DE19633603C1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist in der DE 38 28 742 A1 beschrieben. Dabei sind für jeden Zylinder zwei Einlaßventile mit dazugehörigen Einlaßkanälen vorgese­ hen. Durch ein Durchflußsteuerventil ist einer der beiden Einlaßkanäle absperrbar. In den absperrbaren Einlaßkanal mündet eine Abgasrückführleitung. Zur Re­ gelung der Abgasrückführung ist in der Abgasrückführ­ leitung ein Abgasrückführsteuerventil vorgesehen.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art mit zwei Einlaßka­ nälen und einer Abgasrückführung hat den Nachteil, daß sie relativ aufwendig aufgebaut ist. So sind zwei Ab­ sperrglieder erforderlich und eine entsprechende Füh­ rung der Abgasrückführungsleitung. Nachteilig ist wei­ terhin auch, daß es bei einer Lasterhöhung zu einer unerwünscht hohen Abgaskonzentration im Brennraum kommt, die solange währt, bis das Abgas in den vorge­ lagerten Rohren und Kanälen ausgeblasen ist.

Aus der DE 35 42 061 A1 und der DE 40 22 823 A1 sind Brennkraftmaschinen mit Walzenschieber zur Gaswechsel­ steuerung bekannt. Die Walzensteuerung regelt dabei anstelle von Ventilen den Gas- bzw. Frischlufteintritt in einen Zylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der in einer Ausgestaltung mit zwei Ein­ laßkanälen und einer Abgasrückführleitung die Frisch­ luftzufuhr und die Regelung der Abgasrückführung auf einfache Weise erfolgen kann. Weiterhin soll ein gutes Regelverhalten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Eines der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung des Walzenschiebers besteht darin, daß sich auf diese Weise sowohl die Abgasrückführung als auch die Frischluftzufuhr durch den absperrbaren Einlaßka­ nal regeln läßt. Dies bedeutet es sind nur eine einzi­ ge Ansteuerung und nur ein einziges Verstellglied er­ forderlich.

Der erfindungsgemäße Walzenschieber läßt sich mit sei­ nem Gehäuse im Bedarfsfalle direkt am Zylinderkopf anordnen, weshalb kurze Wege für die Abgasrückführung vorhanden sind und jegliche Verrohrung entfallen kann. Gleichzeitig wird auf diese Weise ein gutes Instatio­ närverhalten erreicht, da sehr wenig Abgas in den Gas­ wechselorganen vorgelagert ist, so daß es bei einer Lasterhöhung nicht zu einer unerwünschten hohen Abgas­ konzentration im Brennraum kommt. Aufgrund der Anord­ nung und Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brenn­ kraftmaschine ist nämlich nur ein relativ geringes Volumen der abgasführenden Teile im Ansaugtrakt vor­ handen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Walzen­ schiebers besteht darin, daß bereits bei geringen Drehwinkeln sehr schnelle Regelstrecken aufgebaut wer­ den können. Dabei sind auch Übergangsbereiche vorhan­ den, so daß "harte" Zustandsänderungen mit den daraus resultierenden Nachteilen, z. B. beim Wiederzuschalten eines abgeschalteten Zylinders, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, vermieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine im Bereich der Ansaugseite mit einem Ansaugkanal, zwei Einlaßkanälen und einem Walzenschieber in einem Einlaßkanal, die

Fig. 2 bis 4 verschiedene Stellungen der Absperr­ walze des Walzenschiebers.

Ein Ansaugkanal 1 für einen Zylinder einer Brennkraft­ maschine, von der ausschnittsweise nur ein Teil eines Zylinderkopfes 2 dargestellt ist, verzweigt sich in zwei Einlaßkanäle 3 und 4. Im Zylinderkopf 2 befinden sich Verlängerungen der Einlaßkanäle 3 und 4 die je­ weils zu nicht dargestellten Einlaßventilen für einen Zylinder der Brennkraftmaschine führen. Die beiden Einlaßkanäle 3 und 4 sind in nicht näher dargestellter Weise an den Zylinderkopf 2 mit ihrem Gehäuse an­ geflanscht.

In dem Gehäuse für die beiden Einlaßkanäle 3 und 4 befindet sich eine Abgasrückführungsleitung 5, deren Fortsetzung durch den Zylinderkopf 2 verläuft und ab­ gasseitig von einem Auslaßkanal des Zylinders ab­ zweigt. Der Einlaßkanal 3 ist mit einer kreisförmigen Erweiterung versehen, in der ein Walzenschieber 6 mit einer Absperrwalze 7 angeordnet ist. In die kreisför­ mige Erweiterung mündet auch die Abgasrückführleitung.

Durch den Einsatz der Abgasrückführung 5 in Verbindung mit dem absperrbaren Einlaßkanal 3 lassen sich durch eine Entdrosselung in Teillast Ladungswechselverluste vermindern, womit der effektive Wirkungsgrad des Mo­ tors erhöht wird. Damit jedoch hohe Abgasmengen ohne eine Verschlechterung des thermodynamischen Wirkungs­ grades zurückgeführt werden können, muß die Verbren­ nung durch eine starke Zylinderladungsbewegung unter­ stützt werden. Dies wird unter anderem durch die Ab­ sperrbarkeit des Einlaßkanales 3 erreicht. Dabei soll im allgemeinen auch das Abgas nicht homogen, sondern von der Frischladung getrennt in den Zylinder einge­ bracht werden. Durch eine Einleitung von Abgas in den gegenüber der Frischluftzufuhr abgesperrten Einlaßka­ nal 3 läßt sich dies erreichen.

In den Fig. 2 bis 4 sind drei verschiedene Stellun­ gen der Absperrwalze 7 in dem absperrbaren Einlaßkanal 3 dargestellt.

Fig. 2 zeigt - ebenso wie Fig. 1 - die Stellung, in der beide Einlaßkanäle 3 und 4 mit Frischluft versorgt werden, wobei auch keine Abgasrückführung stattfindet. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Walzen­ schieber 7 mit einem Hauptdurchgangskanal 8 und einem rechtwinklig davon abzweigenden Nebenkanal 9 versehen. Durch die gewählte Stellung in der Fig. 2 kann Frisch­ gas aus dem Ansaugkanal 1 in den Einlaßkanal 3 und durch den Hauptdurchgangskanal 8 weiter zu dem nicht dargestellten Zylinder strömen. Der Abgaskanal 5 mün­ det in einem Winkelbereich von ca. 45° schräg in den Bereich der Absperrwalze in die Erweiterung des Gehäu­ ses ein. Der rechtwinklige zu dem Hauptdurchgangskanal 8 liegende Nebenkanal 9 befindet sich in Fig. 2 in Winkelstellung 0, weshalb in dieser Position der Ab­ gasrückführungskanal 5 abgesperrt ist.

Fig. 3 zeigt eine Abschaltung des Einlaßkanales 3 ge­ genüber einer Frischluftzufuhr aus dem Ansaugkanal 1. Dabei ist ebenfalls wie bei der Fig. 2 keine Abgas­ rückführung vorgesehen. In der in der Fig. 3 darge­ stellten Position ist der Walzenschieber um ca. 85° gegenüber der Ausgangsposition gemäß Fig. 2 verstellt. Wie aus dieser Fig. ersichtlich ist, ist damit der Einlaßkanal 3 vollständig abgesperrt.

Fig. 4 zeigt den Einlaßkanal 3 im abgesperrten Zustand gegenüber einer Frischluftzufuhr wie in Fig. 3. In dieser Position, die einer Winkelstellung von 115° gegenüber der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 darstellt, findet jedoch eine Einleitung von Abgas aus dem Abgas­ rückführkanal 5 in den Hauptdurchgangskanal 8 und von da aus über den Nebenkanal 9 in den Bereich des Ein­ laßkanales 3 hinter dem Walzenschieber 6 statt, von wo aus das Abgas in den Zylinder einströmen kann. Frisch­ luft wird in diesem Falle lediglich von dem Ansaugka­ nal 1 aus über den Einlaßkanal 4 eingeleitet.

Aus den Fig. 2 bis 4 ist weiterhin auch ersicht­ lich, daß sich problemlos Übergangsbereiche mit ent­ sprechenden Mischstellungen ergeben, so daß die Über­ gänge von einem Betriebszustand zu dem anderen ent­ sprechend weich vonstatten gehen.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann für die Ab­ gasrückführung jegliche Verrohrung entfallen, denn das Abgas kann direkt durch den Zylinderkopf 2 in den im Gehäuse der Einlaßkanäle 3 und 4 sich befindenden Teil des Abgasrückführkanales 5 erfolgen. Anstelle einer Einleitung von Abgas in den absperrbaren Einlaßkanal 3 kann im Bedarfsfalle über entsprechende Nuten und Ring­ räume im Zylinderkopf und/oder des Gehäuses der Ein­ laßkanäle 3 und 4 das Abgas auch in den offenen Ein­ laßkanal 4 eingeleitet werden.

Der Walzenschieber 6 läßt sich separat für jeden Zy­ linder betätigen. Im Bedarfsfalle kann man jedoch auch mehrere Walzenschieber 6 miteinander verbinden, z. B. durch ein gemeinsames Gestänge, und dann über einen Aktuator, der das Gestänge betätigt alle Walzenschie­ ber 6 gleichzeitig verstellen. Die Verstellung kann dabei beliebig durch einen entsprechend angesteuerten Aktuator erfolgen.

Claims (6)

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und mit darin angeordneten Zylindern, wobei jeder Zylinder mindestens zwei Einlaßkanäle aufweist, die von ei­ nem gemeinsamen Ansaugkanal abzweigen, wobei jedem Einlaßkanal ein Einlaßventil zugeordnet ist, mit einem Auslaßkanal, und mit einem von dem Auslaßka­ nal abzweigenden Abgasrückführkanal, der wenig­ stens in einen der Einlaßkanäle mündet, wobei der Abgasrückführkanal und einer der Einlaßkanäle ab­ sperrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem absperrbaren Einlaßkanal (3) im Bereich der Einmündung des Abgasrückführkanales (5) n den Einlaßkanal (3) ein Walzenschieber (6) mit einer drehbaren Absperrwalze (7) angeordnet ist, wobei die Absperrwalze (7) drehstellungsabhängig mit Übergangsbereichen den Durchfluß von dem Ansaugka­ nal (1) durch den Einlaßkanal (3) zu dem Zylinder offen hält, eine Verbindung des Abgasrückführkana­ les (5) über den Walzenschieber (6) zu dem Zylin­ der bei abgesperrtem Einlaßkanal (3) freigibt oder eine Totalsperre von Abgasrückführkanal (5) und Einlaßkanal (3) ergibt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasrückführkanal (5) über den Walzenschieber (6) in den gegenüber dem Ansaugkanal (1) absperr­ baren Einlaßkanal (3) mündet.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrwalze (7) einen Hauptdurchgangskanal (8) zur Verbindung des Ansaugkanales (1) über den Einlaßkanal (3) zum Zylinder und einen Nebenkanal (9) aufweist, der drehstellungsabhängig mit dem Abgasrückführkanal (5) auf einer Seite und mit dem Hauptdurchgangskanal (8) auf der anderen Seite verbindbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkanal (9) wenigstens annähernd rechtwink­ lig zu dem Hauptdurchgangskanal (8) liegt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (3, 4) mit dem Gehäuse für den Walzenschieber (6) am Zylinderkopf (2) ange­ flanscht sind, und daß der Abgasrückführkanal (5) durch den Zylinderkopf (2) geführt ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenschieber (6) mehrerer Zylinder miteinan­ der verbunden und durch einen Aktuator gemeinsam verstellbar sind.