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Das Gebiet der Erfindung ist ein Einlaßsystem eines
Verbrennungsmotors, umfassend erste und zweite Einlaßventilöffnungen,
die in einem Motorkörper zu einer Brennkammer weisend
vorgesehen sind, erste und zweite Einlaßventile, die in dem
Motorkörper angeordnet sind und die ersten bzw. zweiten
Einlaßventilöffnungen öffnen und schließen können, und ein
Ventilbetätigungssystem, das mit den ersten und zweiten
Einlaßventilen verbunden ist und Betriebsmodi der Ventile in
Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors ändern kann.
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Einlaßsysteme des oben genannten Typs sind beispielsweise aus
der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr.
252832/86 und dgl. bekannt.
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Bei einem derartigen herkömmlichen System werden, wenn ein
Motor sich in einem Niederdrehzahlbetrieb befindet, beide
Einlaßventile in einem Modus betätigt, der dem
Niederdrehzahlbetrieb des Motors entspricht, und der Querschnitt der
Einlaßpassage ist durch ein Drallsteuerventil verringert, um eine
Drallwirkung zur Minderung des Kraftstoffverbrauchs vorzusehen.
Andererseits bei Hochdrehzahlbetrieb des Motors werden beide
Einlaßventile in einem Modus betätigt, der dem
Hochdrehzahlbetrieb des Motors entspricht, und der Querschnitt der
Einlaßpassage wird durch ein Drallsteuerventil vergrößert, um die
Ladewirkung zu verbessern und hierdurch die Ausgangsleistung
des Motors anzuheben.
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In einem solchen Einlaßsystem besteht die Anordnung, daß ein
Einlaßdurchgang, der zu einer der Einlaßventilöffnungen führt,
durch das Drallsteuerventil im Niederdrehzahlbetrieb des Motors
geschlossen ist, so daß ein Luft-Kraftstoffgemisch in die
Brennkammer nur durch die andere Einlaßventilöffnung eintreten
kann, um die Drallwirkung vorzusehen. Bei dieser Anordnung
jedoch behält das Einlaßventil, das die eine der
Einlaßventilöffnungen öffnen und schließen kann, seinen Öffnungs- und
Schließbetrieb in einem Modus bei, der dem
Niederdrehzahlbetrieb des Motors entspricht, und das Öffnen und Schließen der
einen zu der Brennkammer führenden Einlaßventilöffnung kann den
Drall in der Brennkammer unerwünscht verschlechtern. Weil in
diesem Fall darüber hinaus das eine der Einlaßventile, das mit
der Einlaßsteuerung des Luft-Kraftstoffgemischs in die
Brennkammer während Niederdrehzahlbetriebs im wesentlichen nichts zu
tun hat, für Öffnungs- und Schließvorgänge noch weiter betätigt
wird, ist eine zusätzliche Antriebskraft zum Erhalt dieser
Wirkungen erforderlich. Darüber hinaus muß man in dem
herkömmlichen System das Drallsteuerventil in dem Einlaßdurchgang
anordnen, und das Vorsehen eines solchen Ventils erhöht den
Einlaßwiderstand während Hochdrehzahlbetriebs des Motors, und
dies könnte ein Faktor sein, der die Verbesserung der
Motorausgangsleistung stört.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben
genannten Umstände vorgeschlagen und es ist ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, ein Einlaßsystem eines
Verbrennungsmotors aufzuzeigen, in dem die für das System erforderliche
Antriebskraft verringert werden kann, während eine nachteilige
Beeinflussung der Drallerzeugung in der Brennkammer hierdurch
während Niederdrehzahlbetriebs des Motors verhindert wird, und
wobei der Einlaßwiderstand in anderen Betriebsbereichen als dem
Niederdrehzahlbetrieb des Motors verringert werden kann.
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Aus der EP-A-0 213 758 ist es bekannt, ein Einlaßsystem für
einen Verbrennungsmotor aufzuzeigen, umfassend erste und zweite
Eingangsventilöffnungen, die in einem Körper des Motors zu
einer Brennkammer weisend vorgesehen sind, erste und zweite
Einlaßventile, die die ersten bzw. zweiten
Einlaßventilöffnungen öffnen und schließen können, und eine
Ventilbetätigungsvorrichtung für die ersten und zweiten Einlaßventile, die eine
Mehrzahl von Nocken und den Nocken jeweils zugeordnete Teile
aufweist, um ein Öffnen und Schließen der ersten und zweiten
Einlaßventile zu bewirken, wobei die Teile miteinander
verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei die
Ventilbetätigungsvorrichtung einen Betriebszustand der ersten
und zweiten Einlaßventile umschalten kann zwischen einem ersten
Modus, in dem das erste Einlaßventil einem
Niederdrehzahlbetrieb des Motors entsprechend betätigt wird und sich das zweite
Einlaßventil in einem Ruhezustand oder annähernden Ruhezustand
befindet, und einem zweiten Modus, in dem die ersten und
zweiten Einlaßventile einem Hochdrehzahlbetrieb des Motors
entsprechend betätigt werden, und wobei der Motorkörper mit
einem im wesentlichen linearen Einlaßdurchgang versehen ist,
der zu der zweiten Einlaßventilöffnung führt.
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Aus der WO-A-86/05237 ist es bekannt, ein Motoreinlaßsystem
aufzuzeigen mit einem spiralförmigen Einlaßdurchgang, der zu
einem ersten Einlaßventil führt, und einem im wesentlichen
geraden Einlaßdurchgang, der zu einem zweiten Einlaßventil
führt. In dieser Druckschrift ist vorgeschlagen, eine
motorleistungsabhängige Steuerung des zweiten Einlaßventils vorzusehen,
derart, daß das zweite Einlaßventil bei voller
Motorausgangsleistung geöffnet wird, mit abnehmenden Ausgangsleistungen nur
teilweise geöffnet wird und in einem niederen Teillastbetrieb
in einem geschlossenen Zustand angehalten wird. Das erste
Einlaßventil wird während allen Motorzuständen in gleicher
Weise herkömmlich betätigt.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Motorkörper mit einem sprialförmigen drallerzeugenden
Einlaßdurchgang versehen ist, der zu einer ersten Einlaßventilöffnung
führt, und das dem spiralförmigen Durchgang zugeordnete erste
Einlaßventil in dem zweiten Modus mit einem größeren Hubbetrag
betätigt wird als in dem ersten Modus, um bei Öffnung die
Zufuhr einer größeren Menge von Luft-Kraftstoffgemisch in die
Brennkammer durch die erste Einlaßventilöffnung zu ermöglichen
als in dem ersten Modus.
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Dank der obigen Anordnung wird das zweite Einlaßventil während
Niederdrehzahlbetriebs des Motors in einen Ruhe- oder
annähernden Ruhezustand gebracht, und das erste Einlaßventil wird in
einem dem Niederdrehzahlbetrieb des Motors entsprechenden
Betriebszustand geöffnet und geschlossen. Daher wird das Luft-
Kraftstoffgemisch in die Brennkammer mit einer relativ hohen
Geschwindigkeit von dem drallerzeugenden Einlaßdurchgang durch
die erste Einlaßventilöffnung eingeführt, was durch das zweite
Einlaßventil nicht nachteilig beeinflußt wird, das sich dann
in einem annähernden Ruhezustand befindet. Die Antriebskraft
zur Betätigung des zweiten Einlaßventils ist in diesem Zustand
nicht erforderlich. Weiter werden die ersten und zweiten
Einlaßventile für Öffnungs- und Schließvorgänge in einem
Betriebesmodus betätigt, der einem Hochdrehzahlbetrieb des
Motors entspricht derart, daß eine relativ große Menge von
Luft-Kraftstoffgemisch in die Brennkammer von dem
Haupteinlaßdurchgang und den drallerzeugenden Einlaßdurchgang durch die
ersten und zweiten Einlaßventilöffnungen eingeführt werden
kann. Daher ist in jedem der Durchgänge nichts vorhanden, was
den Einlaßwiderstand erhöht.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun
beispielshalber und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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Figuren 1 bis 5 erläutern eine erste Ausführung der
vorliegenden Erfindung, wobei
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Figur 1 ist eine Längsschnittansicht eines Abschnitts
eines Verbrennungsmotors;
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Figur 2 ist eine Ansicht, gesehen in Richtung der Linie
II-II in Figur 1;
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Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III
in Figur 1;
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Figur 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in
Figur 3; und
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Figur 5 zeigt im Diagramm einen Hubbetrag und Öffnungs
- und Schließzeiten eines Einlaßventils und eines Auslaßventils.
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Figuren 6 bis 7 erläutern eine andere Ausführung der
Erfindung, wobei
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Figur 6 ist eine Längsschnittansicht eines wesentlichen
Abschnitts eines Verbrennungsmotor, ähnlich zu Figur 1;
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Figur 7 ist eine Schnittansicht entlang Linie VII-VII in
Figur 6;
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Figur 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-
VIII von Figur 7; und
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Figur 9 zeigt im Diagramm eine Ausgangscharakteristik.
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Zuerst wird eine erste erfindungsgemäße Ausführung beschrieben.
Zu den Figuren 1 und 2. Dargestellt ist ein
DOHC-Mehrzylinderverbrennungsmotor zur Anbringung in einem Fahrzeug, in dessen
Zylinderblock 1 eine Mehrzahl von Zylindern 2 geradlinig
angeordnet sind. Ein Körper E des Motors umfaßt einen
Zylinderkopf 3, der an dem Oberende des Zylinderblocks 1 befestigt
ist, einen Kolben 4, der in jeden der Zylinder 2 gleitend
eingesetzt ist, und eine Brennkammer 5, die zwischen jedem
Kolben 4 und dem Zylinderkopf 3 gebildet ist. An jedem
derjenigen Abschnitte des Zylinderkopfs 3, die Deckflächen der
jeweiligen Brennkammer 5 bilden, sind erste und zweite
Einlaßventilöffnungen
6a und 6b sowie erste und zweite
Auslaßventilöffnungen 7a und 7b vorgesehen. Andererseits ist der
Zylinderkopf 3 mit einem drallerzeugenden Einlaßdurchgang 8 und
mit einem Haupteinlaßdurchgang 9 versehen, die ein gemeinsames
offenes Ende haben, das sich in eine Seitenfläche des
Zylinderkopfs 3 öffnet. Der drallerzeugende Einlaßdurchgang 8 ist
spiralig oder schraubig geformt und mit der ersten
Einlaßventilöffnung 6a verbunden, während der Haupteinlaßdurchgang 9 im
wesentlichen linear verläuft und mit der zweiten
Einlaßventilöffnung 6b verbunden ist. Die ersten und zweiten
Auslaßventilöffnungen 7a und 7b sind an im wesentlichen linear verlaufende
Auslaßdurchgänge 10 bzw. 11 angeschlossen, und beide
Auslaßdurchgänge 10 und 11 haben an der anderen Seitenfläche des
Zylinderkopfs 3 eine gemeinsame Öffnung.
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Zwei Paar von Führungsbuchsen 14 ... sind an Stellen des
Zylinderkopfs 3 fest eingepaßt, die jedem der Zylinder 2
entsprechen, um erste und zweite Einlaßventile 12a und 12b zu
führen, die die ersten und zweiten Einlaßventile 6a bzw. 6b
öffnen und schließen können, und um erste und zweite
Auslaßventile 13a und 13b zu führen, die die ersten und zweiten
Auslaßventilöffnungen 7a bzw. 7b öffnen und schließen können.
Die Einlaßventile 12a und 12b sowie die Auslaßventile 13a und
13b haben obere Enden, die von den jeweiligen Führungsbuchsen
14 nach oben vorstehen, und Flanschabschnitte 15 sind an den
oberen Enden der Ventile angeordnet. Ventilfedern 16 sind unter
Kompression zwischen den Flanschabschnitten 15 und dem
Zylinderkopf 3 angebracht, und diese Federn dienen zur Vorspannung
der jeweiligen Einlaßventile 12a, 12b und der Auslaßventile 13a
und 13b nach oben oder in eine Ventilschließrichtung.
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Ein einlaßventilseitiges Ventilbetätigungssystem 19 ist mit
jedem der Einlaßventile 12a und 12b verbunden, und ein
auslaßventilseitiges Ventilbetätigungssystem 20 ist mit jedem der
Auslaßventile 13a und 13b verbunden, so daß die Ventile 12a,
12b, 13a und 13b in ihren jeweiligen Betriebsmodi betätigt
werden, die mit dem Betriebszustand des Motors übereinstimmen.
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Nun auch zu den Figuren 3 und 4. Das einlaßventilseitige
Ventilbetätigungssystem 19 umfaßt eine Nockenwelle 21, die zur
Drehung mit einem Minderungsverhältnis von 1/2 von einer
Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors angetrieben ist; einen
Niederdrehzahlnocken 22, einen Hochdrehzahlnocken 23 und einen
Ruhenocken 24, die alle an der Nockenwelle 21 angebracht sind;
eine Kipphebelwelle 25, die parallel zu der Nockenwelle 21
befestigt ist; einen ersten Antriebkipphebel 26, einen freien
Kipphebel 27 und einen zweiten Antriebskipphebel 28, die alle
an der Kipphebelwelle 25 schwenkbar befestigt sind; und ein
hydraulisch betätigtes Verbindungsumschaltmittel 29, das
zwischen den Kipphebeln 26, 27, 28 vorgesehen ist.
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Die Nockenwelle 21 ist integral versehen mit dem
Niederdrehzahlnocken 22 an einer dem ersten Einlaßventil 12a
entsprechenden Stelle, dem Ruhenocken 24 an einer dem zweiten Einlaßventil
12b entsprechenden Stelle und dem Hochdrehzahlnocken 23 an
einer Stelle zwischen den beiden Nocken 22 und 24. Der
Niederdrehzahlnocken 22 hat eine einem Niederdrehzahlbetrieb des
Motors entsprechende Form und umfaßt einen kreisförmigen
Basisabschnitt 22a und einen Nasenabschnitt 22b, der von dem
kreisförmigen Basisabschnitt 22a radial nach außen vorsteht.
Der Hochdrehzahlnocken 23 hat eine einem Hochdrehzahlbetrieb
des Motors entsprechende Form und umfaßt einen kreisförmigen
Basisabschnitt 23a und einen Nasenabschnitt 23b, der von dem
kreisförmigen Basisabschnitt 23a vorsteht, wobei sein
Vorstehbetrag und sein Mittenwinkelbereich größer festgelegt sind
als diejenigen des Nasenabschnitts 22b des
Niederdrehzahlnockens 22. Weiter umfaßt der Ruhenocken 24 einen kreisförmigen
Basisabschnitt 24a und einen Nasenabschnitt 24b, der ein wenig
von dem kreisförmigen Basisabschnitt 24a radial nach außen
absteht. Insbesondere steht der Nasenabschnitt 24b von dem
kreisförmigen Basisabschnitt 24a an einer dem Nasenabschnitt
22b des Niederdrehzahlnockens und dem Nasenabschnitt 23b des
Hochdrehzahlnockens 23 entsprechenden Stelle vor, und der
Vorstehbetrag und der Mittenwinkelbereich dieses
Nasenabschnitts 24b ist auf ein derartiges Ausmaß festgelegt, daß das
zweite Einlaßventil 12b ein wenig geöffnet wird und daher als
in einem annähernden Ruhezustand befindlich betrachtet wird.
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Andererseits ist die Kipphebelwelle 25 an dem Zylinderkopf 3
unter der Nockenwelle 21 fest gehaltert, wobei die Achse der
Welle 25 parallel zu der Nockenwelle 21 verläuft. Angelenkt
sind an dieser Kipphebelwelle 25 der erste Antriebeskipphebel
26, der mit dem ersten Einlaßventil 12a betriebsmäßig verbunden
ist, der zweite Antriebskipphebel 28, der mit dem zweiten
Einlaßventil 12b betriebsmäßig verbunden ist, und der freie
Kipphebel 27, der zwischen den ersten und zweiten
Antriebskipphebeln 26 und 28 angeordnet ist, wobei diese Kipphebel 26, 27
und 28 nebeneinander angeordnet sind.
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Eine Einstellschraube 31 ist in jeden der ersten und zweiten
Antriebskipphebel 26 und 28 für Vorschub- und Rückzugbewegungen
relativ zu diesen eingeschraubt, und diese Einstellschrauben 31
sind in Abstützung gegen die Stielenden der jeweiligen
Einlaßventile 12a und 12b angeordnet. Somit werden beide
Einlaßventile 12a und 12b in Antwort auf die Schwenkbewegungen
beider Antriebskipphebel 26 und 28 betätigt.
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Der freie Kipphebel 27 ist durch ein federndes Vorspannmittel
30 (siehe Figur 1), das zwischen dem Hebel 27 und dem
Zylinderkopf 3 angeordnet ist, in eine Richtung federnd vorgespannt,
so daß er in Gleitkontakt mit dem Hochdrehzahlnocken 23 kommt.
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Das hydraulisch betätigte Verbindungsumschaltmittel 29 umfaßt
einen ersten Umschaltstift 32, der den ersten Antriebskipphebel
26 mit dem freien Kipphebel 27 verbinden kann, einen zweiten
Umschaltstift 33, der den freien Kipphebel 27 mit dem zweiten
Antriebskipphebel 28 verbinden kann, ein Regulierteil 34 zum
Regulieren von Schiebebewegungen der ersten und zweiten
Umschaltstifte 32 und 33 und eine Rückholfeder 35 zum
Vorspannen der Stifte 32 und 33 und des Regulierteils 34 zu der
Seite hin, die die Verbindung zwischen den Kipphebe1n löst.
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Der erste Antriebskipphebel 26 ist mit einer ersten
Führungssackbohrung 36 versehen, die sich zu dem freien Kipphebel 27
hin öffnet und parallel zur der Kipphebelwelle 25 verläuft. Der
zylindrische erste Umschaltstift 32 ist in die erste
Führungsbohrung 36 gleitend eingesetzt, um eine Hydraulikdruckkammer 37
zwischen einem Ende des ersten Umschaltstifts 32 und einem
geschlossenen Ende der ersten Führungsbohrung 36 zu bilden. Der
erste Antriebskipphebel 26 ist weiter mit einer Passage 38
versehen, die mit der Hydraulikdruckkammer 37 kommuniziert, und
in die Kipphebelwelle 25 ist eine Hydraulikfluidzufuhrpassage
39 gebohrt. Die Passage 39 kommuniziert immer mit der
Hydraulikdruckkammer 37 durch die Passage 38, unabhängig von der
Schwenkstellung des ersten Antriebskipphebels 26. Weiter ist
die Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 mit einer
Hydraulikdruckzufuhrquelle 41 durch ein Steuerventil 40 verbunden, das einen
Hydraulikdruckzufluß von der Hydraulikdruckzufuhrquelle 41,
umgeschaltet mit einem Hochdruckpegel oder Niederdruckpegel, zu
der Hydraulikfluidzufuhrpassage 39, d.i. zu der
Hydraulikdruckkammer 37, ermöglichen kann.
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Der freie Kipphebel 27 ist mit einer Führungsbohrung 42
versehen, die mit der ersten Führungsbohrung 36 fluchtet und
parallel zu der Kipphebelwelle 25 über entgegengesetzte
Seitenflächen des freien Kipphebels 27 verläuft. Der zweite
Umschaltstift 33 ist gleitend in die Führungsbohrung 42
eingesetzt, wobei sich ein Ende des Stifts 33 gegen das andere
Ende des ersten Umschaltstifts 32 abstützt.
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Der zweite Antriebskipphebel 28 ist mit einer zweiten
Führungssackbohrung 43 versehen, die zu der Führungsbohrung 42 fluchtet
und parallel zu der Kipphebelwelle 25 angeordnet ist und sich
zu dem freien Kipphebel 27 hin öffnet. In die zweite
Führungsbohrung 43 ist das scheibenartige Regulierteil 34 gleitend
eingesetzt, das sich gegen das andere Ende des zweiten
Umschaltstifts 33 abstützt. Ein zylindrisches Führungsteil 44 ist
in das geschlossene Ende der zweiten Führungsbohrung 43
eingesetzt und dann befestigt, und eine in das Führungsteil 44
gleitend eingesetzte Stange 45 ist koaxial und integral mit dem
Regulierteil 34 versehen. Die Rückholfeder 35 sitzt unter
Kompression zwischen dem geschlossenen Ende der zweiten
Führungsbohrung 43 und dem Regulierteil 34, und die sich
gegenseitig abstützenden Stifte 32, 33 und das Regulierteil 34
werden durch die Federkraft der Rückholfeder 35 zu der
Hydraulikdruckkammer 37 hin vorgespannt.
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Wenn in dem derart aufgebauten hydraulischen
Verbindungsumschaltmittel 29 der Hydraulikdruck in der
Hydraulikdruckkammer 37 auf einen hohen Pegel ansteigt, bewegt sich der erste
Umschaltstift 32 in die Führungsbohrung 42 und der zweite
Umschaltstift 33 bewegt sich in die zweite Führungsbohrung 43,
um hierdurch die Kipphebel 26, 27 und 28 miteinander zu
verbinden. Wenn andererseits der Hydraulikdruck in der
Hydraulikdruckkammer 37 verringert wird, kehrt der erste
Umschaltstift 32 mit Hilfe der Kraft der Rückholfeder 35 in eine
Position zurück, in der die Endfläche des Stifts 32, die sich
gegen den zweiten Umschaltstift 33 abstützt, zwischen dem
ersten Kipphebel 26 und dem freien Kipphebel 27 angeordnet ist,
und der zweite Umschaltstift 33 kehrt in eine Stellung zurück,
in der die Endfläche des Stifts 33, die sich gegen das
Regulierteil 34 abstützt, zwischen dem freien Kipphebel 27 und dem
zweiten Antriebskipphebel 28 angeordnet ist. Demzufolge ist die
Verbindung zwischen den Kipphebeln 26, 27 und 28 gelöst.
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Wenn daher in dem einlaßventilseitigen Ventilbetätigungssystem
19 das hydraulisch betätigte Verbindungsumschaltmittel 29 in
einen Verbindungslösezustand gebracht ist, wird das erste
Einlaßventil 12a für Öffnungs- und Schließvorgänge in einem
Modus betätigt, der der Form des Niederdrehzahlnockens 22
entspricht, wie in Figur 5 mit der Kurve LIA gezeigt, und das
zweite Einlaßventil 12b wird in einem Modus betätigt, der der
Form des Ruhenockens 24 entspricht, d.h. in einem solchen
Ausmaß, daß das Ventil 12b einen annähernden Ruhezustand an der
Stelle einnimmt, die dem Nasenabschnitt 24b des Ruhenockens 24
entspricht, wie in Figur 5 mit der Kurve LIB gezeigt. Wenn das
hydraulisch betätigte Verbindungsumschaltmittel 29 in einen
Verbindungszustand gebracht ist, werden die ersten und zweiten
Einlaßventile 12a und 12b für Öffnungs- und Schließvorgänge
entsprechend der Form des Hochdrehzahlnockens 23 betätigt, wie
in Figur 5 mit Kurve HI gezeigt.
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Das auslaßventilseitige Ventilbetätigungssystem 20 hat
grundlegend die gleiche Konstruktion wie die des einlaßventilseitigen
Ventilbetätigungssystems 19, jedoch wird statt des Ruhenockens
ein Niederdrehzahlnocken verwendet. Daher werden in einem
Verbindungslösezustand beide Auslaßventile 13a und 13b für
Öffnungsund Schließvorgänge entsprechend der Form des
Niederdrehzahlnockens betätigt, wie in Figur 5 mit Kurve LE gezeigt, und in
einem Verbindungszustand werden beide Auslaßventile 13a und 13b
entsprechend der Form des Hochdrehzahlnockens geöffnet und
geschlossen, wie in Figur 5 mit Kurve HE gezeigt.
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Nachfolgend wird der Betrieb dieser dargestellten Ausführung
beschrieben. Bei Niederdrehzahlbetrieb des Motors ist der
Hydraulikdruck der Hydraulikdruckkammer 37 in dem hydraulisch
betätigten Verbindungsumschaltmittel 29 auf einen niederen
Pegel festgelegt. In diesem Zustand hält das
einlaßventilseitige Ventilbetätigungssystem 19 das zweite Einlaßventil 12b in
einem annähernden Ruhezustand und bewirkt die Betätigung des
ersten Einlaßventils 12a für Öffnungs- und Schließvorgänge
gemäß der Form des Niederdrehzahlnockens 22 in einen dem
Niederdrehzahlbetrieb des Motors entsprechenden Modus.
Hierdurch wird bei geöffnetem ersten Einlaßventil 12a das Luft-
Kraftstoffgemisch mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von
dem drallerzeugenden Einlaßdurchgang 8 zu der Brennkammer 5
durch die erste Einlaßventilöffnung 6a gesogen. Weil weiter der
drallerzeugende Einlaßdurchgang 8 in eine Spiralgestalt geformt
ist und mit der ersten Einlaßventilöffnung 6a verbunden ist,
wird das Luft-Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 5 mit einer
relativ hohen Geschwindigkeit spiralig eingeführt, wodurch sich
in der Brennkammer 5 ein starker Drall bildet. Daher läßt sich
die Brennfähigkeit in einem Magerkraftstoffzustand während
Niederdrehzahlbetriebs des Motors verbessern und der
Kraftstoffverbrauch verringern.
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Weil sich weiter das zweite Einlaßventil 12b in einem
annähernden Ruhezustand befindet, wirkt kein schlechter Einfluß auf die
Drallerzeugung in der Brennkammer 5, und man kann einen Anstieg
der für den Ventilöffnungs- und -schließbetrieb erforderlichen
Antriebskraft vermeiden.
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Anzumerken ist, daß das zweite Einlaßventil 12b so konstruiert
ist, daß es sich durch den Nasenabschnitt 24b des Ruhenockens
24 während Öffnung des ersten Einlaßventils 12a ein wenig
öffnet. Diese Konstruktion dient zur Verhinderung, daß
Kraftstoff in dem Haupteinlaßdurchgang 9 verbleibt, was anderenfalls
der Fall wäre, wenn das zweite Einlaßventil 12b in seinem
vollständig geschlossenen Zustand angehalten würde.
Insbesondere, wenn der Kraftstoff in dem Haupteinlaßdurchgang 9 bleibt,
wird dieser Kraftstoff auf einmal in die Brennkammer 5
einfließen, wenn das zweite Einlaßventil 12b in Antwort auf
Eintritt des Motors in einen Hochdrehzahlbetrieb in einen
geöffneten Zustand gebracht wird, was zu Raucherzeugung und
abnormaler Verbrennung führt. Jedoch kann dieser
Kraftstoffverbleib in dem Haupteinlaßdurchgang 9 durch Öffnen des zweiten
Einlaßventils 12b verhindert werden. Wenn weiter das Ventil 12b
in einem vollständigen Ruhezustand gehalten wird, besteht die
Gefahr, daß das Ventil 12b an dem Sitzabschnitt der zweiten
Einlaßventilöffnung 6b festhaftet und daß die Schmierung von
Betriebsteilen verschlechtert wird. Jedoch kann diese Gefahr
durch die obige Anordnung des Ventils 12b beseitigt werden.
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Bei Hochdrehzahlbetrieb des Motors wird ein hoher
Hydraulikdruck zu der Hydraulikdruckkammer 37 des hydraulisch betätigten
Umschaltverbindungsmittels 29 durch das Steuerventil 40
geführt, und die Kipphebel 26, 27 und 28 des
einlaßventilseitigen Ventilbetätigungssystems 19 werden integral miteinander
verbunden. Demzufolge werden beide Einlaßventile 12a und 12b
für Öffnungs- und Schließvorgänge entsprechend der Gestalt des
Hochdrehzahlnockens 23 betätigt und die Ladewirkung zu der
Brennkammer 5 wird verbessert, was zu einer Erhöhung der
Drehzahl und der Ausgangseigenschaften des Motors führt.
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Weil weiter in dem drallerzeugenden Einlaßdurchgang 8 und in
dem Haupteingangsdurchgang 9 nichts vorhanden ist, was den
Einlaßwiderstand erhöht, kann man die Ladewirkung im Vergleich
zur herkömmlichen Anordnung verbessern und man kann die
Motorausgangsleistung erhöhen.
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Figuren 6 bis 9 zeigen eine andere Ausführung der vorliegenden
Erfindung, wobei Teile, die denjenigen der vorgehenden
Ausführung nach den Figuren 1 bis 5 entsprechen, mit den gleichen
Bezugszahlen und Buchstaben bezeichnet sind.
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Zu den Figuren 6, 7 und 8. Ein einlaßventilseitiges
Ventilbetätigungssystem 19' ist mit jedem der Einlaßventile 12a und 12b
verbunden, und ein auslaßventilseitiges Ventilbetätigungssystem
20' ist mit jedem der Auslaßventile 13a und 13b verbunden, so
daß die Ventile 12a, 12b, 13a und 13b in ihren jeweiligen dem
Betriebszustand des Motors entsprechenden Modi betätigt werden.
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Das einlaßventilseitige Ventilbetätigungssystem 19' umfaßt die
Nockenwelle 21; den Niederdrehzahlnocken 22, den
Hochdrehzahlnocken 23 und den Ruhenocken 24, die an der Nockenwelle 21
angeordnet sind; die Kipphebelwelle 25, die parallel zu der
Nockenwelle 21 fest angeordnet ist; den ersten
Antriebskipphebel 26, den zweiten Antriebskipphebel 28 und den freien
Kipphebel 27, die an der Kipphebelwelle 25 schwenkbar gehalten
sind; ein erstes hydraulisch betätigtes
Verbindungsumschaltmittel 49a, das zwischen dem ersten und zweiten
Antriebskipphebel 26 und 28 angeordnet ist; und ein zweites hydraulisch
betätigtes Verbindungsumschaltmittel 49b, das zwischen dem
zweiten Antriebsbkipphebel 28 und dem freien Kipphebel 27
angeordnet ist.
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An der Kipphebelwelle 25 sind schwenkbar angebracht der erste
Antriebskipphebel 26, der mit dem ersten Einlaßventil 12a
betriebsmäßig verbunden ist, der zweite Antriebskipphebel 28,
der mit dem zweiten Einlaßventil 12b betriebsmäßig verbunden
ist und nahe dem ersten Antriebskipphebel 26 angeordnet ist,
und der freie Kipphebel 27, der an der dem ersten
Antriebskipphebel 26 gegenüberliegenden Seite des zweiten
Antriebskipphebels 28 angeordnet ist.
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Mit der Nockenwelle 21 sind intregal geformt der
Niederdrehzahlnocken 22 an einer Stelle, an der sie den ersten
Antriebskipphebel 26 gleitend berührt, der Ruhenocken 24 an einer
Stelle, an der sie den zweiten Antriebskipphebel 28 gleitend
berührt, und der Hochdrehzahlnocken 23 an einer Stelle, an der
sie den freien Kipphebel 27 gleitend berührt.
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Beide ersten und zweiten hydraulisch betätigten
Verbindungsumschaltmittel 49a, 49b haben die gleiche Grundkonstruktion, so
daß nur das erste Verbindungsumschaltmittel 49a nachfolgend im
Detail beschrieben wird, wobei der Zusatz "a" den Bezugszeichen
der zugeordneten Elemente hinzugefügt ist, und das zweite
Verbindungsumschaltmittel 49b wird nur dargestellt und seine
detaillierte Beschreibung wird hier weggelassen.
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Das erste Verbindungsumschaltmittel 49a umfaßt einen
Umschaltstift 52a, der zwischen einer Verbindungsstellung der ersten
und zweiten Antriebskipphebel 26 und 28 und einer Stellung zur
Lösung dieser Verbindung schaltbar ist, ein Regulierteil 53a
zum Regulieren der Schaltbewegung des Umschaltstifts 52a und
eine Rückholfeder 54a zum Vorspannen des Regulierteils 53a zu
der Löseseite der Verbindung hin.
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Der zweite Antriebskipphebel 28 ist mit einer
Führungssackbohrung 55a versehen, die sich zu dem ersten Antriebskipphebel 26
hin öffnet und parallel zu der Kipphebelwelle 25 verläuft. Die
Führungsbohrung 55a ist an einem ihrem geschlossenen Ende
näheren Abschnitt durch einen Stufenabschnitt 56a mit einem
Abschnitt kleinen Durchmessers versehen. Der Umschaltstift 52a
ist in die Führungsbohrung 55a gleitend eingesetzt, und eine
Hydraulikkammer 57a ist zwischen dem Umschaltstift 52a und dem
geschlossenen Ende der Führungsbohrung 55a gebildet.
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Der Antriebskipphebel 26 ist mit einer Führungssackbohrung 58a
versehen, die sich zu dem zweiten Antriebskipphebel 28 hin
öffnet und mit der Führungsbohrung 55a parallel zu der
Kipphebelwelle 25 fluchtet. Das scheibenartige Regulierteil 53a ist
in die Führungsbohrung 58a gleitend eingesetzt. Die
Führungsbohrung 58a ist an einem ihrem geschlossenen Ende näheren
Abschnitt durch einen Regulierstufenabschnitt 59a mit einem
Abschnitt kleinen Durchmessers versehen und ist an dem
geschlossenen Ende koaxial mit einer Einsetzbohrung 60a versehen.
Weiter ist das Regulierteil 53a koaxial und integral mit einer
Stange 61a versehen, die in die Einsetzbohrung 60a verschiebbar
eingesetzt ist. Darüber hinaus ist eine die Stange 61a
umgebende Rückholfeder 54a unter Kompression zwischen dem
Regulierteil 53a und dem geschlossenen Ende der Führungsbohrung 58a
angebracht.
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Die Axiallänge des Umschaltstifts 52a ist derart festgelegt,
daß, wenn sich ihr eines Ende gegen den Stufenabschnitt 56a
abstützt, das andere Ende zwischen den ersten und zweiten
Antriebskipphebeln 26 und 28 angeordnet ist, während, wenn der
Stift 52a in die Führungsbohrung 58a bewegt wird, bis sich das
Regulierteil 53 gegen den Regulierstufenabschnitt 59a abstützt,
das eine Ende des Umschaltstifts 53 in der Führungsbohrung 55a
verbleibt.
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In den zweiten Antriebskipphebel 28 ist eine
Hydraulikfluidpassage 62a gebohrt, die mit der Hydraulikkammer 57a kommuniziert,
und in die Kipphebelwelle 25 ist eine Verbindungsbohrung 64a
gebohrt, die zwischen der Passage 62a und der
Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 in der Kipphebelwelle 25 eine Verbindung bildet,
die von der Schwenkbewegung des zweiten Antriebskipphebels 28
unabhängig ist.
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In dem ersten Verbindungsumschaltmittel 49a werden die ersten
und zweiten Antriebskipphebel 26 und 28 durch Bewegung des
Umschaltstifts 52a miteinander verbunden, was gegen die
Federkraft der Rückholfeder 54a durch den Hydraulikdruck
erfolgt, der der Hydraulikdruckkammer 57a in einer Stärke
zugeführt wird, die zur Bewegung nur des Umschaltstifts 52a
erforderlich ist.
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In dem zweiten Verbindungsumschaltmittel 49b werden der zweite
Antriebskipphebel 28 und der freie Kipphebel 27 durch Bewegung
des Umschaltstifts 52b miteinander verbunden, was gegen die
Federkraft der Rückholfeder 54b durch Zufuhr des
Hydraulikdrucks zu der Hydraulikdruckkammer 57b in einer Stärke erfolgt,
die zur Bewegung nur des Umschaltstifts 52b erforderlich ist.
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Die Vorspannungen der Rückholfedern 54a und 54b in den ersten
und zweiten Verbindungsumschaltmechanismen 49a und 49b sind
voneinander unterschiedlich festgelegt, und z.B. ist die
Vorspannung der Rückholfeder 54a kleiner festgelegt als die der
Rückholfeder 54b.
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Die Hydraulikdruckzufuhrquelle 41 ist mit der
Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 durch ein Hydraulikdrucksteuermittel 65
verbunden. Das Steuermittel 65 umfaßt ein Paar von Regulatoren 67
und 68; ein Umschaltventil 69 zum abwechselnden Verbinden des
Regulators 67 oder 68 mit der Hydraulikdruckzufuhrquelle 41;
und ein Umschaltventil 70, das zwischen einem Zustand, in dem
die Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 zu einem Hydraulikfluidtank
T frei ist, und einem Zustand, in dem die Passage 39 mit den
Regulatoren 67 und 68 verbunden ist, umgeschaltet werden kann.
Zwischen dem Umschaltventil 70 und den Regulatoren 67 bzw. 68
sind Rückschlagventile 71 und 72 angeordnet.
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Einer 67 der Regulatoren ist so konstruiert, daß er den von der
Hydraulikdruckzufuhrquelle 41 zugeführten Hydraulikdruck
steuert und ihn als einen relativ niedrigen Hydraulikdruck P1
ausgibt. Der Hydraulikdruck P1 ist auf einen solchen Pegel
eingestellt, der groß genug ist, den Umschaltstift 52a gegen
die Federkraft der Rückholfeder 54a zu bewegen, wenn der Druck
P1 in der Hydraulikdruckkammer 57a des ersten
Verbindungsumschaltmittels 49a wirkt, aber kleiner als die Federkraft der
Rückholfeder 54b des zweiten Verbindungsumschaltmittels 49b.
Andererseits ist der andere Regulator 68 so konstruiert, daß er
den Hydraulikdruck von der Hydraulikdruckzufuhrquelle 41
steuert und ihn als einen relativ hohen Hydraulikdruck P2
ausgibt. Der Hydraulikdruck P2 ist auf einen ausreichend hohen
Pegel festgelegt, eine Kraft auszuüben, die beide
Umschaltstifte 52a und 52b gegen die Federkraft der Rückholfedern 54a
und 54b bewegt, wenn der Druck P2 in den Hydraulikdruckkammern
57a und 57b wirkt.
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Das auslaßventilseitige Ventilbetätigungssystem 20' ist mit der
gleichen Grundkonstruktion wie der des einlaßventilseitigen
Ventilbetätigungssystems 19' angeordnet.
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Nachfolgend wird der Betrieb dieser Ausführung beschrieben.
Während Niederdrehzahlbetriebs des Motors wird der
Hydraulikdruck in der Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 durch das
Umschaltventil 70 nach außerhalb abgelassen, um hierdurch die
ersten und zweiten Verbindungsumschaltmittel 49a und 49b in
einen Verbindungslösezustand zu bringen. In diesem Zustand
arbeitet das einlaßventilseitige Ventilbetätigungssystem 19'
so, daß das erste Einlaßventil 12a durch den ersten
Antriebskipphebel 26 geöffnet und geschlossen wird, der durch den
Niederdrehzahlnocken 22 zur Schwenkbewegung angetrieben ist,
und auch zur Betätigung des zweiten Einlaßventils 12b durch den
zweiten Antriebskipphebel 28, der mit dem Ruhenocken 24 in
Gleitkontakt ist. Der Ruhenocken 24 hält das zweite
Einlaßventil 12b in einem annähernden Ruhezustand, während das erste
Einlaßventi1 12a entsprechend der Gestalt des
Niederdrehzahlnockens 22 in einem dem Niederdrehzahlbetrieb des Motors
entsprechenden Modus geöffnet und geschlossen wird. Beim Öffnen
des ersten Einlaßaventils 12a wird daher das
Luft-Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 5 mit einer relativ großen
Geschwindigkeit von dem spiralförmigen drallerzeugenden
Einlaßdurchgang 8 durch die erste Einlaßventilöffnung 6a eingesaugt,
was die Bildung eines starken Dralls in der Brennkammer 5 zur
Folge hat. Daher kann die Brennfähigkeit in einem
Magerkraftstoffzustand bei Niederdrehzahlbetrieb des Motors verbessert
werden und der Kraftstoffverbrauch kann verringert werden.
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Bei Mitteldrehzahlbetrieb des Motors wird die
Hydraulikfluidzufuhrpassage 39 durch einen Umschaltbetrieb des Umschaltventils
70 mit den Regulatoren 67 und 68 verbunden, und die
Hydraulikdruckzufuhrquelle 41 wird durch das Umschaltventil 69 mit dem
Regulator 67 verbunden. Durch diese Vorgänge werden in dem
ersten Verbindungsumschaltmittel 49a die ersten und zweiten
Antriebskipphebel 26 und 28 miteinander verbunden, während das
zweite Verbindungsumschaltmittel 49b in dem
Verbindungslösezustand bleibt. Daher werden die ersten und zweiten
Antriebskipphebel 26 und 28 miteinander verbunden und die ersten und
zweiten Einlaßventile 12a und 12b werden mit einem Timing und
mit einem Hubbetrag geöffnet und geschlossen, die durch die
Gestalt des Niederdrehzahlnockens 22 bestimmt sind, was ein
ausreichendes Volumen der Einlaßpassage sichert und das
Drehmoment in dem Mitteldrehzahlbereich erhöht.
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Bei Hochdrehzahlbetrieb des Motors wird die
Hydraulikdruckzufuhrquelle 41 durch das Umschaltventil 69 mit dem Regulator 68
verbunden. Dies läßt die Umschaltstifte 54a und 54b in den
ersten und zweiten Verbindungsumschaltmitteln 49a bzw. 49b
verbinden, und der erste Antriebskipphebel 26 und der zweite
Antriebskipphebel 28 und der freie Kipphebel 27 werden integral
miteinander verbunden. Hierdurch werden beide Einlaßventile 12a
und 12b für Öffnungs- und Schließvorgänge entsprechend der
Gestalt des Hochdrehzahlnockens 23 betätigt. Daher kann die
Ladewirkung in der Brennkammer 5 verbessert werden, was zu
einer Erhöhung der Drehzahl und Ausgangseigenschaften des
Motors führt.
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Durch Ändern der Betriebsmodi der Einlaßventile 12a und 12b
entsprechend Nieder-, Mittel- und Hochdrehzahlbetrieb des
Motors kann man auf diese Weise einen Drehmomentabfall
verhindern, während man eine Drehmomentspitze in jedem
Drehzahlbetriebsbereich erhält, und der Drehmomentpegel kann über einen
weiten Betriebsbereich vergleichmäßigt werden, wie in Figur 9
gezeigt.
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Weil darüber hinaus in dem drallerzeugenden Einlaßdurchgang 8
und dem Haupteinlaßdurchgang 9 nichts vorhanden ist, was den
Einlaßwiderstand erhöht, kann man die Ladewirkung während
Mittel- und Hochdrehzahlbetriebs des Motors im Vergleich mit
herkömmlichen Anordnungen verbessern, was zu einer Verbesserung
der Ausgangseigenschaften führt.
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Obwohl in den oben beschriebenen Anordnungen das zweite
Einlaßventil 12b so angeordnet wurde, daß es während
Niederdrehzahlbetriebs des Motors in einem annähernden Ruhezustand
gehalten wird, kann es auch so modifiziert sein, daß das zweite
Einlaßventil 12b in einen vollständigen Ruhezustand gebracht
wird.