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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einlaßvorrichtung, die
zum Vorsehen eines Anstiegs der Volumeneffizienz einer
Mehrzylinderbrennkraftmaschine durch Steuern der Änderung des
Einlaßgasdrucks in einem Einlaßsystem ausgebildet ist.
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Es ist bereits eine Einlaßvorrichtung für
Mehrzylinderbrennkraftmaschinen bekannt, die ausgebildet ist, um die
Volumeneffizienz in einem Motorbetriebsbereich von einer niederen
Drehzahl zu einer hohen Drehzahl durch variables Steuern der
Länge und des Volumens des Einlaßsystems entsprechend dem
Betriebszustand des Motors zu erhöhen, um einen zweier Effekte
zu erreichen: einen Resonanzeffekt, bei dem Änderungen des
Einlaßgasdrucks zwischen Zylindern in Resonanz schwingen, die
keine gegenseitige Ansaugbeeinflussung erzeugen, und einen
Trägheitseffekt unter Nutzung der Tatsache, daß eine beim
Saugbeginn jedes Zylinders erzeugte Unterdruckwelle an einem
in dem Einlaßsystem vorgesehenen Abschnitt vergrößerten
Volumens zu einer Einlaßöffnung zurückgeworfen wird (s.
beispielsweise japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr.
169627/85).
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Die obige Einlaßvorrichtung umfaßt ein Paar von
Resonanzkammern, die in dem in dem Einlaßsystem vorgesehenen Abschnitt
vergrößerten Volumens gebildet sind und mit Gruppen von
Zylindern kommunizieren, die eine solche Zündfolge haben, daß
irgendeiner der Zylinder nicht unmittelbar vor und nach Zündung
des anderen der Zylinder derselben Gruppe gezündet wird, und
ein An-Aus-Ventil, das zwischen den Kammern vorgesehen ist,
damit die Kammern in und außer Verbindung miteinander gesetzt
werden können, wodurch die Steuerung des Öffnens und
Schließens des An-Aus-Ventils bewirkt, daß das Einlaßsystem in ein
Resonanzladesystem oder ein Trägheitsladesystem umgeschaltet
wird. Das Steuern des Öffnens und Schließens eines anderen An-
Aus-Ventils, das zwischen einem Paar von Resonanzpassagen
vorgesehen ist, die an stromaufwärtige Seiten des Paars von
Resonanzkammern angeschlossen sind, bewirkt ferner, daß der
Drehzahlbereich der Maschine, der das Erreichen eines
Resonanzladeeffekts in einem Niederdrehzahlbereich zuläßt, in zwei
Stufen geschaltet werden kann, um hierdurch die Volumeneffizienz
über einen insgesamt weiteren Drehzahlbereich des Motors zu
erhöhen.
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Wenn diese Einlaßvorrichtung in einem V-förmigen Raum in einer
V-förmigen Mehrzylinderbrennkraftmaschine angeordnet ist, dann
ist es schwierig, die Resonanzpassagen und die Resonanzkammern
ohne Behinderung der Saugeffizienz anzuordnen, weil der Raum
außerordentlich eng ist. Ein An-Aus-Ventil, das die
Saugcharakteristiken ändern kann, ist auch in einem
Resonanzkammeranordnungskasten vorgesehen, der mit den Resonanzpassagen und
den Resonanzkammern versehen ist. Jedoch verursacht das
Anordnen des An-Aus-Ventils in dem Resonanzkammeranordnungskasten
Probleme nicht nur eines Anstiegs der Größe des Einlaßsystems,
was deren Auslegung schwierig macht, sondern auch eine
komplizierte Struktur, was erhöhte Herstellungskosten zur Folge hat.
Ferner, in einer Einlaßvorrichtung, die zum Einrichten eines
Resonanzladesystems oder eines Trägheitsladesystems
ausgebildet ist, indem es die Resonanzpassagen und die Resonanzkammern
durch das An-Aus-Ventil in oder außer Verbindung miteinander
bringen läßt, ist es außerordentlich schwierig, die Volumina
der Resonanzpassagen und der Resonanzkammern derart
festzulegen, daß sowohl der Resonanzladeeffekt als auch der
Trägheitsladeeffekt optimal erreicht werden können.
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Als Beispiele herkömmlicher Technik kann man die EP-A-0312979
und die EP-A-0200930 zitieren, die den Oberbegriff des
Anspruchs 1 zeigen. Keine dieser Druckschriften lehrt jedoch
eine Anordnung, in der die obigen Probleme bezüglich der
Schwierigkeiten geeigneter Anordnung überwunden sind.
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Demzufolge gibt die vorliegende Erfindung eine
Einlaßvorrichtung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine an, wobei die
Maschine V-förmig ist und ein Paar Maschinenblöcke aufweist,
die zwischen sich einen V-Raum bilden, wobei Zylinder in den
jeweiligen Maschinenblöcken vorgesehen sind und eine solche
Zündfolge haben, daß irgendeiner der Zylinder nicht
unmittelbar vor oder nach Zündung der anderen Zylinder in demselben
Maschinenblock gezündet wird, wobei die Einlaßvorrichtung
umfaßt: ein Paar Resonanzkammern, die mit den Zylindern der
jeweiligen Maschinenblöcke kommunizieren; und ein Paar
Resonanzpassagen, die jeweils an ihren stromabwärtigen Seiten mit dem
Paar Resonanzkammern und an ihren stromaufwärtigen Seiten
durch ein Drosselventil mit der Atmosphäre kommunizieren,
wobei die Resonanzkammern und die Resonanzpassagen jeweils
rohrförmige Elemente mit einer im wesentlichen rohrförmigen,
langgestreckten Konfiguration bilden, die parallel zu der
Kurbelwelle der Maschine verlaufen und einander benachbart sind;
dadurch gekennzeichnet, daß vier rohrförmige Elemente die
Resonanzkammern bilden und die Resonanzpassagen einander
benachbart angeordnet, jedoch durch eine Mehrzahl von Trennwänden
voneinander getrennt sind, die eine gemeinsame Trennwand
umfassen, die eine Resonanzkammer und eine zugeordnete
Resonanzpassage trennt, und daß ein An-Aus-Ventil in wenigstens einer
der Mehrzahl von Trennwänden vorgesehen ist, um die
Einlaßcharakteristiken der Maschine zu ändern.
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Mit der obigen Konstruktion sind die Resonanzkammern und die
Resonanzpassagen zum Einrichten eines Resonanzladesystems
parallel in dem V-Raum angeordnet, der zwischen den linken und
rechten Zylindergruppen in der V-förmigen
Mehrzylinderbrennkraftmaschine gebildet ist, und sowohl die Resonanzkammern als
auch die Resonanzpassagen sind in vernünftiger Weise in dem V-
Raum enthalten. Dies ergibt ein kompakt bemessenes
Einlaßsystem,
das eine wirksame Raumausnutzung in einem Maschinenraum
ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Einlaßvorrichtung
ferner einen Resonanzkammeranordnungskasten, der umfaßt: einen
oberen Anordnungskastenabschnitt, der an seiner unteren Fläche
offen ist, einen unteren Anordnungskastenabschnitt, der an
seiner oberen Fläche offen ist, und eine plattenartige
Ventileinheit, die die offenen Flächen der oberen und unteren
Anordnungskastenabschnitte trennt, wobei das Paar Resonanzkammern
in einem der Anordnungskastenabschnitte gebildet ist, das Paar
Resonanzpassagen in dem anderen Anordnungskastenabschnitt
gebildet ist, und ein An-Aus-Ventil, das die
Einlaßcharakteristiken der Maschine ändern kann, in der Ventileinheit
vorgesehen ist.
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Mit der obigen Konstruktion sind von dem oberen
Anordnungskastenabschnitt, dem unteren Anordnungskastenabschnitt und der
plattenartigen Ventileinheit, die die offenen Flächen der zwei
Anordnungskastenabschnitte trennt, die den
Resonanzkammerkasten bilden, die linken und rechten Resonanzkammern in einem
der Anordnungskastenabschnitte gebildet, sind die
Resonanzpassagen in dem anderen Anordnungskastenabschnitt gebildet, und
ist das An-Aus-Ventil in der Ventileinheit vorgesehen. Dies
ergibt eine vernünftige Auslegung des Paars Resonanzkammern,
des Paars Resonanzpassagen und des An-Aus-Ventils in dem
Resonanzkammeranordnungskasten, was nicht nur zu einem kompakten
Einlaßsystem führt, sondern auch zu dessen vereinfachter
Struktur, um die Herstellungskosten reduzieren zu können.
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Das An-Aus-Ventil kann ein An-Aus-Ventil zum Ändern der Länge
der Resonanzpassagen und ein anderes An-Aus-Ventil, durch das
die Resonanzkammern in und außer Verbindung miteinander
gebracht werden können, aufweisen, wobei diese Ventile
bevorzugt in einer Ebene angeordnet sind, in der die Ventileinheit
liegt.
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Mit der obigen Konstruktion sind das An-Aus-Ventil zum Ändern
der Länge der Resonanzpassagen und das andere An-Aus-Ventil,
durch das das Paar von Resonanzkammern in und außer Verbindung
miteinander gebracht werden kann, in derselben Ebene der
Ventileinheit angeordnet, und daher kann man eine weitere
Größenverminderung des Einlaßsystems und eine vereinfachte Struktur
erlangen.
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Einige Ausführungen der Erfindung werden nun beispielshalber
und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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Figuren 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführung der vorliegenden
Erfindung, wobei
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht im Längsschnitt von Details
einer Sechszylinderbrennkraftmaschine vom In-Typ, die mit einer
Einlaßvorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der vor
liegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Zylinderblock in der
Maschine;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Teildraufsicht entlang einer Linie
XI-XI in Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XII-XII in
Fig. 3; und
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIII-XIII
in Fig. 4;
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Einlaßsystems ähnlich
Fig. 3, aber mit Darstellung einer zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines Fig. 3 ähnlichen
Einlaßsystems; und
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Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang Linie XVI-XVI in Fig.
7;
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Fig. 9 ist eine Längsschnittansicht von Details einer
Sechszylinderbrennkraftmaschine vom In-Typ, die mit einer
Einlaßvorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden
Erfindung ausgerüstet ist;
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Fig. 10 ist eine vergrößerte Teildraufsicht entlang einer
Linie XVIII-XVIII in Fig. 9;
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Fig. 11 ist eine vergrößerte Teildraufsicht entlang einer
Linie XIX-XIX in Fig. 9;
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Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XX-XX in
Fig. 10; und
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Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XXI-XXI in
Fig. 10.
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Figuren 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführung der vorliegenden
Erfindung. Zu den Figuren 1 und 2. Eine
Sechszylinderbrennkraftmaschine E umfaßt ein Paar linker und rechter
Maschinenblöcke Bl und Br, die V-förmig angeordnet sind. Jeder der
linken und rechten Maschinenblöcke Bl und Br umfaßt einen
Zylinderblock 1l, 1r und einen Zylinderkopf 2l, 2r, die mit einer
Deckfläche des jeweiligen Zylinderblocks verbunden sind. Drei
linke Zylinder 3l sind in Serie in dem linken Zylinderblock 1l
gebildet, und drei Zylinder 3r sind in Serie in dem rechten
Zylinderblock 1r gebildet. Die drei linken Zylinder 3l bilden
eine linke Zylindergruppe cl. Die drei rechten Zylinder 3r
bilden ebenfalls eine rechte Zylindergruppe cr. Diese Zylinder
haben eine derartige Zündfolge, daß irgendeiner der Zylinder
nicht unmittelbar vor oder nach Zündung der anderen Zylinder
derselben Gruppe gezündet wird, d.h. der Betrieb der
nachfolgend beschriebenen Einlaßventile 10 überlappt sich nicht.
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In jedem der linken und rechten Zylinder 3l und 3r ist in
üblicher Weise ein Kolben 4 gleitend auf genommen. Die Kolben 4
sind durch Verbindungsstangen 5 betriebsmäßig mit einer
Kurbelwelle 6 verbunden. Jeder der linken und rechten
Zylinderköpfe 2l und 2r ist mit einer Brennkammer 7 und Einlaß- und
Auslaßöffnungen 8 und 9 versehen, die mit der Brennkammer 7
kommunizieren. Jede Einlaßöffnung 8 enthält ein Einlaßventil
10 zum Öffnen und Schließen der Einlaßöffnung 8, und jede
Auslaßöffnung 9 enthält ein Auslaßventil 11 zum Öffnen und
Schließen der Auslaßöffnung 9. Die Einlaß- und Auslaßventile
10 und 11 können mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung durch
einen herkömmlich bekannten Ventilbetätigungsmechanismus 12
geöffnet und geschlossen werden.
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Das nachfolgend beschriebene Einlaßsystem In ist mit der
Mehrzahl von Einlaßöffnungen 8 in den linken und rechten
Zylinderköpfen 2l und 2r verbunden, und ein herkömmliches,
nichtgezeigtes Auslaßsystem ist mit der Mehrzahl von Auslaßöffnungen
9 in den linken und rechten Zylinderköpfen 2l und 2r
verbunden.
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Die Konstruktion des Einlaßsystems In wird nachfolgend anhand
der Fig. 2 bis 5 beschrieben. Das Einlaßsystem In ist in einem
V-Raum C zwischen den linken und rechten Zylinderblöcken 1l
und 1r angeordnet und umfaßt einen Luftfilter Ac, eine
Einlaßpassage Pi, die mit einem Auslaß des Luftfilters Ac verbunden
ist, einen Resonanzkammeranordnungskasten Bg, der ein Paar
linker und rechter Resonanzkammern Cr-l und Cr-r aufweist und
mit einem stromabwärtigen Ende der Einlaßpassage Pi verbunden
ist, und einen Einlaßkrümmer Mi, der mit denjenigen Endflächen
der linken und rechten Zylinderblöcke 1l und 1r verbunden ist,
in die sich die Einlaßöffnungen 8 öffnen, um hierdurch die
Verbindung jeweils zwischen den linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r und den rechten und linken
Zylindergruppen Cr und Cl zu ermöglichen.
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Die Einlaßpassage Pi ist mit einem Drosselkörper 15
ausgebildet, der integral mit einem stromabwärtigen Ende des mit dem
Luftfilter Ac verbundenen Einlaßrohrs 14 verbunden ist, wie in
Fig. 11 gezeigt. Das Einlaßrohr 14 hat eine hohlzylindrische
Gestalt, so daß Einlaßgas aus dem Luftfilter Ac in dieses
eingesaugt werden kann, und der Drosselkörper 15 ist an einer
Stelle stromab seiner Verbindung mit dem Einlaßrohr 14 in
linke und rechte Zweigpassagen 8l und 8r verzweigt. Die
Drosselventile 20l und 20r sind jeweils in den Zweigpassagen 18l und
18r angebracht und sind zum Öffnen und Schließen durch ein
gemeinsames Steuermittel 19 gesteuert. Der
Resonanzkammeranordnungskasten Bg ist integral mit einem stromabwärtigen Ende
des Drosselkörpers 15 durch Bolzen 16 verbunden.
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Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, umfaßt der
Resonanzkammeranordnungskasten Bg einen im wesentlichen rechteckigen
parallelepiped-förmigen unteren Anordnungskastenabschnitt 21&sub1;, der
an seiner oberen Fläche offen und mit dem Drosselkörper 15
verbunden ist, einen im wesentlichen rechteckigen
parallelepiped-förmigen oberen Anordnungskastenabschnitt 21&sub2;, der an
seiner oberen Fläche offen ist und integral mit dem Einlaßkrümmer
Mi gebildet ist, und eine plattenartige Ventileinheit 22, die
mit ihren und unteren Flächen luftdicht an den unteren Flächen
der Anordnungskastenabschnitte 21&sub1; und 21&sub2; befestigt ist, um
eine Trennwand zu ergeben. Diese drei Komponenten sind in
einer vertikal gestapelten Anordnung durch Bolzen 23 angeordnet.
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Aus Fig. 3 bis 5 ist ersichtlich, daß der untere
Anordnungsabschnitt 21&sub1; des Resonanzkammeranordnungskastens Bg in linke
und rechte Resonanzpassagen 25l und 25r unterteilt ist, die in
einer Richtung einer Kurbelwelle 6 einer Maschine, d.h. in
einer Flußrichtung von Einlaßgas in dem Kasten Bg, parallel
zueinander verlaufen. Stromabwärtige Enden der linken und
rechten Zweigpassagen 18l und 18r des Drosselkörpers 15
kommunizieren mit stromaufwärtigen Enden der linken und rechten
Resonanzpassagen 25l bzw. 25r. Der obere
Anordnungskastenabschnitt 21&sub1; ist auch in linke und rechte parallele
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r durch eine Trennwand 24 unterteilt. Eine
der Resonanzkammern Cr-l ist über einer entsprechenden der
Resonanzpassagen 25l angeordnet, und die andere Resonanzkammer
Cr-r ist über der anderen Resonanzpassage 25r angeordnet.
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In die Ventileinheit 22 öffnen sich linke und rechte
Einlaßöffnungen 26l und 26r, durch die stromaufwärtige Enden der
linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r mit
stromabwärtigen Enden der jeweils entsprechenden Resonanzpassagen 25l
und 25r kommunizieren können, und linke und rechte
Ventilbohrungen 27l und 27r, die die linken und rechten Resonanzkammern
Cr-l und Cr-r mit den Resonanzpassagen 25l und 25r an Stellen
kurz vor den Einlaßöffnungen 26l und 26r kurzschließen. Die
Ventileinheit 22 ist ferner mit An-Aus-Ventilen 28l und 28r
versehen, die die linken und rechten Ventilbohrungen 27l und
27r öffnen können, um die linken und rechten Resonanzkammern
Cr-l und Cr-r mit den Resonanzpassagen 25l und 25r
kurzzuschließen. Insbesondere sind zwei Ventilwellen 30l und 30r in
der Ventileinheit 22 so gehaltert, daß sie zentrale Abschnitte
der Einlaßöffnungen 26l und 26r und die Ventilbohrungen 27l
und 27r durchsetzen und zum drehenden Antrieb durch ein
gemeinsames Betätigungsglied 29 geeignet sind. Rechteckige,
plattenförmige Ventilelemente 31l und 31r sind in den
Ventilbohrungen 27l und 27r vorgesehen und an den Ventilwellen 30l
und 30r durch Maschinenschrauben 32 befestigt. Das
Betätigungsglied 29 ist zur Steuerung zum Betrieb entsprechend dem
Betriebszustand der Maschine geeignet, so daß die
An-Aus-Ventile 28l und 28r zum Öffnen und Schließen gesteuert werden
können. Beispielsweise können während eines
Niederdrehzahlbetriebs der Maschine die An-Aus-Ventile 281 und 28r geschlossen
sein, und während eines Hochdrehzahlbetriebs der Maschine
können die An-Aus-Ventile 28l und 28r geschlossen sein.
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Drei elliptisch geformte linke und rechte Auslaßöffnungen 34l
und 34r öffnen sich in obere Wände der linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r entlang ihrer Längsachsen. Die
drei Auslaßöffnungen 34l der linken Resonanzkammer Cr-l
kommunizieren jeweils mit den drei Zylindern 3r (in denen die
Einlaßfolge nicht fortlaufend ist) in dem rechten
Zylinderblock 1r, der an der von der linken Resonanzkammer Cr-l
entgegengesetzten Seite angeordnet ist, durch den Einlaßkrümmer
Mi, und die drei Auslaßöffnungen 34r der rechten
Resonanzkammer Cr-r kommunizieren in ähnlicher Weise mit den drei
Zylindern 3l (in denen die Einlaßfolge nicht fortlaufend ist) in
dem linken Zylinderblock 1r, der an der von der rechten
Resonanzkammer Cr-r entgegengesetzten Seite angeordnet ist, durch
den Einlaßkrümmer Mi.
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Der Betrieb dieser Ausführung wird nachfolgend beschrieben.
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Das Betätigungsglied 29 wird zum Betrieb entsprechend dem
Betriebszustand der Maschine gesteuert. Beispielsweise in einem
Niederdrehzahlbetriebszustand der Maschine werden die An-Aus-
Ventile 281 und 28r zum Schließen gesteuert, wie in den Fig.
11 bis 13 mit durchgehender Linie gezeigt, um ihre
Ventilbohrungen 27l und 27r zu schließen, so daß die Verbindung der
Resonanzpassagen 25l und 25r mit den linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r durch die Ventile unterbrochen ist.
In diesem Zustand ergeben sich zwei Serien von Einlaßsystemen
für jede Zylindergruppe, gebildet aus der Zweigpassage 18l,
18r, der Resonanzpassage 25l, 25r, der linken oder rechten
Resonanzkammer Cr-l, Cr-r und linken oder rechten
Verteilerrohren 35&sub1;, 35&sub2;, 35&sub3;, 35&sub4;, 35&sub5; und 35&sub6;, d.h. zwei Serien von
Resonanzladeeinlaßsystemen, die keine gegenseitige
Ansaugbeeinflussung erzeugen und jeweils von den drei Zylindern 3l, 3r
zu dem Auslaß des Ventilkörpers 15 verlaufen. Die Länge
dieses Einlaßsystems ist relativ lang und ferner ist das Volumen
der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r derart festgelegt, daß die
Eigenfrequenz des Resonanzladesystems im wesentlichen mit der
Öffnungs- und Schließperiode jedes Einlaßventils 10 in einem
Niederdrehzahlbereich der Maschine übereinstimmen kann. Dies
stellt sicher, daß man einen wirksamen Resonanzladeeffekt
erreicht, um die Volumeneffizienz in dem Niederdrehzahlbereich
der Maschine zu erhöhen.
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Wenn die Maschine in einen Hochdrehzahlbetriebsbereich
gebracht wurde, wird das Betätigungsglied 29 zum Offnen der
linken und rechten An-Aus-Ventile 28l und 28r betätigt, so daß
die linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r und die
Resonanzpassagen 25l und 25r, die bisher durch die
Einlaßöffnungen 26l und 26r miteinander in Verbindung standen,
kurzgeschlossen werden. Dies reduziert die Grundlänge der
Resonanzpassagen 25l und 25r und bewirkt, daß die Resonanzpassagen 25l
und 25r als Abschnitte der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
dienen, wodurch das Volumen der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
erhöht wird, um sicherzustellen, daß die Eigenfrequenz des
Resonanzladesystems erhöht wird, so daß sie im wesentlichen
mit der Öffnungs- und Schließperiode jedes Einlaßventils 10 in
einem Hochdrehzahlbetriebsbereich der Maschine übereinstimmt.
Infolgedessen wird der Resonanzladeeffekt wirksam erreicht, um
die Volumeneffizienz in dem Hochdrehzahlbereich der Maschine
zu erhöhen.
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Indem man die linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
und die Resonanzpassagen 25l und 25r, die in dem
Resonanzanordnungskasten Bg vorgesehen sind, durch die An-Aus-Ventile
28l und 28r, wie oben beschrieben, wahlweise kurzschließen und
außer Verbindung miteinander bringen läßt, ist es möglich,
eine höhere Volumeneffizienz in einem weiteren Betriebsbereich
der Maschine von einer Niederdrehzahl zu einer Hochdrehzahl zu
erlangen. Zusätzlich, weil der Resonanzkammeranordnungskasten
Bg aus oberen und unteren Anordnungskastenabschnitten 21&sub2; und
21&sub1; und der Ventileinheit 22 gebildet ist, die vertikal
gestapelt sind, wobei die linken und rechten Resonanzkammern Cr-l
und Cr-r in dem oberen Anordnungskastenabschnitt 21&sub2; gebildet
ist, wobei die Resonanzpassagen 25l und 25r in dem unteren
Anordnungskasten 21&sub1; gebildet sind und wobei die
Einlaßöffnungen
26l und 26r und die An-Aus-Ventile 28l und 28r in der
Einheit 22 vorgesehen sind, ist es möglich, den
Resonanzkammeranordnungskasten Bg außerordentlich kompakt auszubilden und
dessen Herstellungskosten zu reduzieren.
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Eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend anhand der Fig. 6 beschrieben.
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht des gleichen Einlaßsystems wie
in Fig. 3, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in der vorigen
Ausführungen die gleichen Komponenten bezeichnen.
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In der zweiten Ausführung werden zwei An-Aus-Ventile 28l&sub1;,
28l&sub2; und 28r&sub1;, 28r&sub2; entsprechend den linken und rechten An-
Aus-Ventilen 28l und 28r der vorstehenden Ausführung
verwendet, um die in der vorigen Ausführung beschriebenen linken und
rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r jeweils mit den
Resonanzpassagen 25l und 25r kurzzuschließen. Die An-Aus-Ventile
28l&sub1; und 28r&sub1; sind jeweils an Ventilwellen 30l&sub1; und 30r&sub1;
angebracht, die von einem Betätigungsglied 29&sub1; drehend angetrieben
sind, und die An-Aus-Ventile 28l&sub2; und 28r&sub2; sind jeweils an
Ventilwellen 30l&sub2; und 30r&sub2; angebracht, die von einem
Betätigungsglied 29&sub2; drehend angetrieben sind.
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Bei dieser Ausführung sind alle An-Aus-Ventile 28l&sub1;, 28r&sub1;;
28l&sub2;, 28r&sub2; wie in der vorigen Ausführung in einem
Niederdrehzahlbereich der Maschine geschlossen und die Volumeneffizienz
ist in diesem Niederdrehzahlbereich erhöht. In einem
Mitteldrehzahlbereich der Maschine wird eines der Betätigungsglieder
29&sub1; zum öffnen derjenigen An-Aus-Ventile 28l&sub1; und 28r&sub1;
angetrieben, die sich näher an den Einlaßöffnungen 26l und 26r
befinden. Dies mindert die Grundlänge der Resonanzpassagen 25l
und 25r ein wenig, wodurch die Resonanzpassagen 25l und 25r
als Abschnitte der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r dienen, um
hierdurch das Grundvolumen der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
ein wenig zu erhöhen, um sicherzustellen, daß die
Eigenfrequenz des Resonanzladesystems erhöht wird, so daß sie im
wesentlichen mit der Öffnungs- und Schließperiode jedes
Einlaßventils 10 übereinstimmt. Ferner werden in einem
Hochdrehzahlbetriebsbereich der Maschine beide Betätigungsglieder 29&sub1; und
29&sub2; zum Öffnen aller An-Aus-Ventile 28l&sub1;, 28r&sub1;; 28l&sub2;, 28r&sub2; wie
in der vorigen Ausführung angetrieben, um hierdurch die
Volumeneffizienz in diesem Hochdrehzahlbereich zu erhöhen.
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Bei der zweiten Ausführung kann die Eigenfrequenz des
Resonanzladesystems auf diese Weise in drei Stufen geschaltet
werden, und daher wird der Resonanzladeeffekt in einem weiteren
Motorbetriebsbereich von einem Niederdrehzahlbetriebsbereich
zu einem Hochdrehzahlbetriebsbereich wirksam erreicht, um die
Volumeneffizienz der Maschine zu erhöhen.
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Eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
anhand der Fig. 7 und 8 beschrieben.
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Fig. 7 und 8 sind Schnittansichten des gleichen Einlaßsystems
wie in den Fig. 3 und 4, wobei die gleichen Bezugszeichen
gleiche Komponenten bezeichnen.
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In der dritten Ausführung ist ein
Resonanzkammeranordnungskasten Bg an ein stromabwärtiges Ende eines Drosselkörpers 15'
angeschlossen, in dem ein Drosselventil 20' vorgesehen ist,
und ist aus einem Anordnungskörper 21&sub1;' an einem Deckel 21&sub2;'
gebildet, der eine obere Fläche des Körpers 21&sub1;' bedeckt. Das
Innere des Resonanzkammeranordnungskastens Bg ist quer durch
eine Trennwand 24' unterteilt, die in Längsrichtung der
Kurbelwelle 6 verläuft. Ein Paar Ventileinheiten 22l' und 22r',
die Trennwände bilden, sind an den linken und rechten Seiten
der Trennwand 24' angebracht und vertikal sandwichartig
zwischen dem Anordnungskastenkörper 21&sub1;' und dem Deckel 21&sub2;'
aufgenommen, und ein Paar Resonanzpassagen 25l' und 25r' ist
zwischen den linken und rechten Ventileinheiten 22l' und 22r' und
der Trennwand 24' gebildet. Linke und rechte Resonanzkammern
Cr-l, Cr-r sind außerhalb der linken und rechten
Ventileinheiten 22l' und 22r' gebildet, und die zwei Resonanzkammern Cr-l
und Cr-r kommunizieren mit stromabwärtigen Enden der
Resonanzpassagen 25l' und 25r' durch jeweils in den Ventileinheiten
22l' und 22r' gebildete Einlaßöffnungen 26l' und 26r'.
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Ventilbohrungen 27l' und 27r' öffnen sich jeweils in die
Ventileinheiten 22l' und 22r¹, und An-Aus-Ventile 28l' und 28r'
sind zum Öffnen und Schließen der Ventilbohrungen 27l' und
27r' angebracht und mit einem Betätigungsglied 29 verbunden.
Die An-Aus-Ventile 28r' und 28l' haben die gleiche Struktur
wie die An-Aus-Ventile 28l und 28r in den vorigen
Ausführungen, d.h. eine Struktur mit rechteckigen Ventilelementen 31l'
und 31r', die mittels Maschinenschrauben 32' an Ventilwellen
30l' und 30r' befestigt sind, die in den Ventileinheiten 22l'
und 22r' gebildete Ventilbohrungen 27l' und 27r' durchsetzen.
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Bei dieser Ausführung sind die An-Aus-Ventile 28l' und 28r' in
einem Niederdrehzahlbetriebsbereich der Maschine geschlossen,
so daß die linken und rechten Resonanzpassagen 25l' und 25r'
durch ihre Gesamtlängen mit den linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r in Verbindung gesetzt werden. Dies
ergibt ein Resonanzladeeinlaßsystem mit einer vergrößerten
Passagenlänge und einer geringeren Eigenfrequenz zum Erhöhen der
Volumeneffizienz in einem Niederdrehzahlbetriebsbereich.
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Wenn die Maschine in einen Hochdrehzahlbetrieb gebracht wurde,
wird das Betätigungsglied 29 zum Öffnen der linken und rechten
An-Aus-Ventile 28l' und 28r' betätigt, so daß die linken und
rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r mit den Resonanzpassagen
25l' und 25r', die bisher durch die Einlaßöffnungen 26l' und
26r' miteinander in Verbindung waren, durch die
Ventilbohrungen 27l' und 27r' kurzgeschlossen werden, um die Grundlänge
der Resonanzpassagen 25l' und 25r' zu reduzieren, und die
Resonanzpassagen 25l' und 25r' dienen als Abschnitte der
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r zur Erhöhung des Grundvolumens der
Kammern Cr-l und Cr-r und Verbesserung der Volumeneffizienz in
dem Hochdrehzahlbereich.
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Auch in der dritten Ausführung kann man die Struktur des
Einlaßsystems vereinfachen und deren Größe reduzieren durch eine
vernünftige Auslegung der Resonanzpassagen 25l' und 25r', der
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r, der Ventileinheiten 22l' und
22r' und der An-Aus-Ventile 28l' und 28r'.
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Figuren 9 bis 13 zeigen eine vierte Ausführung der
vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung ist ein Einlaßsystem In
innerhalb eines V-Raums C zwischen linken und rechten
Zylinderblöcken 1l und 1r angeordnet und umfaßt einen Luftfilter
Ac, eine Einlaßpassage Pi, die an einen Auslaß des Luftfilters
Ac angeschlossen ist, einen Resonanzkammeranordnungskasten Bg,
der ein Paar linker und rechter Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
aufweist, und einen Einlaßkrümmer Mi, der mit denjenigen
Endflächen der linken und rechten Zylinderblöcke 1l und 1r
verbunden ist, in die sich die Einlaßöffnungen 8 öffnen, um
hierdurch die Verbindung zwischen den linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r und den linken und rechten
Zylindergruppen Cr und Cl zu ermöglichen.
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Die Passage Pi ist mit einem Drosselkörper 15 ausgebildet, der
integral mit einem stromabwärtigen Ende eines mit dem
Luftfilter Ac verbundenen Einlaßrohrs 14 verbunden ist, wie in Fig.
10 gezeigt. Das Einlaßrohr 14 hat eine hohlzylindrische
Gestalt, so daß dort Einlaßgas von dem Luftfilter Ac eingesaugt
werden kann. Der Drosselkörper 15 ist an einer Stelle stromab
seiner Verbindung mit der Einlaßpassage 14 in linke und rechte
Zweigpassagen 18l und 18r verzweigt, und Drosselventile 20l
und 20r sind in den Zweigpassagen 18l und 18r vorgesehen und
durch ein gemeinsames Steuermittel 19 zum Öffnen und Schließen
steuerbar. Der
Resonanzkammeranordnungskasten Bg ist integral mit einem
stromabwärtigen Ende des Drosselkörpers 15 durch Bolzen 16
verbunden.
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Aus Fig. 12 und 13 ist ersichtlich, daß der
Resonanzkammeranordnungskasten Bg gebildet ist aus einem im wesentlichen
rechteckigen, parallelepiped-förmigen unteren
Anordnungskastenabschnitt 21&sub1;, der an seiner oberen Fläche offen und mit
dem Drosselkörper 15 verbunden ist, einem im wesentlichen
rechteckigen, parallelepiped-förmigen oberen
Anordnungskastenabschnitt 21&sub2;, der an seiner unteren Fläche offen und integral
mit dem Einlaßkrümmer Mi ausgebildet ist, und einer
plattenartigen Ventileinheit 22, die mit ihren oberen und unteren
Flächen an den offenen Flächen der Anordnungskastenabschnitte
21&sub1; und 21&sub2; befestigt ist. Diese drei Komponenten sind in
vertikal gestapelter Anordnung durch Bolzen 23 montiert.
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Aus Fig. 10 bis 13 ist ersichtlich, daß das Innere des unteren
Anordnungsabschnitts 21&sub1; des Resonanzkammeranordnungskastens
Bg durch zwei Trennwände 24L und 24r, die in Richtung einer
Kurbelwelle 6 einer Maschine verlaufen, d.h. in einer Richtung
eines Einlaßgasflusses innerhalb des Kastens Bg, in linke und
rechte zueinander parallele Resonanzpassagen 25l und 25r und
einen Verbindungskammerabschnitt Cs als einer
Verbindungspassage, die zwischen den linken und rechten Resonanzpassagen 25l
und 25r angeordnet ist, unterteilt ist. Stromabwärtige Enden
der linken und rechten Zweigpassagen 18l und 18r des
Drosselkörpers 15 kommunizieren mit stromaufwärtigen Enden der linken
und rechten Resonanzpassagen 25l bzw. 25r. Das Innere des
oberen Anordnungskastenabschnitts 21&sub2; ist ebenfalls durch eine
kurbelartig gekrümmte Trennwand 24s in linke und rechte
parallele Resonanzkammern Cr-l und Cr-r unterteilt. Dieser
gekrümmte Abschnitt der Trennwand 24s ist direkt über dem
Verbindungskammerabschnitt Cs angeordnet, der in dem unteren
Anordnungskastenabschnitt 21&sub1; gebildet ist.
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In die Ventileinheit 22 öffnen sich linke und rechte
Einlaßöffnungen 26l und 26r, durch die stromaufwärtige Enden der
linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r mit
jeweiligen stromabwärtigen Enden der entsprechenden Resonanzpassage
25l und 25r kommunizieren können, zwei linke und rechte
Ventilbohrungen 27l, 27l und 27r, 27r, die die linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r mit den Resonanzpassagen 25l und
25r an Stellen kurz vor den Einlaßöffnungen 26l und 26r
kurzschließen, und zwei Ventilbohrungen 27s, durch die linke und
rechte Resonanzkammern Cr-l und Cr-r durch den
Verbindungskammerabschnitt Cs miteinander kommunizieren können. Die
Ventileinheit 22 ist ferner mit An-Aus-Ventilen 28l und 28r
versehen, die die linken und rechten Zweiventilbohrungen 27l und
27r öffnen können, um die linken und rechten Resonanzkammern
Cr-l und Cr-r mit den Resonanzpassagen 25l und 25r
kurzzuschließen, und einem An-Aus-Ventil 28s, das die
Ventilbohrungen 27s öffnen und schließen kann, um die linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r durch die Verbindungskammer Cs
in integrale Verbindung miteinander zu bringen. Insbesondere
sind zwei linke und rechte Ventilwellen 30l und 30r in der
Ventileinheit 22 so gehaltert, daß sie zentrale Abschnitte der
Einlaßöffnungen 26l und 26r und die Ventilbohrungen 27l und
27r durchsetzen und zum drehenden Antrieb durch ein
gemeinsames Betätigungsglied 29 geeignet sind. Rechteckige
plattenförmige Ventilelemente 31l und 31r sind in den Ventilbohrungen
27l und 27r vorgesehen und durch Maschinenschrauben 32 an den
Ventilwellen 30l und 30r befestigt. Eine zentrale Ventilwelle
30s ist auch in der Ventileinheit 22 gehaltert, so daß sie die
zentralen Ventilbohrungen 27s durchsetzt und zum drehenden
Antrieb durch ein weiteres Betätigungsglied 33 geeignet ist,
und ein in jeder Ventilbohrung 27s vorgesehenes, rechteckiges,
plattenartiges Ventilelement 31s ist durch Maschinenschrauben
32 an der Ventilwelle 30s befestigt. Die zwei
Betätigungsglieder 29 und 33 sind zur Steuerung zur Betätigung entsprechend
dem Betriebszustand der Maschine geeignet, so daß das Öffnen
und Schließen der An-Aus-Ventile 281l, 28r und 28s steuerbar
ist.
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Drei elliptisch geformte, linke und rechte Auslaßöffnungen 34l
und 34r öffnen sich an Oberwänden der linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r entlang deren Längsachsen. Die drei
Auslaßöffnungen 34l der linken Resonanzkammer Cr-l
kommunizieren jeweils mit den drei Zylindern 3r (deren Saugfolge nicht
fortlaufend ist) in dem rechten Zylinderblock 1r, der an der
von der linken Resonanzkammer Cr-l entgegengesetzten Seite
angeordnet ist, durch den Einlaßkrümmer Mi, und die drei
Auslaßöffnungen 34r der rechten Resonanzkammer Cr-r kommunizieren
jeweils in ähnlicher Weise mit den drei Zylindern 3l (deren
Saugfolge nicht fortlaufend ist) in dem linken Zylinderblock
1l, der an der von der rechten Resonanzkammer Cr-r
entgegengesetzten Seite angeordnet ist, durch den Einlaßkrümmer Mi.
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Nachfolgend wird der Betrieb der vierten Ausführung
beschrieben.
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Die zwei Betätigungsglieder 29 und 33 sind zum Betrieb
entsprechend dem Betriebszustand der Maschine gesteuert.
Beispielsweise in einem unteren Niederdrehzahlbetriebsbereich, in
dem die Drehzahl der Maschine extrem niedrig ist, sind alle
An-Aus-Ventile 28l, 28r und 28s zum Verschluß gesteuert, wie
in Fig. 10 und 13 mit durchgehender Linie gezeigt, um ihre
Ventilbohrungen 27l, 27r und 27s zu schließen, so daß die
Verbindung der linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
unterbrochen ist und die Verbindung der Resonanzpassagen 25l
und 25r mit linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r
durch Ventile 28l, 28r auch unterbrochen ist. In diesem
Zustand ergeben sich zwei Serien von Einlaßsystemen für jede
Zylindergruppe, die jeweils aus der Zweigpassage 18l, 18r, der
Resonanzpassage 25l, 25r, linken oder rechten Resonanzkammern
Cr-l, Cr-r und linken oder rechten Verteilerrohren 35&sub1;, 35&sub2;,
35&sub3;, 35&sub4;, 35&sub5; und 35&sub6; gebildet sind, d.h. zwei Serien von
Resonanzladeeinlaßsystemen, die keine gegenseitige
Saugbeeinflussung erzeugen und sich von den drei Zylindern 3l und 3r zu
dem Auslaß des Drosselkörpers 15 erstrecken. Ferner ist das
Volumen der Resonanzkammern Cr-l und Cr-r so festgelegt, daß
die Eigenfrequenz des Resonanzladesystems mit der
Öffnungsund Schließperiode jedes Einlaßventils 10 in dem unteren
Niederdrehzahlbetriebsbereich der Maschine übereinstimmt und
daher der Resonanzladeeffekt wirksam erreicht wird, um die
Volumeneffizienz in dem unteren Niederdrehzahlbetriebsbereich der
Maschine zu erreichen.
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Wenn die Drehzahl der Maschine ein wenig auf einen höheren
Niederdrehzahlbetriebszustand angehoben wurde, indem die
Drehzahl der Maschine höher als in dem unteren
Niederdrehzahlbetriebsbereich aber niederer als in dem mittleren
Drehzahlbetriebsbereich ist, wird das Betätigungsglied 29 zum Öffnen der
linken und rechten An-Aus-Ventile 28l und 28r betätigt,
wodurch die linken und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r und
die Resonanzpassagen 25l und 25r, die bisher durch die
Einlaßöffnungen 26l und 26r in Verbindung waren, durch die
Ventilbohrungen 27l und 27r kurzgeschlossen werden. Dies reduziert
die Grundlänge der Resonanzpassagen 25l und 25r zur Erhöhung
der Eigenfrequenz des Resonanzladesystems, so daß sie mit der
Öffnungs- und Schließperiode jedes Einlaßventils 10 in dem
höheren Niederdrehzahlbetriebsbereich der Maschine im
wesentlichen übereinstimmt. Infolgedessen wird der
Resonanzladeeffekt wirksam erreicht, um die Volumeneffizienz in dem höheren
Niederdrehzahlbetriebsbereich der Maschine zu erhöhen.
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Wenn die Maschine in einen Hochdrehzahlbetriebsbereich
gebracht wurde, wird das Betätigungsglied 33 weiter betätigt, um
das An-Aus-Ventil 285 zu öffnen, um die linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r durch die Ventilbohrungen 27s
mit der Verbindungskammer Cs in Verbindung zu bringen, um
hierdurch eine Trägheitsladeverteilungskammer Ch größeren
Volumens einzurichten, die in den Fig. 20 und 21 mit
Doppelpunkt-Strichlinie gezeigt ist, die mit den linken und rechten
drei Zylindern 3l und 3r gemeinsam kommuniziert. In diesem
Zustand sind die oben beschriebenen zwei Serien von
Resonanzeinlaßsystemen aufgehoben, und stattdessen ist ein
Trägheitsladesystem eingerichtet, in dem eine in einem Einlaßhub
der Maschine erzeugte Unterdruckwelle in der
Trägheitsladeverteilungskammer Ch größeren Volumens reflektiert und umgekehrt
wird und eine positive Druckwelle in die Einlaßöffnung 8 jedes
Zylinders 3l, 3r getrieben wird. Ferner ist die Passagenlänge
des Vortriebs der Unterdruck/Überdruckwelle reduziert, damit
die Einlaßdruckperiode mit der Öffnungs- und Schließperiode
des Einlaßventils während eines Hochdrehzahlbetriebs des
Motors übereinstimmt. Hierbei ermöglicht das geeignete Festlegen
des Volumens der Verbindungskammer Cs, ein größeres Volumen
der Trägheitsladeverteilerkammer Ch zu sichern, das zur
Verbesserung des Trägheitsladeeffekts in einem
Hochdrehzahlbetriebsbereich der Maschine erforderlich ist, um hierdurch in
diesem Betriebsbereich den Trägheitsladeeffekt wirksam zu
erreichen, um die Volumeneffizienz zu erhöhen. Anzumerken ist,
daß, selbst wenn sich die An-Aus-Ventile 28l und 28r in einem
der Öffnungs- und Schließzustände in diesem
Hochdrehzahlbetriebsbereich der Maschine befinden, kein wesentlicher Einfluß
besteht, weil die zwei Serien des Resonanzeinlaßsystems
bereits aufgehoben wurden und das Trägheitsladesystem
eingerichtet wurde.
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Durch Verbinden und Trennen der linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r mit- und voneinander oder mit und von
den Resonanzpassagen 25l und 25r, die in dem
Resonanzanordnungskasten Bg vorgesehen sind, durch die An-Aus-Ventile 28l,
28r und 28s gemäß obiger Beschreibung, kann man in einem
weiteren Betriebsbereich der Maschine von Niederdrehzahl zu
Hochdrehzahl eine höhere Volumeneffizienz erlangen. Zusätzlich,
weil der Resonanzkammeranordnungskasten Bg aus vertikal
gestapelten oberen und unteren Anordnungskastenabschnitten 21&sub2; und
21&sub1; und der Ventileinheit 22 gebildet ist, und weil die linken
und rechten Resonanzkammern Cr-l und Cr-r in dem oberen
Anordnungskastenabschnitt 21&sub2; gebildet sind, das Paar
Resonanzpassagen 25l und 25r und die Verbindungskammer Cs in dem unteren
Anordnungskastenabschnitt 21&sub1; gebildet sind und die
Einlaßöffnungen 26l und 26r und die An-Aus-Ventile 28l, 28r und 28s in
der Ventileinheit 22 vorgesehen sind, kann man den
Resonanzkammeranordnungskasten Bg außerordentlich kompakt ausbilden
und darüber hinaus dessen Herstellungskosten reduzieren.
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In der vierten Ausführung können die Aufgaben der oberen und
unteren Anordnungskastenabschnitte 21&sub1; und 21&sub2; gegeneinander
ausgetauscht werden, und daher können die linken und rechten
Resonanzkammern Cr-l und Cr-r in dem unteren
Anordnungskastenabschnitt
21&sub1; gebildet sein, und das Paar der Resonanzpassagen
25r und 25l und die Verbindungskammer Cs können in dem oberen
Anordnungskastenabschnitt 21&sub2; gebildet sein.