DE3733678A1 - Ansaugvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.

Im Bestreben, den Füllungsgrad zu steigern, wenn die Ma­ schine unter einer hohen Belastung arbeitet, und eine star­ ke Wirbelbewegung im Brennraum zu erzeugen, wenn die Maschi­ ne unter einer niedrigen Belastung arbeitet, wurde eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der ein gemeinsamer Ansaugkanal für ein erstes sowie ein zweites Einlaßventil, die einander benachbart angeordnet sind, vorgesehen ist (JP-GM-OS Nr. 60 - 92 733). Bei dieser Maschine ist der ge­ meinsame Ansaugkanal in einen ersten sowie einen zweiten Ansaugkanal durch eine Trennwand unterteilt, die sich von einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaßven­ til zu einer stromauf gelegenen Stelle des gemeinsamen An­ saugkanals erstreckt. Eine von der oberen Wand der Ansaug­ öffnung abwärts ragende Scheidewand ist in dem Ansaugkanal ausgebildet und erstreckt sich längs der Achse des ersten Ansaugkanals von einer den Ventilstößel des ersten Einlaßven­ tils umgebenden Stelle zu einem mittigen Teil des gemeinsamen Ansaugkanals über das stromaufwärtige Ende der Trennwand hinaus, d.h. in stromaufwärtiger Richtung des Ansaugkanals. Ein Ansaugregelventil, das bei einem Betrieb der Maschine unter hoher Belastung offen ist, ist zwischen dem stromauf­ wärtigen Ende der Scheidewand und der Seitenwand, die sich auf der Seite des zweiten Einlaßventils befindet, des gemein­ samen Ansaugkanals angeordnet. Einer der Kanalabschnitte des ersten Ansaugkanals, die durch die Scheidewand gebildet wer­ den, hat eine gedrallte Gestalt.

Wenn diese Maschine unter einer leichten Belastung arbeitet, so ist das Ansaugregelventil geschlossen, und es fließt zu dieser Zeit ein großer Teil der Luft durch den gedrall­ ten Kanal in den Brennraum, so daß in diesem eine starke Wirbelbewegung erzeugt wird.

Aus der JP-GM-OS Nr. 59 - 1 54 826 ist eine weitere Maschine bekannt, wobei im Ansaugkanal stromauf vom Einlaßventil eine Scheidewand ausgestaltet ist, die von der oberen Wand des Ansaugkanals abwärts ragt und sich längs der Achse des An­ saugkanals erstreckt. Im einen der durch die Scheidewand gebildeten Kanalabschnitte des Ansaugkanals ist ein Ansaug­ regelventil angeordnet.

Wenn diese Maschine unter einer leichten Belastung arbeitet, so wird das Ansaugregelventil geschlossen. Zu dieser Zeit strömt die Luft innerhalb des Kanalabschnitts des Ansaug­ kanals, in dem das Ansaugregelventil nicht angeordnet ist. Diese Luft wird längs der gekrümmten Umfangswand, die um den Ventilstößel des Einlaßventils im Ansaugkanal herum aus­ gebildet ist, zu einem Wirbeln veranlaßt, so daß eine starke Wirbelbewegung im Brennraum erzeugt wird.

Bei der in der JP-GM-OS Nr. 60 - 92 733 beschriebenen Ma­ schine ist jedoch der eine der Kanalabschnitte des ersten Ansaugkanals, die durch die Scheidewand gebildet werden, ein gedrallter oder schraubenförmig verlaufender Kanal, der einen hohen Strömungswiderstand hat, um innerhalb des ersten Ansaugkanals eine starke Wirbelbewegung zu erzeugen. Da sich die Scheidewand über nahezu die gesamte Länge des ersten Ansaugkanals erstreckt, hat der Ansaugkanal darüber hinaus einen hohen Strömungswiderstand. Folglich tritt bei dieser Maschine ein Problem insofern auf, als ein hoher Füllungsgrad dann nicht erreicht werden kann, wenn die Maschine unter einer hohen Belastung bei hoher Drehzahl arbeitet.

Bei der in derJP-GM-OS Nr. 59 - 1 54 826 offenbarten Maschine hat, obwohl für jeden Zylinder lediglich ein Einlaßventil vorgesehen ist, die Scheidewand eine geringe Länge, wobei der eine der durch die Scheidewand gebildeten Kanalabschnit­ te des Ansaugkanals nicht als gedrallter Kanal mit einem hohen Strömungswiderstand ausgestaltet ist. Demzufolge kann bei dieser Maschine ein hoher Füllungsgrad erhalten werden, wenn sie unter einer hohen Belastung bei hoher Drehzahl arbeitet.

Da diese Maschine jedoch mit nur einem einzigen Einlaßventil versehen ist, weist sie eine Trennwand nicht auf, wie das in der JP-GM-OS Nr. 60 - 92 733 offenbart ist. Selbst wenn eine derartige Trennwand, wie sie in der letztgenannten Schrift offenbart ist, auf die Konstruktion des Ansaugkanals, die in der JP-GM-OS Nr. 59 - 1 54 826 beschrieben ist, ange­ wendet wird, so tritt folglich ein Problem insofern auf, als ein hoher Füllungsgrad nicht erlangt wird, wenn die La­ gebeziehung zwischen der Trennwand und der Scheidewand nicht genau vorgesehen wird.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die imstande ist, einen hohen Füllungsgrad zu erlangen, wenn die Maschine unter einer hohen Belastung ar­ beitet, und imstande ist, eine starke Wirbelbewegung im Brennraum zu erzeugen, wenn die Maschine unter einer niedri­ gen Belastung betrieben wird.

Erfindungsgemäß wird eine Ansaugvorrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder geschaffen, der mit einem ersten sowie einem zweiten Einlaßventil, die einan­ der benachbart angeordnet sind, und mit einem den beiden Einlaßventilen gemeinsamen Ansaugkanal ausgestattet ist. Diese Ansaugvorrichtung ist gekennzeichnet durch eine von einer Stelle zwischen dem ersten Einlaßventil sowie dem zwei­ ten Einlaßventil in den Ansaugkanal zu einer stromauf in diesem Kanal gelegenen Stelle sich erstreckenden Trennwand, die den Ansaugkanal in einen ersten geraden Kanal sowie einen zweiten geraden Kanal teilt und ein von den beiden Einlaß­ ventilen am weitesten entferntes stromaufwärtiges Ende hat, durch eine von einer oberen Wand des Ansaugkanals abwärts ragende Scheidewand, die eine zur unteren Wand des Ansaug­ kanals beabstandete untere Wandfläche hat und sich in den Ansaugkanal von einer stromoberhalb des stromaufwärtigen Endes der Trennwand befindlichen Stelle zu einer stromauf im Ansaugkanal gelegenen Stelle längs einer Achse des ersten geraden Kanals erstreckt, durch eine zwischen der Scheidewand und einer Seitenwand des Ansaugkanals, die sich auf der Sei­ te des zweiten geraden Ansaugkanals befindet, angeordnete Absperreinrichtung und durch einen die Absperreinrichtung in Abhängigkeit von einer Belastung der Maschine betätigen­ den Stellantrieb, der die Absperreinrichtung öffnet, wenn die Belastung der Maschine über einer vorbestimmten Bela­ stung liegt und die Absperreinrichtung schließt, wenn die Belastung der Maschine niedriger als die vorbestimmte Belastung ist.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand ihrer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch einen Zylinder­ kopf;

Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch den in Fig. 1 darge­ stellten Zylinderkopf.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Zylinderkopf 1, einen Brenn­ raum 2, ein erstes Einlaßventil 3, ein zweites Einlaßventil 4, Auslaßventile 5, eine Zündkerze 6 und einen für das erste sowie zweite Einlaßventil 3, 4 gemeinsamen Ansaugkanal 7. In diesem Ansaugkanal 7 ist eine Trennwand ausgebildet, die sich von einer Stelle zwischen dem ersten sowie zweiten Ein­ laßventil 3 bzw. 4 zu einer im Kanal 7 stromaufwärtigen Stelle erstreckt, wodurch der Ansaugkanal 7 in einen ersten geraden Kanal 9 und einen zweiten geraden Kanal 10, die als gerade Öffnungen durch die Trennwand 8 gebildet werden, un­ terteilt wird. Wie die Fig. 2 zeigt, verläuft das stromauf­ wärtige Ende 8 a der Trennwand 8 zwischen der oberen und der unteren Wand des Ansaugkanals 7 über deren gesamte Länge bogenförmig.

Im Ansaugkanal 7 ist eine von dessen oberer Wand abwärts ragende Scheidewand 11 ausgebildet, die sich längs der Achse des ersten geraden Kanals 9 von einem mittigen Teil 8 b des stromaufwärtigen Endes 8 a der Trennwand 8 zu einer stromauf im Ansaugkanal gelegenen mittigen Stelle dieses Kanals hin erstreckt. Demzufolge ist das stromabwärtige Ende der Scheide­ wand 11 zum mittigen Teil 8 b des stromaufwärtigen Scheide­ wandendes 8 a um eine vorgegebene Strecke in der Achsrich­ tung des Ansaugkanals 7 beabstandet.

Von den oberen Wänden des ersten sowie des zweiten geraden Kanals 9 bzw. 10 ragen Vorsprünge 13 und 14 nach unten, die sich in der Achsrichtung des ersten sowie des zweiten geraden Kanals 9 bzw. 10 erstrecken und jeweils um die Stößelfüh­ rungen 12 des ersten sowie zweiten Einlaßventils 3 sowie 4 herum ausgebildet sind. Wie die Fig. 1 zeigt, ist die Scheidewand 11 mit dem im ersten geraden Kanal 9 ausgebilde­ ten Vorsprung 13 ausgefluchtet. Die untere Wandfläche der Scheidewand 11 hat einen Abstand zur unteren Wand des Ansaug­ kanals 7, so daß zwischen der unteren Wandfläche der Scheide­ wand 11 und der unteren Wand des Ansaugkanals 7 ein Luft­ strömungsdurchtritt gebildet wird.

Der Ansaugkanal 7 wird durch die Scheidewand 11 in zwei Ka­ nalabschnitte unterteilt, so daß auf der von der Trennwand 8 entfernt liegenden Seite ein exzentrischer Luftstromdurch­ laß 7 a und auf der der Trennwand nahegelegenen Seite ein Durchlaß mit großem Querschnitt gebildet werden.

Ein Ansaugregelventil 15 in Form einer Drosselklappe ist zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Scheidewand 11 und der Seitenwand 7 c des Ansaugkanals 7, die auf der Seite des zweiten geraden Kanals 10 liegt, angeordnet, d.h., das Ansaug­ regelventil 15 ist im Einlaß des Durchlasses 7 b mit großem Querschnitt angeordnet. Dieses Ventil 15 ist mit einem Stell­ antrieb 17 über einen Gelenkmechanismus 16 verbunden und wird vom Stellantrieb 17 so gesteuert, daß es völlig geöff­ net ist, wenn die Maschine unter einer hohen Belastung ar­ beitet, jedoch geschlossen ist, wenn die Maschine mit leich­ ter und mittlerer Belastung betrieben wird, und dieser Zu­ stand ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Der Stellantrieb 17 kann folglich als ein Membranstellantrieb, der durch Unter­ druck betätigt wird und eine mit dem Ansaugkanal 7 in Verbin­ dung stehende Unterdruckkammer hat, ausgebildet werden.

Wie gesagt wurde, ist das Ansaugregelventil 15, wenn die Maschine unter einer leichten oder mittleren Belastung ar­ beitet, geschlossen. Zu dieser Zeit strömt ein großer Teil der Luft in den exzentrischen Luftstromdurchlaß 7 a, und nach Durchströmen dieses Durchlasses 7 a strömt die Luft längs der Seitenwand des ersten geraden Kanals 9, die zur Trenn­ wand 8 gegenüber- und entferntliegend angeordnet ist. Dann strömt die Luft in den Brennraum 2 in dessen Umfangsrichtung ein, wie durch die gestrichelte Linie W in Fig. 1 angedeutet ist. Als Ergebnis dessen wird im Brennraum 2 eine starke Wirbelbewegung erzeugt.

Bei einem Betrieb der Maschine unter hoher Belastung ist das Ansaugregelventil 15, wie oben erwähnt wurde, ganz geöff­ net. Demzufolge fließt zu dieser Zeit ebenfalls Luft in den Brennraum 2 aus dem Durchlaß 7 b mit großem Querschnitt und geringem Strömungswiderstand. Da, wie oben gesagt wurde, der erste sowie der zweite gerade Kanal 9 und 10 als gerade Öffnung ausgebildet sind und einen minimalen Strömungswider­ stand aufweisen, ist der Strömungswiderstand des Ansaugka­ nals 7 klein, weshalb also ein hoher Füllungsgrad erlangt werden kann.

Wenn die Scheidewand 11 in der stromabwärtigen Richtung verlängert würde, so daß sich das stromabwärtige Ende der Scheidewand 11 in das Innere des ersten geraden Kanals 9 hinein erstreckt, wird, weil die Länge des exzentrischen Luftstromdurchlasses 7 a vergrößert wird, der Strömungswi­ derstand erhöht. Weil dann auch ein Luftströmungsdurchlaß mit einer geringen Breite zwischen der Scheidewand 11 und der Trennwand 8 gebildet wird, würde darüber hinaus der Strömungswiderstand beträchtlich erhöht. Da jedoch bei dem Erfindungsgegenstand die Scheidewand 11 stromauf vom mitti­ gen Teil 8 b des stromaufwärtigen Endes 8 a der Trennwand 8 angeordnet ist, d.h., daß sich die Scheidewand nicht in das Innere des ersten geraden Kanals 9 hinein erstreckt, kann der gesamte Querschnitt des ersten geraden Kanals 9 als ein Luftströmungsdurchlaß genutzt werden, so daß es möglich ist, einen hohen Füllungsgrad zu erhalten. Des wei­ teren trägt die fluchtende Anordnung des Vorsprungs 13 zur Scheidewand 11 zu einer Steigerung des Füllungsgrades bei.

Gemäß der Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, den Fül­ lungsgrad zu steigern, wenn die Maschine unter einer hohen Belastung arbeitet, und eine starke Wirbelbewegung im Brenn­ raum hervorzurufen, wenn die Maschine unter einer niedrigen Belastung arbeitet, indem beide Kanalabschnitte, die durch die Trennwand abgeteilt sind, derart konstruktiv ausgebildet werden, daß sie die Gestalt einer geraden Öffnung haben, und indem die Scheidewand so ausgebildet wird, daß sie im Ansaugkanal stromoberhalb von der Trennwand angeordnet ist.

Wenngleich die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungs­ form erläutert worden ist, so ist sie auf diese Ausführungs­ form nicht begrenzt, da dem Fachmann bei Kenntnis der vermit­ telten Lehre Abwandlungen und Abänderungen nahegelegt sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (8)

1. Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit wenig­ stens einem Zylinder, der mit einem ersten sowie zweiten Einlaßventil, die einander benachbart angeordnet sind, und mit einem den beiden Einlaßventilen gemeinsamen An­ saugkanal ausgestattet ist, gekennzeichnet

• - durch eine von einer Stelle zwischen dem ersten Ein­ laßventil (3) sowie dem zweiten Einlaßventil (4) in den Ansaugkanal (7) zu einer stromauf in diesem Kanal gelegenen Stelle sich erstreckende Trennwand (8), die den Ansaugkanal in einen ersten geraden Kanal (9) sowie einen zweiten geraden Kanal (10) teilt und ein von den beiden Einlaßventilen (3, 4) am weitesten ent­ ferntes stromaufwärtiges Ende (8 a) hat,
• - durch eine von einer oberen Wand des Ansaugkanals (7) abwärts ragende Scheidewand (11), die eine zur unteren Wand des Ansaugkanals beabstandete untere Wandfläche hat und sich in den Ansaugkanal von einer stromoberhalb des stromaufwärtigen Endes (8 a) der Trennwand (8) be­ findlichen Stelle zu einer stromauf im Ansaugkanal gelegenen Stelle längs einer Achse des ersten geraden Kanals (9) erstreckt,
• - durch eine zwischen der Scheidewand (11) und einer Seitenwand (7 c) des Ansaugkanals, die auf der Seite des zweiten geraden Kanals (10) liegt, angeordnete Absperreinrichtung (15) und
• - durch einen die Absperreinrichtung (15) in Abhängig­ keit von einer Belastung der Maschine betätigenden Stellantrieb (17), der die Absperreinrichtung öffnet, wenn die Belastung der Maschine über einer vorbestimm­ ten Belastung liegt, und die Absperreinrichtung schließt, wenn die Belastung der Maschine niedriger als die vorbestimmte Belastung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige Ende (8 a) der Trennwand (8) von der oberen zur unteren Wand des Ansaugkanals (7) bogen­ förmig verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige Ende (8 a) der Trennwand (8) ein mittig zwischen der oberen sowie unteren Wand des Ansaug­ kanals (7) angeordnetes Teil (8 b) hat und die Scheide­ wand (11) sich von einer stromauf des mittigen Teils (8 b) befindlichen Stelle zu einer stromauf im Ansaug­ kanal gelegenen Stelle erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Scheidewand (11) zu einer im mittigen Abschnitt des Ansaugkanals (7) sowie in die­ sem stromauf gelegenen Stelle erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch eine Ventilstößelführung (12) für das erste Einlaßventil (3) und durch einen an der oberen Wand des ersten geraden Kanals (9) um die Stößelführung (12) herum ausgebildeten Vorsprung (13), der sich längs der Achse des ersten geraden Kanals erstreckt und mit der Scheidewand (11) in Flucht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (15) zwischen einem stromaufwärtigen Ende der Scheidewand (11) und einer Seitenwand (7 c) des Ansaugkanals (7) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (15) als ein Klappenventil ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (17) für die Ab­ sperreinrichtung (15) ein durch Unterdruck betätigter Membranantrieb ist.