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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit mehreren Einlassventilen,
der zwei oder mehr Einlassventile pro Zylinder aufweist.
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Im
Bereich der Motorentwicklung werden häufig mehrere Einlassventile
zur Verbesserung der Form, Größe, Anordnung
etc. der verschiedenen Einlasskanäle eingesetzt, um so die Einlasseffizienz,
die maximale Einlassmenge, die Wirbeleigenschaften etc. zu verbessern.
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Ein
Beispiel für
einen Motor mit mehreren Einlassventilen ist in der japanischen
Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 6-288239 offenbart und
in den 9 und 10 der beigefügten Zeichnung
dargestellt. Bei diesem Motor mit mehreren Einlassventilen sind
zwei Einlasskanäle 51 und 52 für einen
zugehörigen
Zylinder im wesentlichen parallel ausgebildet, wobei der eine Einlasskanal 51 ein
schraubenförmiger
Kanal ist, der einen spiralförmigen
Strom in den Zylinder 53 aufgibt, während der andere Einlasskanal 52 eine
Vertiefung 54 an einer Stelle direkt vor dem Auslass des
anderen Einlasskanals 52 aufweist, wodurch die Ladung innerhalb
des Kanals durch diese Vertiefung 54 in die entgegengesetzte
Richtung zurückgeblasen
wird. Der Synergieeffekt dieser Einlassluft-Strömungen erzeugt und verstärkt einen
Wirbel S innerhalb des Zylinders.
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Allerdings
treten bei dem Einlasskanal 52 die folgenden Probleme auf.
Weil der Einlassstrom mit der Vertiefung 54 kollidiert,
kommt es zu einem Abfall der Strömungsrate
der Ladung, wodurch die Einlasseffizienz leidet. Zudem wird, wie
durch die durchgezogenen Linien in 10 angedeutet
ist, bei einem geringen Ventilhub des Einlassventils 55 der
Kanalauslass durch den schirmartigen Kopf 56 des Einlassventils 55 blockiert,
wodurch die Ladung durch den Ventilkopf 56 abgeleitet wird
und entlang einer gewünschten
Route strömt,
wie dies durch den Pfeil f1 angedeutet ist.
Vergrößert sich
der Ventilhub des Einlassventils 55, wie dies durch die
strichpunktierte Linie angedeutet ist, so wird die Blockierung durch den
Ventilkopf 56 aufgehoben und die Ladung strömt direkt
entlang der kürzesten
Route heraus, wie dies durch den Pfeil f2 angedeutet
ist, was sich negativ auswirkt, da hier der Wirbel S aufgehoben
wird. Diese Tendenz ist bei höheren
Motordrehzahlen stärker, d.h.
wenn die Einlassströmungsrate
höher und
die Trägheit
der Ladung größer ist.
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Um
dem entgegenzuwirken, offenbart die japanische Patentanmeldung mit
der Offenlegungsnummer 10-37751 eine Technik zur absichtlichen Reduzierung
des Einlassventilhubs bei einem Auftreten dieses den Wirbel abschwächenden
Luftstroms (Ladungsstroms). Dieses System ist jedoch insofern nicht
wünschenswert,
als hier die ursprünglich
durch den Einlasskanalauslass gelieferte Leistung nicht vollständig genutzt
wird. Insbesondere kommt es zu einer erheblichen Verringerung der
Auslassfläche und
die maximale Einlassmenge wird reduziert usw. Somit ließ sich bisher
mit einer herkömmlichen
Einlasskanalanordnung nicht immer unter allen Umständen ein
starker Wirbel erzeugen. Es war bisher auch schwierig, eine Verstärkung des
Wirbels zu erzielen, ohne die Einlassmenge zu beeinträchtigen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die beschriebenen
Probleme der herkömmlichen
Anordnungen zu lösen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 ein Motor mit
mehreren Einlassventilen vorgesehen, der einen ersten Einlasskanal
mit einem ersten Auslass sowie einen zweiten Einlasskanal mit einem
zweiten Auslass umfasst, welcher relativ zu einem in einem zughörigen Zylinder
des Motors erzeugten Wirbel stromabwärts zu dem ersten Einlasskanal
angeordnet ist. Der erste Auslass des ersten Einlasskanals und der
zweite Auslass des zweiten Einlasskanals sind an einer Lufteinlassseite
relativ zur Mitte einer Kurbelwelle angeordnet. Ein dem Auslass
nahes Teil des ersten Einlasskanals, das direkt vor dem ersten Auslass
positioniert ist, ist stromaufwärts
zum Wirbel nahe dem zweiten Einlasskanalauslass derart zur Zylinderinnenwand
hin ausgerichtet, dass die Ladung vom ersten Einlasskanal zu der ge nannten
Zylinderinnenwand ausgerichtet wird. Anders ausgedrückt, wird
die Ladung durch den ersten Einlasskanal auf einen toten Raum im
Zylinder zwischen dem ersten und dem zweiten Einlasskanalauslass
hin ausgerichtet.
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Der
erste Einlasskanal kann sich im wesentlichen in „L"-Form derart erstrecken, dass in den
ersten Einlasskanal strömende
Einlassluft stromaufwärts
zum zweiten Einlasskanalauslass in Draufsicht um zwischen 90° und 150° zur Zylinderinnenwand hin
gedreht wird, wenn sie den ersten Einlasskanalauslass verlässt. Dieser
Winkel von zwischen 90° und
150° kann
vor allem durch das dem Auslass nahe Teil des ersten Einlasskanals
festgelegt werden.
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Die
maximale Versatzlänge
des Mittelabschnitts relativ zum ersten Einlasskanal-Einlassabschnitt
(bzw. zur Achsrichtung des ersten Einlasskanals) kann wenigstens
0,5 W, jedoch nicht mehr als 0,75 W betragen, wobei W die Einlassbreite
des ersten Einlasskanals ist. Die Innenoberfläche des ersten Einlasskanals
ist vorzugsweise über
ihre gesamte Länge
hinweg als glatte Oberfläche
ausgebildet. Der Querschnitt des dem Auslass nahen Teils des ersten Einlasskanals
kann oval geformt sein.
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Vorzugsweise
ist der zweite Einlasskanal ein gerader, tangentialer Kanal, wobei
sich der zweite Einlasskanal nahe seinem Auslass so verengt, dass er
einen zu der dem ersten Einlasskanal gegenüberliegenden Seite weggebogenen
Durchlass aufweist.
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Der
erste Einlasskanaleinlass kann an einer höheren Stelle angeordnet sein
als der erste Einlasskanalauslass. Der Mittelabschnitt des ersten
Einlasskanals kann nach unten gebogen sein. Vorzugsweise ist der
erste Einlasskanalauslass unterhalb einer Linie ausgebildet, die
durch einen obersten Punkt des ersten Einlasskanaleinlasses verläuft und
einen untersten Eckpunkt berührt,
der durch den sich nach unten bie genden Mittelabschnitt begrenzt
wird. Der erste Einlasskanaleinlass kann auf geringerer oder auf
gleicher Höhe
liegen als bzw. wie der zweite Einlasskanaleinlass.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Motors mit mehreren Einlassventilen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine Schrägansicht
des in 1 gezeigten Motors;
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3 zeigt
eine linke Seitenansicht desselben Motors;
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4 zeigt
eine Vorderansicht desselben Motors;
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5 zeigt
eine rechte Seitenansicht desselben Motors;
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6 zeigt
eine Rückansicht
desselben Motors;
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7 zeigt
ein Diagramm, das das Verhältnis
zwischen der Lage und der Fläche
des Einlasskanals verdeutlicht;
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8 zeigt
ein Diagramm, das das Verhältnis
zwischen dem durchschnittlichen Wirbelverhältnis und der wirksamen Kanalfläche darstellt,
und gibt einen Vergleich dieses Ausführungsbeispiels mit dem Stand
der Technik wieder;
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9 zeigt
eine Draufsicht auf einen herkömmlichen
Motor mit mehreren Einlassventilen;
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10 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 9;
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11 zeigt
eine Perspektivansicht eines Motors mit mehreren Einlassventilen
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 zeigt
eine linke Seitenansicht des in 11 gezeigten
Motors;
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13 zeigt
eine Vorderansicht desselben Motors;
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14 zeigt
eine rechte Seitenansicht desselben Motors;
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15 zeigt
eine Rückansicht
desselben Motors;
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16 zeigt
ein Diagramm, das das Verhältnis
zwischen dem durchschnittlichen Wirbelverhältnis und der wirksamen Kanalfläche darstellt
und einen Vergleich des weiteren Ausführungsbeispiels mit dem weiter
oben angegebenen Ausführungsbeispiel und
dem Stand der Technik wiedergibt; und
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17 zeigt
eine Draufsicht auf einen Motor mit mehren Einlassventilen gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
beschrieben.
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Die 1 bis 6 zeigen
eine Anordnung mit mehreren Einlassventilen gemäß der vorliegenden Erfindung,
und dabei im einzelnen Einlassluftströme in mehreren Einlasskanälen für einen
der Zylinder eines Motors. Es sind zwei Einlasskanäle pro Zylinder
vorgesehen, nämlich
ein erster Einlasskanal 1 und ein zweiter Einlasskanal 2.
Obwohl diese Einlasskanäle 1 und 2 als
Rohre dargestellt sind, werden sie tatsäch lich gleichzeitig mit dem
Gießen
eines Zylinderkopfs innerhalb dieses Zylinderkopfes hergestellt.
Im übrigen
ist auch nur die Umrissform des Zylinders 3 gezeigt. Obwohl
dies nicht dargestellt ist, handelt es sich bei dem Motor um einen
Vierventilmotor mit zwei Abgaskanälen und zwei Einlasskanälen pro
Zylinder. Der Motor weist zudem mehrere Zylinder 3 auf,
wobei jedoch nur einer dieser Zylinder gezeigt ist.
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In 1 ist
Oc der Mittelpunkt Zylinders, C die Mitte der Kurbelwelle, C1 die Mittellinie des ersten Einlasskanals 1,
C2 die Mittellinie des zweiten Einlasskanals 2,
Cp die Einlasskanalachse und S der Wirbel im Zylinder 3.
Der Begriff „Einlasskanalachse" wird hier für eine gerade
Linie verwendet, die einfach die Mitte des Auslasses mit der Mitte
des Einlasses des Einlasskanals in der Draufsicht gemäß 1 verbindet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
verläuft
im übrigen
die Einlasskanalachse für
jeden Einlasskanal 1, 2 senkrecht zur Richtung
der Kurbelwellenmitte C, so dass die einzelne Einlasskanalachse
Cp, die durch den Zylindermittelpunkt Oc verläuft, die Einlasskanalachse
für den
zugehörigen Einlasskanal
bildet. Die weißen
Pfeile zeigen den Fluss der Ladung.
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Bei
dem Motor handelt es sich um einen Dieselmotor vom Direkteinspritztyp
mit mehreren Zylindern 3, die in Richtung der Kurbelwellenmittellinie
C ausgerichtet sind. Der erste Einlasskanal 1 und der zweite
Einlasskanal 2 sind ebenfalls im wesentlichen parallel
angeordnet, haben jedoch einen Abstand voneinander in Richtung der
Kurbelwellenmitte C. Die Einlässe 4 und 5 dieser
Kanäle
weisen eine quadratische Form auf und münden jeweils in die Zylinderkopfseitenwand 6.
Die Auslässe 7 und 8 der
Einlasskanäle 1 und 2 weisen
eine abgerundete Form auf und münden
in die obere Zylinderwand 9 (4). Die
Auslässe 7 und 8 werden
durch Einlassventile vom Tellertyp geöffnet und geschlossen, wie
sich dies 10 entnehmen lässt, und
weisen im wesentlichen nach unten in Richtung der Zylindermitte
Oc. Die Ventilschäfte 10 der
Einlassventile sind nur als strichpunktierte Linien dar gestellt.
Innerhalb des Zylinders 3 ist der Auslass 7 des
ersten Einlasskanals 1 stromaufwärts zum Wirbel S angeordnet,
während sich
der Auslass 8 des zweiten Einlasskanals 2 auf der
zum Wirbel S stromabwärts
gelegenen Seite befindet. Der gesamte erste Einlasskanal 1 ist
in Richtung des Wirbels S stromaufwärts zu dem gesamten zweiten
Einlasskanal 2 angeordnet. Die Auslässe 7 und 8 sind
im selben Abstand zur Kurbelwellenmitte C angeordnet.
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Der
zweite Einlasskanal 2 ist ein sogenannter gerader tangentialer
Kanal. Im einzelnen erstreckt er sich, wie sich 1 entnehmen
lässt,
in der Draufsicht linear in die Richtung der Einlasskanalachse Cp von
dem Einlass 5 bis zu dem Auslass 8, so dass die Ladung
in einer zum Wirbel tangentialen Richtung eingebracht wird. Nahe
dem Auslass 8 ist der zweite Einlasskanal 2 jedoch
so verengt, dass er einen Durchlass an der dem ersten Einlasskanal 1 gegenüberliegenden
Seite aufweist. Anders gesagt, erstreckt sich die Innenwand 11 des
zweiten Einlasskanals 2, die auf der Seite des ersten Einlasskanals 1 liegt,
nach und nach in einem bestimmten Abschnitt nahe dem stromabwärts gelegenen
Ende des zweiten Einlasskanals 2 in der Zeichnung nach
rechts, was dazu führt,
dass die Kanalmittellinie C2 stetig in Zylinderradialrichtung
weiter nach außen
versetzt wird. Dies gibt der Ladung eine Ausrichtung zur Seite der
Zylinderinnenwand 12 hin.
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Im
Grunde fließt
die Ladung nach Verlassen des zweiten Einlasskanals 2 in
tangentialer Richtung zum Wirbel S und bewirkt eine Verstärkung des
Wirbels S, wobei allerdings die genannte Ausrichtung nahe dem Auslass 8 insbesondere
dazu führt,
dass die Ladung in Zylinderradialrichtung zur Außenseite gesprüht wird,
was bei diesem Ausführungsbeispiel zu
einer Verstärkung
des Wirbels beiträgt.
Da sich das Teil direkt vor dem Auslass 8 relativ zum Auslass 8 in
Zylinderradialrichtung zur Außenseite
hin wegbiegt, ist ein schirmartiger Abschnitt 13 mit einer
in Draufsicht in etwa halbmondartigen Form vorgesehen, um dieses
direkt vor dem Auslass angeordnete Teil mit dem ringförmigen Auslass 8 glatt
zu verbinden.
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Wie
sich insbesondere 5 entnehmen lässt, ist
der Auslass 8 auf einer geringeren Höhe angeordnet als der Einlass 5 und
der zweite Einlasskanal 2 senkt sich vom Einlass 5 zum
Auslass 8 hin stetig ab. Der Neigungswinkel des zweiten
Einlasskanals 2 kommt dabei der Horizontalen so nahe wie möglich, damit
keine Tumble-Strömung entsteht
und der Wirbel durch die aus dem zweiten Einlasskanal 2 kommende
Ladung verstärkt
wird. Die Beziehung zwischen der Kanalposition und der Kanalfläche (Querschnitt)
des zweiten Einlasskanals 2 ist in 7 dargestellt.
Die Kanalfläche
verkleinert sich vom Einlass 5 aus stetig und wird am Schirmbereich 13 schlagartig
größer. Die
Situation ist dabei dieselbe wie bei einem normalen Einlasskanal.
Anders gesagt, wird die Luftdichte nach und nach erhöht, während die
Luft in dem Einlasskanal stromabwärts fließt, wodurch eine Separation
und Turbulenzen innerhalb des Kanals vermieden werden und die gesamte
Ladung auf einmal vom Auslass eingespritzt wird. Die Innenoberfläche des
zweiten Einlasskanals 2 ist über ihre gesamte Länge hinweg
eine glatte Oberfläche ohne
Vorsprünge.
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Wie
sich wiederum 1 entnehmen lässt, umfasst
der erste Einlasskanal 1 den Einlass 4, einen Einlassabschnitt 14 mit
einer in der Draufsicht geraden Form, einen Mittelabschnitt 15,
der sich vom Einlassabschnitt 14 aus stromabwärts erstreckt
und sich dabei gegenüber
dem Einlassabschnitt 14 U-förmig vom zweiten Einlasskanal
(in der Zeichnung nach links vorstehend) wegerstreckt, ein direkt
vor dem Auslass befindliches (und als „vor dem Auslass befindliches
Teil" bzw. „Teil nahe
dem Auslass" bezeichnetes)
Teil 16, das sich von dem Mittelabschnitt 15 aus
stromabwärts
erstreckt, den Auslass 7 und einen Schirmbereich 17,
der das vor dem Auslass befindliche Teil 16 mit dem Auslass 7 glatt
verbindet. Der Einlassabschnitt 14 erstreckt sich in Draufsicht
in Richtung der Einlasskanalachse Cp. Der Mittelabschnitt 15 ist
U-förmig
(bzw. weist eine entgegen dem Uhrzeigersinn gedrehte C-Form auf)
und führt
beginnend am Einlassabschnitt 14 stetig von dem zweiten Einlasskanal 2 weg,
wobei er sodann zum zweiten Einlasskanal 2 zurückführt. Die
U-Form ist be züglich der
zur Richtung der Achse Cp des ersten Einlasskanals senkrechten Richtung
so geneigt, dass der gebogene Boden der U-Form der Kurbelwellenmitte
C oder der Zylindermitte Oc nahe kommt. Der Neigungswinkel ist durch α gekennzeichnet.
Bezüglich des
Einlassabschnitts 14 ist der Mittelabschnitt 15 vom
zweiten Einlasskanal 2 weg versetzt und seine maximale
Versatzlänge
L beträgt
dabei wenigstens 0,5 W, jedoch nicht mehr als 0,75 W, wobei W für die Einlassbreite
steht.
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Durch
die Biegung des Mittelabschnitts 15 in dieser Weise ist
das vor dem Auslass befindliche Teil 16 zu einem Bereich
A zwischen dem Auslass 8 des zweiten Einlasskanals und
der Zylinderinnenwand 12a hin ausgerichtet, der vom Auslass 8 aus
stromaufwärts
in Richtung der zweiten Einlasskanalachse angeordnet ist. Hierbei
handelt es sich um den schraffierten Bereich A in 1.
Das vor dem Auslass befindliche Teil 16 ist in einem spezifischen
Winkel θ zur
Richtung der Achse des ersten Einlasskanals von der Position des
vor dem Auslass befindlichen Teils 16 zur Innenseite des
Zylinders 3 hin ausgerichtet. Das vor dem Auslass befindliche
Teil 16 ist so geformt, dass sein Querschnitt senkrecht
zur Kanalmittellinie C1 elliptisch, d.h.
abgeflacht ist. Diese Querschnittsform ist in der Figur schraffiert.
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Wie
sich insbesondere 3 entnehmen lässt, ist
der Auslass 7 auf einer geringeren Höhe angeordnet als der Einlass 4.
Der erste Einlasskanal 1 verbindet den Einlass 4 mit
dem Auslass 7, wobei sich der Einlassabschnitt 14 allerdings
von dem Einlass 4 aus leicht nach oben erstreckt und sodann
am darauf folgenden Mittelabschnitt 15 nach unten abfällt. Der
Mittelabschnitt 15 ist von der Einlassseite zur Auslassseite
hin nach unten gebogen. Der Einlass 4 des ersten Einlasskanals 1 ist
auf einer geringeren Höhe
angeordnet als der Einlass 5 des zweiten Einlasskanals 2.
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Der
Auslass 7 ist vom Einlass 4 aus nicht zu sehen.
Der Auslass 7 ist in seiner Höhe beispielsweise unterhalb
einer Linie B ausgebildet, die durch das obere Ende des Einlasses 4 verläuft und
die bodenseitige Eckwand 18 des Mittelabschnitts 15 be rührt. Dies
führt dazu,
dass die Ladung nicht direkt von dem Einlass 4 zum Auslass 7 entweicht,
wobei sich ihre Ausrichtung durch den Mittelabschnitt 15 jeweils
verändern
lässt.
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Die
Beziehung zwischen der Kanalposition und der Kanalfläche des
ersten Einlasskanals 1 ist im übrigen in 7 gezeigt.
Die Kanalfläche
verringert sich stetig vom Einlass 4 bis zum Ende des vor
dem Auslass angeordneten Teils 16 und vergrößert sich am
Schirmbereich 17 schlagartig zur Auslassfläche 7.
Hierdurch steigt die Luftdichte im ersten Einlasskanal 1 stetig
an, während
die Luft stromabwärts
fließt, was
ein gleichzeitiges Einspritzen der gesamten Ladung am Auslass 7 ermöglicht.
Die Innenoberfläche des
ersten Einlasskanals 1 ist ebenfalls glatt und frei von
Vorsprüngen.
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Wie
sich der Vorderansicht gemäß 4 entnehmen
lässt,
sind die hintere Hälfte
des mittleren Segments 15 und das nahe dem Auslass befindliche Teil 16 so
geneigt, dass sie der Horizontalen so nahe wie möglich kommen, wodurch eine
möglichst
große Wirbelkomponente
erzielt wird.
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Die
Abläufe
werden im folgenden beschrieben.
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Nachdem
die Ladung den Einlassabschnitt 14 passiert hat, folgt
sie einer Kurve in einem U-förmigen
Bereich entlang des mittleren Abschnitts 15 und wird vom
Auslass 7 in die durch das dem Auslass nahe Teil 16 definierte
Richtung eingespritzt. Der Auslass 7 ist nach unten gerichtet,
wobei allerdings seine Länge
vernachlässigbar
ist, so dass die Ladung in die Richtung eingespritzt wird, in der
das dem Auslass nahe Teil 16 ausgerichtet ist. Dies führt dazu, dass
die Ladung in konzentrierter Form zum engen Bereich A hin eingespritzt
wird. Der Bereich A ist ein toter Raum des zweiten Einlasskanals 2 und
somit stört
im Bereich A die Ladung vom ersten Einlasskanal 1 nicht
die Ladung vom zweiten Einlasskanal 2. Die Ladung des ersten Einlasskanals 1 kollidiert
mit der Zylinderinnenwand 12a (so dass man sagen kann,
dass das dem Auslass nahe Teil 16 zur Zylinderinnenwand 12a hin
ausgerichtet ist), wodurch der Wirbel S von der äußersten Umfangsposition innerhalb
des Zylinders 3 aus beschleunigt wird. Dies führt dazu,
dass die von den beiden Kanälen
kommenden Ladungen einander nicht aufheben, was eine effektive Verstärkung des
Wirbels S ermöglicht.
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Der
erste Einlasskanal 1 verändert frühzeitig die Ausrichtung der
gesamten Ladungsmenge gemäß der Ausrichtung
des dem Auslass nahen Teils 16 und spritzt die gesamte
Menge durch seinen Auslass 7 mit dieser Ausrichtung ein.
Wie bereits erwähnt,
wird die Kanalfläche
stetig reduziert und die Luftdichte stetig erhöht, und zudem befinden sich
an der Kanalinnenfläche
keine Vorsprünge,
so dass in der Ladung keine Turbulenzen auftreten und es nicht zwischenzeitlich
zu einer Ladungsseparation kommt, was es erlaubt, die Ausrichtung
der gesamten Ladungsmenge entlang der Form des Kanals zu verändern. Dementsprechend
kommt es zu keiner Verringerung der wirksamen Kanalfläche und
es lässt
sich eine ausreichende maximale Ladungsmenge erzielen. Darüber hinaus
kann die Ladungsenergie maximal genutzt werden, weil diese gesamte
Menge zur Fläche
A hin eingespritzt wird, wodurch sich ein stärkerer Wirbel erzielen lässt.
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Aufgrund
dieser Abläufe
und Wirkungen könnte
der erste Einlasskanal 1 als dritter Einlasskanal bezeichnet
werden, der sich deutlich von bekannten schraubenförmigen bzw.
tangentialen Kanälen unterscheidet.
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Da
der Auslass 7 vom Einlass 4 aus nicht einsehbar
ist, wird selbst bei großem
Ventilhub oder hoher Ladungsströmungsrate
verhindert, dass die Ladung in Richtung der Achse Cp des ersten
Einlasskanals 1 entweicht und somit wird auch eine Schwächung des
Wirbels S verhindert.
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Da
das dem Auslass nahe Teil 16, wie erwähnt, eine abgeflachte Querschnittsform
aufweist, kann die Ladung mit einer größeren Breite anstatt mit einer
größeren Höhe eingeblasen
werden, wodurch der den Wirbel verstärkende Effekt weiter erhöht wird.
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Zudem
wird der Wirbel auch insgesamt durch eine Kombination des ersten
und zweiten Einlasseinschlusses 1 und 2 verstärkt. Im
einzelnen spritzt der zweite Einlasskanal 2 die Ladung
zur äußersten
Umfangsposition innerhalb des Zylinders 3 ein und beschleunigt
die Ladung (bzw. den Wirbel S) vom ersten Einlasskanal 1 an
dieser Stelle. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser zweite Einlasskanal 2 auch
alleine eingesetzt werden kann, da selbst in diesem Fall ein besserer
Wirbelverstärkungseffekt erzielt
wird als mit einem herkömmlichen
geraden tangentialen Kanal.
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Der
erste Einlasskanal 1 wurde tatsächlich hergestellt und getestet,
wobei bessere Ergebnisse erzielt wurden als mit einem herkömmlichen
Einlasskanal, wie sich dies 8 entnehmen
lässt.
Im einzelnen war bisher unabhängig
von der Form des Kanals die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Wirbelverhältnis und
der wirksamen Kanalfläche
konstant, wie dies durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.
Mit dem oben beschriebenen ersten Einlasskanal 1 wurden
jedoch sowohl das durchschnittliche Wirbelverhältnis als auch die wirksame
Kanalfläche
gegenüber
dem Stand der Technik verbessert. Dies bedeutet, dass bei jeder
beliebigen Strömungsrate
ein höheres
durchschnittliches Wirbelverhältnis erzielt
wird und sich eine größere wirksame
Kanalfläche,
d.h. eine höhere
Einlasseffizienz und maximale Ladungsmenge bei jedem beliebigen
durchschnittlichen Wirbelverhältnis
erreichen lassen. Hierdurch wurde die Wirksamkeit des ersten Einlasskanals 1, d.h.
die Erzielung eines hohen Niveaus sowohl für die Einlassmenge als auch
für den
Wirbel, bestätigt.
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Es
ist am besten, wenn die Ladung vom ersten Einlasskanal 1 zum
Bereich A hin eingespritzt wird, aber in einigen Fällen kann
es bedingt durch den Aufbau oder aufgrund anderer derartiger Faktoren
unmöglich
sein, den ersten Einlasskanal 1 in diese Richtung auszurichten.
In einem solchen Fall kann die Ladung zum Auslass 8 des
zweiten Einlasskanals 2 hin eingespritzt werden. Falls
dies geschieht, kommt es zu einer Ladungsstörung und die Wirbelverstärkungswirkung
wird etwas verringert, wobei allerdings für den ersten Einlasskanal 1 eine
ausreichende maximale Einlassmenge erzielt wird. Zudem ist es auch
weiterhin möglich,
den Wirbel S zu beschleunigen, weil die Ladung vom ersten Einlasskanal 1 nach
der Störung
mit der Zylinderinnenwand 12a kollidiert und an der Zylinderinnenwand 12a entlangströmt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird jedoch davon ausgegangen, dass eine sehr geringe Ladungsstörung auftritt,
weil die Ladung vom Auslass 8 des zweiten Einlasskanals 2 nach
unten mit einem Winkel zur Kurbelwellenmitte C eingespritzt wird.
Auch in dieser Hinsicht ist es vorzuziehen, wenn der Winkel θ wenigstens
90°, aber
nicht mehr als 150° aufweist.
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Im übrigen ist
in den letzten Jahren der Bedarf nach kleineren Motoren gestiegen.
So wurden beispielsweise kleine Dieselmotoren vom Direkteinspritztyp
mit einem Hubraum von weniger als 500 cc pro Zylinder (2000 ml/4
Zylinder) entwickelt. Aufgrund des kleinen Bohrungsdurchmessers
bei derartigen kleinen Motoren ist der Raum zur Unterbringung von
Einlasskanälen
begrenzt. Allerdings ist der Aufbau der Einlasskanäle bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
extrem kompakt, so dass dieses sich problemlos bei diesen kleinen
Motoren einsetzten lässt.
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Motoren
mit einem Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung (VVT) auf
der Einlassseite sind ebenfalls in letzter Zeit bekannt geworden.
In einem solchen Fall müssen
die Achse der Nockenwelle und die Achse der Kurbelwelle parallel
angeordnet und die Einlassventile in Richtung der Nockenwelle ausgerichtet
sein. Die Einlasskanalauslässe 7 und 8 sind
bei diesem Ausführungsbeispiel
in Richtung der Kurbelwellenmitte C nacheinander angeordnet, so dass
eine derartige Anordnung möglich
ist und die VVT somit problemlos eingesetzt werden kann.
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Im
folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
sich den 11 bis 15 entnehmen lässt, ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
der Einlass 4 des ersten Einlasskanals 1 auf derselben
Höhe angeordnet
wie der Einlass 5 des zweiten Einlasskanals 2.
Die Draufsicht entspricht derjenigen gemäß 1. Der Einlass 4 des
ersten Einlasskanals 1 ist jedoch höher angeordnet als bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Dies führt
dazu, dass der Einlassabschnitt 14 sanft stromabwärts nach
unten führt,
wie sich diese 12 entnehmen lässt, wobei
die Biegung des Mittelabschnitts 15 geringer ist. Im übrigen entspricht dieses
Ausführungsbeispiel
dem ersten Ausführungsbeispiel,
wobei dieselben Bestandteile in der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen
versehen wurden und hier nicht nochmals beschrieben werden.
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Mit
diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden
dieselben Abläufe
und Wirkungen erzielt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Der erste Einlasskanal 1 des
zweiten Ausführungsbeispiels
wurde tatsächlich
hergestellt und getestet, wobei die Ergebnisse sogar besser waren
als bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
wie sich dies 16 entnehmen lässt. Es
wurde darüber
hinaus in diesem Test bestätigt, dass
der Winkel θ und
die maximale Versatzlänge
L besonders wichtige Werte darstellen.
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In 17 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem der zweite Einlasskanal 2 ein schraubenförmiger Kanal
ist. Bei diesem zweiten Einlasskanal 2 wird der Durchlass
vor dem Auslass 8 verengt, so dass ein Durchlass an der
dem ersten Einlasskanal 1 gegenüberliegenden Seite vorhanden ist,
wobei dieser Abschnitt schraubenförmig bzw. in Spiralform ausgebildet
ist. Der spiralförmige
Strom, der vom Auslass 8 aus eingespritzt wird, weist eine Rotationskomponente
in derselben Richtung wie der Wirbel 5 auf. Die Innenwand 20,
die auf der dem ersten Einlasskanal 1 gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist, erstreckt sich geradeaus in Richtung der Einlasskanalachse
Cp bis zum Auslass 8, so dass sie nicht aus dem Zylinder
herausragt. Wenn dieser schraubenförmige Kanal eingesetzt wird,
so kommt es zu einer Kombination mit der den Wirbel verstärkenden
Wirkung des ersten Einlasskanals 1, wobei dieselben Abläufe und
Wirkungen erzielt werden wie bei den obigen Ausführungsbeispielen. Es sei darauf hingewiesen,
dass der Einlass 4 des ersten Einlasskanals 1 und
der Einlass 5 des zweiten Einlasskanals 2 auf
derselben Höhe
oder auf unterschiedlicher Höhe
angeordnet sein können.
Zudem sind die Form des schraubenförmigen Kanals und der Typ des zweiten
Einlasskanals selbst nicht speziell auf die genannten Formen und
Typen eingeschränkt.
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Andere
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls möglich. So kann zum Beispiel
der Motor ein Benzinmotor sein oder die Anzahl der Ventile pro Zylinder
kann verändert
werden (z.B. drei Ventile).
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Kurz
gesagt, besteht die Wirkung der vorliegenden Erfindung darin, dass
unter allen Umständen ein
kraftvoller Wirbel erzeugt werden kann und sich sowohl für die Einlassmenge
als auch für
den Wirbel hohe Niveaus erzielen lassen.