DE3429414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lufteinlaßsystem für einen Ver­ brennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 ge­ führt wird. Daher tritt das Problem auf, daß bei langsamlaufen­ dem Motor der Lader der Strömung der zugeführten Luft einen beträchtlichen Widerstand entgegensetzt. In den üblichen Lader­ motoren tritt ferner das Problem auf, daß die zugeführte Luft erwärmt und dadurch die Frischladung entsprechend vermindert wird.

Ein Lufteinlaßsystem, wie es aus der DE 32 46 855 A1 bekannt ist, erlaubt eine Steuerung bzw. Veränderung des Einlaßbeginns der Ladeluft in den Motor, nicht jedoch eine Veränderung des Durchlaßzeitraums.

Ein gattungsgemäßes Lufteinlaßsystem für einen Verbrennungsmotor, das eine Veränderung sowohl des Einlaßbeginns als auch des Durchlaß­ zeitraums erlaubt, ist aus der JP 55-1 37 318 A2 bekannt. Die zeitliche Steuerung erlaubt dabei mittels eines Fliehkraftreglers, der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl den Drehschieber eines Zeitsteuerventils axial verschiebt. Dadurch kommt, je nach der Motordrehzahl, jeweils ein anderer axialer Bereich des Drehschiebers in Eingriff. Da sich die Größe der Öffnungen in dem Drehschieber in axialer Richtung dieses Drehschiebers verändert, wird mit zunehmender Motordrehzahl sowohl eine Vorverlegung des Öffnungszeitpunkts als auch eine Verlängerung des Durchlaßzeitraums erreicht. Die bei dem vorbekannten Luft­ einlaßsystem erforderliche Axialbewegung bringt jedoch einen komplizierten Aufbau der gesamten Vorrichtung mit sich. Wei­ terhin sind der Genauigkeit der Steuerung Grenzen gesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lufteinlaßsystem für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 hinsichtlich seines Aufbaus und der Genauigkeit der Steuerung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei langsamlaufendem Verbrennungsmotor befindet sich der Absperr­ körper in der Schließstellung. Dadurch ist der mit Bezug auf die Drehrichtung des Drehschiebers von diesem überfahrene erste Durchlaß geschlossen, so daß der Einlaßbeginn nicht vorverlegt ist und der Einlaßzeitraum nicht verlängert ist. Bei hoher Drehzahl wird der erste Durchlaß durch den Absperr­ körper mittels des Stelltriebs geöffnet, wodurch der Einlaß­ beginn vorverlegt und der Einlaßzeitraum insgesamt verlängert wird. Der Absperrkörper muß lediglich eine Drehbewegung und nicht sowohl eine Drehbewegung als auch eine Axialbewegung ausführen. Aufgrund dieses einfachen Aufbaus kann der Erfin­ dungsgegenstand mit hoher Präzision betrieben werden.

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf das Lufteinlaß­ system eines Ladermotors anwendbar, der einen Haupteinlaßkanal und einen Ladeluftkanal besitzt. In einem derartigen Lufteinlaß­ system werden das Zeitsteuerventil und die Durchlässe in dem Ladeluftkanal angeordnet, der einen Lader enthält. In diesem Fall kann das Zeitsteuerventil nach dem Haupteinlaßventil geöff­ net werden, welches den Haupteinlaßkanal mit dem Brennraum ver­ bindet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch einen Ladermotor mit einem Lufteinlaß­ system nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 schaubildlich das Zeitsteuerventil der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform,

Fig. 3 im Querschnitt das Zeitsteuerventil,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV in Fig. 3 und

Fig. 5(a) und 5(b) Diagramme zur Erläuterung der Ventile des Lufteinlaßsystems.

Der in der Fig. 1 gezeigte Verbrennungsmotor 1 besitzt einen Brennraum 3 und einen Haupt­ einlaßkanal 4, der von einem Luftfilter 2 zu dem Brennraum 3 geführt und einen Vergaser 6 enthält. Zwischen dem Haupteinlaß­ kanal 4 und dem Brennraum 3 ist ein Haupteinlaßventil 7 vorgese­ hen. 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 10 ein Zeitsteuerventil 9 vorgesehen. Der Motor 1 besitzt außerdem einen Auspuffkanal 11, der mit dem Brennraum 3 durch ein Auslaß­ ventil 12 verbunden ist. Das Zeitsteuerventil 9 wird von der Kurbelwelle 13 des Motors über einen Zeitsteuerriemen 14 synchron mit der Kurbelwelle 13 angetrieben.

Gemäß der Fig. 2 besitzt das Zeitsteuerventil 9 ein zylindri­ sches 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 15 ist ein Luftansauggehäuse 18 vorgesehen, das eine Einlaßöffnung 19 besitzt.

Gemäß den Fig. 3 und 4 enthält das Gehäuse 15 einen hohlen, zylin­ drischen Drehschieber 20, an dessen einem Ende die vorgenannte Antriebswelle 16 befestigt ist. Mit dem anderen Ende des Dreh­ schiebers 20 ist ein Wellenstummel 21 verbunden, der in einem Lager 22 in einer Endkappe 18 a des Luftansauggehäuses 18 gela­ gert ist. Der Drehschieber 20 ist in einem von dem Luftansaug­ gehäuse 18 umgebenen Endteil mit mehreren in der Umfangsrichtung in Abständen voreinander angeordneten Öffnungen 20 a verbunden, die die Einlaßöffnung 19 mit dem Hohlraum 20 b im Innern des Dreh­ schiebers 20 verbinden.

In dem Gehäuse 15 ist ein Durchlaß 23 ausgebildet, der in den stromabwärtigen Teil des Ladeluftkanals 5 mündet. Der Dreh­ schieber 20 besitzt einen zylindrischen Mantel, in dem eine Austrittsöffnung 20 c ausgebildet ist, die zyklisch mit dem Durchlaß 23 in Verbindung bringbar ist. Wenn das Zeitsteuer­ ventil 9 für einen Mehrzylindermotor bestimmt ist, sind mehrere derartige Austrittsöffnungen 20 c und Durchlässe 23 vorgesehen, deren Anzahl der Zylinderzahl des Motors entspricht. Gemäß der Fig. 4 ist der Drehschieber 20 an einem Ende im Bereich der Eintrittsöffnungen 20 a mit einem Führungselement 20 d versehen, das dazu dient, die durch die Öffnung 20 a einströmende Luft axial zu der Austrittsöffnung hinzuführen.

Gemäß der Fig. 3 ist das Gehäuse 15 an dem Durchlaß 23 mit einer Trennwand 24 ausgebildet, die an einem dem Drehschieber 20 be­ nachbarten Teil angeordnet ist und sich in dessen axialer Rich­ tung erstreckt und den Durchlaß 23 in zwei Durchlässe 23 a und 23 b unterteilt. Von der Kurbelwelle 13 des Motors wird der Dreh­ schieber 20 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung an­ getrieben. In dieser Drehrichtung des Drehschiebers 20 gesehen ist der Durchlaß 23 stromauf des Durchlasses 23 b angeordnet. In dem Durchlaß 23 a ist ein als Drehschieber ausgebildeter Absperrkörper 25 angeordnet, der zwischen einer mit ausgezogenen Linien dargestellten Schließ­ stellung und einer strichpunktiert angedeuteten offenen Stel­ lung bewegbar ist. Der Absperrkörper 25 ist mit einem Betäti­ gungslenker 29 verbunden, der durch ein Gestänge 28 mit einem druckmittelbetriebenen Stellantrieb 26 verbunden ist. Dieser besitzt ein Gehäuse 26 c und eine in diesem angeordnete Membran 26 a, die das Gehäuse 26 c in eine Druckkammer 26 d und eine Entlüftungskammer 26 e unterteilt. Die Druckkammer 26 d ist über ein Rohr 27 mit dem Auspuffkanal 11 verbunden und daher mit dem Abgasdruck beauf­ schlagt. Die Entlüftungskammer 26 e ist zur Atmosphäre hin offen und daher mit dem atmosphärischen Druck beaufschlagt. Mit der Membran 26 a ist eine Stange 26 b verbunden, die sich durch die Kammer 26 e auswärts erstreckt und mit dem Gestänge 28 verbunden ist. In der Kammer 26 e ist eine Feder 26 f angeordnet, die die Membran 26 a zu der Druckkammer 26 d hin zu bewegen trachtet. In dieser Anordnung wird der Absperrkörper 25 in seine Offenstel­ lung bewegt, wenn der Abgasdruck einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Die Bewegung des Absperrkörpers 25 erfolgt derart, daß eine Verringerung des Strömungsquerschnitts des ersten Durchlasses 23 a an der in Drehrichtung des Drehschiebers vordersten Stelle dieses Durchlasses beginnt.

Im Betrieb tritt die Ladung in den Brennraum 3 durch das Haupt­ einlaßventil 7 ein, dessen zeitliche Steuerung in der Fig. 5 dargestellt ist. Das Hilfseinlaßventil 10 wird gegen Ende des Einlaßhubes geöffnet und nach dem Haupteinlaßventil 7 geschlos­ sen; dies ist in der Fig. 5 gestrichelt angedeutet. Bei langsam­ laufendem Motor ist der Abgasdruck niedrig, so daß der Absperr­ körper 25 geschlossen bleibt. Infolgedessen wird die Strömung durch das Zeitsteuerventil 9 erst später freigegeben, wie dies durch die schraffierte Fläche in der Fig. 5(a) angedeutet ist. Jetzt tritt die Ladeluft gegen Ende des Einlaßhubes in den Brennraum 3 ein. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Zeitsteuer­ ventils 9 wird das Haupteinlaßventil 7 geschlossen, so daß die Ladeluft nicht in den Haupteinlaßkanal 4 zurückströmen kann.

Bei schnellaufendem Motor ist der Abgasdruck hoch, so daß der Stelltrieb 26 den Absperrkörper 25 in seine Offenstellung bewegt. Jetzt wird das Zeitsteuerventil 9 früher und weiter aufgesteuert, so daß es auch bei einer hohen Drehzahl des Dreh­ schiebers 20 während eines genügend langen Zeitraums aufgesteuert bleibt. Dabei verhindert das Hilfseinlaßventil 10 ein Rück­ strömen des Verbrennungsgases in den Kanal 5 während des Arbeits­ hubes. Natürlich kann man mit zwei oder mehreren Trennwänden 24 den Durchlaß 23 in mehr als zwei Durchlässe unterteilen und in diesem Fall den Durchlaßzeitraum des Zeitsteuerventils stufen­ weise verändern.

Claims (5)

1. Lufteinlaßsystem für einen Verbrennungsmotor, mit einem Einlaßkanal, der insbesondere ein parallel zu einem Haupt­ einlaßkanal geschalteter Ladeluftkanal eines aufgeladenen Verbrennungsmotors ist, mit einem im Einlaßkanal angeord­ neten Zeitsteuerventil mit einem rotierenden Drehschieber als steuerungsaktivem Ventilteil, wobei der Drehschieber eine Eintrittsöffnung, die mit dem stromaufwärtigen Teil des Einlaßkanals in Verbindung steht, und eine Austritts­ öffnung besitzt, die mit der Eintrittsöffnung über einen Durchlaß im Drehschieber in Verbindung steht und über die Eintrittsöffnung und den Durchlaß bei der Drehung des Drehschiebers periodisch mit dem stromabwärti­ gen Teil des Einlaßkanals in Verbindung gelangt, wobei die Luftströmung durch den Einlaßkanal bezüglich ihrer Menge und ihres Durchlaßzeitraums beeinflußbar ist in dem Sinne, daß bei niedrigeren Motordrehzahlen über einen kleinen Strömungsquerschnitt eine entsprechend kleinere Luftmenge später und bei höheren Motordrehzahlen über einen großen Strömungsquerschnitt eine entsprechend größere Luftmenge früher - jeweils vor dem unteren Totpunkt - zum Brennraum des Verbrennungsmotors gesteuert wird und diese Steuerung von einem Stelltrieb aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (5) unmittelbar stromab des Zeitsteuer­ ventils (9) in mindestens zwei Durchlässe (23 a, 23 b) zum Zusammenwirken mit der Austrittsöffnung (20 c) des Dreh­ schiebers (20) aufgegliedert ist und daß in dem mit Bezug auf die Drehrichtung des Drehschiebers (20) von diesem überfahrenen ersten Durchlaß (23 a) ein Absperrkörper (25) angeordnet ist, der vom Stelltrieb (26) zwischen einer Schließ- und Offenstellung bewegbar ist und der mit der Verringerung des Strömungsquerschnitts des ersten Durch­ lasses (23 a) an der in Drehrichtung des Drehschiebers (20) vordersten Stelle dieses Durchlasses beginnt.

2. Lufteinlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (20) des Zeitsteuerventils (9) zylin­ drisch und hohl ist und die darin ausgebildete Eintritts- (20 a) und Austrittsöffnung (20 c) axial gegeneinander ver­ setzt sind und daß der Drehschieber (20) in einem der Ein­ trittsöffnung (20 a) benachbarten Endteil mit einem Führungs­ element (20 d) versehen ist, das dazu dient, durch die Eintritts­ öffnung (20 a) einströmendes Gas zu der Austrittsöffnung (20 c) hinzuführen.

3. Lufteinlaßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Absperrkörper (25) als Drehschieber aus­ gebildet ist.

4. Lufteinlaßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Öffnung des ersten Durchlasses (23 a) von der Motordrehzahl abhängig ist.

5. Lufteinlaßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stelltrieb (26) mit dem Abgasdruck des Verbrennungsmotors beaufschlagt ist.