 26a, 26b stehen von dem Außenumfang den Trennplatten 23 nicht vor.
Die oben beschriebene Kontur wird angebracht, wenn das zylindrische Lufteinlasssteuerventil 20 in seiner axialen Richtung in den Einlassverteiler 4 eingesetzt wird.
Eine bogenartige Rinne 6a, die den gleichen Durchmesser wie die scheibenförmige Trennplatte 23 hat, ist in den jeweiligen Trennwänden ausgebildet, die die vier Lufteinlasskanäle 6 voneinander trennen, derart, dass sie sich über 2/3 des Umfangs der jeweiligen Trennwände erstrecken, bis die Kerbe die in der Trennwand 7 gebildete Öffnung 11 erreicht. Und das Lufteinlasssteuerventil 20 mit der zylindrischen Kontur wird passend eingesetzt, um mit den Rinnen 6a der Lufteinlasskanäle 6 übereinzustimmen.
Wenn das Lufteinlasssteuerventil 20 passend in den Einlassverteiler 4 eingesetzt wird, um die Rinnen 6a zu kontaktieren, berühren die Endabschnitte 25a und 25b des Ventilkörpers 25 die Umfangsränder der Rinnen 6a. Demzufolge ist es schwierig, das Lufteinlasssteuerventil 20 in den Einlassverteiler 4 einzusetzen.
Wenn daher das Lufteinlasssteuerventil 20 passend in den Einlassverteiler 4 eingesetzt wird, können die langgestreckten Nuten benutzt werden, in die die Dichtelemente 12, 13 an dem Endrand 7 2a und den Endrändern 7 2b eingesetzt sind. Das Lufteinlasssteuerventil 20 kann passend in den Einlassverteiler 4 derart eingesetzt werden, dass die Endabschnitte 25a, 25b der Ventilkörper 25 in die langgestreckten Nuten eingesetzt werden.
Ein kleiner Extraraum ist zwischen dem Lufteinlasssteuerventil 20 und den bogenartigen Kerben vorgesehen, bevor die Dichtelemente 12, 13 in die langgestreckten Nuten eingesetzt werden, und dann kann das Lufteinlasssteuerventil 20 in einem vorbestimmten Winkelbereich gedreht werden, wenn das Lufteinlasssteuerventil 20 zu einer vorbestimmten Position in dessen Längsrichtung eingesetzt worden ist. Die Dichtelemente 12, 13 werden in die langgestreckten Nuten eingesetzt, nachdem das Lufteinlasssteuerventil 20 gedreht ist.
Wenn somit das Lufteinlasssteuerventil 20 in den Einlassverteiler 4 eingesetzt wird, wie oben beschrieben worden ist, können die jeweiligen Trennwände 23 drehbar in die Kerben 6a eingesetzt werden. Somit werden die vier Lufteinlasskanäle 6, die zueinander parallel vorgesehen sind, durch die jeweiligen Trennwände 23 getrennt. Ferner sitzen die Seitenwände 21, 22 drehbar an den Seitenwänden des Einlassverteilers 4.
Demzufolge kann, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, das Lufteinlasssteuerventil 20 von einer ersten Position (siehe Fig. 3), wo der Endabschnitt 25a an dem Endrand 10b der Trennwand 10 gleichzeitig damit anliegt, dass der Endabschnitt 25b an dem Endrand 7 1b anliegt, zu einer zweiten Position, wo der Endabschnitt 25a an dem Endrand 7 2a gleichzeitig damit anliegt, dass der Endabschnitt 25b an dem Endrand 10b der Trennwand 10 anliegt, rückwärts und vorwärts gedreht werden.
Eine Drehwelle 21a, die von der Seitenwand 21 vorsteht, ist von einem motorgetriebenen Aktuator oder einem Unterdruckaktuator drehend angetrieben, um hierdurch das Einlassluftsteuerventil 20 zu drehen. Zusätzlich ist ein Winkelsensor an einer Drehwelle 22a angebracht, die von der Mitte der Seitenwand 22 vorsteht, sodass der Drehwinkel des Lufteinlasssteuerventils 20 zum Antrieb des Aktuators rückgekoppelt wird, um den Drehwinkel des Lufteinlasssteuerventils 20 zu regeln.
Die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors wird von einem Motordrehzahlsensor separat erfasst, und eine elektronische Steuereinheit (ECU) setzt einen Sollwert für den Drehwinkel des Lufteinlasssteuerventils 20 auf der Basis der erfassten Motordrehzahl (der Motordrehzahl des Motors), wodurch der Aktuator zum Steuern des Drehwinkels des Einlasssteuerventils 20 angetrieben wird.
Die variable Einlassvorrichtung 1 nach der Ausführung ist so aufgebaut, wie es zuvor beschrieben worden ist. Wenn die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors ein niedriger Motordrehzahlbereich ist, wie in Fig. 3 gezeigt, wird das Lufteinlasssteuerventil 20 der variablen Einlassvorrichtung 1 in die erste Position gestellt, wo der Endabschnitt 25a an dem Endrand 10b der Trennwand 10 gleichzeitig damit anliegt, dass der Endabschnitt 25b an dem Endrand 7 1b anliegt.
Wenn demzufolge der Ventilkörper 25 eine Öffnung 11 zwischen dem Endrand 10b der Trennwand 10 und dem Endrand 7 1b verschließt, kann nur der Hauptlufteinlasskanal 6, mit der Einlassluftsammelkammer in Verbindung stehen. Daher ist ein effektiver Lufteinlasskanal 6 so gebildet, dass er eine lange Lufteinlasskanallänge und eine kleine Lufteinlasskanalfläche aufweist.
Da der Ventilkörper 26 weder die Öffnung 11 noch den Lufteinlassnebenkanal 6 2 verschließt, können die Ausgänge des Lufteinlassnebenkanals 6 2 mit der Einlassluftsammelkammer 5 in Verbindung stehen. Daher nimmt das Volumen der Einlassluftsammelkammer 5 einschließlich dem Lufteinlassnebenkanal 6 2 wesentlich zu, wodurch die Umkehrfunktion des Einlassluftdruckwellenpulses in der Einlassluftsammelkammer 5 drastisch erhöht wird.
Wenn demzufolge der Verbrennungsmotor in seinem niedrigen Motordrehzahlbereich ist, wird der Einlassluftdruckwellenpuls mit niedriger Eigenfrequenz, der in dem effektiven Lufteinlasskanal 6 erzeugt wird, mit einem langen Öffnungs-/Schließzyklus eines Lufteinlassventils auf der Basis niedriger Drehzahlen des Verbrennungsmotors abgestimmt. Daher erhält man in jedem Zylinder einen hohen Extraträgheitsladeeffekt, wodurch das Ausgangsdrehmoment (in Bezug auf einen in Fig. 6 mit bezeichneten Abschnitt) drastisch verbessert werden kann.
Die Zunahme der Umkehrfunktion des Einlassluftdruckwellenpulses in der Einlassluftsammelkammer 5 fördert ferner den Extraträgheitsladeeffekt, um hierdurch das Ausgangsdrehmoment weiter zu verbessern. Änderungen im Ausgangsdrehmoment relativ zu den Motordrehzahlen sind in Fig. 6 gezeigt. In Fig. 1 ist die Motordrehzahl in dem mit angegebenen niedrigen Motordrehzahlbereich nicht größer als N1.
Wenn die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors zunimmt, die Motordrehzahl in einem mittleren Motordrehzahlbereich ist, wird das Lufteinlasssteuerventil 20 in die in Fig. 4 gezeigte Drehstellung gestellt. Es werden nämlich die Endabschnitte 26a und 26b des Ventilkörpers 26 in Kontakt mit den Dichtelementen 12, 13 gebracht, die in den langgestreckten Nuten in den Endrändern 7 2a bzw. den Endrändern 7 1b sitzen, wodurch die Öffnung 11 durch den Ventilkörper 26 geschlossen wird.
Gleichzeitig bilden die Ventilkörper 25 und 26 die Lufteinlassnebenkanäle 6 2, und der Ventilkörper 25 erstreckt sich entlang der Trennwand 10, wie in Fig. 4 gezeigt. Daher strömt die Luft glattgängig. Demzufolge können die zwei Lufteinlasskanäle, wie etwa der Hauptlufteinlasskanal 6 1 und der Lufteinlassnebenkanal 6 2, miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein effektiver Lufteinlasskanal gebildet wird, der eine lange Lufteinlasskanallänge und eine große Lufteinlasskanalfläche hat.
Wenn sich demzufolge der Verbrennungsmotor in dem mittleren Motordrehzahlbereich befindet, wird der Einlassluftdruckwellenpuls mit einer Eigenfrequenz, die in dem effektiven Lufteinlasskanal erzeugt wird, mit einem langen Öffnungs-/Schließzyklus des Lufteinlassventils auf der Basis der mittleren Drehzahlen des Verbrennungsmotors abgestimmt. Daher wird in jedem Zylinder ein hoher Extraträgheitsladeeffekt erhalten, wodurch das Ausgangsdrehmoment (in Bezug auf einen in Fig. 6 mit bezeichneten Abschnitt) drastisch verbessert werden kann.
Ferner strömt, wie in Fig. 4 gezeigt, Luft von dem Lufteinlassnebenkanal 6 2 turbulent in den äußeren Lufteinlasskanal 6 1 mit einem bestimmten Winkel in Bezug auf eine Luftströmung des äußeren Lufteinlasskanals 6 1, da der Endabschnitt 25b, der sich entlang der Trennwand 10 erstreckt, entgegen der mittleren Krümmung des Ventilkörpers 25 ein wenig nach oben gekrümmt ist. Demzufolge wird in dem äußeren Lufteinlasskanal 6 1 durch die Luft von dem Lufteinlassnebenkanal 6 2 eine turbulente Strömung erzeugt, um hierdurch die Zerstäubung des Kraftstoffs zu fördern, der von einem Einspritzer eingespritzt wird, der an einer stromaufwärtigen Seite des Lufteinlasskanals 6 vorgesehen ist. Daher kann die Verbrennungseffizienz erhöht und das Ausgangsdrehmoment verbessert werden. In Fig. 6 ist die Motordrehzahl in dem mittleren Motordrehzahlbereich innerhalb eines Bereichs, der nicht kleiner als N1, jedoch nicht größer als N2 ist.
Wenn dann die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors auf einen hohen Motordrehzahlbereich ansteigt, wird das Lufteinlasssteuerventil 20 so gedreht, dass es in die in Fig. 5 gezeigte Drehstellung gestellt ist. Wenn die Endabschnitte 25a, 25b des Ventilkörpers 25 mit dem Endrand 7 2a bzw. dem Endrand 10b der Trennwand 10 in Kontakt gebracht werden, wird der Lufteinlassnebenkanal 6 2 durch den Ventilkörper 25 gleichzeitig damit geschlossen, dass der Ventilkörper 26 die Öffnung 11 öffnet, um einen Kanal zu bilden, der es erlaubt, dass Luft direkt und glatt von der Einlassluftsammelkammer 5 in die stromabwärtige Seite des Lufteinlasskanals 6 strömt.
Während der Hauptlufteinlassluftkanal 6 1 mit der Einlassluftsammelkammer 5 in Verbindung steht, strömt der Großteil der Einlassluft direkt von der Einlassluftsammelkammer 5 in die stromabwärtige Seite des Lufteinlasskanals 6 durch die Öffnung 11. Daher wird ein effektiver Lufteinlasskanal gebildet, der eine kurze Lufteinlasskanallänge und eine weite Lufteinlasskanalfläche hat.
Wenn demzufolge der Verbrennungsmotor in dem hohen Motordrehzahlbereich ist, wird der Einlassluftdruckwellenpuls mit einer hohen Eigenfrequenz, die in dem effektiven Lufteinlasskanal erzeugt wird, mit einem langen Öffnungs-/Schließzyklus des Lufteinlassventils auf der Basis hoher Motordrehzahlen des Verbrennungsmotors abgestimmt. Daher wird in jedem Zylinder ein hoher Extraträgheitsladeeffekt erhalten, wodurch das Ausgangsdrehmoment (in Bezug auf einen in Fig. 6 mit bezeichneten Abschnitt) drastisch verbessert werden kann. In Fig. 6 ist die Motordrehzahl in dem hohen Motordrehzahlbereich, mit bezeichnet, nicht größer als N1.
Somit wird, wie zuvor beschrieben worden ist, bei der variablen Einlassvorrichtung der Ausführung das Lufteinlasssteuerventil 20 in drei Stufen entsprechend den Endgeschwindigkeiten des Verbrennungsmotors umgeschaltet, um dessen Drehwinkel zu steuern, wodurch ein flaches und hohes Ausgangsdrehmoment über den weiten Motordrehzahlbereich von niedrigen Motordrehzahlen zu hohen Motordrehzahlen des Verbrennungsmotors mit der hohen Lufteinlassladeeffizienz erhalten werden kann, wie in Fig. 6 gezeigt.
Allgemein ist, beim Vergleich des Extraträgheitsladeeffekts mit dem Extraresonanzladeeffekt, der Extraträgheitsladeeffekt größer als der Extraresonanzladeeffekt in Bezug auf die Lufteinlasseffizienz. Da bei der variablen Einlassvorrichtung der Erfindung die hohe Einlassluftladeeffizienz bei allen Motordrehzahlen über die niedrigen, mittleren und hohen Motordrehzahlen durch den Extraträgheitsladeeffekt erhalten wird, kann über den weiten Motordrehzahlbereich ein höheres Ausgangsdrehmoment erhalten werden.
Die variable Einlassvorrichtung der Erfindung bietet eine einfache Konstruktionen, in der das einzige Lufteinlasssteuerventil 20 mit den Paaren von Ventilkörpern 25, 26 eine begrenzte Anzahl von Komponenten hat, wodurch die Produktionskosten reduziert werden können. Da die Lufteinlasskanäle 6 derart ausgebildet sind, dass sie den Umfang der Einlassluftsammelkammer 5 abdecken, wird der gesamte Einlassverteiler 4 kompakt gemacht, wodurch die Miniaturisierung des Einlassverteilers 4 erreicht werden kann.
Während das Lufteinlasssteuerventil 20 nach der Ausführung ein Drehventil ist, wie in Fig. 2 gezeigt, kann der gleiche Effekt erhalten werden, wenn ein Paar von Ventilkörpern integral für jeden Lufteinlasskanal gebildet ist. Daher kann auch an ein Klappenventil gedacht werden, wie in Fig. 7 gezeigt.
Wie in Fig. 7 gezeigt, sind in einem Lufteinlasssteuerventil 40 vier gekrümmte plattenartige Ventilkörper 42 an einer drehenden Mittelwelle 41 mit bestimmten Abständen angeordnet, indem sie an ihren mittleren Abschnitten miteinander gekoppelt sind, und gekrümmte plattenartige Ventilkörper 44 sind integral an distalen Enden von Armabschnitten 43 ausgebildet, die radial von den Rückseiten der jeweiligen Ventilkörper 42 jeweils abstehen.
Der Ventilkörper 42 und der Ventilkörper 44 entsprechen jeweils dem Ventilkörper 26 und dem Ventilkörper 25 des Lufteinlasssteuerventils 20. Während die Grundkonstruktion des Einlassverteilers 4, der das Lufteinlasssteuerventil 40 enthält, im Wesentlichen die gleiche ist wie jene des Einlassverteilers 4 der Ausführung, wird, da die Drehmittelwelle 41 an Trennwänden 7 drehbar gelagert ist, die die vier Lufteinlasskanäle voneinander trennen, der Einlassverteiler 4 verwendet, der in eine Mehrzahl von Einführkanälen durch die Trennflächen geteilt ist, die durch die drehende Mittelweile hindurchgehen.
Die gleiche Funktion und die gleiche Effektivität wie jene, die mit dem Lufteinlasssteuerventil 20 nach der vorigen Ausführung erhalten werden, kann mit dem Klappenventiltyp-Lufteinlasssteuerventil 40 erreicht werden, wie es gerade oben beschrieben wurde.
In einer variablen Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor ist es jedem Zylinder möglich, miteinander durch Lufteinlasskanäle in Verbindung zu stehen, die zumindest ein Paar von Lufteinlasskanalabschnitten enthalten. Ferner ist ein Lufteinlasssteuerventil, das integral mit einem Paar von Ventilkörpern versehen ist, an einer Öffnung angeordnet, die an einer Trennwand ausgebildet ist. Die Trennwand ist zwischen der Einlassluftsammelkammer und dem Lufteinlasskanal ausgebildet. Ferner wird das Lufteinlassssteuerventil entsprechend Drehzahlen des Verbrennungsmotors derart betätigt, dass der Lufteinlasskanalabschnitt durch den Ventilkörper geöffnet und geschlossen wird, während die Öffnung in der Trennwand durch den anderen Ventilkörper geöffnet und geschlossen wird.

Claims (13)

1. Variable Einlassvorrichtung für einen Mehrzylinderverbrennungsmotor, umfassend:
einen Einlassverteiler (4), welcher bildet:
eine Einlassluftsammelkammer (5),
einen Lufteinlasskanal (6), der ein Paar von Lufteinlasskanalabschnitten (6 1, 6 2) enthält, die die Einlassluftsammelkammer (5) mit jeweiligen Zylindern verbinden,
eine Trennwand (7), die eine Öffnung (11) aufweist, die zwischen der Einlassluftsammelkammer (5) und dem Lufteinlasskanal (6) vorgesehen ist, und
ein Einlassluftsteuerventil (20), das integral mit einer Mehrzahl von Ventilelementen (25, 26) versehen ist, die an der Öffnung (11) angeordnet sind,
worin das Einlassluftsteuerventil (20) steuert, um den Lufteinlasskanalabschnitt (6 2) mit dem einen Ventilkörper (25) zu öffnen und zu schließen, und um die Öffnung (11) mit dem anderen Ventilkörper (26) zu öffnen und zu schließen.
2. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassluftsteuerventil (20) steuert, um den Lufteinlasskanalabschnitt (6 2) mit dem einen Ventilkörper (25) gleichzeitig damit zu öffnen und zu schließen, dass das Einlassluftsteuerventil (20) steuert, um die Öffnung (11) zu schließen und den Lufteinlasskanalabschnitt (6 2) mit dem anderen Ventilkörper (26) zu schließen.
3. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlasskanalabschnitte (6 1, 6 2) ausgebildet sind, um den Umfang der Einlassluftsammelkammer (5) abzudecken.
4. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Lufteinlasskanal (6) derart erstreckt, dass er über 3/4 cles Umfangs der Einlassluftsammelkammer (5) herum gekrümmt ist.
5. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlasskanal (6) so ausgebildet ist, dass er mit einer Trennwand (10) an einem stromaufwärtigen Halbabschnitt des Lufteinlasskanals (6) in einen Außenumfangs-seitigen Hauptlufteinlasskanal (6 1) und einen Innenumfangs-seitigen Lufteinlassnebenkanal (6 2) unterteilt ist, und die Trennwand (10) einen stromabwärtigen Endrand (10b) davon aufweist.
6. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (7) eine erste Trennwand (7 1) und eine zweite Trennwand (7 2) aufweist und das Lufteinlasssteuerventil (20) derart drehbar und passend eingesetzt ist, dass es im Inneren drei Endränder kontaktiert, wie etwa einen stromabwärtigen Endrand (7 2a) der zweiten Trennwand (7 2), einen stromabwärtigen Endrand (7 1b) der ersten Trennwand (7 1) und einen stromabwärtigen Endrand (10b).
7. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine langgestreckte Nut in dem einen Endrand (7 2a) bzw. dem anderen Endrand (7 1b) derart ausgebildet ist, dass sie sich in einer Richtung erstreckt, in der die Kanäle (6) angeordnet sind, wobei Dichtelemente (12, 13) in die jeweiligen langgestreckten Nuten eingesetzt sind, und das Lufteinlasssteuerventil (20) mit den Dichtelementen (12, 13) in Kontakt gebracht wird.
8. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Trennplatten (23) koaxial an dem Lufteinlasssteuerventil (20) mit regelmäßigen Abständen zwischen Seitenplatten (21, 22) koaxial angeordnet sind, und die Paare von Ventilkörpern (25, 26) zwischen der einen Seitenplatte (21) und der Trennplatte (23), zwischen der anderen Seitenplatte (22) und der Trennplatte (23) sowie zwischen den Trennplatten (23) angeordnet sind, um gemeinsam eine integrale Konstruktion zu bilden.
9. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennplatte (23) und die Seitenplatten (21, 22) in eine scheibenartige Konfiguration geformt sind und die Trennplatten (23) und die Seitenplatten (21, 22) den gleichen Durchmesser haben.
10. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von Ventilkörpern (25, 26) im Wesentlichen parallel zueinander gekrümmt ist, wobei der eine Ventilkörper (25) von einer Drehmitte des Lufteinlasssteuerventils (20) entfernt angeordnet ist, wobei dessen Endabschnitte (25a, 25b), entgegen der mittleren Krümmung des Ventilkörpers (25), nach oben gekrümmt sind, und die Endabschnitte (25a, 25b) vom Außenumfang der Trennplatte (23) ein wenig vorstehen.
11. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass eine langgestreckte Nut in dem einen Endrand (7 2a) bzw. dem anderen Endrand (7 1b) ausgebildet ist, derart, dass sie sich in einer Richtung erstreckt, in der die Lufteinlasskanäle angeordnet sind, und
das Lufteinlasssteuerventil (20) passend derart eingesetzt ist, dass die Endabschnitte (25a, 25b) jeweils in die langgestreckten Nuten eingesetzt sind.
12. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (12, 13) in beide langgestreckten Nuten eingesetzt sind.
13. Variable Einlassvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufteinlasssteuerventil (20) in eine zylindrische Konfiguration geformt ist und das Lufteinlasssteuerventil (20) in einem Einlassverteiler (4) in dessen axialer Richtung von einer Seite des Einlassverteilers (4) her angebracht und eingesetzt ist.
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