-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ottomotor mit magerer Verbrennung
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1, bei dem das Luft-/Kraftstoff-Gemisch
entsprechend den Motorbetriebsbedingungen verdünnt wird.
-
In
Magerverbrennungs-Ottomotoren ist es wünschenswert, das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu
erhöhen, d.h.
das Luft-/Kraftstoff-Gemisch so weit wie möglich zu verdünnen, um
den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Die Verdünnung führt jedoch zu einer instabilen
Verbrennung und zu einer Erhöhung
der giftigen Abgase, so daß zufriedenstellende
Ergebnisse durch einfaches Erhöhen
des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
nicht erzielt werden können.
-
Aus
der
JP 1-91038-U beispielsweise
eine Vorrichtung bekannt, die für
die Erzielung einer stabilen Verbrennung unter Magerverbrennungsbedingungen
eine Verwirbelung des Gemisches in der Verbrennungskammer erzeugt.
Dies erfolgt mittels eines Wirbelsteuerventils (das im folgenden
WS-Ventil genannt wird), das im Ventilkörper eine Teilöffnung wie
etwa einen Schlitz oder dergleichen aufweist und in der Nähe der Ansaugleitung
angebracht ist. Wenn unter Magerverbrennungsbedingungen das WS-Ventil
geschlossen ist, ist die Luftströmung
um diese Öffnung
konzentriert. Wegen der ungleichmäßigen Strömung und der höheren Strömungsgeschwindigkeit
wird die Luftströmung
in den Zylinder verbessert, so daß selbst bei magerem Luft-/Kraftstoff-Gemisch
eine stabile Verbrennung erhalten wird.
-
In
normalen Mehrzylindermotoren sind jedoch die Länge des Ansaugkrümmers und
die Form der Ansaugleitung für
jeden Zylinder unterschiedlich, so daß die Luftströmungsdynamiken
in den einzelnen Zylindern oftmals nicht gleich sind. Ferner können wegen
der Anbringung des WS-Ventils und der Form des Schlitzes im Ventilkörper Unterschiede
für die
einzelnen Zylinder vorhanden sein, wodurch die Neigung zu Schwankungen der
mittleren Geschwindigkeit der Ansaugluft in jedem Ansaugtakt besteht.
Selbst wenn daher ein Magerverbren nungsmotor mit einem WS-Ventil
versehen ist, ist die Magergrenze des Luft-/Kraftstoff-Gemischs
im Hinblick auf eine stabile Verbrennung nicht sehr hoch. Deshalb
kann das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
nicht sehr hoch eingestellt werden, so daß die Energieeinsparungen,
die durch eine magere Verbrennung erzielt werden können, nicht
hoch sind.
-
Bei
früheren
Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die Magergrenze des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses,
die eine stabile Verbrennung unter Magerverbrennungsbedingungen
gewährleistet
(die im folgenden als kritisches Luft-/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet
wird), eng mit dem Trommelverhältnis
und mit dem Wirbelverhältnis
der im Zylinder aufgebauten turbulenten Strömung korreliert ist (71st Lecture
of the Japanese Institute of Mechanical Engineers, Bd. D1, veröffentlicht
am 2. Oktober 1993).
-
Nun
wird mit Bezug auf die 5 bis 8 eine Übersicht über diese
Untersuchungen gegeben.
-
Das
Trommelverhältnis
und das Wirbelverhältnis
sind folgendermaßen
definiert:
-
5 zeigt
das kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, wenn ein WS-Ventil senkrecht
zur Mittellinie der Leitung angebracht war und die Position der Öffnung im
Körper
des WS-Ventils verändert
wurde.
-
Aus
früheren
Untersuchungen ist bekannt, daß eine
höhere
Turbulenzintensität
der Luftströmung
in den Zylindern das kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis erhöht und das für die Erzeugung
der Turbulenzintensität der
Trommelvorgang wirksamer als der Wirbelvorgang ist. Das kritische
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
ist daher gegenüber
dem Trommelvorgang empfindlicher als gegenüber dem Wirbelvorgang, wobei
in 5 die den gleichen Stabilitätsgrad der Verbrennung bezeichnenden
Linien angenähert
horizontal sind.
-
Wenn
jedoch das Trommelverhältnis
ansteigt, nimmt die taktweise Veränderung der mittleren Geschwindigkeit
der Luft im Zylinder bei gleicher Turbulenzintensität zu, wie
in 6 gezeigt ist. Diese Veränderung der mittleren Geschwindigkeit
bewirkt, daß das
kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis abgesenkt
wird, wie in 7 gezeigt ist.
-
7 zeigt
auch, daß die
Wirkung der taktweisen Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit bei Mehrpunkt-Einspritzsystemen (MPI-Systemen), bei denen
Kraftstoff in jede Ansaugleitung gespritzt wird, stärker als
bei Einzelpunkt-Einspritzsystemen (SPI-Systemen) ist, bei denen
der Kraftstoff stromaufseitig von einem Sammler zugeführt und
durch Heizeinrichtungen verdampft wird, um das Luft-/Kraftstoff-Gemisch so homogen
wie möglich
zu machen. Es ist daher bei MPI-Systemen
wichtiger, die taktweise Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit zu unterdrücken. Ferner ist die Verbrennungsstabilität umso geringer,
je stärker
das Trommelverhältnis
relativ ansteigt, wenn der Motor mit dem gleichen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis läuft. Der
horizontale Wirbelvorgang im Zylinder gleicht andererseits die taktweise
Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit, die durch den vertikalen Wirbelvorgang
hervorgerufen wird, aus und unterdrückt wirksam die taktweisen Veränderungen
der Luftströmungsumgebung.
-
8 zeigt
die Veränderung
des Trommelverhältnisses
und des Wirbelverhältnisses,
wenn die Position der WS-Ventil-Öffnung
bei gleichem Öffnungsgrad
des WS-Ventils geändert
wird. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist ein Bereich vorhanden,
in dem sowohl das Trommelverhältnis
als auch das Wirbelverhältnis groß sind.
Wenn sich diese Verhältnisse
jedoch aus diesem Bereich hinausbewegen, wird entweder die taktweise
Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit erhöht oder die Turbulenzintensität erniedrigt,
wobei beides zu einer Abnahme des kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
führt.
Daher sind eine ausreichend hohe Turbulenzintensität sowie
die Unterdrük kung
der taktweisen Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit im Hinblick auf eine Erhöhung des
kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
bei Aufrechterhaltung einer stabilen Verbrennung wünschenswert.
-
Die
(
JP 04-116 226 )-offenbart
eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit jeweils zwei
Einlaßventilen
und einen Einlaßverteiler,
welcher in eine Luftansaugleitung für niedrige Geschwindigkeiten,
und eine Luftansaugleitung für
hohe Geschwindigkeiten aufgeteilt ist. Im Einlaßbereich der Luftansaugleitung
für hohe
Geschwindigkeiten ist, ein erstes Einlaßventil angeordnet, wobei durch
Schließen
dieses ersten Einlaßventils
die in den Einlaßverteiler
eingesaugte Luft vollständig
in die Luftansaugleitung für
niedrige Geschwindigkeiten geleitet wird. Die (einzelne) Ansaugleitung
teilt sich in vier voneinander unabhängige Zweigrohre für niedrige
Geschwindigkeiten auf, wobei jedes dieser Zweigrohre zu einer Ansaugleitung
eines der Einlaßventile führt. Die
(einzelne) Ansaugleitung hohe Geschwindigkeiten teilt sich ebenfalls
in vier voneinander unabhängige
Zweigrohre für
hohe Geschwindigkeit auf, welche zu Ansaugleitungen führen, die
wiederum zu einem der Einlaßventile
der Zylinder führen.
Dabei sind jeweils eine der Ansaugleitungen für niedrige Geschwindigkeiten und
eine der Ansaugleitungen für
hohe Geschwindigkeiten über
eine Verbindungsleitung verbunden. Stromab dieser Verbindungsleitung
ist ein weiteres Ventil angeordnet.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ottomotor
mit magerer Verbrennung zu schaffen, bei dem ein erwünschtes
Trommelverhältnis
und ein erwünschtes
Wirbelverhältnis
erzielt werden, um dadurch das kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für eine stabile
Verbrennung zu erhöhen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Magerverbrennungs-Ottomotor der gattungsgemäßen Art,
der die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale
besitzt.
-
Die
abhängigen
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gerichtet.
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim
Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
die auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
-
1 eine
schematische horizontale Schnittansicht einer Motoransaugleitung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 eine
schematische vertikale Schnittansicht der Ansaugleitung von 1;
-
3 eine
schematische Draufsicht eines Ansaugkrümmers gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
4 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen den Zweigrohrabmessungen und
einem kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht;
-
5 den
bereits erwähnten
Graphen, der die Beziehung zwischen dem Trommelverhältnis und
dem Wirbelverhältnis
sowie dem kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß bekannter Untersuchungsergebnisse veranschaulicht;
-
6 den
bereits erwähnten
Graphen, der eine Beziehung zwischen dem Wirbelwinkel und der taktweisen
Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit gemäß den bekannten Untersuchungsergebnissen
veranschaulicht;
-
7 den
bereits erwähnten
Graphen, der eine Beziehung zwischen der taktweisen Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit und dem kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß den bekannten
Untersuchungsergebnissen veranschaulicht;
-
8 den
bereits erwähnten
Graphen, der eine Beziehung zwischen der Öffnungsform eines WS-Ventils,
dem Trommelverhältnis
und dem Wirbelverhältnis
gemäß den bekannten
Untersuchungsergebnissen veranschaulicht;
-
9 einen
Graphen, der einen optimalen Trommel-/Wirbelbereich gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
-
10 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Winkel des Schwerpunkts
der Öffnung des
WS-Ventils und dem kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
-
11 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen dem WS-Ventil-Neigungswinkel und
dem kritischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht;
-
12 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen dem WS-Ventil-Neigungswinkel und
der taktweisen Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht;
-
13 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen dem WS-Ventil-Neigungswinkel und
einem erlaubten Bereich für
das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
-
14 ein
Diagramm, das die Wirkung zweier Einlaßventile zeigt, die gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Phasendifferenz öffnen; und
-
15 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen der Phasendifferenz der beiden
Einlaßventile und
der taktweisen Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit der Ansaugluft veranschaulicht.
-
Wie
in den 1 bis 3 der Zeichnungen gezeigt, enthält ein Motorblock 1 mehrere
Zylinder 2, wobei in jedem der Zylinder 2 eine
Verbrennungskammer 4 ausgebildet ist. Ein Ansaugkrümmer 7 ist
mit jedem der Zylinderköpfe 3 der
einzelnen Zylinder über
eine Ansaugleitung 6 verbunden. Im Zylinderkopf 3 ist
eine Zündkerze 5 vorgesehen,
die das von der Ansaugleitung 6 zur Verbrennungskammer 4 geführte Luft-/Kraftstoff-Gemisch
zündet.
-
Wie
in 3 gezeigt, führen
im Ansaugkrümmer 7 mehrere
Zweigrohre 9 von einem Sammler 8 an jede der Ansaugleitungen 6.
Sämtliche
Zweigrohre 9 besitzen die gleiche Länge und sind zu einer quer
zum Motorblock 1 verlaufenden Mittellinie symmetrisch angeordnet.
-
Die
Zweigrohre 9 sind mit den Ansaugleitungen 6 über Verbindungseinrichtungen 10 verbunden.
In den Verbindungseinrichtungen 10 sind Ansaugdurchlässe mit
der gleichen geraden Form ausgebildet. In der Umgebung der Ansaugleitungen 6 der
Verbindungseinrichtungen 10 sind Wirbelsteuerventile (WS-Ventile) 11 vorgesehen.
-
Das
WS-Ventil 11 ist ein Klappenventil, das um eine quer durch
die Verbindungseinrichtung 10 verlaufende im wesentlichen
horizontale Achse 12 unterstützt ist und wie in 2 gezeigt
durch ein nicht gezeigtes Betätigungselement
geschlossen gehalten wird, wenn der Motor mit einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für magere
Verbrennung läuft.
-
Wie
in 1 gezeigt, besitzt das WS-Ventil 11 eine
Teilöffnung 13.
Diese Öffnung 13 ist
durch einen L-förmigen
Ausschnitt in dem Teil oberhalb der Achse 12 gegeben.
-
Wenn
das WS-Ventil 11 geschlossen ist, befindet sich die obere
Hälfte
des Ventils in einer Stellung, die um einen vorgegebenen Winkel α stromabseitig
geneigt ist, wie in 2 gezeigt ist.
-
Die
Ansaugleitung 6 teilt sich in Richtung zum Zylinder im
Zylinderkopf 3 auf, um mit zwei Einlaßventilen 14, 15 in
Verbindung zu treten. Die in 2 gezeigte
Mittellinie der Ansaugleitung ist in bezug auf die horizontale Ebene
um einen kleinen Winkel θ,
der beispielsweise in einem Bereich von 10° bis 30° liegt, geneigt, so daß in der
Verbrennungskammer 2 eine starke Trommelwirkung (vertikaler
Wirbel) eingestellt wird. Aufgrund dieser Konstruktion liegt das
Trommelverhältnis
der Ansaugströmung
im Bereich von 1,6 bis 3,1, während
das Wirbelverhältnis
der Ansaugströmung
im Bereich von 1,8 bis 3,5 liegt, wenn der Motor unter Magerverbrennungsbedingungen
läuft.
-
Um
die Trommelwirkung. d.h. die vertikale Turbulenz im Zylinder zu
erhöhen,
sollte die Leitung eine geradlinige Form besitzen, ferner sollte
der Winkel θ,
den die Mittellinie ihres Luftdurchlasses mit der horizontalen Ebene
bildet, klein sein. Dadurch wird in hohem Maß verhindert, daß im früheren Teil
des Ansaugprozesses an einer Position in der Nähe des Zylindermittelpunkts
direkt unterhalb des Einlaßventils
eine Abwärtsluftströmung auftritt,
die die vertikale Turbulenz im Zylinder stören würde. Die Intensität der Trommelwirkung nimmt
in dem Maß zu,
in dem der Luftmengendurchsatz im oberen Teil der Leitung ansteigt.
-
Wenn
beispielsweise in einem Motortyp für Kleinwagen der Winkel θ ungefähr 100 bis
30° beträgt, beträgt der Radius
R des stromabseitigen gekrümmten
Teil wenigstens 50 mm, was eine Trommelwirkung hervorruft.
-
4 zeigt
die Verbrennungsstabilität
unter Magerverbrennungsbedingungen, wenn die Länge der Zweigrohre des Ansaugkrümmers und
die Länge
L direkt stromaufseitig vom WS-Ventil (1) verändert werden.
Je länger
die Zweigrohre, desto kleiner ist die relative Differenz zwischen
den Längen
der einzelnen Rohre. Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist die Verbrennungsstabilität unter
Magerverbrennungsbedingungen umso besser, je kleiner die Längendifferenz
der Rohre ist. Um eine stabile Verbrennung unter Magerverbrennungsbedingungen
zu erzielen, ist es daher wünschenswert,
daß die
Längen
der Zweigrohre, die vom Ansaugkrümmer
zu den einzelnen Zylindern führen,
gleich sind.
-
Die
Verbrennungsstabilität
wird auch dadurch optimiert, daß die
Länge L
des geradlinigen Durchlasses direkt stromaufseitig vom WS-Ventil
100 mm beträgt.
Diese Länge
ist gleich dem 2,5fachen Innendurchmesser der Leitung. In der Praxis
wird eine verbesserte Stabilität
unter Magerverbrennungsbedingungen erhalten, wenn die Länge L im
Bereich vom 1,5fachen bis zum 3,5fachen Innendurchmesser der Leitung
liegt. Der Grund hierfür
besteht darin, daß die
Differenzen in der Luftströmung
dieses geradlinigen Durchlasses geglättet werden und die Luftströmungsumgebung
in jedem Zylinder gleichmäßig wird.
-
Wenn
daher die Längen
der Zweigrohre vom Ansaugkrümmer
zu den einzelnen Zylindern gleich ausgebildet werden und wenn insbesondere
Ansaugleitungen geschaffen werden, die im wesentlichen die gleiche Form
und eine Länge
besitzen, die im Bereich vom 1,5fachen bis zum 3,5fachen Innendurchmesser
der Leitung direkt stromaufseitig vom WS-Ventil liegt, kann das
kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
für eine stabile
Verbrennung wenigstens um den Faktor 1 bis 1,5 (d.h. um ungefähr 5%) erhöht werden.
-
Deshalb
kann eine verbesserte Stabilität
des Motors unter Magerverbrennungsbedingungen erwartet werden.
-
Weiterhin
ist der obere Teil des Ventilkörpers
des WS-Ventils um einen Winkel α stromabseitig
geneigt, wenn das Ventil geschlossen ist. Dadurch wird die Verbrennungsstabilität verbessert,
wie in 11 gezeigt ist. Wie in 12 gezeigt,
besteht der Grund hierfür
darin, daß die
Luftströmung
zur Öffnung
des WS-Ventils stabilisiert ist, während die Erzeugung der Turbulenz
durch die Neigung des WS-Ventils nicht beeinflußt wird und im Ergebnis die
taktweise Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit unterdrückt wird. 13 zeigt
die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel α des WS-Ventils und der Wirkung
einer stabilen Verbrennung. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ergibt
ein Neigungswinkel α des
WS-Ventils im Bereich von 20° bis
30° die
größte Verbesserung
der Verbrennungsstabilität.
Wenn dieser Winkel angenähert
0° beträgt, ist
der Einstellbereich für
das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis wegen
der durch den Anbringungswinkel bedingten Fehler sehr eng. Wenn jedoch
der Neigungswinkel des WS-Ventils im Bereich von 20° bis 30° liegt, wird
die Weite des Einstellbereichs des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses maximiert, so daß selbst
bei Fehlern des Anbringungswinkels diese leicht absorbiert werden
können.
Mit anderen Worten, die Streuung der Verbrennungsstabilität zwischen
den Zylindern aufgrund des Neigungswinkels α wird reduziert, wodurch die
Magerverbrennungs-Betriebseigenschaften eines Mehrzylindermotors
verbessert werden.
-
Wie
wiederum in den 1 oder 2 gezeigt,
wird die Verbrennungsstabilität
in einem mit zwei Einlaßventilen
versehenen Motor dadurch verbessert, daß das der Öffnung des WS-Ventils zugewandte
Ventil (das Ventil 15 in 1) vor dem
anderen Ventil geöffnet
wird (siehe 14).
-
Wenn
erst das näher
an der Öffnung
des WS-Ventils befindliche Einlaßventil geöffnet wird, wird die Erzeugung
der Wirbel- und Trommelwirkungen in der diesem Ventil entsprechenden
Ansaugleitung stabilisiert. Im Ergebnis wird die taktweise Veränderung
der mittleren Geschwindigkeit unterdrückt, während die Erzeugung der Turbulenz
nicht beeinflußt
wird, wie in 15 gezeigt ist. Dadurch wird
eine Streuung der Trommelwirkung und der Wirbelwirkung zwischen
den Zylindern im Vergleich zu dem Fall, in dem nur das WS-Ventil installiert
ist, reduziert, so daß die
Magerverbrennungseigenschaften eines Mehrzylindermotors verbessert werden.
-
Der
oben angegebene Bereich für
das Trommelverhältnis
und für
das Wirbelverhältnis
können
auf ein gewöhnliches
Zündsystem,
an dem keine besondere Leistungsteigerung vorgenommen, worden ist,
angewandt werden. Wenn jedoch ein Zündsystem mit gesteigerter Leistung
verwendet wird, kann das kritische Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für stabile
Verbrennung weiter erhöht
werden, um spezielle Trommelverhältnisse
und Wirbelverhältnisse
zu erhalten.
-
Diese
Leistungssteigerung des Zündsystems
umfaßt
eine Verlängerung
der Funkenentladungszeit und eine Erhöhung der Entladungsenergie.
Hierzu ist es üblicherweise
notwendig, die Zündspule
zu verbessern und die Lebensdauer der Zündkerzen zu erhöhen, so
daß sie
einer großen
Entladungsenergie standhalten können.
Für diese
Leistungssteigerung des Zündsystems
besteht jedoch eine Obergrenze, weil bei einer übermäßigen Steigerung mehr Leistung
verbraucht wird, um die Zündspule
zu erregen, was einen höheren- Kraftstoffverbrauch
zur Folge hat, ferner zeigen die Zündkerzen dann einen größeren Verschleiß.
-
9 zeigt
die Beziehung zwischen dem Trommelverhältnis, dem Wirbelverhältnis und
dem Grenzwert für
stabile Verbrennung bei Verwendung eines Zündsystems, dessen Leistung
bis zu einem praktisch annehmbaren Wert gesteigert worden ist. Der
optimale Wert sowohl für
das Trommelverhältnis
als auch für
das Wirbelverhältnis
beträgt
2,7, eine Verbesserung wird jedoch selbst dann noch beobachtet,
wenn das Trommelverhältnis
im Bereich von 2,2 bis 3,1 liegt und das Wirbelverhältnis im
Bereich von 1,8 bis 3,5 liegt. Daher kann durch eine Leistungssteigerung
des Zündsystems
das Trommelverhältnis
auf einen höhen
Wert gesetzt werden, wobei das kritische Luft/Kraftstoff-Verhältnis für stabile
Verbrennung weiter erhöht
werden kann.
-
Das
Trommelverhältnis
und das Wirbelverhältnis
können
durch Einstellen der Position des Schwerpunkts der Öffnung des
WS-Ventils erhalten werden. 10 zeigt
die Beziehung zwischen der Stellung des Schwerpunkts und dem kritischen
Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
unter Magerverbrennungsbedingungen.
-
Es
gibt eine optimale Stellung, andererseits treten Herstellungsfehler
und leichte Unterschiede bei den Motorabmessungen auf. Unter der
Annahme, daß in
der Praxis ungefähr
95% der Wirkung erzielt werden, die bei einer präzisen optimalen Stellung erhalten
würde,
muß der
Winkel β,
den eine von der Mitte des Durchlasses zum Schwerpunkt der Öffnung verlaufende
Linie mit der Befestigungsebene des WS-Ventils einschließt, im Bereich von 45° bis 70° und vorzugsweise
im Bereich 50° bis
55° liegen.
Wenn diese Öffnungskonstruktion mit
der obenerwähnten
Ansaugleitung kombiniert wird, welche eine Trommelwirkung erzeugt
(Leitung mit gesteigerter Trommelwirkung), können die obigen optimalen Werte
für das
Trommelverhältnis
und für
das Wirbelverhältnis,
die jeweils 2,7 betragen, erhalten werden.
-
Es
ist möglich,
die Trommelwirkung allein durch Verwendung eines WS-Ventils ohne
Leitung mit gesteigerter Trommelwirkung zu erhalten, im allgemeinen
ermöglicht
jedoch die Verwendung einer solchen Ansaugleitung die Erhöhung der
Fläche
der WS-Ventil-Öffnung,
so daß der
Motor auch bei höheren
Lasten unter Magerverbrennungsbedingungen betrieben werden kann.
-
Bei
der obenbeschriebenen Ausführungsform
wurden durch Einstellen des Trommelverhältnisses und des Wirbelverhältnisses
auf einen Wert von ungefähr
2,7 optimale Magerverbrennungs-Betriebseigenschaften für einen
Motor mit einem Zündsystem
mit gesteigerter Leistung erhal ten. Es sind besondere Einrichtungen zur
Erzielung dieses Trommelverhältnisses
und dieses Wirbelverhältnisses
beschrieben worden, nämlich
die Ausbildung der Rohre des Ansaugkrümmers mit gleicher Länge und
symmetrischer Anordnung, die Verwendung eines geradlinigen Durchlasses
direkt stromaufseitig vom WS-Ventil, die Einstellung des Neigungswinkels
des eine Öffnung
aufweisenden WS-Ventils auf einen vorgegebenen Wert, die Verwendung
einer die Trommelwirkung im Zylinder erhöhenden Konstruktion der Ansaugleitung
sowie die Öffnung
der Einlaßventile mit
unterschiedlicher Phase. Es ist jedoch nicht notwendig, sämtliche
dieser Mittel zu verwenden, vielmehr kann in Abhängigkeit von den Spezifikationen
des Motors jede beliebige Kombination gewählt werden. Beispielsweise
ist in einem Langhubmotor mit einem Bohrungs-/Hubverhältnis von
ungefähr
0,8 bis 0,9 die Kolbengeschwindigkeit hoch. Daher ist es nicht unbedingt
notwendig, eine Ansaugleitung mit erhöhter Trommelwirkung zu verwenden.
Das optimale Trommel-/Wirbel-Verhältnis kann durch Optimieren
des obigen Neigungswinkels des WS-Ventils und des Schwerpunktwinkels β der Öffnung des
WS-Ventils sowie durch Einstellen der Phasendifferenz zwischen den
beiden Einlaßventilen
erzielt werden. In diesem Fall ist es jedoch wünschenswert, die Trommelwirkung
der Öffnung
des WS-Ventils so weit zu erhöhen,
wie dies durch die Ansaugleitung der Fall wäre. Hierzu kann der Schwerpunktwinkel β beispielsweise
in einem Bereich von 60° bis
70° liegen,
wie in 10 durch den Buchstaben S bezeichnet
ist. Ferner kann die Phasendifferenz zwischen den beiden Einlaßventilen
beispielsweise auf einen Kurbelwinkel von ungefähr 8° eingestellt werden, wie in 14 gezeigt
ist.
