DE3429414A1 - Lufteinlasssystem fuer verbrennungsmotoren - Google Patents
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Description
MAZDA MOTOR CORPORATION Aki-gun, Hiroshima-ken (Japan)
Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft ein Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren, insbesondere ein Lufteinlaßsystem
mit einem Einlaßkanal/ in dem ein Zeitsteuer-Drehschieber zum periodischen Aufsteuern des Einlaßkanals vorgesehen
ist.
In der Automobilindustrie werden häufig Ladermotoren verwendet/ in denen Ladeluft von einem Lader in
Brennräume gedrückt wird/ um die Frischladung und mit ihr die Ausgangsleistung des Motors zu vergrößern.
Derartige Ladermotoren sind im allgemeinen so ausgebildet, daß die zugeführte Luftmenge durch den Lader geführt
wird. Daher tritt das Problem auf, daß bei langsamlaufendem
Motor der Lader der Strömung der zugeführten Luft einen beträchtlichen Widerstand entgegensetzt. In den üblichen
Ladermotoren tritt ferner das Problem auf, daß die zugeführte Luft erwärmt und dadurch die Frischladung
entsprechend vermindert wird.
Angesichts der vorstehend erläuterten Probleme enthält die am 13. Dezember 1979 eingereichte und als
Offenlegungsschrift 56-85522 offengelegte japanische Patentanmeldung 54-162363 den Vorschlag, außer einem
Haupteinlaßkanal einen eigenen Ladeluftkanal vorzusehen und nur in diesem einen Lader anzuordnen, so daß nur
ein Teil der zugeführten Luft dem Brennraum unter einem Überdruck zugeführt wird. Damit die Ladeluft nicht in
den Haupteinlaßkanal zurückströmen kann, ist der
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Ladeluftkanal mit einem Zeitsteuerventil versehen, das einen Eintritt der Ladeluft in den Brennraum nur
gegen Ende des Einlaßhubes gestattet. Gemäß den Angaben in der japanischen Patentschrift ist das Zextsteuerventil
ein Drehschieber/ der einen mit der Drehbewegung des Motors synchronen Drehantrieb erhält. Es wird angenommen/
daß der Drehschieber den Vorteil hat, daß er einfach ausgebildet ist. Er hat jedoch den Nachteil/ daß bei
einer Erhöhung der Drehzahl des Motors der Drehschieber nur für kürzere Zeit aufgesteuert wird/ so daß bei
sehne!laufendem Motor eine Zuführung der gewünschten
Luftmenge nicht möglich ist.
Die am 12. April 1979 eingereichte und als Offenlegungsschrift 55-137314 offengelegte japanischen
Patentanmeldung 54-45086 enthält den Vorschlag, den Ladeluftkanal mit einem Zeitsteuerventil in Form eines
Tellerventils zu versehen, das von einer Zeitsteuernocke betätigt wird. Diese Zeitsteuernocke wird von einer
Zeitsteuereinrichtung derart betätigt/ daß bei sehneHäufendem Motor das Ventil früher aufgesteuert
wird als bei langsamlaufendem Motor. Es wird angenommen., daß mit Hilfe des in dieser japanischen Patentanmeldung
beschriebenen Mechanismus das Ventil bei sehneHäufendem
Motor für längere Zeit aufgesteuert werden kann. Ein Nachteil dieses Mechanismus besteht jedoch darin/ daß
eine komplizierte Zeitsteuereinrichtung erforderlich ist/ so daß der Mechanismus aufwendig und unzuverlässig
ist.
In der am 16. Februar 1982 ausgegebenen US-PS 4 315 (T. Tadokoro et al) ist ein Kreiskolbenmotor beschrieben,
der außer dem Hauptlufteinlaßkanal einen Ladeluftkanal besitzt. Diese beiden Kanäle münden in den Arbeitsraum
über je eine in einem Gehäuseseitenteil ausgebildete Einlaßöffnung. Der Ladeluftkanal ist mit einem
Zeitsteuerventil versehen, dessen zeitliche Steuerung
mittels eines Fliehkraftreglers erfolgt. In dem in der US-PS angegebenen Mechanismus wird die Verbindung
zwischen dem Ladeluftkanal und dem Arbeitsraum durch das Zeitsteuerventil aufgesteuert und wird diese
Verbindung an den Einlaßöffnungen geschlossen, so daß der Zeitraum, für den der Ladeluftkanal mit.dem
Arbeitsraum verbunden ist, in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors veränderbar ist. Dabei ist jedoch
ebenfalls eine Fliehkraft-Zeitsteuereinrichtung erforderlich/ die einen komplizierten Aufbau hat.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines für einen aufgeladenen Motor bestimmten
Lufteinlaßsystem mit einem Zeitsteuer-Drehschieber dessen Durchlaßzeitraum veränderbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines für einen Verbrennungsmotor bestimmten
Lufteinlaßsystems mit einem Ladeluftkanal, in dem ein Zeitsteuer-Drehschieber angeordnet ist, das einfach
ausgebildet und für einen veränderbaren Zeitraum aufsteuerbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, für ein Aufladesystem eines Verbrennungsmotors ein
Zeitsteuerventil zu schaffen, das für einen veränderbaren Zeitraum aufsteuerbar ist und sich durch eine einfache
Konstruktion und einen geringen Aufwand auszeichnet.
In einem für einen Verbrennungsmotor bestimmten Lufteinlaßsystem mit einem Einlaßkanal, einem rotierenden
Zeitsteuer-Drehschieber, der in dem Einlaßkanal vorgesehen ist und dessen Küken eine Eintrittsöffnung besitzt, die
mit einem stromaufwärtigen Teil des Einlaßkanals in Verbindung steht, und eine Austrittsöffnung, die mit
der Eintrittsöffnung durch einen in dem Küken ausgebildeten Durchlaß in Verbindung steht, ferner eine Einrichtung zum
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Drehen des Kükens, wobei die AustrittsÖffnung so
angeordnet ist, daß sie bei der Drehung des Kükens periodisch mit einem stromabwärtigen Teil des
Einlaßkanals in Verbindung gelangt, werden diese und weitere Aufgaben gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß in dem stromabwärtigen Teil des Einlaßkanals eine Durchlaßanordnung vorgesehen ist, die zum Zusammenwirken
mit dem Durchlaß des Kükens geeignet ist und mindestens zwei Öffnungen besitzt, die so angeordnet sind, daß
eine dieser Öffnungen vor der anderen mit der Austrittsöffnung in Verbindung gelangt, und der genannten
einen Öffnung ein Absperrkörper zugeordnet ist, der zwischen einer Schließ- und einer Offenstellung bewegbar
ist, und daß ein Stelltrieb vorgesehen ist, der zum Verändern des Durchlaßzeitraums des Zeitsteuer-Drehschiebers
durch Betätigen des Absperrkörpers geeignet ist.
Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf das Lufteinlaßsystem eines Ladermotors anwendbar, der einen
Haupteinlaßkanal und einen Ladeluftkanal besitzt. In einem derartigen Lufteinlaßsystem werden der vorgenannte
Zeitsteuer-Drehschieber und die Durchlaßanordnung in dem Ladeluftkanal angeordnet, der einen Lader enthält. In
diesem Fall kann der Zeitsteuer-Drehschieber nach dem Haupteinlaßventil geöffnet werden, das den Haupteinlaßkanal
mit dem Brennraum verbindet.
Die vorstehend angegebenen und weitere Aufgaben und
Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform hervor,
die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt
Figur 1 schematisch einen Ladermotor mit einem Lufteinlaßsystem nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 schaubildlich den Zeitsteuer-Drehschieber der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform,
Figur 3 im Querschnitt den Zeitsteuer-Drehschieber, und Figur 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Figur 3,
Figuren 5(a) und 5 (b) sind Diagramme zur Erläuterung
der Ventile des Lufteinlaßsystems.
Der in den Zeichnungen, insbesondere in der Figur 1,
gezeigte Motor 1 besitzt einen Brennraum 3 und einen Haupteinlaßkanal 4, der von einem Luftfilter 2 zu dem
Brennraum 3 führt und einen Vergaser 6 enthält. Zwischen dem Haupteinlaßkanal 4 und dem Brennraum 3 ist ein
Haupteinlaßventil 7 vorgesehen. Außer dem Haupteinlaßkanal 4 ist ein Ladeluftkanal 5 vorgesehen., der einen Lader 8
enthält und durch ein Hilfseinlaßventil 10 mit dem
Brennraum 3 verbunden ist. In dem Ladeluftkanal 5 ist ferner zwischen dem Lader 8 und dem Hilfseinlaßventil
ein Zeitsteuer-Drehschieber 9 vorgesehen. Der Motor 1 besitzt außerdem einen Auspuffkanal 11, der mit dem
Brennraum 3 durch ein Auslaßventil 12 verbunden ist. Der Zeitsteuer-Drehschieber 9 wird von der Kurbelwelle
des Motors über einen Zeitsteuerriemen 14 synchron mit
der Kurbelwelle 13 angetrieben.
Gemäß der Figur 2 besitzt der Zeitsteuer-Drehschieber ein zylindrisches Gehäuse 15 und eine Antriebswelle 16/
die sich am einen Ende des Gehäuses 15 axial aus diesem heraus erstreckt. Auf der Antriebswelle 16 ist eine
Riemenscheibe 17 befestigt/ um die der vorgenannte Riemen 14 herumgeführt ist. Am anderen Ende des Gehäuses
ist ein Luftansauggehäuse 18 vorgesehen, das eine Einlaßöffnung 19 besitzt.
Gemäß den Figuren 3 und 4 enthält das Gehäuse 15 ein hohles/ zylindrisches Küken 20/ an dessen einem Ende
die vorgenannte Antriebswelle 16 befestigt ist. Mit dem
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anderen Ende des Kükens 2 0 ist ein WeIlenstummel 21
verbunden/ der in einem Lager 22 in einer Endkappe 18a
des Luftansauggehäuses 18 gelagert ist. Das Küken 20 ist in einem von dem Luftansauggehäuse 18 umgebenen
Endteil mit mehreren in der Umfangsrichtung in Abständen
voreinander angeordneten öffnungen 20a verbunden/ die
die Einlaßöffnung 19 mit dem Hohlraum 20b in Innern des Kükens 20 verbinden.
In dem Gehäuse 15 ist ein Durchlaß 23 ausgebildet/ der in den stromabwärtigen Teil des Ladeluftkanals 5 mündet.
Das Küken 20 besitzt einen zylindrischen Mantel, in dem eine Austrittsöffnung 20c ausgebildet ist/ die zyklisch
mit dem Durchlaß 2 3 in Verbindung bringbar ist. Wenn der Zeitsteuer-Drehschieber 9 für einen Mehrzylindermotor
bestimmt ist, sind mehrere derartige Austrittsöffnungen 20c und Durchlässe 23 vorgesehen, deren Anzahl der
Zylinderzahl des Motors entspricht. Gemäß der Figur 4 ist das Küken 20 an einem Ende im Bereich der
Eintrittsöffnungen 20a mit einem Führungselement 2Od
versehen^ das dazu dient/ die durch die öffnung 20a
einströmende Luft axial zu der Austrittsöffnung hinzuführen,
Gemäß der Figur 3 ist das Gehäuse 15 an dem Durchlaß 23 mit einer Trennwand 24 ausgebildet/ die an einem dem
Küken 20 benachbarten Teil angeordnet ist und sich in dessen axialer Richtung erstreckt und den Durchlaß 23
in zwei Segmente 23a und 23b unterteilt. Von der Kurbelwelle 13 des Motors wird das Küken 20 in der durch
den Pfeil A angedeuteten Richtung angetrieben. In dieser Drehrichtung des Kükens 20 gesehen ist das Durchlaßsegment
23a stromauf des Durchlaßsegments 23b angeordnet. In dem Durchlaßsegment 23a ist ein Absperr-Drehschieber 25
angeordnet, der zwischen einer mit ausgezogenen Linien dargestellten Schließstellung und einer strickpunktiert
angedeuteten, offenen Stellung bewegbar ist. Der
Drehschieber 25 ist mit einem Betätigungslenker 29
verbunden/ der durch ein Gestänge 28 mit einem pneumatischen Stelltrieb 26 verbunden ist. Dieser
besitzt ein Gehäuse 26c und eine in diesem angeordnete Membran 26a, die das Gehäuse 26c in eine Druckkammer 26d
und eine Entlüftungskammer 26e unterteilt. Die Druckkammer 26d ist über ein Rohr 27 mit dem
Auspuffkanal 11 verbunden und daher mit dem Abgasdruck
beaufschlagt. Die Entlüftungskammer 26e ist zur Atmosphäre hin offen und daher mit dem atmosphärischen
Druck beaufschlagt. Mit der Membran 26a ist eine Stange 26b verbunden, die sich durch die Kammer 26e auswärts
erstreckt und mit dem Gestänge 28 verbunden ist. In der Kammer 26e ist eine Feder 26f angeordnet, die die
Membran 26a zu der Druckkammer 26d hin zu bewegen trachtet. In dieser Anordnung wird der Drehschieber 25
in seine Offenstellung bewegt, wenn der Abgasdruck einen vorherbestimmten Wert überschreitet.
Im Betrieb tritt die Ladung in den Brennraum 3 durch das Haupteinlaßventil 7 ein, dessen zeitliche
Steuerung in der Figur 5 dargestellt ist. Das Hilfseinlaßventil 10 wird gegen Ende des Einlaßhubes
geöffnet und nach dem Haupteinlaßventil 10 geschlossen; dies ist in der Figur 5 gestrichelt angedeutet. Bei
langsamlaufendem Motor ist der Abgasdruck niedrig, so daß der Drehschieber 25 geschlossenbleibt. Infolgedessen
wird die Strömung durch den Drehschieber 9 erst später freigegeben, wie dies durch die schraffierte Fläche in
der Figur 5(a) angedeutet ist. Jetzt tritt die Ladeluft gegen Ende des Einlaßhubes in den Brennraum 3 ein.
Gleichzeitig mit dem öffnen des Zeitsteuer-Drehschiebers wird das Haupteinlaßventil 7 geschlossen, so daß die
Ladeluft nicht in den Haupteinlaßkanal 4 zurückströmen kann.
Bei sehneHäufendem Motor ist der Abgasdruck hoch,
so daß der Stelltrieb 26 den Drehschieber 25 in seine Offenstellung bewegt. Jetzt wird der Zeitsteuer-Drehschieber
früher und weiter aufgesteuert/ so daß auch bei einer hohen Drehzahl des Kükens 20 während eines genügend
langen Zeitraums aufgesteuert bleibt. Dabei verhindert das Hilfseinlaßventil 10 ein Rückströmen des
Verbrennungsgases in den Kanal 5 während des Arbeitshubes. Natürlich kann man mit zwei oder mehreren Trennwänden
den Durchlaß 23 in mehr als zwei Segmente unterteilen und in diesem Fall den Durchlaßzeitraum des
Zeitsteuer-Drehschiebers stufenweise verändern.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben,
auf dessen Einzelheiten die Erfindung jedoch in keiner Weise eingeschränkt ist, da das Ausführungsbeispiel im
Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden kann.
-4ft-
- Leerseite -
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHELufteinlaßsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Einlaßkanal, einem rotierenden Zeitsteuer-Drehschieber/ der in dem Einlaßkanal vorgesehen ist und dessen Küken eine Eintrittsöffnung besitzt, die mit einem stromaufwärtigen Teil des Einlaßkanals in Verbindung steht, und eine Austrittsöffnung, die mit der EintrittsÖffnung durch einen in dem Küken ausgebildeten Durchlaß in Verbindung steht, ferner eine Einrichtung zum Drehen des Kükens, wobei die Austrittsöffnung so angeordnet ist, daß sie bei der Drehung des Kükens periodisch mit einem stromabwärtigen Teil des Einlaßkanals in Verbindung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stromabwärtigen Teil des Einlaßkanals eine Durchlaßanordnung vorgesehen ist, die zum Zusammenwirken mit dem Durchlaß des Kükens geeignet ist und mindestens zwei Öffnungen besitzt, die so angeordnet sind, daß eine dieser Öffnungen vor der anderen mit der Austrittsöffnung in Verbindung gelangt, und der genannten einen Öffnung ein Absperrkörper zugeordnet ist, der zwischen einer Schließ- und einer Offenstellung bewegbar ist, und daß ein Stelltrieb vorgesehen ist, der zum Verändern des DurchlaßZeitraums des Zeitsteuer-Drehschiebers durch Betätigen des Absperrkörpers geeignet ist.
- 2. Lufteinlaßsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Haupteinlaßkanal, der zu einem Brennraum führt, einem Ladeluftkanal, der dem Brennraum führt, einem in dem Ladeluftkanal angeordneten Lader, einem in dem Ladeluftkanal angeordneten Zeitsteuer-Drehschieber, dessen Küken eine EintrittsÖffnung besitzt, die mit dem stromaufwärtigen Teil des Ladeluftkanals in Verbindung steht, und eine Austrittsöffnung, die mit der Eintrittsöffnung durch einen in dem Küken ausgebildeten Durchlaß in Verbindung steht, ferner mit einer Einrichtung zum mit der Drehbewegung des Motors synchronen Drehen desa 3A294UKükens/ wobei die Austrittsöffnung so angeordnet ist, daß sie bei rotierendem Küken periodisch mit dem stromabwärtigen Teil des Ladeluftkanals in Verbindung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stromabwärtigen Teil des Ladeluftkanals eine Durchlaßanordnung vorgesehen ist, die zum Zusammenwirken mit der Austrittsöffnung des Kükens geeignet ist und mindestens zwei öffnungen besitzt, die so angeordnet sind, daß eine dieser öffnungen vor der anderen mit der Austrittsöffnung in Verbindung gelangt/ und der genannten einen öffnung ein Absperrkörper zugeordnet ist, der zwischen einer Schließ- und einer Offenstellung bewegbar ist/ und daß ein Stelltrieb vorgesehen ist, der zum Verändern des Durchlaßzeitraums des Zeitsteuer-Drehschiebers durch Betätigen des Absperrkörpers geeignet ist.
- 3. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeluftkanal von dem Haupteinlaßkanal unabhängig ist und der Zeitsteuer-Drehschieber nach dem Haupteinlaßkanal aufgesteuert wird.
- 4. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß in dem Ladeluftkanal stromab des Zeitsteuer-Drehschiebers ein Hilfseinlaßventil vorgesehen ist/ das im wesentlichen denselben Durchlaßzeitraum hat wie der Zeitsteuer-Drehschieber in seiner Offenstellung befindendem Absperrkörper.
- 5. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1f dadurch gekennzeichnet, daß das Küken des Zeitsteuer-Drehschiebers zylindrisch und hohl ist und die darin ausgebildete Eintritts- und Austrittsöffnung axial gegeneinander versetzt sind und daß das Küken in einem der Eintrittsöffnung benachbarten Endteil mit einer Führung versehen ist, die dazu dient, durch die Eintrittsöffnung einströmendes Gas zu der Austrittsöffnung hinzuführen.
- 6. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkörper ein Drehschieber ist.
- 7. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stelltrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors arbeitet und den Absperrkörper bei schneilaufendem Motor in die Offenstellung und bei langsamlaufendem Motor in die Schließstellung bewegt.
- 8. Lufteinlaßsystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet/ daß der Stelltrieb einen pneumatischen Antrieb besitzt/ der mit dem Abgasdruck des Motors beaufschlagt ist.
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