DE3737828C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor der Kolbenbauart mit mindestens einem zwischen einem Einlaßkanal und jedem Verbren­ nungsraum angeordneten Motoreinlaßventil und einem stromauf davon im Einlaßkanal angeordneten Rück­ schlagventil.

Beispielsweise aus der EP-A2-01 41 165 ist ein Ver­ brennungsmotor bekannt, der zusätzlich zum Motorein­ laßventil ein weiteres Ventil aufweist, dessen Öff­ nungsbeginn bei niedrigen Motordrehzahlen gegenüber der Öffnung des Einlaßventils verzögert ist und sich mit steigender Motordrehzahl zunehmend dem Öffnungs­ beginn des Motoreinlaßventils nähert. Es wird dabei insbesondere ein motorischer Antrieb des weiteren Ventils, insbesondere durch einen elektromagnetischen Drehsteller, vorgeschlagen. Die Steuerung oder Rege­ lung des weiteren Ventils kann durch ein Motorkenn­ feld oder durch motorexterne Parameter, wie bei­ spielsweise Kraftstoffverbrauch und Schadstoffanteil gesteuert oder geregelt werden.

Durch das weitere Ventil, dessen Öffnungszeitpunkt in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern in be­ zug auf den Öffnungszeitpunkt des Motoreinlaßventils beliebig verzögert werden kann, ergibt sich eine vor­ teilhafte Wirkung insbesondere bei niedrigen Motor­ drehzahlen. Das Motoreinlaßventil öffnet, während das weitere Ventil noch geschlossen ist. Es expandiert demnach zunächst die in dem Einlaßraum zwischen den beiden Ventilen befindliche Luft in den Motorzylin­ der. Bei entsprechend spätem Öffnen des weiteren Ventils entsteht ein Unterdruck im Motorzylinder. Der Druckunterschied vor und nach diesem weiteren Ventil führt nach dem Öffnen des weiteren Ventils zu einer entsprechend hohen Fließgeschwindigkeit der dann einströmenden Brennluft. Diese Fließgeschwindigkeit wird gegen Ende des Kolbenhubs abgebremst, wodurch eine dynamische Druckerhöhung noch vor dem Schließen des Motoreinlaßventils stattfindet. Der Rückfluß von Ladung aus dem Motorzylinder aufgrund dieser Drucker­ höhung kann durch rechtzeitiges Schließen des weite­ ren Ventils verhindert werden.

Die Steuerung und Regelung des weiteren Ventils ist bei der bekannten Konstruktion mit einem gewissen Aufwand verbunden und kann Anlaß zu Störungen bieten. Außerdem ist auch das Schließen des weiteren Ventils von der Steuerungs- oder Regelungseinrichtung abhän­ gig, obwohl es nur darauf ankommt, dieses weitere Ventil zu schließen, sobald beiderseits dieses weite­ ren Ventils der Druck ausgeglichen ist und deshalb der teilweise Rückfluß der Ladung aus dem Motor­ zylinder bevorsteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ansaugsystem mit einem derartigen weiteren Ventil so auszugestalten, daß das weitere Ventil eine einfache, kostengünstige und betriebssichere Konstruktion aufweist und sich unabhängig von zusätzlichen Steuerungs- oder Regelungsein­ richtungen selbsttätig öffnen und schließen kann, wo­ bei jedoch zugleich die Möglichkeit bestehen soll, eine die Verzögerung des Öffnungszeitpunktes des wei­ teren Ventils beeinflussende Einstellung auf einfache Weise durchzuführen.

Aus der DE-GM 78 03 641 ist eine stromauf vom Einlaß­ ventil eines Verbrennungsmotors im Einlaßkanal ange­ ordnete Rückschlagklappe in Form einer Blattfeder bekannt, die bei verbundenen Einlaßkanälen benachbar­ ter Zylinder verhindern soll, daß Auspuff- und Rest­ gase eines Zylinders einen negativen Einfluß auf die Nachbarzylinder ausüben.

Aus der DE-OS 31 39 362 sind Rückschlagventilmittel in Form federnder Lamellen an der gleichen Stelle bekannt, die verhindern sollen, daß bei niedrigen Drehzahlen bei noch geöffneten Einlaßventilen ein Teil des Gemisches aus dem Zylinder zurückgetrieben werden kann.

Diese federnden Rückschlagklappen können zwar auf­ grund ihrer Federspannung eine gewisse Verzögerung der Öffnung gegenüber der Öffnung des Einlaßventils verursachen, diese Verzögerung ist aber von der Auf­ gabenstellung her nicht angestrebt, ja sogar nachtei­ lig, und wird deshalb möglichst gering sein. Zur Lösung der oben genannten, der Erfindung zugrunde­ liegenden Aufgabe kann aber mit Vorteil von einem Ansaugsystem der eingangs genannten Art mit einem Rückschlagventil ausgegangen werden.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem solchen Ansaugsystem darin, daß das Rückschlagventil eine Öffnungsschwelle mit einstellbarer Zuhaltekraft auf­ weist, derart, daß deren Öffnungszeitpunkt gegenüber dem Einlaßbeginn des Motoreinlaßventils verzögerbar ist, wobei das Rückschlagventil nach einer vorteil­ haften Ausführungsform eine Rückschlagklappe ist.

Sobald der Druckunterschied beiderseits des Ventils die vorab eingestellte Öffnungsschwelle erreicht, kann sich die Rückschlagklappe öffnen. Ist der motor­ seitige Druck so weit angestiegen, daß am Rückschlag­ ventil ein Rückfluß der Ladung aus dem Motorzy­ linder einzusetzen droht, schließt sich die Rück­ schlagklappe selbsttätig.

Es wäre auch möglich, den Öffnungszeitpunkt in Rela­ tion zum Kurbelwinkel des Motors einzustellen, z. B. durch eine beim Schließen der Rückschlagklappe über­ windbare, in Abhängigkeit vom Motorkurbelwinkel in Lösestellung überführbare Riegelsperre, die bei­ spielsweise über eine Nockenwelle steuerbar ist.

Eine zweckmäßige Ausführungsform zur Realisierung der Zuhaltekraft besteht darin, daß die Rückschlagklappe in Schließstellung die Mündung einer Unterdrucklei­ tung dichtend abdeckt.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß der Unterdruck sofort zusammenbricht, wenn sich die Rück­ schlagklappe nur geringfügig in Öffnungsrichtung be­ wegt, so daß das Ventil sich ohne Kraftverzehr schlagartig öffnet, sobald der Druckunterschied an der Rückschlagklappe die eingestellte Öffnungsschwel­ le überschreitet.

Dabei kann die Unterdruckleitung ein Stellorgan zur Einstellung des Unterdrucks enthalten. Dieses Stell­ organ kann in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und der Stellung des Fahrpedals einstellbar sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht da­ rin, daß das Rückschlagventil unter Vorspannung in der Schließstellung anliegt.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Er­ findung wird diese näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch den Ein- und Auslaß­ bereich eines Zylinders eines Verbrennungsmotors der Kolbenbauart mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten, stromauf vom Motoreinlaßventil angeordneten weiteren Ventil.

Im Verbrennungsraum 10 des dargestellten Motorzylin­ ders ist ein Kolben 12 beweglich angeordnet. Der Verbrennungsraum 10 wird über einen Einlaßkanal 14 mit Brennluft oder Brennluft-Kraftstoff-Gemisch ver­ sorgt, wobei der Verbrennungsraum 10 durch ein in Ab­ hängigkeit vom Motorkurbelwinkel gesteuertes Motor­ einlaßventil 16 gegenüber dem Einlaßkanal 14 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die Abgase werden über einen Auslaßkanal 18 abgeführt, der über ein Auslaß­ ventil 20 mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht.

Stromauf vom Einlaßventil 16 ist im Einlaßkanal 14 ein insgesamt mit 22 bezeichnetes weiteres Ventil an­ geordnet, dessen Schließkörper als eine um eine Achse 24 drehbeweglich gelagerte Rückschlagklappe 26 ausge­ bildet ist. Die Rückschlagklappe 26 ist durch eine Torsionsfeder 28 in ihre in der Zeichnung dargestell­ te Schließstellung vorgespannt, deren Kraft so bemes­ sen ist, daß sie die Rückschlagklappe 26 in die ge­ zeigte Schließstellung verschwenkt, sobald der Druck auf der dem Einlaßventil 16 zugewandten Seite des Ventils 22 nahezu auf den Druck angestiegen ist, der stromauf vom Ventil 22 herrscht.

In der Schließstellung liegt die Rückschlagklappe 26 an einer Anschlagfläche 30 an, in welcher sich die Mündung 32 einer Unterdruckleitung 34 befindet. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Rückschlag­ klappe 26 in Schließstellung die Mündung 32 dichtend abdeckt. Das Ventil 22 wird sich deshalb erst öffnen, wenn der Druck stromauf vom Ventil 22 um soviel höher ist als der Druck stromab vom Ventil 22, daß der Druckunterschied die vom Unterdruck in der Unter­ druckleitung 34 und der Torsionsfeder 28 ausgeübte Schließkraft überwinden kann. Sobald dieser Zustand eingetreten ist und sich die Rückschlagklappe 26 nur geringfügig in Öffnungsrichtung bewegt hat, bricht der Unterdruck zusammen und die Rückschlagklappe kann gegen den geringen Widerstand der Torsionsfeder 28 in die Öffnungsstellung verschwenkt werden.

Um die Zuhaltekraft einstellen zu können, ist in der Unterdruckleitung 34 ein Einstellventil 36 angeord­ net, welches auf eine wünschenswert erscheinende Zuhaltekraft fest eingestellt oder in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und der Stellung des Fahrpedals variabel sein kann.

Die Unterdruckleitung 34 mit ihrer Mündung 32 ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, die durch die Sogwirkung im ansaugenden Zylinder zu überwindende Zuhaltekraft aufzubringen. So könnte z. B. das Unter­ drucksystem durch einen Elektromagneten ersetzt wer­ den, der anstelle der Mündung 32 im Bereich der Aufschlagfläche 30 angeordnet wird.

Da durch das Ventil 22 der Einlaßkanal 14 stets automatisch zum erforderlichen Zeitpunkt geschlossen wird, kann der Einlaßschluß des Motoreinlaßventils 16 auf optimale Bedingungen bei hohen Drehzahlen einge­ stellt werden, wobei dann das Rückschlagventil 22 die Aufgabe automatisch übernimmt, das Drehmoment bei niederen Drehzahlen zu verbessern.

Claims (10)

1. Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor der Kolbenbauart mit mindestens einem zwischen einem Einlaßkanal (14) und jedem Verbrennungsraum (10) angeordneten Motoreinlaßventil (16) und einem strom­ auf davon im Einlaßkanal (14) angeordneten Rück­ schlagventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück­ schlagventil (26) eine Öffnungsschwelle mit einstell­ barer Zuhaltekraft aufweist, derart, daß deren Öff­ nungszeitpunkt gegenüber dem Einlaßbeginn des Motoreinlaßventils (16) verzögerbar ist.

2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rückschlagventil (26) eine Rückschlagklappe ist.

3. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappe (26) in Schließstellung die Mündung (32) einer Unterdruck­ leitung (34) dichtend abdeckt.

4. Ansaugsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (34) ein Stellorgan (36) zur Einstellung des Unterdrucks ent­ hält.

5. Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappe (26) in Schließstellung an einem Elektromagneten anliegt.

6. Ansaugsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft des Elektromagneten einstellbar ist.

7. Ansaugsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (36) in Abhängig­ keit vom Betriebszustand des Motors und der Stellung des Fahrpedals einstellbar ist.

8. Ansaugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (26) unter Vorspannung in der Schließstellung an­ liegt.

9. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückschlagventil eine beim Schließen überwindbare, in Abhängigkeit vom Motorkur­ belwinkel in Lösestellung überführbare Riegelsperre zugeordnet ist.

10. Ansaugsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelsperre über eine Nocken­ welle steuerbar ist.