DE4445412A1 - Einlaßkanalsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens zwei im Zylinderkopf angeordneten Einlaßventilen pro Zylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einlaßkanalsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens zwei im Zylinderkopf angeordneten Einlaßventilen pro Zylinder ge­ mäß den weiteren im Oberbegriff des ersten Patentan­ spruchs genannten Merkmalen.

Ein Einlaßkanalsystem für Brennkraftmaschinen dieser Art ist mit DE 43 08 805 beschrieben. Nachteilig bei diesem bekannten Einlaßkanalsystem ist, daß bei Anwendung an ei­ nem Ottomotor mit einer Zweistrahleinspritzdüse immer auch in den gedrosselten Nebeneinlaßkanal eingespritzt wird. Um ein Aufstauen des Kraftstoffes in diesem Neben­ einlaßkanal zu vermeiden, muß der Drehschieber teilweise geöffnet bleiben. Jedoch ist die dabei verbleibende of­ fene Fläche im Kanal nicht in jedem Falle an der geeig­ netsten Stelle des Kanals. Dadurch kann es zu einem uner­ wünschten Aufstauen des Kraftstoffes bzw. zu verstärkten Wandanlagerungen vor dem Drehschieber kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im ersten Patentanspruch genannten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der weiteren Ansprüche dargestellt.

Durch die Erfindung kann ein Stau des Kraftstoffs in dem vom Drehschieber gesteuerten Nebeneinlaßkanal sicher ver­ mieden werden. In dem an der tiefsten Stelle des Neben­ einlaßkanals befindlichen Durchlaß stellt sich infolge seines relativ geringen Querschnitts eine hohe Strömungs­ geschwindigkeit ein, die für ein sicheres mechanisches Zerstäuben des Kraftstoffs sorgt. Trotzdem bleibt die ge­ wünschte Drosselwirkung des Drehschiebers für den Aufbau der angestrebten Strömungsverhältnisse im Brennraum er­ halten.

Wird der Durchlaß als Bohrung im Körper des Drehschiebers ausgeführt, dann kann durch die Richtung der Bohrung ein gezielter Strahl von angefettetem Gemisch in den Brenn­ raum gebracht werden, mit dem z. B. der Bereich um eine Zündkerze besonders versorgt werden kann.

Mit besonders geringem Bauaufwand ist der Durchlaß als nach unten offene Kerbe im Körper des Drehschiebers her­ stellbar.

Damit die rage der Bohrung und der Querschnitt der Kerbe bei allen Betriebsbedingungen gleich bleiben, ist der Körper des Drehschiebers durch eine sich am Zylinderkopf abstützende Feder gegen den Ventilsitz vorgespannt. Damit werden in vorteilhafter Weise Schwingungen des Drehschie­ bers sowohl in seiner axialen Richtung als auch in Dreh­ richtung gedämpft.

Der federnd vorgespannte Drehschieber zeigt Selbsthemmung in allen Stellungen durch die Reibkräfte am der Feder ge­ genüberliegenden Sitz. Dadurch bleiben die Betätigungs­ teile im Ruhezustand kräftefrei. Die Auslegung kann so erfolgen, daß diese Reibkräfte die Schwingungen der Dreh­ schieber um ihre Drehachse dämpfen. Die federnde Vorspan­ nung verhindert Klemmen bei thermischer Ausdehnung in axialer Richtung. Das radiale Spiel kann, gegenüber einer Ausführung ohne Feder, größer gewählt werden.

Als besonders vorteilhaft kann eine Tellerfeder zwischen einem Kragen des Zylinderkopfes und dem oberen Ende des Körpers des Drehschiebers verwendet werden, da sie wenig Bauraum erfordert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entlang der Mittellinie eines Einlaßventils eines Nebeneinlaßkanals;

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf die Ein­ laßkanalanordnung der Brennkraftmaschine nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht, schematisiert, in die Einlaß­ kanäle nach Fig. 1 entlang der Mittellinie in Hauptströmungsrichtung.

In einem Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine sind für jeden Brennraum 2 mindestens zwei Einlaßventile 3, 4 und mindestens ein Auslaßventil vorgesehen. Eines der Einlaß­ ventile 3 steuert einen Hauptansaugkanal 5. Ein anderes Einlaßventil 4 steuert einen Nebeneinlaßkanal 6. Die Einlaßventile 3, 4 werden von einer im Zylinderkopf 1 gelagerten Nockenwelle 7 über nicht dargestellte Tassen­ stößel betätigt, die in Stößelführungen 8 des Zylinder­ kopfes 1 verschiebbar gelagert sind. Unterhalb des Brenn­ raumes 2 ist ein Zylinder angeordnet, in dem in an sich bekannter Weise ein Hubkolben dichtend gleitet und so einen Arbeitsraum bildet. Beim Füllen des Arbeitsraumes mit Frischgas sind das Einlaßventil 3 des Hauptansaugka­ nals 5 und das Einlaßventil 4 des Nebenansaugkanals 6 geöffnet. Um das Einlaßventil 4 des Nebeneinlaßkanals 6 herum ist ein walzenförmiger Drehschieber 9 angeordnet, der an der einen Stirnseite 10 mit einem Lager 11 im Zylinderkopf 1 drehbar gelagert ist. Das Lager 11 ist auf dem Drehschieber 9 fixiert und stellt gegenüber dem Zylinderkopf 1 ein Loslager dar. Das obere Lager 11 erfüllt somit nur radiale Führungsaufgaben. Die andere Stirnseite 14 des Drehschiebers 9 ist unmittelbar benach­ bart einem Ventilsitzring 15, an welchem der Teller des Einlaßventils 4 im geschlossenen Zustand aufliegt. Eine Tellerfeder 16 zwischen der oberen Stirnseite 10 des Drehschiebers 9 und einem Kragen 17 des Zylinderkopfes 1 hält den Drehschieber 9 in Anlage mit dem Ventilsitzring 15. Der Drehschieber 9 hat an seinem Umfang 18 ein Fen­ ster 19, welches in einer Offenstellung des Drehschiebers 9 in seiner Kontur dem Querschnitt des Nebeneinlaßkanals 6 angeglichen ist. Diesem Fenster 19 schließt sich im Inneren des Drehschiebers 9 ein Kanalabschnitt 20 an, welcher dem Strömungsverlauf des Nebeneinlaßkanals 6 folgt und der mit seiner Wandung den Gasstrom des Frisch­ gases führt, solange der Drehschieber 9 den Nebeneinlaß­ kanal 6 freigibt. Im Bereich des Lagers 11 ist am Umfang des Drehschiebers 9 eine Verzahnung 22 eingebracht, in welche eine im Zylinderkopf 1 verschiebbar gelagerte Zahnstange 23 eingreift. Die Zahnstange 23 hat einen runden Querschnitt und ist in einer entsprechenden Boh­ rung des Zylinderkopfes 1 geführt, welche sich über die Länge des Zylinderkopfes 1 erstreckt, so daß bei mehreren Zylindern die Drehschieber 9 aller Zylinder von nur einer Zahnstange 23 beaufschlagt sind. An einem Ende der Zahn­ stange 23 greift ein Stellmotor an, welcher die Zahn­ stange 23 in ihrer Lagerung im Zylinderkopf 1 zu ver­ schieben vermag. Der Stellmotor ist vorzugsweise als Elektromotor mit einem daran befindlichen Schraub- oder Schneckenantrieb ausgeführt. Er kann aber auch als elek­ trischer Linearmotor oder als druckbeaufschlagte Dose ausgeführt sein. Der Stellmotor ist angesteuert von einem Rechner, welcher als Eingangsgrößen Daten der Brennkraft­ maschine wie Last, Drehzahl, Temperatur, Laständerungsge­ schwindigkeit sowie bei Verwendung der Brennkraftmaschine als Fahrzeugantriebsmotor fahrzeugspezifische Daten wie z. B. die Fahrgeschwindigkeit zugeführt erhält und der daraus einen Wert ermittelt, welcher analog der erforder­ lichen Drosselung des Nebenansaugkanals 6 ist. Dieser Wert wird vom Stellmotor in einer Längsverschiebung der Zahnstange 23 umgesetzt. Durch die Längsverschiebung wird der Drehschieber 9 mehr oder weniger verdreht und er drosselt damit gleichfalls mehr oder weniger den Gas­ durchlaß durch den Nebenansaugkanal 6. In vielen Anwen­ dungsfällen wird es ausreichend sein, eine Zweipunktrege­ lung vorzusehen, bei welcher der Drehschieber 9 den Nebeneinlaßkanal 6 entweder freigibt oder teilweise verschließt. Der Drehschieber 9 weist in geschlossenem Zustand an der geometrisch tiefsten Stelle des Nebenein­ laßkanals 6 einen Durchlaß 24 auf, der im Querschnitt wesentlich geringer als der Querschnitt des Nebeneinlaß­ kanals 6 ist. Fig. 3 zeigt die Querschnitte des Hauptein­ laßkanals 5 sowie des Nebeneinlaßkanals 6, wobei im Nebeneinlaßkanal 6 der Querschnitt durch den Drehschieber 9 bis auf eine kleine Restfläche 25 verschlossen ist. An der tiefsten Stelle des Nebeneinlaßkanals 6 ist der Durchlaß 24 erkennbar, welcher auch und besonders bei vollständigem Abschiebern des Nebeneinlaßkanals 6 durch den Drehschieber 9 offen bleibt.

Eine Zentraleinspritzdüse 26 versorgt sowohl den Haupt­ einlaßkanal 5 als auch den Nebeneinlaßkanal 6 mit Kraft­ stoff. Wird im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine der Nebeneinlaßkanal 6 abgeschiebert, dann wird trotzdem von der Zweistrahleinspritzdüse 26 Kraftstoff vor den Dreh­ schieber 9 gespritzt. Diese Kraftstoffmenge, die für den Aufbau eines stöchiometrischen Gemisches im Brennraum 2 benötigt wird, kann durch den Durchlaß 24 passieren. Sie wird von der im Durchlaß 24 mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft mitgerissen und mechanisch gut zerstäubt. Trotzdem baut sich im Brennraum 2 die mit dem Pfeil 27 angedeutete gewünschte Strömung auf, da der Querschnitt des Durchlasses 24 nicht ausreichend groß ist, eine Stö­ rung der Hauptströmung auszulösen. Die hohe Strömungsge­ schwindigkeit und die Strömungsrichtung in den Durchläs­ sen 24 und 25 macht es bei entsprechender Ausbildung je­ doch möglich, daß z. B. der Bereich um die Zündkerze 28 mit einem besonders angefetteten Ladungsanteil durch ei­ nen gerichteten Strahl aus dem Durchlaß 24 versorgt wer­ den kann, so daß z. B. bei Magerbetrieb der Brennkraftma­ schine trotzdem gutes Zündverhalten auch bei niedriger Teillast erhalten bleibt.

Claims (7)

1. Einlaßkanalsystem für eine fremdgezündete Brenn­ kraftmaschine mit zwei oder mehr im Zylinderkopf an­ geordneten Einlaßventilen pro Zylinder, wobei jedem Einlaßventil ein Einlaßkanal zugeordnet ist und je­ weils mindestens ein Nebeneinlaßkanal mit einer re­ gelbaren Drosseleinrichtung versehen ist, die als rohrförmiger Drehschieber ausgebildet ist, wobei der Drehschieber koaxial zu dem Einlaßventil des Neben­ einlaßkanals drehbar gelagert ist, radial mit einem Fenster an den Nebeneinlaßkanal anschließt und mit einer axialen Öffnung nahe des Ventilsitzes des Ein­ laßventils angeordnet ist und zwischen dem radialen Fenster und der axialen Öffnung eine dem Strömungs­ verlauf des durchströmenden Gases angepaßte Wandung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschie­ ber (9) bei geschlossener Position an der geome­ trisch tiefsten Stelle und/oder an wandnahen Berei­ chen des Nebeneinlaßkanales (6) einen Durchlaß (24) mit gegenüber dem Kanalquerschnitt geringem Quer­ schnitt aufweist.

2. Einlaßkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchlaß (24) durch eine oder meh­ rere Bohrungen im Körper des Drehschiebers (9) ge­ bildet ist, die auf dem in den Kanalquerschnitt ge­ drehten Mantel des Drehschiebers (9) angeordnet sind.

3. Einlaßkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchlaß (24) durch eine oder meh­ rere nach unten offene Kerben im Körper des Dreh­ schiebers (9) gebildet ist.

4. Einlaßkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchlaß (24) sowohl durch Bohrun­ gen als auch durch nach unten offene Kerben im Kör­ per des Drehschiebers (9) gebildet ist.

5. Einlaßkanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Ende des Körpers des Drehschiebers (9) und einem Kragen (17) des Zylinderkopfes (1) eine Feder (16) vorgese­ hen ist.

6. Einlaßkanalsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Ende des Körpers des Drehschiebers (9) und dem Ven­ tilsitzring (15) eine Feder vorgesehen ist.

7. Einlaßkanalsystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (16) eine Tellerfeder ist.