DE3514327A1

DE3514327A1 - Einlasssystem fuer eine verbrennungskraftmaschine mit mehreren einlassventilen

Info

Publication number: DE3514327A1
Application number: DE19853514327
Authority: DE
Inventors: Yoshio Nagareyama Iwasa; Suehiro Yokohama Urabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-24
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1985-10-31
Also published as: US4612903A; JPS60224933A

Description

Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Einlaßventilen

Die Erfindung bezieht sich auf" eine Verbrennungskraftmaschine und im Speziellen auf ein Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine bei welcher jede Brennkammer mit dem Einlaßsystem über mehrere Einlaßventile in Verbindung steht.

Die japanische Offenlegungsschrift Sho-47-31724 schlägt ein Einlaßsystem vor, bei welchem jede Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Einlaßventil ausgestattet ist. Das erste Einlaßventil wird dabei um einiges vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslaßhubs geöffnet, so daß im Hinblick auf die Steuerung eines einzigen Auslaßventils eine relativ große Ventilüberdeckung auftritt. Der Zylinderkopf, in welchem die Ventile angeordnet sind, ist mit einem ersten Einlaßkanal versehen, welcher zu dem ersten Einlaßventil führt. Dieser Einlaßkanal ist mit einem Drossel- oder Drehklappenventil ausgestattet, welches dazu dient, die Verbindung zwischen einem an dem Zylinderkopf befestigten Einlaßkrümmer und dem ersten Einlaßventil zu unterbinden, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit niedrigen Drehzahlen läuft. Der Zylinderkopf ist weiterhin mit einem zweiten Einlaßkanal versehen, welcher von dem Einlaßkrümmer zu einem zweiten Einlaßventil führt. Das zweite Einlaßventil ist vorgesehen, um zu einem Zeitpunkt nahe dem oberen Totpunkt (TDC) des Auslaßhubs geöffnet zu werden. Der zweite Einlaßkanal ist nicht mit einem Strömungssteuerungsventil versehen und stellt somit eine ständige Verbindung zwischen dem Einlaßkrümmer und dem ersten Einlaßventil dar.

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35H327 Der Öffnungszeitpunkt des ersten Einlaßventils ist infolgedessen gewählt, um eine gute Ladecharakteristik zu erzielen, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit hohen Drehzahlen läuft, während das zweite Ventil eine geeignete Lade-

^ charakteristik erzeugt, wenn die Maschine unter niedriger Belastung und/oder niedrigen Drehzahlen, wie etwa im Leerlauf läuft.

Diese Anordnung leidet jedoch unter dem Nachteil, daß, da der erste Einlaßkanal sowohl bei einem Betrieb mit mittleren als auch mit höheren Drehzahlen verwendet wird und der zweite Einlaßkanal bei niedrigen, mittleren und hohen Drehzahlen zur Anwendung kommt, ein Kompromiß gefunden werden muß und die Länge der beiden Einlaß- *5 kanäle so ausgewählt werden muß, daß bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit mittleren Drehzahlen eine optimale Ladewirkung erzielt wird, um "Totpunkte" der Maschinenleistung zu vermeiden, wenn diese von niederen zu mittleren Drehzahlen beschleunigt wird. Dadurch wird aber die Wirksamkeit des gesamten Systems bei niedrigen und hohen Maschinendrehzahlen verringert.

Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Sho 57-110765 schlägt eine der oben beschriebenen Anordnung ähnliche Anordnung vor, bei welcher jedoch die Länge und der Querschnitt der Einlaßkanäle, welche zu den Einlaßventilen führen, so bemessen sind, daß ein Staudruckeffekt hervorgerufen wird, welcher die Ladewirkung verbessert. Um jedoch, ähnlich wie bei der obenbeschriebenen Anordnung, "Totpunkte" zu vermeiden, ist die Größe der Einlaßkanäle so bemessen, daß sie einen Kompromiß zwischen einem Betrieb mit hoher und niedriger Drehzahl darstellen, um einen Verlust an Ladewirkung zu vermeiden, wenn die Maschine von einem Betrieb mit niederen Drehzahlen zu einem Betrieb mit mittleren Drehzahlen beschleunigt wird. Folglich ist der Staudruckeffekt, welcher bei diesem Einlaßsystem bei niedrigen Maschinendrehzahlen

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erzeugt wird, ungenügend, um das gewünschte Maß Verwirbelung in der Brennkammer unter diesen Bedingungen zu erzeugen. Das wiederum führt zu einer Verschlechterung der Stabilität des Maschinenbetriebes, speziell beim

Leerlauf und ähnlichen Betriebszuständen, da sich die ο

Flammenfront nur ungenügend ausbildet und sich somit die unerwünschte Schadstoffemission wie z.B. von HC und CO vergrößert.

_ Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung

ein Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei welchem eine starke Verwirbelung in der Brennkammer bei niedrigen Maschinendrehzahlen erzeugt werden kann, um sowohl einen ruhigen und stabilen Leerlauf sicherzustellen, als auch eine gute Staudruckcharakteristik zu erzielen und somit eine gute Aufladung über im wesentlichen den gesamten Bereich der normalerweise benützten mittleren bis hohen Maschinendrehzahlen zu ermöglichen.

Das obengenannte Ziel wird erfindungsgemäß durch eine

Anordnung-erreicht, bei welcher jede Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine mit ersten und zweiten Einlaßkanälen in Verbindung steht, welche so dimensioniert sind, daß sie einen optimalen Staudruckeffekt während hoher Drehzahlen erzeugen, und weiterhin mit einem dritten Kanal verbunden sind, welcher einen guten Staudruck während des Betriebs mit niedrigen Drehzahlen ermöglicht. Die ersten und zweiten Einlaßkanäle sind mit Drosselventilen versehen, welche entweder gleichzeitig oder stufenweise geöffnet werden können, wenn die Drehzahl der Verbrennungs-

° kraftmaschine sich aus einem Bereich mit niedriger Drehzahl in einen mit hoher Drehzahl verändert. Der dritte Kanal ist vorgesehen, um in den ersten Einlaßkanal überzugehen, so daß während des Leerlaufs oder ähnlicher Betriebsbedingungen der Luftstrom, welcher der Brennkammer züge-

führt wird, eine starke Verwirbelung erzeugt und eine gute Zerstäubung des mittels einer Einspritzvorrichtung in den ersten Einlaßkanal eingespritzten Kraftstoffs im Falle daß es sich um eine Einspritzmaschine

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handelt,bewirkt.

Im Einzelnen ist die folgende Erfindung in Form einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche die folgenden Merkmale aufweist: eine Einrichtung, welche eine Brennkammer definiert; erste und zweite Einlaßkanäle, welche zu der Brennkammer führen; erste und zweite Einlaßventile zur Steuerung der Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennkammer und den jeweiligen ersten und zweiten Einlaßkanälen; einen Einlaßkrümmer, welcher einen Kollektorabschnitt und einen Teil aufweist, welcher erste und zweite Einlaßleitungen bildet, welche von dem Kollektorabschnitt zu den jeweiligen ersten und zweiten Einlaßkanälen führen; erste und zweite Drosselventile, welche in den jeweiligen ersten und zweiten Einlaßkanälen angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Drosselventil stromaufwärts der ersten und zweiten Einlaßventile abgeordnet sind; eine Finrichtung zum Schließen der ersten und zweiten Drosselventile und um zu verhindern, daß von dem Kollektorabschnitt zu der Brennkammer Strömungsmedium während einer vorbestimmten ersten Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine strömt, und um die Ventile zu öffnen, wenn die Verbrennungskraftmaschine eine zweite vorbestimmte Betriebsart erreicht; einen dritten Einlaßkanal, welcher so angeordnet ist, daß er in den ersten Einlaßkanal in einem spitzen Winkel an einer Stelle stromabwärts des ersten Drosselventils übergeht; eine dritte Leitung, welche von dem Kollektorabschnitt zu dem dritten Kanal führt; die Längen und die Querschnitte der Strömungskanäle, welche zwischen dem Kollektorabschnitt und der Brennkammer durch die ersten und zweiten Einlaßleitungen und die ersten und zweiten Einlaßkanäle gebildet werden, sind so ausgewählt, daß sie eine gute Einlaßwirkung während der zweiten Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine erzeugen und die Länge und der Querschnitt des Strömungskanals, welcher zwischen dem Kollektorabschnitt und der Brennkammer durch die dritte Leitung und den dritten Einlaßkanal gebildet

wird, ist so ausgewählt, daß er eine gute Einlaßwirksamkeit in der ersten Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;

Figur 2 eine schematische Darstellung in der Draufsicht, auf das erste Ausführungsbeispiel, wobei im einzelnen die Steuervorrichtung dargestellt ist;

Figur 3 eine graphische Darstellung, welche den Ladewirkungsgrad und die Drehzahl des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;

Figur M einen Seitenschnitt eines Turboladers, welcher bei einem zweiten Ausführungsteispiel vorgesehen ist;

Figur 5 eine schematische Draufsicht auf das zweite Ausführungsbeispiel;

Figur 6 einen Teil der Ventilbetätigungshebel, welche bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet werden; und

Figur 7 eine graphische Darstellung ähnlich der von Figur 3, welche die Ladecharakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels aufzeigt.

In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist eine Verbrennungskraftmaschine

einen Zylinderkopf 11 auf, welcher entfernbar an einem 5

Zylinderblock 12 befestigt ist. Der Zylinderkopf 11 ist mit einer Ausnehmung versehen, welche eine Brennkammer 13 bildet. Die Brennkammer 13 steht über erste und zweite Auslaßventile 18 und 20 und korrespondierende Auslaßkanäle 22,24 mit einem nichtgezeigten Auspuffkrümmer in Verbindung.

Die Verbrennungskraftmaschine weist weiterhin einen Einlaßkrümmer 26 auf, welcher an dem Zylinderkopf 11 befestigt ist. Der Einlaßkrümmer 26 weist einen Kollektorteil 28 auf, von welchem ein gebogener und gegabelter Hauptkanal 30 ausgeht, welcher erste und zweite Einlaßleitungen 32,34,

die durch eine Wandung 36 getrennt sind, aufweist, die in erste und zweite Einlaßkanäle 38,40, welche in dem Zylinderkopf 11 ausgebildet sind, übergehen. Eine Verbindung zwischen den Einlaßkanälen 38,40 und der Brennkammer 13 wird durch erste und zweite Einlaßventile 14,15 gesteuert. Das

erste Einlaßventil 14 ist so ausgebildet, daß es sich mit einer geringen überdeckung mit dem Auslaßventil öffnet, während das zweite Einlaßventil 15 um einen Zeitraum vor dem Ende des Auslaßhubs bzw. der Auslaßphase betätigt wird, um eine große Überdeckung zu erzeugen. Drosselventile

und 44 , welche bei diesem Ausführungsbeispiel in Form von Drehklappenventilen ausgestaltet sind, sind in den jeweiligen Einlaßkanälen 38,40 angeordnet. Die Ventile 42 und 44 sind mittels einer gemeinsamen Welle 46 verbunden und so angeordnet, daß sie sich unter dem Einfluß einer

Servoeinrichtung 48 synchron drehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Servoeinrichtung in Form eines Unterdruckantriebs-50 ausgebildet, welcher eine Atmosphärenkammer 52 und eine Druckkammer 54 aufweist. Die Druckkammer 54 ist mit einem Vakuumreservoir 56 über ein magnetgesteuertes Dreiwegeventil 58 verbunden. Der Magnet 60 des Ventils 58 wird durch eine Steuereinheit 62 mit Energie beaufschlagt, welche in diesem Ausführungsbeispiel

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auch den Einspritzzeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzung steuert, die in dem ersten Einlaßkanal 38 stromabwärts von dem Drosselventil 42 angeordnet ist (Figur T).

Das Einlaßsystem weist weiterhin eine dritte Einlaßleitung 66 auf, welche von dem Kollektorteil 28 des Einlaßkrümmers 26 zu einem dritten Einlaßkanal 68 führt, welcher in dem Zylinderkopf 11 ausgebildet ist. Dieser dritte Einlaßkanal 68 ist , wie in der Abbildung dargestellt, so angeordnet, ^ daß er in den Bodenbereich oder den unteren Bereich des ersten Einlaßkanals 28 in einem spitzen Winkel an einer Stelle stromabwärts des Drosselventils 42 übergeht.

Die Längen und die Querschnitte der Einlaßkanäle, welche ¹^ von den ersten und zweiten Einlaßkanälen 38,40 und den Leitungen 32,3¹J, welche in der gegabelten Hauptleitung 30 ausgebildet sind, gebildet werden, sind so ausgewählt , daß die Luftmengen, welche durch diese aus dem Kollektorteil 28 strömen, eine Masse und eine Geschwindigkeit, d.h. eine Trägheit aufweisen, welche einen optimalen Ladeeffekt unter einer Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine mit hoher Drehzahl ('z.B. 5000 bis 6OOO Umdrehungen pro Minute) erzeugt. Andererseits ist die Länge und der Querschnitt des Einlaßkanals, welcher durch die dritte Einlaßleitung 66, den dritten Einlaßkanal 68 und den Teil des ersten Einlaßkanals 38 stromabwärts von dem dritten Einlaßkanal 68 gebildet wird, so ausgewählt, daß sie bei niedrigen Maschinendrehzahlen (d.h. im Leerlauf) einen

maximalen Staudruckeffekt erzeugen. 30

Ein Abgasrückführsteuerventil 70,welches die Menge an rückgeführtem Abgas aus dem Abgassystem in den Einlaßkrümmer 26 steuert, ist an einem Lager 72, welches von dem gegabelten Hauptkanal 30 gebildet wird, gelagert. Ein Zuführungsrohr 74 erstreckt sich von dem Ventil 70 in den Kollektorteil 28 des Einlaßkrümmers 26. Ein Ausströmkanal 76 des Zuführungsrohrs 77 ist im wesentlichen gegenüberliegend dem Einlauf der dritten Einlaßleitung 66 angeordnet.

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Wenn beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine diese im Leerlauf läuft oder auf andere Weise unter geringer Belastung und unter geringen Drehzahlen betrieben wird, steuert die Steuereinheit 62 das Magnetventil 58 derart, daß dieses mit Energie beaufschlagt wird oder sich in einem EIN-Zustand befindet und somit dessen Ventilelement 80 eine Stellung einnimmt, bei welcher Atmosphärendruck der Druckkammer 54 des Unterdruckantriebs 50 zugeführt wird. Unter diesen Bedingungen drückt eine Feder 82, welche in der Druckkammer 54 angeordnet ist, eine Hebelanordnung 84, welche mit einer Membran 86 verbunden ist, welche wiederum dichtend die Druckkammer 54 und die Atmosphärenkammer 52 des Unterdruckantriebs 50 abtrennt, derart zur Seite, daß sich die Drosselventile 42 und in eine vollständig geschlossene Position drehen.

Unter diesen Betriebsumständen wird Luft nur über die dritte Einlaßleitung 66 der Brennkammer 13 zugeführt. Wegen des relativ geringen Durchmessers dieser Leitung wird die Luftströmung durch diese auf eine relativ hohe Geschwindigkeit beschleunigt und strebt deshalb danach, sich am Boden des ersten Einlaßkanals 38 nach dem Eintritt in diesen zu halten. Dieses Phänomen (Coanda-Effekt) be-, wirkt in vorteilhafter Weise, daß die Luftströmung in die Brennkammer 13 diese in einem Winkel und mit einer hohen Geschwindigkeit erreicht, welche zur Bildung eines starken Wirbels um die Achse der Zylinderbohrung führen, welcher weit bis in die Kompressionsphase der Verbrennungskraftmaschine besteht. Weiterhin strebt der durch die Kraftstoffeinspritzung 64 in den ersten Einlaßkanal eingespritzte Kraftstoff danach, in den sich schnell bewegenden Luftstrom aufgenommen zu werden und wird dadurch in guter Weise zerstäubt.

Wegen der guten Zerstäubung des Kraftstoffs und der Erzeugung einer starken Verwirbelung unter den gegebenen Bedingungen erfolgt deshalb eine stabile Verbrennung,

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welche die Vibrationen der Verbrennungskraftmaschine minimiert und unter geringem Schadstoffausstoß an HC und CO erfolgt.

Wenn das Drosselventil 90 geöffnet ist und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, schaltet die Steuereinheit 62 die Energieversorgung des Magnets 60 ab, so daß das Ventil 58 eine Strömungsverbindung zwischen dem Unterdruckreservoir 56 und der Druckkammer 54 des Unterdruckantriebs 50 bewirkt. Das führt zu einem Zustand, bei welchem die Membran 86 sich gegen die Vorspannkraft der Feder 82 bewegt und die Hebelanordnung 84 derart mit sich zieht, daß die Drosselventile 42,44 sich in ihre vollgeöffnete Position

drehen. Dadurch wird ermöglicht, daß Luft durch den gegabelten Hauptkanal 30 und über die ersten und zweiten Einlaßkanäle 38, 40 in die Brennkammer 13 strömt. Dabei muß bemerkt werden, daß, da die Luftströmung durch den zweiten Einlaßkanal 40 vor dem Eintritt in die Brenn-

kammer 13 nicht mit Kraftstoff gemischt wird, diese Strömung nicht nur mit der Luftströmung, welche durch den ersten Einlaßkanal 38 zugeführt wird, in einer Weise kollidiert, welche übermäßige Verwirbelungen dämmt, welche ansonsten unter diesen Bedingungen auftreten würden, sondern auch die Zerstäubung und Vermischung des Luft-Treibstoffgemisches , welches in die Brennkammer 13 aus dem ersten Einlaßkanal 38 gelangt, verbessert. Dieses Phänomen fördert eine gute Verbrennungscharakteristik welche in Verbindung mit dem wirksamen Staudruck, welcher

zu dieser Zeit auftritt, eine bemerkenswerte Verbesserung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine bewirkt.

In Figur 3 lsi als Zusammenhang zwischen den Ladewirkungsgrad (VC) und der Drehzahl der Verbrennungskraft-

maschine die Einlaßcharakteristik dargestellt; welche von dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt wird. Wie aus der Figur 3 ersichtlich, steigt der Ladewirkungsgrad während niedriger Drehzahlen der Verbrennungskraft-

maschine stark an. Wenn sich die Drehzahl bis auf einen mittleren Drehzahlbereich erhöht hat, bewirkt die öffnung der ersten und zweiten Einlaßkanäle gerade zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Wirkung des dritten Einlaßkanals sich zu vermindern beginnt, eine Aufrechterhaltung des Ladewirkungsgrads auf einem hohen Niveau, bis die Drehzahl der Maschine in einen hohen Drehzahlbereich übergeht.

Aus den obengemachten Erläuterungen ergibt sich, daß das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen guten Ladewirkungsgrad über im wesentlichen den gesamten Bereich der üblicherweise benutzten Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine ebenso gewährleistet, wie eine gute Verwirbelung und eine Zerstäubung des Kraftstoffes beim Leerlauf und ähnlichen Betriebsbedingungen mit geringer Drehzahl.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel

unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß das Einlaßsystem mit einem Turbolader 1.00 ausgerüstet ist, d.h. mit einem Lader, welcher durch die aus der Brennkammer bwz. den Brennkammern der Verbrennungskraftmaschine abgeführten Abgasen angetrieben wird. Wie

■ in den Zeichnungen dargestellt, ist ein Kompressor 102 des Turboladers 100 so angeordnet, daß er Luft über einen Luftfilter 104 und einen Strömungsmesser 106 zuführt. Das Ausgangssignal des Strömungsmessers 106 kann der Steuereinheit 62 zugeführt werden und dazu benützt werden,

den momentanen Belastungszustand der Verbrennungskraftmaschine anzuzeigen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Unterdruckantrieb des ersten Ausführungsbeispiels durch eine Druckeinheit io8 ersetzt, welche durch den Kompressor 102 des Turboladers 100 in Betrieb genommen und außer Betrieb gesetzt wird und so angeordnet ist, daß bei einem Anstieg des

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deren Druckkammer zugeführten.Drucks der öffnungswinkel der Drosselventile 42 und 44 variiert werden kann.

_ Dieses. Ausführungsbeispi.el unterscheidet sich weiterhin b

darin, daß die ersten und zweiten Drosselventile 42,44 auf getrennten Wellen angeordnet sind und stufenweise geöffnet werden können. Weiterhin kann die Steuereinheit 62 die Einschaltdauer des Signals, welches zur Energie-. Versorgung des Magnetsteuerventils 58 benötigt wird, in Abhängigkeit zu den Veränderungen der Maschinendrehzahl und/oder anderer Betriebsparameter in gewünschter Weise derart verändern, daß die Ventile entweder konti-■ nuierlich oder in einer Anzahl von Stufen im Vergleich zu

dem ersten Ausführungsbeispiel geöffnet werden können, 15

bei welchem sie direkt von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand und umgekehrt bewegt werden.

Figur 6 zeigt einen Teil der Hebelanordnung, welche es

ermöglicht, daß das erste Drosselventil 42 entweder 20

teilweise oder vollständig geöffnet wird, bevor das

zweite Drosselventil 44 aus seiner vollständig geschlossenen Position herausbewegt wird. Diese Anordnung umfaßt eine Totgang- oder Spielverbindung, welche durch einen bogenförmigen Schlitz 110 gebildet wird, welcher in einem 25

Steuerhebel 112 ausgebildet ist, der auf einer Welle 114 des ersten Drosselventils 42 angeordnet ist, sowie einen Bolzen TI6, der auf einem zugehörigen Verbindungshebel T08 vorgesehen ist, welcher wiederum mit einer Welle 120,

auf der das zweite Drosselventil 44 gelagert ist, ver-30

bunden ist.

Wenn beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine der der Druckeinheit 108 zugeführte Druck ansteigt, bewegt die Hebelanordnung, welche die Druckeinheit 108 und den Hebel 112 verbindet, das erste Drosselventil 42 aus seiner geschlossenen Position in eine vollständig offene Position. Wenn sich der Hebel· 112 in eine Position dreht, bei welcher

der Bolzen 116 mit dem Ende des Schlitzes 110 in Eingriff kommt, beginnt sich das zweite Drosselventil 44 etwas zu öffnen. Damit das erste Steuerventil 42 in seiner vollständig geöffneten Position verbleibt, wenn das zweite Steuerventil 44 von seiner geschlossenen Position in seine vollständig offene .Position bewegt wird, wird das erste Drosselventil 42 mittels einer Schraubenfeder oder einer ähnlichen, nichtdargestellten Vorrichtung, vorgespannt, so daß es sich synchron mit der Welle 114, auf

IQ welcher es gelagert ist, bewegt, bis es seine vollständig offene Position erreicht. Weiterhin ist ein geeigneter, niehtdargestellter Anschlag vorgesehen, um eine übermäßige Drehung des Ventils zu verhindern, wenn sich die Welle 114 weiterhin unter dem Einfluß der Druckeinheit bzw. des Druckantriebs 108 und der Hebelanordnung dreht.)·

Figur 7 zeigt in graphischer Form ein Beispiel der Ladecharakteristik, welche mit dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden kann. Der Ladewirkungsgrad steigt während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine mit niedriger Drehzahl durch die Wirkung der dritten Einlaßleitung 66 stark an. Wenn der Wirkungsgrad dieser Anordnung sein Maximum erreicht hat, hält folglich die öffnung des ersten Drosselventils 42 den Betrag des Ladewirkungsgrads auf einem hohen Niveau, bis das zweite Drosselventil 44 geöf,fnet ist und folglich das hohe Niveau des Ladewirkungsgrades aufrechterhält, wenn der Staudruckeffekt der ersten Einlaßleitung sein Maximum erreicht und beginnt, sich zu vermindern.

Durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur möglich, das erste Einlaßventil 14 später als das zweite Einlaßventil 15 zu öffnen, um eine geringe Überdeekung mit den Auslaßventilen 18,20 zu bilden, sondern dieses auch früher zu schließen, als das zweite Einlaßventil 15. Weiterhin ist es möglich, um das Einlaßventil an die Bedürfnisse verschiedener Typen und/oder Abmessungen von Verbrennungskraftmaschinen anzupassen, die Staudruck-

SS14327 Charakteristiken des System durch einfache Veränderung der Länge der Trennwandung 36, welche die ersten und zweiten Einlaßleitungen 32,34, welche in dem gegabelten

Hauptkanal 30 ausgebildet sind, zu variieren. 5

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, die Einlaßventile der obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele so zu betreiben, daß diese sich im wesentlichen zu demselben Zeitpunkt öffnen und schließen.

*0 Die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf eine Anordnung beschränkt, bei welcher ein Ventil mit einer großen überdeckung in Bezug auf den Öffnungszeitpunkt des Auslaßventils geöffnet wird, während das andere Ventil sich im wesentlichen am oberen Totpunkt des Auslaßhubs öffnet.

Af

- Leerseite -

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE

■» PATfcNT AHOHNtVS

35U327

A GRUNECKER. Dm. inc.

DR H KINKELDEV. opi inc,

DR W STOCKMAIR. dpi inc. »te ι

DR K SCHUMANN, dpi phvS

P. H JAKOB OW. MS

DR S BEZOLD. QOL CMEU

W MEISTER, υ», inc.

H. MILGERS. Q-. ins

Nissan Motor Company, Limited drhm««*^^

2, Takara-cho
Kanagawa-ku
Yokohama City sooomunchen22

MAXIMILIANSTRASSE 56

Japan

P 19 513-908/Wo

19- April 1985

Einlaßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Einlaßventilen

2Q Patentansprüche

\.) Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bildung einer Brennkammer (13); erste (38) und zweite (40) Einlaßkanäle, welche zu der Brennkammer (13) führen; erste (.1¹I) und zweite (15) Einlaßventile zur Steuerung der Strömungsverbindung zwischen der Brennkammer (13) und dem jeweiligen ersten (38) und zweiten (¹JO) Einlaßkanal; einen Einlaßkrümmer (26), welcher einen Kollektorteil (28) aufweist, sowie eine Einrichtung, welche eine erste (32) und eine zweite (3¹O Einlaßleitung bildet, welche von dem Kollektorteil (28) zu dem jeweiligen ersten (38) und zweiten (¹IO) Einlaßkanal führen; ein erstes (42) und ein zweites (44) Drosselventil, welches jeweils in dem ersten (38) und in dem zweiten (40) Einlaßkanal angeordnet ist, wobei das erste (42) und das zweite (44) Drosselventil stromaufwärts zu den ersten (14) und zweiten (15) Einlaßventilen angeordnet sind;

eine Einrichtung zum Schließen der ersten (42) und zweiten

(44) Drosselventile und zur Verhinderung einer Fluidströmung von dem Kollektorteil (28) zu der Brennkammer (13)

während einer vorbestimmten ersten Betriebsart der Ver-5

brennungskraftmaschine und zum öffnen der Ventile (42,44), wenn die Verbrennungskraftmaschine eine zweite vorbestimmte Betriebsart erreicht; einen dritten Einlaßkanal (68), welcher in den ersten Einlaßkanal (38) in einem spitzen Winkel stromab zu dem ersten Drosselventil (42) mündet; und eine dritte Einlaßleitung (66), welche von dem Kollektorteil (28) zu dem dritten Einlaßkanal (68) führt; wobei die Längen und Querschnitte der Strömungswege, welche zwischen dem Kollektorteil (28) und der Brennkammer (13) durch die

erste (32) und zweite (34) Einlaßleitung und durch den 15

ersten (38) und den zweiten (40) Einlaßkanal gebildet werden, so ausgewählt sind, daß sie einen guten Einlaßwirkungsgrad während der zweiten Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen und wobei die Länge

und der Querschnitt des Strömungswegs, welcher zwischen 20

dem Kollektorteil (28) und der Verbrennungskammer (13) durch die dritte Einlaßleitung (66) und den dritten Einlaßkanal (68) gebildet wird, so ausgewählt sind, daß ein guter Einlaßwirkungsgrad während der ersten Betriebsart

der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht wird. 25
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Abgasrückführungsventil (70) zur Steuerung der Rückführung von Abgasen

aus der Brennkammer (13) in den Einlaßkrümmer (26), wobei 30

das Abgasrückführungsventil (70) ein Zuführungsrohr (74) umfaßt, welches sich in den Kollektorteil (28) erstreckt und welches mit einem Ausströmkanal (76) versehen ist, welcher in nächster Nähe zu dem stromaufwärts gelegenen Ende der dritten Einlaßleitung (66) angeordnet ist.
3- Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffeinspritzung (64), zur Einspritzung von Kraftstoff in den ersten Einlaßkanal (38) stromabwärts des ersten Drosselventils (42).
4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Schließen des ersten und zweiten Drosselventils (42,44) einen Fluiddruck betätigten Antrieb (50), einen Hebel (84) zur Verbindung des Antriebs (50) und der ersten und zweiten Drosselventile (42,44), eine Druckversorgung (56), ein Ventil (58) zur Steuerung der Fluidverbindung zwischen der Druckversorgung (56) und dem Antrieb (50), und eine Steuereinheit (62) umfaßt, wobei die Steuereinheit (62) zur Steuerung des Ventils (58) auf der Basis der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine zur wahlweisen Steuerung der Druckzuführung von der Druckversorgung (56) zu dem Antrieb (50) dient.
5. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Einlaßkanal (68) mit Bezug zu dem ersten Einlaßkanal (38) so angeordnet ist, daß bei geschlossenem Zustand der ersten und zweiten Drosselventile (42,44) die Luftströmung durch den dritten Einlaßkanal (68) in den ersten Einlaßkanal (38) gelangt und folglich derartig in die Brennkammer (13) strömt, daß in dieser eine starke Verwirbelung erzeugt wird.
6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kraftstoffeinspritzung (64) so angeordnet ist, daß Kraftstoff in den Strömungsweg der Luft einspritzbar ist, den diese aus dem dritten Einlaßkanal (68) durchströmt, wenn die ersten und zweiten Drosselventile (42) und (44) geschlossen sind.
7- Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Hebel (84) so angeordnet ist, daß das erste Drosselventil (42) in einem

vorbestimmten Grad geöffnet werden kann, bevor das zweite 5

Drosselventil (44) aus seiner vollständig geschlossenen Position herausbewegt wird.
8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das 10

erste Einlaßventil (14) nahe dem Endbereich der Auslaßphase der Verbrennungskraftmaschine geöffnet werden kann, während das zweite Einlaßventil (15) um einen vorbestimmten Zeitbetrag vor dem Ende der Auslaßphase geöffnet werden kann