DE3224244A1

DE3224244A1 - Stroemungs-steuereinrichtung fuer einen einlasskanal mit spiralfoermiger gestaltung

Info

Publication number: DE3224244A1
Application number: DE19823224244
Authority: DE
Inventors: Ituo Okazaki Aichi Koga; Kiyoshi Susono Shizuoka Nakanishi
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1983-01-20
Also published as: US4466396A; DE3224244C2; JPS582425A; JPS611610B2

Description

Ticrvrirr — RiiuiiKin — Kimme Patentanwälte und

IEDTKE DUHLING IVINNE Vertreter beim EPA

f\ ry f\ . . Dipl.-Ing. H.Tiedtke M

CIRUPE - rELLMANN - WAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne _ 7 _ Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pelimann Dipl.-Ing. K. Grams

2 2 k 1 U L Bavariaring 4, Postfach 202403

^A1 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 9653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

29. Juni 1982

DE 2276

case TYT-3541-DE

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA

Toyota-shi, Japan

Strömungs-Steuereinrichtung für einen Einlaßkanal mit spiralförmiger Gestaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungs-Steuereinrichtung für einen spiralförmig gestalteten Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.

Ein spiral- oder schraubenförmig gestalteter Einlaßkanal weist normalerweise einen um das Einlaßventil der Brennkraftmaschine herum ausgebildeten schnecken-, schrauben- oder spiralförmig geformten Helix- bzw. Spiralabschnitt und einen im wesentlichen geradlinig verlaufenden Eintrittskanalabschnitt auf, der tangential mit dem Spiralabschnitt in Verbindung steht. Wenn allerdings ein derartiger schnecken- bzw. spiralförmiger Einlaßkanal so ausgebildet ist, daß in der Brennkammer der Brennkraftmaschine dann, wenn die Brennkraftmaschine mit kleinen Drehzahlen und mit einer geringen Belastung betrieben wird, d.h. wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste Luftmenge sehr klein ist, eine sehr starke Drallbewegung hervorgerufen wird, tritt, da der innerhalb des spiral-

Dreadner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto 670-43-804

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förmig gestalteten Einlaßkanals strömenden Luft ein grosser Strömungswiderstand entgegengesetzt wird, das Problem auf, daß der volumetrische Wirkungsgrad vermindert wird, wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl und bei hoher Belastung betrieben wird, d.h., wenn die in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste Luftmenge groß ist.

Um ein derartiges Problem zu beseitigen, wurde vom Erfinder bereits eine Strömungs-Steuereinrichtung vorgeschlagen, gemäß der ein Bypass-Kanal, der vom Eintritts- ^ kanalabschnitt abzweigt und mit dem den Spiralverlauf beendenden Abschnitt bzw. dem Spiral-Auslaufabschnitt des Spiralabschnittes in Verbindung steht, im Zylinderkopf (j_er Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Ein normalerweise geschlossenes Strömungs-Steuerventil, das durch ein Stellglied betätigbar ist, ist im Bypass-Kanal angeordnet und wird unter dem Betrieb bzw. der Ansteuerung des Stellglieds geöffnet, wenn die in den Zylinder der Brennkraft-²^ maschine eingespeiste bzw. in die Zylinder gelieferte Luftmenge einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Bei dieser Strömungs-Steuereinrichtung wird dann, wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste Luftmenge groß ist, d.h., wenn die Brennkraftmaschine bei großer Belastung und mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, ein Teil der in den Einlaßkanalabschnitt eingeführten Luft über den Bypass-Kanal in den Spiralabschnitt des

Schneckengehäuse- bzw. schraubenförmig gestalteten Ein-30

laßkanals gespeist bzw. geführt. Dies reduziert den Strömungswiderstand des spiralförmigen Einlaßkanals und ermöglicht somit das Erreichen eines hohen volumetrischen Wirkungsgrades.

Diese Strömungs-Steuereinrichtung stellt jedoch lediglich

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die Verkörperung des Grundprinzips der Betriebsweise dar. Bei der wirtschaftlichen Verwertung einer derartigen Strömungs-Steuereinrichtung bleiben allerdings noch verschiedene Probleme zu lösen, beispielsweise die Fragen zu beantworten, wie man die Herstellungs- bzw. Produktionszeiten reduzieren, wie man auf einfache Weise die Strömungs-Steuereinrichtung herstellen und wie man einen zuverlässigen Betrieb der Strömungs-Steuereinrichtung erhalten bzw. erzielen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungs-Steuereinrichtung mit einem spiralförmigen Einlaßkanal zu schaffen, die vom konstruktionstechnischen Aufbau her geeignet ist, das vom Erfinder vorgeschlagene Grundprin- zip der Wirkungsweise wirtschaftlich umzusetzen bzw. zu kommerzialisieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Lraufsicht der erfindungsgemäßen

Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung;

Figur 2 eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie II-II in Figur 1; 30

Figur 3 eine perspektivische Ansicht zur schematischen Darstellung der Formgebung des spiral- bzw. schneckenförmigen Einlaßkanals;

Figur 4 eine Draufsicht der Figur 3;

Figur 5

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eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang des Bypass-Kanals in Figur 3;

Figur 6 eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie VI-VI in Figur 4;

Figur 7

Figur 8

Figur 9

Figur 10

eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie VII-VII in Figur 4;

eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie VIII-VIII in Figur 4;

eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der Strömungs-Steuereinrichtung; und

eine Gesamtansicht einer weiteren Ausfüh- . rungsform der Strömungs-Steuereinrichtung.

Im folgenden soll auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen werden, in denen das Bezugszeichen 1 einen Zylinderblock, 2 einen im Zylinderblock 1 hin und her bewegbaren Kolben, 3 einen am Zylinderblock T befestigten Zylinderkopf und 4 eine zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 3 ausgebildete Brennkammer bezeichnen; die Bezugsnummer 5 bezeichnet ein Einlaßventil, 6 einen im Zylinderkopf ausgebildeten schneckengehäuseförmigen bzw. spiralförmigen Einlaßkanal,7 ein Auslaßventil und 8 einen im Zylinderkopf 3 ausgebildeten Auslaßkanal. Eine (nicht gezeigte) Zündkerze ist in der Brennkammer 4 angeordnet.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen schematisch die Formgebung des in Figur 2 dargestellten schneckenförmig bzw. schrauben- oder spiralförmig ausgebildeten Einlaß- bzw. Ansaugkanals 6. Wie in Figur 4 dargestellt ist, weist der spiralförmig gestaltete Einlaßkanal 6 einen Einlaß- bzw. Eintrittskanal-

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abschnitt A, dessen Längs-Mittelachse a leicht gekrümmt ist, und einen Schnecken- bzw. Spiralabschnitt B auf, der um den Ventilschaft des Einlaßventils 5 herum ausgebildet ist. Der Eintrittskanalabschnitt A ist tangential mit dem Spiralabschnitt B verbunden. Wie in den Figuren 3, 4 und 7 dargestellt ist, weist die Seitenwand 9 des Eintrittskanalabschnittes A, die nahe dem Spiralabschnitt B lokalisiert ist, an ihrem oberen Abschnitt einen geneigten bzw. schräg verlaufenden Wandabschnitt 9a auf, der so angeordnet ist, daß er nach unten gerichtet ist. Die Breite bzw. die Erstreckung des geneigt verlaufenden Wandabschnittes 9a nimmt zum Spiralabschnitt B immer mehr zu, so daß, wie dies in Figur 7 dargestellt ist, im Verbindungsabschnitt zwischen dem Eintrittskanalabschnitt A und dein Spiralabschnitt B der gesamte Abschnitt der Seitenwand 9 schräg nach unten verläuft. Die obere Hälfte der Seitenwand 9 ist über einen sanften bzw. glatten Übergang mit der Umfangswand eines zylindrischen Vorsprungs 11 (Figur 2) verbunden, der auf der oberen Wand

^O des Einlaßkanals 6 an einer Stelle ausgebildet ist, die um die Ventilführung 10 des Einlaßventils 5 herum liegt. Die untere Hälfte der Seitenwand 9 steht am Spiral-Endabschnitt bzw. -Auslaufabschnitt C des Spiralabschnittes B mit der Seitenwand 12 des Spiralabschnittes B in Verbindung. Ferner ist die obere Wandung bzw. Wand 13 des Spiralabschnittes B an dem die Spirale abschließenden Abschnitt, d.h. am Spiral-Endabschnitt C des Spiralabschnittes B mit einer steil geneigten Wand bzw. Wandungsabschnitt D verbunden.

Wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, sind im Zylinderkopf 3 Bypass-Kanäle 14 ausgebildet bzw. in den Zylinderkopf eingeformt, die von den Eintrittskanalabschnitten A der entsprechenden Einlaßkanäle 6 abzweigen

und jeweils einen im wesentlichen gleichförmigen Quer-

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schnitt besitzen. Jeder Bypass-Kanal 14 steht mit dem Spiral-Auslaufabschnitt C des zugeordneten Einlaßkanals 6 in Verbindung. Jede Einlaßöffnung 15 der Bypass-Kanäle 14 ist auf der Seitenwand 9 an einer Stelle ausgebildet, die sich nahe dem Eintrittsöffnungsende des Eintrittskanalbschnittes A des entsprechenden Einlaßkanals 6 befindet. Jede Austrittsöffnung 16 der jeweiligen Bypass-Kanäle 14 ist am oberen Endabschnitt der Seitenwand 12 am Spiral- bzw. Spiralen-Lndabschnitt C des entsprechenden Einlaßkanals 6 ausgebildet.

Im Zylinderkopf 3 sind ferner Ventil-Aufnahmebohrungen ausgebildet, die sich quer zu den entsprechenden Bypass-Kanälen 14 erstrecken. Strömungs-Steuerventile 18 sind in die entsprechenden Ventil-Aufnahmebohrungen 17 eingesetzt.

Wie in Figur 9 dargestellt ist, ist in die Ventil-Aufnahmebohrung 17 eine hohle Hülse 21 eingesetzt bzw. eingepaßt, die ein Paar von Öffnungen 19 und 20 aufweist, die mit dem Bypass-Kanal 14 ausgerichtet sind bzw. mit diesem fluchten. Die Oberseite der hohlen Hülse 21 ist durch einen Deckel 22 abgeschlossen. Ein tassenförmiger Kolben 23 ist so in der hohlen Hülse 21 eingesetzt, daß er sich in dieser gleitend verschieben kann. Im Kolben 2 3 ist eine Balgeinrichtung bzw. ein Balg 2 4 angeordnet. Das obere Ende des Balgs bzw. Faltenbalgs 24 ist abdichtend bzw. dicht an der unteren Wand des Deckels 22 befestigt. Das untere Ende des Balgs 2 4 steht in Anlagekontakt mit dem Kolben 23. Das Innere des Balgs 2 4 steht wahlweise über ^O eine Leitung 25 und ein Richtungs- bzw. Wege-Steuerventil 2 6 entweder mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Schmieröl-Versorgungspumpe 2 7 oder mit einem Schmieröl-Reservoir bzw. -Behälter 2 8 in Verbindung. In der hohlen Hülse 21 ist ferner eine Druckfeder 29 angeordnet, um den Kolben 2 3 nach oben vorzuspannen.

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Wie in Figur 9 dargestellt ist, steht das Wege-Steuerventil 26 mit einer Steuerstange 42, die an einer Membran 41 einer unterdruck- bzw. vakuumbetätigten Membran-Stellvorrichtung 40 befestigt ist, in Verbindung, so daß das Wege-Steuerventil 26 durch die Membran-Stellvorrichtung 40 gesteuert wird. Die Membran-Stellvorrichtung bzw. -Einrichtung 40 weist eine von der Atmosphäre durch die Membran 41 abgetrennte Unterdruckkammer 44 auf, wobei eine für die federnde Vorspannung der Membran 41 dienende Druckfeder 45 in die Unterdruckkammer 44 eingesetzt ist.

Am Zylinderkopf 3 ist ein Ansaugleitungsrohr 47 montiert, das mit einer Mehrfach-Vergaser-Anlage bzw. mit einem Mehrstufen-Vergaser 46 ausgestattet ist, der eine Primär-Vergaserstufe 46a und eine Sekundär-Vergaserstufe 46b aufweist. Die Unterdruckkammer 44 steht mit dem Inneren des Ansaugleitungsrohres 47 über eine Unterdruckleitung 48 in Verbindung. In der Unterdruckleitung 48 ist ein Rückschlagventil 49 angeordnet, das es der Luft ermöglicht, von der Unterdruckkammer 44 in das Ansaugleitungsrohr 47 zu strömen. Die Unterdruckkammer 4 4 ist ferner über eine atmosphärischen Druck führende Leitung 50 und ein Steuerventil 51 mit der Atmosphäre verbunden.Dieses Steuerventil 51 weist eine Vakuum- bzw. Unterdruckkammer 53 und eine Atmosphärendruckkammer 54 auf, wobei diese beiden Kammern 5 3 und 54 durch eine Membran 52 voneinander getrennt sind; das Steuerventil 51 weist ferner eine Ventilkammer 55 auf, die angrenzend an die Atmo-

SQ sphärendruckkammer 54 angeordnet ist. Die Ventilkammer steht einerseits über die Atmosphärenleitung 50 mit der Unterdruckkammer 44 und andererseits über eine Ventilöffnung 56 und über ein Luftfilter 57 mit der Atmosphäre in Verbindung. Ein das öffnen bzw. den Öffnungsbetrieb der Ventilöffnung 56 steuernder Ventilkörper 5 8 ist in der

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Ventilkammer 55 angeordnet und über eine Ventilstange 59 mit der Membran 52 verbunden. In der Unterdruckkammer 5 3 ist eine Druckfeder 60 aufgenommen bzw. eingesetzt, um die Membran 52 federnd vorzuspannen. Die Unterdruckkammer 53 steht über eine Unterdruckleitung 61 mit einem Venturiabschnitt 62 der Primär-Vergaserstufe 46a in Verbindung.

Der Vergaser 46 stellt einen Vergaser herkömmlicher Bauart dar. Wenn folglich der Öffnungsgrad des Primär-Drosselventils 63 über ein vorbestimmtes Maß hinaus vergrößert wird, wird ein Sekundär-Drosselventil 64 geöffnet. Wenn das Primär-Drosselventil 63 vollkommen geöffnet ist, ist auch das Sekundär-Drosselventil 6 4 voll geöffnet. Das Niveau des im Venturiabschnitt 62 der Primär-Vergaserstufe '46a produzierten Unterdrucks wird angehoben, wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste bzw. einströmende Luftmenge ansteigt. Folglich wird, wenn im Venturiabschnitt 62 ein großer Unterdruck erzeugt wird, d.h. wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl und bei großer Belastung betrieben wird, die Membran 52 des Steuerventiles 51 gegen die Wirkung der Druckfeder 60 in Figur 19 nach rechts bewegt. Als Folge davon öffnet der Ventilkörper 58 die Ventilöffnung 56, und somit wird die Unterdruckkammer 44 der Membraneinrichtung 40 zur Atmo-Sphäre geöffnet. In diesem Moment bewegt sich die Membran 41 aufgrund der Federkraft der Druckfeder 45 gemäß Figur 9 nach unten, wodurch das Innere des Balgs bzw. Faltenbalgs 24 über das Wege-Steuerventil 26 mit dem Schmieröl-Behälter 2 8 in Verbindung gesetzt wird, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Da der Kolben 2 3 aufgrund der Einwirkung der Federkraft der Druckfeder 29 in die oberste Stellung bewegt wird, öffnet der Kolben 23 als Folge davon den Bypass-Kanal 14.

Für den Fall, daß der Öffnungsgrad des Primär-Drosselven-

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tils 63 klein ist, bewegt sich die Membran 52 des Steuerventiles 51 andererseits, da jetzt das im Venturiabschnitt 62 erzeugte Vakuum bzw. der dort erzeugte Unterdruck klein ist, aufgrund der Federkraft der Druckfeder 60 gemäß der Darstellung in Figur 9 nach links, und als Folge davon, schließt der Ventilkörper 58 die Ventilöffnung 56. Ferner wird in dem Fall, daß der Öffnungsgrad des Primär-Drosselventiles 63 klein ist, im Ansaugleitungsrohr 47 ein großer Unterdruck erzeugt. Da das Rückschlagventil 49 öffnet, wenn das Niveau des im Ansaugleitungsrohr 47 erzeugten Unterdrucks größer als das des in der Unterdruckkammer 44 erzeugten Unterdrucks wird, und da das Rückschlagventil 49 schließt, wenn das Niveau des im Ansaugleitungsrohr 47 erzeugten Unterdrucks niedriger als das des in der Unterdruckkammer 44 erzeugten Unterdrucks wird, wird das Niveau des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 44 so lange auf dem Maximalwert des im Ansaugleitungsrohr 47 erzeugten Unterdrucks gehalten, wie das Steuerventil 51 geschlossen bleibt. Wenn in der Unterdruckkammer 44 ein Unterdruck erzeugt wird, bewegt sich die Membran 41 gegen die Kraft der Druckfeder 45 gemäß der Darstellung in Figur 9 nach oben, wodurch das Wege-Steuerventil 26 derart betätigt wird, daß das Innere des Balgs 24 mit der Schmierölpumpe 2 7 in Verbindung gebracht wird. Da in diesem Moment der Schmieröldruck im Inneren des Faltenbalgs 24 wirkt, dehnt sich der Faltenbalg 2 4 aus. Da sich der Kolben 2 3 nun gegen die Kraft der Druckfeder 29 nach unten bewegt, schließt der Kolben 2 3 folglich den Bypass-

Kanal vollkommen ab. Für den Fall, daß die Brennkraftma-30

schinen-Drehzahl niedrig ist, selbst wenn die Brennkraftmaschine unter großer Belastung arbeitet,und für den Fall, daß die Brennkraftmaschine unter geringer Last arbeitet, selbst wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl hoch ist,

bleibt das Steuerventil 51 geschlossen, da der im Ven-35

turiabschnitt 62 erzeugte bzw. hervorgerufene Unterdruck

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klein ist. Der Bypass-Kanal 14 wird folglich durch das Strömungs-Steuerventil 18 geschlossen, wenn die Brennkraftmaschine mit geringer Drehzahl bei großer Belastung und bei hoher Drehzahl mit leichter Last betrieben wird, da der Pegel bzw. das Niveau des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 4 4 auf dem oben erwähnten Maximal-Unterdruckwert gehalten wird.

Wie oben bereits erwähnt wurde, schließt das Strömungs-Steuerventil 18 den Bypass-Kanal· 14, wenn die Brennkraftmaschine mit kleiner Drehzahl bei leichter Belastung betrieben wird, d.h., wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste bzw. einströmende Luftmenge klein ist. In diesem Zeitpunkt bzv/. unter diesen Umständen bewegt sich das in den Eintrittskanalabschnitt A eingeführte bzw. eingeströmte Gemisch unter Ausführung einer Wirbel- bzw. Drallbewegung entlang der oberen Wandung des Spiralabschnittes B nach unten. Auf diese Weise wird, da das Gemisch, während es in seine Wirbel- und Drallbewegung versetzt wird, in die Brennkammer 4 strömt, eine starke und intensive Wirbel- bzw. Drallbewegung in der Brennkammer 4 erzeugt.

Wenn die Brennkraftmaschine mit einer hohen Drehzahl bei großer Belastung, d.h., wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste Luftmenge groß ist, betrieben wird, wird ein Teil des in den Eintrittskanalabschnitt A eingeleiteten Gemisches über den Bypass-Kanal 14 mit geringem Strömungswiderstand in den Spiralabschnitt B geleitet bzw. gespeist. Da die Strömungsrichtung bzw. die Stromlinien des entlang der oberen Wandung 13 des Spiralabschnittes B strömenden Gemischstromes durch den steil geneigten Wandungsabschnitt D des Spiral-Endabschnittes C nach unten abgelenkt werden, wird am Spiralen-

Endabschnitt bzw. -Auslaufabschnitt C, d.h. in der Aus-

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trittsöffnung 16 des Bypass-Kanals 14 ein großer Unterdruck erzeugt. Da folglich die Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck im Eintrittskanalabschnitt A und dem Unterdruck im Spiralen-Endabschnitt C groß wird, wird eine große Gemischmenge über den Bypass-Kanal 14 in den Spiralbschnitt B geleitet, wenn das Strömungs-Steuerventil 18 öffnet. Wie oben bereits erwähnt wurde, wird in dem Fall, daß die Brennkraftmaschine mit einer hohen Drehzahl und bei grosser Belastung betrieben wird, dadurch, daß das Strömungs-Steuerventil 18 öffnet, die Gesamt-Strömungsquerschnittsfläche des Einlaßkanals 6 vergrößert und eine große Gemischmenge wird über den Bypass-Kanal 14, der dem Gemisch einen geringen Strömungswiderstand entgegensetzt, in den Spiralabschnitt B geleitet bzw. gespeist. Aus diesem Grunde ist es möglich, einen hohen volumetrisehen Wirkungsgrad zu erreichen. Ferner wird durch Ausbildung des geneigten bzw. schräg verlaufenden Wandabschnittes 9a die Strömungsrichtung eines Teils des in den Eintrittskanalabschnitt A eingeleiteten Gemisches nach unten abgelenkt» Als Folge davon wird, da dieser Anteil des Gemisches in den Spiralabschnitt B entlang der Bodenwand des Einlaßkanals 6 strömt, ohne in Wirbel- bzw. Drallbewegung versetzt zu werden, der Strömungswiderstand des Einlaßkanals 6 klein. Dies ermöglicht es, den volumentrischen Wirkungsgrad weiter anzuheben, wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl und bei großer Belastung betrieben wird.

Die Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Strömungs-Steuereinrichtung. In dieser Ausführungsform ist

ein Unterdruck-Speicherbehälter 70 vorgesehen. Der Unterdruck-Speicherbehälter 70 steht mit dem Inneren des Ansaugleitungsrohres 47 über ein Rückschlagventil 49 in Verbindung. Deshalb wird das Niveau des Unterdrucks im Unterdruck-Speicherbehälter 70 auf dem Maximalwert des im Ansaugleitungsrohr 4 7 erzeugten Unterdrucks gehalten. An-

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dererseits ist zwischen dem Kolben 23 und dem Deckel 22 eine Druckfeder 71 eingesetzt. Aufgrund der Federkraft der Druckfeder 71 werden der Kolben 23 und der auf dem Kolben 2 3 befestigte Balg 24 nach unten vorgespannt. Das Innere des Balgs bzw. Faltenbalgs 24 steht selektiv über das Wege-Steuerventil 26, das durch ein Solenoid bzw. eine Spule 73 betätigbar ist, entweder mit dem Unterdruck-Speicherbehälter 70 oder mit der Atmosphäre bzw. mit der Umgebung in Verbindung. Am Vergaser 46 ist ein Unterdruckschalter 74 montiert bzw. befestigt, der in Abhängigkeit von einer Veränderung des im Venturiabschnitt 62 der Primär-Vergaserstufe 46a hervorgerufenen Unterdrucks betätigt wird. Die Erregung der Spule 73 wird durch den Unterdruckschalter 7 4 gesteuert.

Wenn die Brennkraftmaschine unter hoher Belastung und bei hoher Drehzahl arbeitet, d.h., wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste bzw. einströmende Luftmenge groß ist, wird das Innere des Faltenbalgs 24 über das Wege-Steuerventil 26 mit dem Unterdruck-Speicherbehälter 70 verbunden. In diesem Moment bewegt sich folglich, da im Inneren des Faltenbalgs 24 ein großer Unterdruck wirkt, der Kolben 23 gegen die Kraft der Druckfeder 71 nach oben. Somit öffnet der Kolben 2 3 den Bypass-Kanal

14. Wenn andererseits die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Belastung mit kleiner Drehzahl betrieben wird, d.h., wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespeiste Luftmenge klein ist, wird der Unterdruckschalter 74 in die AUS-Stellung gebracht. Als Folge da-

von wird die Spule 7 3 aberregt bzw. nicht mehr erregt, und das Wege-Steuerventil 26 wird derart betätigt, daß das Innere des Balgs 24 zur Atmosphäre geöffnet wird. In diesem Moment bewegt sich folglich der Kolben 2 3 aufgrund der Federkraft der Druckfeder 71 nach unten und verschließt den Bypass-Kanal 14.

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Da das Strömungs-Steuerventil von kleiner Baugröße und von einfacher Konstruktion ist, ist es erfindungsgemäß möglich, die Zuverlässigkeit des Strömungs-Steuerventils zu verbessern, wobei der zusätzliche Vorteil erzielt wird, daß das Strömungs-Steuerventil einfach im Zylinderkopf untergebracht werden kann, selbst wenn der Zylinderkopf nur einen kleinen Raum an seiner oberen Stirnfläche zur Verfügung stellen kann. Ferner kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die normalerweise in einer herkömmlichen Brennkraftmaschine vorhandene Schmierölpumpe und die ebenfalls normalerweise in einer herkömmlichen Brennkraftmaschine vorhandene Ansaugleitung, jeweils als Leistungsquelle zur Betätigung des Balges herangezogen werden. Die Erfindung führt somit zu dem Vorteil, daß für di'e Betätigung des Balges keine neue andere Leistungsquelle bzw. Energiequelle notwendig wird. Da der Kolben ferner aus dem Bypass-Kanal vollkommen zurück- bzw. herausgezogen ist, wenn die Brennkraftmaschine unter großer Belastung bei hoher Drehzahl betrieben wird, ist es möglich, den Strömungswiderstand des Bypass-Kanals zu reduzieren, wenn das Strömungs-Steuerventil öffnet;

Die Erfindung schafft somit einen schnecken- bzw. spiralförmigen Einlaß- bzw. Ansaugkanal, der einen um ein Einlaßventil herum ausgebildeten Spiralabschnitt und einen im wesentlichen geradlinigen Eintrittskanalabschnitt aufweist, der tangential mit dem Spiralabschnitt verbunden ist. Vom Eintrittskanalabschnitt zweigt ein Bypass-Kanal ab, der mit dem Spiralabschnitt verbunden ist. Im Bypass-Kanal ist ein Strömungs-Steuerventil angeordnet, das durch eine Balgeinrichtung betätigt wird. Das Strömungs-Steuerventil ist geöffnet, wenn die in den Zylinder der Brennkraftmaschine strömende bzw. gespeiste Luftmenge

über einen vorbestimmten Wert ansteigt. 35

Claims

TcnTirc — Ri'iui ιμλ — ICi μ mc Patentanwälte und

EDTKE DUHLING IVlNNE Vertreter beim EPA

/■% r% f\ Dipl.-Ing. H.Tiedtke M

«RUPE - PELLMANN - «RAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

O Z Z k Z k 4 Bavariaring 4, Postfach 20 2403

8000 München 2

Tel.: 089-5396

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

29. Juni 1982 DE 2276 / case TYT-3541-DE

Patentansprüche

Einrichtung zur Steuerung der Strömung in einem ^ schnecken- bzw. spiralförmig geformten Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei der Einlaßkanal einen um ein Einlaßventil herum ausgebildeten Spiralabschnitt und einen im wesentlichen geradlinig verlaufenden Eintrittskanalabschnitt aufweist, der tangential mit dem Spiralabschnitt in Verbindung steht,und einen Spiralen-Endabschnitt bzw. -Auslaufabschnitt besitzt, gekennzeichnet
durch

einen Bypass-Kanal (14), der vom Eintrittskanalabschnitt (A) abgezweigt und mit dem Spiralen-Endabschnitt (C) des Spiralabschnittes (B) verbunden ist;

ein normalerweise geschlossenes Strömungs-Steuerventil (18), das zur Steuerung der Strömungsquerschnittsfläche des Bypass-Kanals (14) quer zu diesem und in diesen bewegbar ist, wobei das Strömungs-Steuerventil (18) in sich eine Balgeinrichtung (24) aufweist und durch diese betätigt wird; und

Dresdner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) KIo. 508 941 Postacheck (München) Kto. 670-43-804

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eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Balgeinrichtung (2 4) in Abhängigkeit von der Veränderung der in den Einlaßkanal (6) gespeisten Luftmenge, um das Strömungs-Steuerventil (18) zu öffnen, wenn diese Luftmenge über einen vorbestimmten Wert ansteigt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der Eintrittskanalabschnitt (A) ein vom Spiralabschnitt (B) am weitesten entfernt gelegenes Eintrittsöffnungsende besitzt, und daß der Bypass-Kanal (14) eine Eintrittsöffnung (15) aufweist, die zum Eintrittskanalabschnitt (A) an einer Stelle offen ist, die nahe dem Eintrittsöffnungsende liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß der Eintrittskanalabschnitt (A) eine obere Wand (13), eine bodenseitige Wand, eine erste Seitenwand (9), die nahe dem Einlaßventil (5) liegt,und eine zweite Seitenwand (12) aufweist, die dem Einlaßventil (5) abgewandt verläuft, daß die erste Seitenwand (9) einen nahe dem Spiralabschnitt (B) befindlichen nach unten geneigten Abschnitt (9a) und einen nahe dem Eintrittsöffnungsende befindlichen, im wesentlichen vertikalen Abschnitt (9) aufweist, und daß die Eintrittsöffnung (15) des Bypass-Kanals (14) in diesem vertikal verlaufenden Abschnitt (9) ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaßkanal (6) eine Ventilführung (10) aufweist, die von einer oberen Wand (13) des Spiralabschnittes (B) in diesen vorsteht und eine in Umfangs- ° richtung verlaufende Wand besitzt, wobei der nach un-

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ten geneigte Abschnitt (9a) tangential mit der in Umfangsrichtung verlaufenden Wand (11) der Ventilführung (10) verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der Bypass-Kanal (14) eine Austrittsöffnung (16) besitzt, die an einer Stelle nahe der oberen Deckwand

(13) des Spiralabschnittes (B) in diesen mündet. 10
6. Einrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß die obere Deckwand (13) des Spiralabschnittes (B) am Spiralen-End- bzw. Auslaufabschnitt (C) einen steil ° geneigten Wandabschnitt (D) besitzt, und daß die Austrittsöffnung (16) des Bypass-Kanals (14) nahe dem steil geneigten Wandabschnitt (D) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß das Strömungs-Steuerventil (18) einen federvorgespannten Kolben (2 3) aufweist, der quer zum Bypass-Kanal (14) in diesen hinein bewegbar und durch die

Balgeinrichtung (24) betätigbar ist. 25
8. Einrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungs-Steuerventil (18) eine ortsfest eingebaute hohle Hülse (21) aufweist, die sich durch den 30

Bypass-Kanal (14) hindurch erstreckt und ein Paar von Öffnungen (19, 20) besitzt, die mit dem Bypass-Kanal

(14) fluchtend ausgerichtet sind, wobei der Kolben (23) in der hohlen Hülse (21) derart eingesetzt ist, daß er zur Abdeckung oder zur Aufdeckung der Öffnungen (19, 20) gleitend verschiebbar ist.

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9. Einrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (2 3) Tassen- bzw. Becherform aufweist und die Balgeinrichtung (24) in dem Kolben (23) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung eine Druckquelle (27), eine Stelleinrichtung (40), die in Abhängigkeit von der Änderung der in den Ansaugkanal (6) eingespeisten Luftmenge betätigt wird, und ein Wege-Steuerventil (26) aufweist, das durch die Stelleinrichtung (40) betätigt wird, um wahlweise das Innere der Balgeinrichtung (24) entweder mit der Druckquelle (2 7) oder mit der Atmosphäre zu verbinden.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (27) eine Schmierölpumpe ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet , daß die Stelleinrichtung (40 bis 51) eine Unterdruckkam_mer (44), eine mit dem Wege-Steuerventil (26) verbundene und in Abhängigkeit von der Änderung des Unterdruckniveaus in der Unterdruckkammer (44) betätigte Membran (41) und eine Steuereinrichtung (48 bis 51) aufweist, die einerseits das Niveau des Unterdrucks

in der Unterdruckkammer (44) auf dem Wert des im Einlaßkanal (6,47) erzeugten maximalen Unterdrucks aufrechterhält, wenn die in den Einlaßkanal (6, 47) eingespeiste Luftmenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und die andererseits die Unterdruckkammer (44) mit der Atmosphäre verbindet, wenn diese Luftmenge den vorbestimmten Wert übersteigt.

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13. Einrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung ein Rückschlagventil (49), das zwischen der Ansaugleitung (47) und der Unterdruckkammer (44) angeordnet ist, um nur das Ausströmen von Luft aus der Unterdruckkammer (44) zu erlauben, und ein Steuerventil (51) aufweist, um die Strömungsmittelverbindung zwischen der Unterdruckkammer (44) und der Atmosphäre derart zu steuern, daß die Unterdruckkammer (44) mit der Atmosphäre verbunden wird, wenn die Luftmenge den vorbestimmten Wert übersteigt.
14. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet , daß' die Brennkraftmaschine einen Vergaser (46) besitzt, der mit dem Einlaßkanal (6, 47) verbunden ist und einen Venturiabschnitt (62) aufweist, wobei das Steuerventil (51) in Abhängigkeit von einer Veränderung des Pegels bzw. Niveaus des in dem Venturiabschnitt (62) erzeugten Unterdrucks betätigt wird.
15. Einrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet ,

daß das Steuerventil (51) einen Ventilkörper (58) zur Steuerung der Strömungsmittelverbindung zwischen der Unterdruckkammer (44) und der Atmosphäre, einen mit dem Venturiabschnitt (62) in Verbindung stehenden Unterdruckhohlraum (5 3) und eine Membran (52) aufweist, die mit dem Ventilkörper (58) verbunden und in Abhängig- ^O keit von einer Veränderung des Niveaus des im Unterdruckhohlraum (53) herrschenden Unterdrucks betätigbar ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet

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daß die Betätigungseinrichtung eine Unterdruckquelle (70, 47), eine in Abhängigkeit von der Änderung der in den Einlaßkanal (6) eingespeisten Luftmenge betätigte Stelleinrichtung (73, 74) und ein Wege-Steuerventil (26) aufweist, das durch die Stelleinrichtung (73, 74) betätigbar ist, um wahlweise das Innere der Balgeinrichtung (24) mit der Unterdruckquelle (70) . oder mit der Atmosphäre zu verbinden.
17. Einrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet , daß die Unterdruckquelle (70) einen über ein Rückschlagventil (49) mit dem Einlaßkanal (6, 47) in Verbindung stehenden Unterdruck-Speicherbehälter (70)

¹^ aufweist, um das Unterdruckniveau im Unterdruck-Speicherbehälter (70) auf dem Maximalwert des Unterdrucks zu halten, der im Einlaß- bzw. Ansaugkanal (6) erzeugt worden ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet , daß die Stelleinrichtung einen in Abhängigkeit von der Veränderung der in den Einlaßkanal (6, 47) eingespeisten Luftmenge betätigten Schalter (74) und ein in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Schalters (74) betätigtes und das Wege-Steuerventil (26) betätigendes Solenoid (73) aufweist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkraftmaschine einen mit dem Einlaßkanal (6) in Verbindung stehenden und einen Ventüriabschnitt (62) aufweisenden Vergaser (46) aufweist, und daß der

Schalter (74) in Abhängigkeit von einer Veränderung 35

des Pegels bzw. Niveaus des in dem Ventüriabschnitt.

(62) erzeugten Unterdrucks betätigbar ist bzw. betätigt wird.