DE69201779T2

DE69201779T2 - Luftansauganlage eines Kraftstoffeinspritzmotors Luftansanganlage.

Info

Publication number: DE69201779T2
Application number: DE69201779T
Authority: DE
Inventors: Takao Fukuma; Hiroshi Okano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2012-04-07
Also published as: JPH05157029A; US5167211A; DE69201779D1; EP0544978A1; JP3003339B2; EP0544978B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftansauganlage eines Kraftstoffeinspritzmotors bzw. für einen Kraftstoffeinspritzmotor, bei dem jeder Motorzylinder mit einem Wirbeleinlaßkanal und einem herkömmlichen geraden Einlaßkanal versehen ist.

2. Beschreibung des in Beziehung stehenden Standes der Technik

Motoren, die bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben werden, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat, das größer als ein stöchiometrisches Verhältnis im Hauptbetriebsbereich ist, sind als Magermotoren bekannt. Diese Magermotoren werden gewöhnlich bei magerem Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben und werden zum Betrieb bei fettem Luft-Kraftstoff-Gemisch umgeschaltet, wenn eine Beschleunigung oder ein Betrieb mit hoher Last gefordert ist.
Einige Magermotoren sind ebenfalls mit Wirbelsteuerungsventilen ausgerüstet, um dadurch eine bessere Verbrennung des mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs zu erhalten; gewöhnlich sind diese Motoren für jeden Motorzylinder mit zwei Einlaßluftkanälen versehen; einer führt zu einem Wirbeleinlaßkanal des Zylinders, der durch diesen hindurch im Zylinder einen Wirbel der Einlaßluft erzeugt; der andere führt zu einem herkömmlichen geraden Einlaßkanal mit geringem Druckabfall.
Das Wirbelsteuerungsventil ist im Einlaßluftkanal des geraden Kanals vorgesehen, um den Luftkanal entsprechend dem Lastzustand des Motors zu blockieren. Wenn zum Beispiel der Motor bei niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last betrieben wird, ist das Wirbelsteuerungsventil geschlossen, um den Einlaßluftkanal zum geraden Kanal zu blockieren; die Menge an eingespritztem Kraftstoff und der Zündzeitpunkt werden eingestellt, um einen Betrieb mit magerem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erhalten. Wenn der Luftkanal zum geraden Kanal blockiert ist, strömt der Hauptabschnitt der Einlaßluft zum Motor durch den Wirbeleinlaßkanal in den Motorzylinder; somit wird ein starker Wirbel eines Luft-Kraftstoff-Gemischs im Zylinder erzeugt; daher kann eine stabile Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch erhalten werden.
Wenn der Motor im Zustand bei großer Last und hoher Geschwindigkeit betrieben wird, wird das Wirbelsteuerungsventil geöffnet, um Einlaßluft durch den geraden Kanal mit niedrigem Druckabfall in den Zylinder zuzulassen; die Menge an eingespritztem Kraftstoff und der Zündzeitpunkt werden eingestellt, um ein fettes (oder stöchiometrisches) Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Gemisch zu erhalten. Dementsprechend wird die Motorausgangsleistung durch die erhöhte Einlaßluftströmung und das fettere Luft-Kraftstoff-Verhältnis bedingt erhöht.
Bei den Motoren, die mit Wirbelsteuerungsventilen ausgerüstet sind, werden, um die Grenzen des Betriebes mit magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erweitern und das Ansprechverhalten des Motors zu verbessern, im allgemeinen die wirkungsvollsten Ergebnisse erhalten, indem Kraftstoff sowohl in den Wirbelkanal als auch in den geraden Kanal eingespritzt wird.
Dieser Motortyp ist zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung No. 60-219454 offenbart. In diesem Motor ist ein Kraftstoffeinspritzventil an der jeweiligen Trennwand angebracht, die die Einlaßluftkanäle in Wirbelkanal und geraden Kanal trennt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist mit zwei Düsen zum Einspritzen des Kraftstoff zum Wirbelkanal bzw. geraden Kanal versehen; ein Wirbelsteuerungsventil befindet sich an einer Position stromauf von den Kraftstoffeinspritzdüsen in den jeweiligen Einlaßluftkanälen, die zum geraden Kanal führen.
Bei diesem Motortyp wird, wenn das Wirbelsteuerungsventil geöffnet ist, Kraftstoff, der in den Einlaßluftkanal zum geraden Kanal eingespritzt wurde, durch die Einlaßluftströmung durch den Einlaßluftkanal hindurch zerstäubt.
Wenn das Wirbelsteuerungsventil geschlossen ist, wird jedoch der Einlaßluftkanal zum geraden Kanal blockiert; dementsprechend ist keine Einlaßluftströmung zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs im Einlaßluftkanal zum geraden Kanal vorhanden. Folglich strömt der zum geraden Kanal eingespritzte Kraftstoff in einem unzureichend zerstäubten Zustand in den Motorzylinder. Nach der Verbrennung verursachen diese relativ großen Kraftstoffteilchen einen Anstieg der Menge an NOx-Bestandteilen des Auspuffgases vom Motor.
Um dieses Problem zu lösen, wird im Motor, der durch die vorstehende Patentveröffentlichung Nr. 60-219454 offenbart ist, ein Lufteinlaßloch im Ventilelement des Wirbelsteuerungsventils vorgesehen; demzufolge strömt, wenn das Wirbelsteuerungsventil geschlossen ist, noch eine geringe Menge an Luft durch das Lufteinlaßloch in den Einlaßluftkanal, der zum geraden Kanal führt; somit wird der zum geraden Kanal eingespritzte Kraftstoff durch die Luftströmung durch das Lufteinlaßloch auf ein bestimmtes Maß zerstäubt.
Es ist ebenfalls bekannt, daß das Vorsehen einer Öffnung in der Trennwand, durch die eine Verbindung zwischen den Einlaßkanälen und dem Wirbelkanal und dem geraden Kanal erhalten wird, die Zerstäubung des zum geraden Kanal eingespritzten Kraftstoffs wirksam verbessert wird. Diese Öffnung befindet sich nahe dem Auslaß der Kraftstoffeinspritzdüsen; wenn das Wirbelsteuerungsventil geschlossen ist, strömt ein Abschnitt der Einlaßluft von der Wirbelkanalseite durch diese hindurch zur Seite des geraden Kanals; somit wird durch diese Luft-Strömung die Zerstäubung des zum geraden Kanal eingespritzten Kraftstoffs verbessert.
Im allgemeinen wird bei einem Magerbetrieb des Motors die Menge an NOx im Auspuffgas erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das dem Motor zugeführt wird, verringert wird (d.h. sich an das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert); die Schwankungen des Motorausgangsdrehmoments werden erhöht, wenn das Luft- Kraftstoff-Verhältnis erhöht wird. Daher muß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (L/K) des Luft-Kraftstoff-Gemischs für einen Magerbetrieb des Motors zwischen der unteren Grenze (L/K)min, die die maximal gestattete NOx-Emission angibt, und der oberen Grenze (L/K)max eingestellt sein, die die maximal gestattete Schwankung des Ausgangsdrehmoments des Motors angibt. Und zwar legt die Differenz zwischen (L/K)max und (L/K)min den Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für eine gestatteten Magerbetrieb des Motors fest (in dieser Beschreibung wird dieser Bereich (L/K)max - (L/K)min "nutzbarer Bereich von L/K" oder einfach "ΔL/K" genannt).
Im Hinblick auf Änderungen in den Motorbetriebsbedingungen oder auf Abweichungen im Betriebsverhalten einzelner Motoren durch Fertigungstoleranzen bedingt wird der nutzbare Bereich von L/K oder ΔL/K vorzugsweise so groß wie möglich gestaltet.
Es wurde jedoch herausgefunden, daß der nutzbare Bereich von L/K oder ΔL/K stark vom Ort und der Größe des Lufteinlaßlochs des Wirbelsteuerungsventils und/oder der Größe der Öffnung in der Trennwand beeinflußt wird.
Fig. 10 stellt eine typische Anordnung des Wirbelsteuerungsventils und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung von Magermotoren dar. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 hat ein typischer Einlaßluftkanal 114 einen gekrümmten Abschnitt 116 und einen geraden Abschnitt 118, der den gekrümmten Abschnitt 116 und einen Wirbelkanal 123 eines Motorzylinders 125 verbindet. Ein Wirbelsteuerungsventil 110 befindet sich gewöhnlich stromauf des gekrümmten Abschnitt 116; Kraftstoff wird von einer Düse 119 eines Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die sich stromab vom Wirbelsteuerungsventil 110 befindet, eingespritzt. Wenn das Lufteinlaßloch des Wirbelsteuerungsventils 110 nahe der Innenwand des gekrümmten Abschnitts 116 des Einlaßluftkanals 114 vorgesehen ist, (nahe der Wand, die einen geringeren Krümmungsradius hat, d.h. die untere Hälfte des Ventilelements in Fig. 10), geht in diesem Fall die Luft 120 vom Lufteinlaßloch gerade durch den gekrümmten Abschnitt 116 hindurch und trifft auf die Außenwand des gekrümmten Abschnitts 116 auf (d.h. die Wand des gekrümmten Abschnitts, die einen größeren Krümmungsradius hat). Folglich wird der eingespritzte Kraftstoff 112 durch diese Luftströmung 120 getragen, trifft auf die Wand auf und haftet an dieser an. Der an der Wand anhaftende Kraftstoff fließt an der Wand entlang und tritt als Flüssigkeitstropfen in den Zylinder ein; gemäß Vorbeschreibung erzeugt dieses ein Anwachsen der Menge an NOx im Auspuffgas; somit ist der nutzbare Bereich von L/K verringert. Außerdem wird, wenn die Größe des Lufteinlaßlochs groß ist, die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs durch die erhöhte Luftströmung durch das Lufteinlaßloch hindurch bedingt verbessert; wenn jedoch die Größe des Lufteinlaßlochs zu groß ist, wird die Menge an Einlaßluft, die durch den Wirbelkanal in den Zylinder strömt, verringert; der im Zylinder erzeugte Wirbel wird unbefriedigend schwach. Das verringert ebenfalls durch ein unzureichendes Mischen des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Zylinder bedingt den nutzbaren Bereich von L/K. Daher sind die Position und die Größe des Lufteinlaßlochs zum Erreichen eines größeren nutzbaren Bereiches von L/K sehr wichtig. Dennoch gibt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 60-219454 nicht die Position und die Größe des Lufteinlaßlochs an.
Außerdem muß, wenn die Öffnung der Trennwand zusätzlich zum Lufteinlaßloch vorgesehen ist, die Größe des Lufteinlaßlochs im Zusammenhang mit der Größe der Öffnung bestimmt werden.
Gemäß Vorbeschreibung wird die Zerstäubung des zum geraden Kanal eingespritzten Kraftstoffes durch das Vorsehen einer Öffnung in der Trennwand wirksam verbessert; die Größe der Öffnung ist jedoch ebenfalls ein wichtiger Faktor beim Erreichen eines größeren nutzbaren Bereiches von L/K. Wenn die Größe der Öffnung gering ist, ist die Menge an Luft, die durch die Öffnung strömt, ebenfalls gering; dementsprechend wird der zum geraden Kanal eingespritzte Kraftstoff nicht ausreichend zerstäubt; somit wird die Menge an NOx im Auspuffgas erhöht und der nutzbare Bereich von L/K verringert. Im umgekehrten Fall wird, wenn die Größe der Öffnung zu groß ist, die Menge an Einlaßluft, die durch den Wirbelkanal in den Zylinder strömt, verringert, da die Menge an Luft, die durch die Öffnung und den geraden Kanal in den Zylinder strömt, erhöht ist. Das ist eine Ursache für einen unzureichenden Wirbel im Zylinder; daraus ergibt sich eine Verringerung des nutzbaren Bereiches von L/K.
Fig. 8 stellt ein allgemeines Verhältnis zwischen dem nutzbaren Bereich von L/K (ΔL/K) und der Fläche S der Öffnung in der Trennwand dar. In Fig. 8 zeigt die Vollinie die Änderung von ΔL/K, wenn das Lufteinlaßloch im Wirbelsteuerungsventil vorgesehen ist; die gestrichelte Linie zeigt die Änderung von L/K, wenn das Lufteinlaßloch nicht im Wirbelsteuerungsventil vorgesehen ist.
Wie es der Fig. entnommen werden kann, existiert in beiden Fällen ein optimaler Wert der Fläche der Öffnung, der den größten Wert von ΔL/K ergibt; daher ist vorzugsweise die Größe der Öffnung so nahe wie möglich an diesem Optimalwert. Außerdem ist, wie es Fig. 8 entnommen werden kann, ΔL/K erhöht, wenn das Lufteinlaßloch im Wirbelsteuerungsventil vorgesehen ist. Und zwar verbessert, wenn das Lufteinlaßloch in geeigneter Weise angeordnet ist, die durch dieses hindurchströmende Luft nicht nur die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes, sondern verhindert ebenfalls den Transport des eingespritzten Kraftstoffes durch den Luftstrom durch die Öffnung hindurch, wobei dieser Kraftstoff an der Wand des Einlaßkanals gegenüber der Öffnung anhaftet.
Gemäß Vorbeschreibung muß die Größe der Öffnung in der Trennwand und die Größe des Lufteinlaßlochs des Wirbelsteuerungsventils bestimmt werden, so daß der maximale nutzbare Bereich von L/K erhalten wird; es ist jedoch gewöhnlich schwierig, eine gewünschte Größe der Öffnung in der Trennwand zu erhalten.
Im allgemeinen wird der Einlaßkrümmer des Motors durch Gießen hergestellt. Folglich wird, wenn eine Öffnung in der Trennwand ausgebildet werden muß, diese gewöhnlich durch die Verwendung eines Kerns während des Gießens ausgebildet oder alternativ dazu durch maschinelle Bearbeitung, zum Beispiel durch das Bohren eines Loches in den Guß-Einlaßkrümmer, erhalten. Wenn der Kern zum Ausbilden der Öffnung verwendet wird, wird der Abschnitt des Kerns, der die Öffnung bildet, zwischen dem Kern gehalten, der die zwei Einlaßkanäle des Einlaßkrümmers bildet; der Querschnitt des Abschnitts des Kerns, der die Öffnung bildet, muß groß genug sein, um das Brechen dieses Abschnitts während des Gießens zu verhindern.
Folglich wird die Größe der Öffnung, die durch den Abschnitt ausgebildet wird, ebenfalls groß, gewöhnlich größer als die gewünschte Größe. Und zwar ist es schwierig, wenn die Öffnung durch Gießen ausgebildet wird, die optimale Größe der Öffnung zu erhalten.
Alternativ dazu kann gemäß Vorbeschreibung die Öffnung nach dem Gießen des Einlaßkrümmers durch Bohren ausgebildet werden. In diesem Fall muß, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, der Bohrer 103 von außerhalb des Einlaßkrümmers 109 durch ein Loch 101 eingeführt werden, in dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angebracht wird, um die Öffnung 107 an der Trennwand 105 auszubilden; durch den begrenzten Raum zum maschinellen Bearbeiten bedingt ist jedoch der Bohrwinkel Θ, der in der Fig. gezeigt ist, nicht groß genug; folglich ist es gewöhnlich schwierig, durch Bohren eine Öffnung zu erhalten, die die optimale Größe oder Form hat. Wenn ein Bohrprozeß verwendet wird, um die Öffnung 107 maschinell zu bearbeiten, ist außerdem ein relativ langer Bohrer erforderlich; das verringert durch die Schwankungen des Bohrspans bedingt die Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung und verursacht einen Grat an der Kante 105a der Öffnung 107.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher besteht zusätzlich zu den Problemen des in Beziehung stehenden Standes der Technik eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den nutzbaren Bereich von L/K zu erhöhen, indem die Position und die Größe des Lufteinlaßlochs des Wirbelsteuerungsventils optimiert werden. eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den nutzbaren Bereich von L/K zu erhöhen, indem die Größe der Öffnung der Trennwand im Zusammenhang mit der Größe des Lufteinlaßlochs des Wirbelsteuerungsventils optimiert wird.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum Herstellen einer Öffnung mit gewünschter Größe und Form vorzusehen, ohne daß auf die vorstehend beschriebenen Probleme getroffen wird. Daher ist entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Luftansauganlage für einen Motor vorgesehen, der Zylinder aufweist, von denen jeder mit einem Wirbelkanal und einem geraden Kanal ausgerüstet ist, die aufweist: einen ersten Einlaßluftkanal, der mit dem Wirbelkanal verbunden ist, einen zweiten Einlaßluftkanal, der mit dem geraden Kanal verbunden ist, eine Trennwand, die zwischen dem ersten und zweiten Einlaßluftkanal der jeweiligen Zylinder ausgebildet ist und diese trennt, ein Wirbelsteuerungsventil, das im zweiten Einlaßluftkanal angebracht ist, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaßkanal der jeweiligen Zylinder angeordnet ist und die Kraftstoff sowohl in den ersten als auch in den zweiten Einlaßluftkanal einspritzt, und ein Zwischenstück, das an der jeweiligen Trennwand stromab vom Wirbelsteuerungsventil angebracht ist und einen Abschnitt hat, der einen Teil der Trennwand bildet; wobei das Zwischenstück hat: einen Einbausitz zum Aufnehmen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einen Kraftstoffeinspritzkanal, der in der Trennwand ausgebildet ist, durch den der Kraftstoff in beide Einlaßluftkanäle eingespritzt wird, eine Öffnung, die im Abschnitt des Zwischenstücks, der einen Teil der Trennwand bildet, an einer Position unmittelbar stromab des Kraftstoffeinspritzkanals ausgebildet ist und den ersten und zweiten Einlaßluftkanal miteinander verbindet.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lufteinlaßloch im Ventilelement des Wirbelsteuerungsventils an einer Position in der Seite der oberen Hälfte des Ventilelements vorgesehen.
Außerdem sind entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sowohl die Öffnung in der Trennwand als auch das Lufteinlaßloch im Wirbelsteuerungsventil vorgesehen; die Gesamtfläche der Öffnung und des Lufteinlaßlochs ist auf ungefähr 25% der Fläche des Querschnitts des Binlaßluftkanals zum geraden Kanal eingestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung ihres bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie diese im folgenden vor genommen wird, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Luftansauganlage entsprechend der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht an der Linie II-II in Fig. 1 ist,
Fig. 3 Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Zwischenstücks zeigt,
Fig. 4 die Beziehung zwischen der Position des Lufteinlaßlochs im Wirbelsteuerungsventil und dem nutzbaren Bereich von L/K darstellt,
die Fig. 5 bis 7 die Beziehungen zwischen den Größen der Öffnung in der Trennwand, der Größe des Lufteinlaßlochs und dem nutzbaren Bereich von L/K unter den Bedingungen darstellen, daß sich das Wirbelverhältnis innerhalb der Fertigungstoleranzen befindet,
Fig. 8 eine typische Zeichnung ist, die die Beziehung zwischen der Größe der Öffnung in der Trennwand und dem nutzbare Bereich von L/K mit und ohne Lufteinlaßloch des Wirbelsteuerungsventils darstellt,
Fig. 9 eine schematische Zeichnung ist, die das Verfahren zum Ausbilden der Öffnung in der Trennwand durch Bohren zeigt, und
Fig. 10 eine Zeichnung ist, die den Einfluß der Luftströmung vom Lufteinlaßloch auf den von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus eingespritzten Kraftstoff darstellt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 und 2 stellen ein Ausführungsbeispiel der Luftansauganlage entsprechend der vorliegenden Erfindung schematisch dar.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 stellt Bezugszeichen 10 eine Zylinderkopf eines Motors dar; 12 ist eine Zylinderbohrung. In diesem Ausführungsbeispiel wird, obwohl ein Mehrzylindermotor beschrieben wird, nur sein einer Zylinder in der Fig. gezeigt.
Wie es in den Fig. gezeigt ist, ist jeder Zylinder des Motors mit zwei Einlaßkanälen 14a, 14b und zwei Auslaßkanälen 16a, 16b versehen.
Einlaßventile 15a, 15b und Auslaßventile 17a, 17b sind an den jeweiligen Kanälen 14a, 14b und 16a, 16b vorgesehen; die Auslaßkanäle 16a, 16b sind mit einem Auslaßkrümmer 18 verbunden.
Der erste Einlaßkanal 14a ist als schraubenförmiger Kanal ausgebildet, d.h., daß in diesem Ausführungsbeispiel ein Vorsprung 13 an der Wand des Einlaßkanals 14a vorgesehen ist, um Einlaßluft, die durch diesen hindurchströmt, abzulenken, um dadurch einen Wirbel im Zylinder zu erzeugen. Der zweite Einlaßkanal 14b ist als ein herkömmlicher gerader Einlaßkanal ausgebildet.
Zwei getrennte Einlaßluftkanäle 20a und 20b, die durch eine Trennwand 28 getrennt sind und mit dem Wirbelkanal 14a bzw. dem geraden Kanal 14b verbunden sind, sind im Zylinderkopf 10 ausgebildet. Die Einlaßluftkanäle 20a und 20b sind durch einen Einlaßleitung 21, die in den Zylinderkopf eingebaut ist, mit einem Ausgleichbehälter (nicht gezeigt) verbunden. Außerdem ist eine Trennwand 28a in der Einlaßluftleitung 21 in einer solchen Weise vorgesehen, daß sich die Einlaß luftkanäle 20a und 20b durch die Einlaßluftleitung 21 getrennt erstrecken.
Eine Öffnung 27 (Fig. 2), die die Einlaßluftkanäle 20a und 20b verbindet, ist in der Trennwand 28 an einer Position nahe den Einlaßkanälen des Zylinders 12 vorgesehen. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 (Fig. 2) ist im Zylinderkopf 10 an einer Position zwischen den Einlaßluftkanälen 20a und 20b angebracht. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 ist mit zwei Einspritzdüsen versehen, die sich zu den jeweiligen Einlaßluftkanälen 20a und 20b an einer Position nahe der Öffnung 27 öffnen und die Kraftstoff in den Wirbelkanal 14a und den geraden Kanal 14b einspritzen.
Ein Wirbelsteuerungsventil 32 ist im Einlaßluftkanal 20b vorgesehen, der zum geraden Kanal 14b führt. Dieses Wirbelsteuerungsventil 32 weist ein Ventilelement vom Plattentyp auf, daß sich entweder in der offenen oder der geschlossenen Position befindet. Wenn sich das Wirbelsteuerungsventil 32 in der geschlossenen Position befindet, wird der Einlaßluftkanal 20b blockiert; dementsprechend strömt ein Hauptabschnitt der Einlaßluft durch den Einlaßluftkanal 20a und den Wirbelkanal 14a in den Motorzylinder. Daher bildet die Einlaßluft, die in den Zylinder 12 strömt, einen starken Wirbel im Zylinder; somit kann eine stabile Verbrennung des mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs erhalten werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Lufteinlaßloch 32a, wie später erläutert ist, im Ventilelement des Wirbelsteuerungsventils 32 vorgesehen, wodurch gestattet wird, daß eine Menge an Einlaßluft durch den Einlaßluftkanal 20b strömt, selbst wenn das Wirbelsteuerungsventil 32 geschlossen ist.
Bezugszeichen 30 in Fig. 1 stellt eine Steuerschaltung zum Steuern des Wirbelsteuerungsventils 32 dar. Die Steuerschaltung 30 erfaßt den Betriebszustand des Motors und steuert, wenn der Motor unter vorbestimmten Bedingungen, wie z.B. niedriger Last und niedriger Geschwindigkeit, betrieben wird, eine Stelleinrichtung 33 an, um das Wirbelsteuerungsventil 32 zu schließen. Jeder geeigneter Stelleinrichtungs-Typ, wie z.B. eine Membran-Stelleinrichtung oder eine Magnetspule- Stelleinrichtung, kann als Stelleinrichtung 33 verwendet werden.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt an der Linie II-II in Fig. 1.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Einlaßkrümmer 35, der Einlaßluftleitungen 21 zu den jeweiligen Zylindern 12 aufweist, am Zylinderkopf 10 angebracht; die Ventilkörper 34 der Wirbelsteuerungsventile 32 werden zwischen dem Einlaßkrümmer 35 und dem Zylinderkopf 10 gehalten. Gemäß Vorbeschreibung ist eine Trennwand 28a, die mit der Trennwand 28 verbindet, im Ventilkörper 34 und in der Einlaßluftleitung 21 vorgesehen, wodurch getrennte Einlaßluftkanäle 20a und 20b ebenfalls im Ventilkörper 34 und in der Einlaßluftleitung 21 ausgebildet sind.
Die Einlaßluftleitung 21 ist gekrümmt, um die Verbindung zwischen dem Ausgleichbehalter (nicht gezeigt) und dem Zylinderkopf 10 zu erleichtern. Dementsprechend haben die Einlaßluftkanäle 20a und 20b einen gekrümmten Abschnitt 36 in der Einlaßluftleitung 21, der sich stromauf vom Ventilkörper 34 befindet und diesen aufweist; diese erstrecken sich stromab vom Ventilkörper 34 gerade in den Zylinderkopf 10 zu den Einlaßkanälen 14a, 14b, um somit den geraden Abschnitt 37 der Einlaßluftkanäle 20a und 20b auszubilden.
In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Öffnung 27 in der Trennwand 28 im geraden Abschnitt 37 der Einlaßluftkanäle 20a, 20b. Der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 wird ebenfalls von einer Position unmittelbar stromauf von der Öffnung 27 eingespritzt und wird zur hinteren Seite der Einlaßventile 15a und 15b gerichtet. Der Kraftstoff wird vom geraden Abschnitt 37 aus eingespritzt, da, wenn der Kraftstoff vom gekrümmten Abschnitt 36 aus eingespritzt wird, die Richtung des Einspritzens durch die Luftströmung beeinflußt wird, die durch den gekrümmten Abschnitt 36 abgelenkt wird.
Wie es am günstigsten in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, befindet sich die Öffnung 27 in einer Höhe, so daß eine Ebene (in den Fig. 2 und 3 durch eine gestrichelte Linie angezeigt) tangential zum oberen Bnde der Flächen der oberen Wand der geraden Abschnitte 37 der Kanäle 20a und 20b die Öffnung 27 schneidet. (In dieser Beschreibung bedeutet "obere Wand" die Wand, die mit der äußeren Wand des gekrümmten Abschnitts 37 verbunden ist, die einen größeren Krümmungsradius hat.)
Um eine bessere Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes abzusichern, muß der Kraftstoff von der Position unmittelbar stromauf der Öffnung 27 eingespritzt werden. Daher muß, wenn sich die Öffnung 27 an einer Position befindet, die niedriger als diese ist, die Höhe des Kraftstoffeinspritzpunktes ebenfalls verringert werden. Das ist nicht vorzuziehen, da der Einfluß der Einlaßluftströmung auf den eingespritzten Kraftstoff durch diese Anordnung erhöht wird und eine Ablenkung des eingespritzten Kraftstoffes durch die Einlaßluftströmung verursacht.
Im umgekehrten Fall muß, wenn sich die Öffnung 27 an einer Position befindet, die höher als die Höhe der oberen Wände liegt, ein relativ großer Hohlraum in der oberen Wand der Einlaßluftkanäle ausgebildet sein, um die Öffnung unterzubringen. Dieser Hohlraum verursacht ein Wirbelbewegung in der Einlaßluft, die an der oberen Wand der Einlaßluftkanäle entlang strömt, und erhöht somit den Druckabfall bei der Binlaßluftströmung.
Daher befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel die Öffnung in der vorstehend erläuterten Höhe, um jeglichen Einfluß sowohl auf den eingespritzten Kraftstoff als auch die Einlaßluftströmung zu minimieren
In diesem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Öffnung 27 und der Kanal für den eingespritzten Kraftstoff nicht direkt durch die Trennwand ausgebildet, sondern sind in einem getrennten Zwischenstück 40 ausgebildet. Das Zwischenstück 40 wird in den Zylinderkopf 10 eingebaut, indem dieses in das Installationsloch, das im Zylinderkopf vorgesehen ist, pressgepaßt wird, so daß sich die Öffnung 27 im Zwischenstück 40 bezüglich den Einlaßluftkanälen 20a, 20b an einer vorbestimmten Position befindet.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Zwischenstücks 40, wobei Fig. 3(a) eine vergrößerte Ansicht des Zwischenstücks 40 bei Betrachtung aus der gleichen Richtung wie in Fig. 2 ist und Fig. 3(b) einen Querschnitt an der Linie B-B von Fig. 3(a) zeigt.
Das Zwischenstück 40 hat eine im allgemeinen zylindrische Form mit einem Abschnitt 41 mit gestuftem Durchmesser, der einen Abschnitt 41a mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt 41b mit geringerem Durchmesser an seiner Außenfläche aufweist. Das Zwischenstück 40 ist im Zylinderkopf 10 durch eine Presspassung zwischen dem Abschnitt 41a mit größerem Durchmesser und der Wand des Eiribauloches (nicht gezeigt) des Zylinderkopfes 10 befestigt. Das Ende des Zwischenstücks 40, das sich bei Einbau außerhalb des Zylinderkopfes 10 befindet, weist einen Einbausitz 42 zur Aufnahme der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 auf. Das andere Ende des Zwischenstücks, das sich bei Einbau im Zylinderkopf 10 befindet, hat eine Hohlzylinderform mit einer mittleren Trennwand 43, die sich an der Achse des Zwischenstücks 40 entlang erstreckt und in diesem ausgebildet ist. Wenn das Zwischenstück 40 am Platz eingebaut ist, ist die Trennwand 43 mit der Trennwand 28 der Einlaßkanäle 20a und 20b verbunden, um somit eine kontinuierliche Trennwand auszubilden. Ein Teil der Seitenwand des Zwischenstücks 40 ist weggeschnitten, um Offnungen 44 auszubilden, die an die Form der Wandflächen der Einlaßluftkanäle angepaßt sind, so daß die Seitenwand nicht in die Einlaßluftkanäle 20a und 20b vorsteht. Durch den Einbausitz 42 und die Kraftstoffeinspritzkanäle 42a, 42b, die im Zwischenstück 40 ausgebildet sind, wird der Kraftstoff von zwei Düsen der Einspritzeinrichtung 26 sowohl zum Einlaßkanal 14a als auch zum Einlaßkanal 14b eingespritzt.
Die Öffnung 27 ist in der mittleren Trennwand 43 an einer Position unmittelbar stromab von den Auslässen der Kraftstoffeinspritzkanäle 42a, 42b ausgebildet, die sich zu den Einlaßluftkanälen 20a, 20b öffnen.
Wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist, ist die Öffnung 27 an einer Position ausgebildet, so daß eine Ebene tangential zu den oberen Flächen der oberen Wand der Einlaßluftkanäle die Öffnung 27 schneidet.
Die Form der Öffnung 27 setzt sich in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Kombination eines rechteckigen Abschnitt, der sich stromauf befindet, und einem halbkreisförmigen Abschnitt 27a zusammen, der sich stromab davon befindet. Die halbkreisförmige Kante 27a der Öffnung verhindert eine Wirbelbewegung in der Luftströmung durch diese hindurch. Außerdem sind, da dieser Abschnitt eine halbkreisartige Form hat, Ecken, in denen sich der Kraftstoff sammeln kann, vermieden.
Das Zwischenstück 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch Gießen einer Aluminiumlegierung gefertigt. In diesem Ausführungsbeispiel kann, da das Zwischenstück 40 vom Einlaßkrümmer getrennt gegossen wird, ein Druckgießprozeß verwendet werden. Daher kann die gewünschte Größe und Form der Öffnung 27 ohne eine Beschränkung erhalten werden, die durch die Festigkeit des Kerns vorgenommen wird, der beim herkömmlichen Gießprozeß verwendet wird. Außerdem sind durch die Verwendung eines Druckgießprozesses, bei dem eine höhere Gießgenauigkeit erhalten wird, die Größe und Form der Öffnung, die wichtige Faktoren bei der Motorleistung sind, wichtige Faktoren bei der Motorleistung und werden innerhalb genauer Fertigungstoleranzen gehalten. Die Kraftstoffeinspritzkanäle 42a und 42b des Zwischenstücks 40 werden durch Bohren von der Seite der Trennwand 43 des Zwischenstücks 40 aus ausgebildet. Auch in diesem Fall kann die Richtung der Kraftstoffeinspritzkanäle ohne Beschränkungen bestimmt werden, die durch den verfügbaren Raum zum Zusammenpassen vorgenommen werden; die Genauigkeit des Bohrens ist erhöht, da die Größe des Werkstücks klein ist. Das Zwischenstück 40 wird in das Einbauloch im Zylinderkopf 10 gedrückt, nachdem die Richtung der Drehüng um die Achse bestimmt wurde, bis die Spitze der Trennwand 43 mit dem verbleibenden Abschnitt der Trennwand 28 der Einlaßkanäle 20a, 20b in Anlage gelangt, so daß durch die Trennwände 43 und 28 eine kontinuierliche Trennwand ausgebildet wird. In Position ist das Zwischenstück 40 durch die Preßpassung zwischen dem Abschnitt 41a mit größerem Durchmesser des Zwischenstücks 40 und der Wand des Einbauloches am Zylinderkopf 10 befestigt, ein ringförmiger Spalt ist zwischen der Oberfläche des Abschnitts 41b mit geringerem Durchmesser und der Wand des Einbauloches ausgebildet. Da sich das Zwischenstück 40 mit dem Zylinderkopf 10 nur am Abschnitt 41a mit größerem Durchmesser und an der Spitze der Trennwand 43 in Berührung befindet, ist die Wärmemenge, die vom Zylinderkopf 10 zum Zwischenstück 40 geleitet wird, durch diese kleinere Berührungsfläche zwischen dem Zylinderkopf 10 und dem Zwischenstück 40 bedingt verringert. Das verhindert einen übermäßigen Temperaturanstieg der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 und im Zusammenhang stehende Probleme, wie z.B. die Schwierigkeit beim Starten des Motors bei durch das Verdampfen des Kraftstoffs in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bedingter hoher Motortemperatur.
Wenn ein Luftunterstützungs-Kraftstoffeinspritzsystem angewendet wird, bei dem Zerstäubungsluft den Kraftstoffeinspritzkanälen 42a, 42b zugeführt wird, kann ferner ein Kanal für die Hilfsluft zwischen den Berührungsflächen des Abschnitts 41a mit größerem Durchmesser und der Wand des Einbauloches ausgebildet sein; somit kann das gebräuchliche Rohrsystem, das für die Hilfsluft erforderlich ist, vereinfacht werden.
Ein weiterer Vorteil des Zwischenstücks 40 ist der, daß die Größe und die Form der Öffnung einfach geändert werden können, indem lediglich das Zwischenstück gewechselt wird. Wenn der Motor entsprechend dem Typ des Fahrzeugs oder seiner Verwendung eingestellt wird, ist es folglich nicht notwendig den gesamten Einlaßkrümmer zu wechseln, um unterschiedliche Größen und Formen der Öffnung 27 zu erhalten. Das Lufteinlaßloch 32a des Wirbelsteuerungsventils 32 wird nun erläutert.
Gemäß Vorbeschreibung hat die Position des Lufteinlaßlochs 32a im Ventilelement des Wirbelsteuerungsventils einen großen Einfluß auf die Menge an eingespritztem Kraftstoff, die an der Wand anhaftet. Fig. 4(b) zeigt eine allgemeine Beziehung zwischen der Position des Lufteinlaßlochs und dem nutzbaren Bereich von L/K, die durch Versuche erhalten wurde. Die vertikale Achse von Fig. 4(b) stellt ΔL/K (nutzbarer Bereich von L/K) dar; die horizontale Achse stellt die in Fig. 4(a) gezeigte Position des Lufteinlaßlochs dar.
Wie es in Fig. 4(a) gezeigt ist, befinden sich die Lufteinlaßlöcher A-C in der unteren Hälfte (zwischen der unteren Wand des Einlaßkanals 20b und einer horizontalen Linie, die durch das Zentrum des Ventilelements geht) des Ventilelements; die Lufteinlaßlöcher D-F befinden sich in der oberen Hälfte des Ventilelements.
Der Einfluß der Position des Lufteinlaßlochs auf den nutzbaren Bereich von L/K ändert sich entsprechend dem Motortyp und den Betriebsbedingungen; es ist verständlich, daß Fig. 4(b) nur eine typische Beziehung zwischen diesen zeigt.
Wie es in Fig. 4(b) gezeigt ist, wird, wenn sich das Lufteinlaßloch 32a in der unteren Hälfte des Ventilelements befindet, ΔL/K stark verschlechtert. Die Ursache dafür ist, daß wie es in Fig. 10 erläutert ist, wenn die Luft vom unteren Teil des Ventilelements eingeführt wird, der eingespritzte Kraftstoff durch die Luftströmung abgelenkt wird; somit wird die Menge an Kraftstoff, die an der Wand anhaftet, erhöht. Daher ist es verständlich, daß es notwendig ist, das Lufteinlaßloch in der oberen Hälfte des Ventilelements anzuordnen, um dadurch den nutzbaren Bereich von L/K zu erhöhen. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Lufteinlaßloch 32a unmittelbar oberhalb vom Mittelpunkt des Ventilelements (Position B in Fig. 4(a)), um somit eine symmetrische Anordnung des Ventilelements aufrechtzuerhalten. Da bei einem realen Motor der Wirbelkanal und der gerade Kanal in benachbarten Zylindern gewöhnlich in umgekehrter Weise angeordnet sind, ist es vorzuziehen, die Symmetrie des Ventilelements aufrechtzuerhalten, so daß das gleiche Ventilelement für alle Zylinder verwendet werden kann. Desweiteren wird unter Beachtung der Bearbeitung der Löcher und der Möglichkeit des Verstopfens während des Betriebes des Motors ein einziges Loch mit einer relativ großen Größe gegenüber einer Vielzahl von Löcher mit kleiner Größe bevorzugt. Daher wird in diesem Ausführungsbeispiel ein einziges Lufteinlaßloch verwendet.
Nun wird die Optimierung der Größen der Öffnung 27 und des Lufteinlaßlochs 32a erläutert.
Gemäß Vorbeschreibung wird, wenn die Menge an Luft, die durch die Öffnung 27 und das Lufteinlaßloch 32a strömt, vergrößert wird, die Menge an Kraftstoff, die an der Wand des Einlaßluftkanals 20b haftet, verringert; im umgekehrten Fall jedoch verursacht dieses durch einen Abfall der Luftmenge, die durch den Wirbelkanal strömt, bedingt eine Verringerung des Wirbels im Zylinder. Daher müssen die Größen der Öffnung 27 und des Lufteinlaßlochs 32a nicht getrennt betrachtet werden, sondern als Gesamtfläche optimiert werden.
Desweiteren variiert die Stärke des Wirbels (d.h. das Wirbelverhältnis, das als die Anzahl der Drehungen des Einlaßluftwirbels definiert ist, die im Zylinder während einer Umdrehung der Kurbelwelle des Motors auftritt) in gewissem Maß bei jedem einzelnen Motor innerhalb der Fertigungstoleranzen des Zylinderkopfes des Motors. Daher müssen die optimale Gesamtfläche der Öffnung 27 und des Lufteinlaßlochs 32a so bestimmt sein, daß der nutzbare Bereich von L/K nicht stark verringert wird, selbst wenn sich das Wirbelverhältnis des Zylinders innerhalb der Fertigungstoleranz ändert.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen den Einfluß der Gesamtfläche der Öffnung 27 und des Lufteinlaßlochs 32a auf den nutzbaren Bereich von L/K. In den Figuren stellt die vertikale Achse ΔL/K oder den nutzbaren Bereich von L/K dar; die horizontale Achse stellt das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers der Gesamtfläche der Öffnung 27 und des Lufteinlaßlochs 32a und des äquivalenten Durchmessers des Einlaßluftkanals 20b dar (wobei äquivalenter Durchmesser einen Durchmesser d eine Kreises bedeutet, der eine Fläche s hat, die die gleiche wie die der zu untersuchende Fläche ist, d.h. d = (4s / π)½).
Die Fig. 5 und 7 stellen Fällen mit unterschiedlichem Wirbelverhältnis dar, um somit den Einfluß der Änderung des Wirbelverhältnisses zu zeigen. Fig. 6 zeigt den Fall eines Standardwertes des Wirbelverhältnisses; die Fig. 5 und 7 zeigen den Fall des minimalen Wirbelverhältnisses innerhalb der Toleranz bzw. den Fall des maximalen Wirbelverhältnisses innerhalb der Toleranz. Außerdem zeigen die Fig. 5(a) bis 7(a) die Fälle, in denen der Motor mit mittlerer Geschwindigkeit betrieben wird (wie z.B. 2500U/min), wobei das Wirbelsteuerungsventil geschlossen ist; die Fig. 5(b) bis 7(b) zeigen die Fälle, in denen der Motor mit geringer Geschwindigkeit betrieben wird (wie z.B. 1200U/min), wobei das Wirbelsteuerungsventil geschlossen ist. Die Kurven A-D in jeder Fig. zeigen den Fall, in dem die Fläche der Öffnung konstant gehalten und nur die Fläche des Lufteinlaßlochs verändert wird. Die Kurve A zeigt den Fall der minimalen Öffnungsfläche; die Kurve D zeigt den Fall der maximalen Öffnungsfläche.
Wie es den Fig. entnommen werden kann, wird, wenn das Verhältnis der äquivalenten Durchmesser größer als 50% ist (d.h. die Gesamtfläche der Öffnung und des Lufteinlaßlochs größer als ungefähr 25% der Fläche des Querschnitts des Einlaßluftkanals 20b ist), ΔL/K im Fall des Betriebes mit niedriger Geschwindigkeit mit einem minimalen Wirbelverhältnis (Fig. 5(b), Kurve D) stark verringert. Im umgekehrten Fall wird, wenn das Verhältnis der äquivalenten Durchmesser kleiner als 50% ist, ΔL/K im Fall des Betriebes mit mittlerer Geschwindigkeit mit einem maximalen Wirbelverhältnis (Fig. 7(a), Kurven A, B) stark verringert. Die Ursache dafür ist, daß, wenn der Motor mit niedriger Geschwindigkeit betrieben wird, das reale Wirbelverhältnis des Zylinders durch die verringerte Einlaßluftströmung bedingt niedrig wird und daß, wenn das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers in diesem Geschwindigkeitsbereich erhöht wird, der reale Wirbel stark verringert wird. Wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist, wird diese Tendenz deutlich, wenn der Zylinderkopf mit niedrigerem Wirbelverhältnis verwendet wird, da das reale Wirbelverhältnis niedriger als andere Zylinderköpfe ist, selbst wenn der Einfluß der Öffnung oder des Lufteinlasses nicht berücksichtigt wird.
Im umgekehrten Fall wird, wenn der Zylinderkopf mit höherem Wirbelverhältnis verwendet wird, der reale Wirbel auf einem gewünschten Niveau gehalten, selbst im Bereich mit niedrigerer Betriebsgeschwindigkeit. In diesem Fall wird jedoch, wenn das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers verringert wird, die Menge an Kraftstoff, die an der Wand des Einlaßluftkanals 20b anhaftet, durch eine verringerte Einlaßluftströmung durch den Einlaßluftkanal 20b bedingt im Bereich mittlerer Geschwindigkeit erhöht.
Daher wird in Anbetracht der Änderung des Wirbelverhältnisses innerhalb der Fertigungstoleranzen vorzugsweise der äquivalente Durchmesser der Gesamtfläche der Öffnung und des Lufteinlaßlochs auf ungefähr 50% des äquivalenten Durchmessers der Querschnittsfläche des Einlaßluftkanals 20b zum geraden Kanal (d.h. ungefähr 25% im Verhältnis der Flächen) eingestellt (Fig. 5 - 7, Kurven C).
Desweiteren ist es in Anbetracht der Zerstäubung der Kraftstoffs durch die Luft, die durch die Öffnung strömt, vorzuziehen, die Fläche der Öffnung so groß wie möglich zu gestalten. Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der Fläche des Lufteinlaßlochs und der Fläche der Öffnung auf ungefähr 2,5 bis 3 eingestellt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die Freiheit bei der Bestimmung der Größe und Form der Öffnung in der Trennwand und die Genauigkeit der Bearbeitung der Öffnung stark erhöht, indem ein Zwischenstück verwendet wird und in diesem die Öffnung ausgebildet wird.
Außerdem sind entsprechend der vorliegenden Erfindung die Position des Lufteinlaßlochs des Wirbelsteuerungsventils und die Größe der Öffnung im Zusammenhang mit der Größe des Lufteinlaßlochs optimiert, um somit einen größeren nutzbaren Bereich von L/K zu erhalten.
Bine Luftansauganlage für einen Kraftstoffeinspritzmotor, der Zylinder hat, die mit einem Wirbelkanal und einem herkömmlichen geraden Kanal ausgerüstet sind. Die Luftansauganlage weist ein Wirbelsteuerungsventil zum Öffnen oder Schließen des Einlaßluftkanals zum geraden Kanal und ferner ein Zwischenstück auf, das in der Trennwand angebracht ist, die die Einlaßluftkanäle in Wirbelkanal und geraden Kanal trennt. Eine Öffnung, die beide Einlaßluftkanäle verbindet, ist im Zwischenstück ausgebildet; ihre Größe ist in Anbetracht der Größe eines Lufteinlaßlochs, das sich im Wirbelsteuerungsventil befindet, optimiert, um dadurch einen größeren Betriebsbereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs, das dem Motor zugeführt wird, zu erhalten.

Claims

1. Luftansauganlage für einen Motor, der Zylinder (12) hat, die mit einem geraden Einlaßanal (l4b) und einem Wirbeleinlaßkanal (14a) ausgerüstet sind, der einen Wirbel in der durch diesen in den Zylinder (12) strömenden Einlaßluft erzeugt, wobei die Anlage aufweist:

einen ersten Einlaßluftkanal (20a), der mit dem Wirbeleinlaßkanal (14a) verbunden ist,

einen zweiten Einlaßluftkanal (20b), der mit dem geraden Einlaßkanal (14b) verbunden ist,

eine Trennwand (28, 28a), die zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b) ausgebildet ist und diese trennt,

ein Wirbelsteuerungsventil (32), das in den zweiten Einlaßluftkanal (20b) eingebaut ist und das den zweiten Einlaßluftkanal (20b) blockiert, wenn der Motor in einem vorbestimmten Lastzustand betrieben wird, so daß ein Hauptabschnitt der Einlaßluft durch den ersten Einlaßluftkanal (20a) und den Wirbelkanal (14a) in den Zylinder (12) strömt,

eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26), die sich zwischen dem erstens und dem zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b) befindet und Kraftstoff sowohl in den ersten als auch in den zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b) einspritzt, und

ein Zwischenstück (40), das in der Trennwand (28, 28a) an einer Position stromab vom Wirbelsteuerungsventil (32) angeordnet ist und dessen einer Abschnitt (43) einen Teil der Trennwand (28, 28a) bildet, wobei das Zwischenstück (40) aufweist einen Einbausitz (42) zum Aufnehmen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (26), Kraftstoffeinspritzkanäle (42a, 42b) zum Einspritzen von Kraftstoff durch diese zum ersten und zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b),

gekennzeichnet durch

eine Öffnung (2?), die im Abschnitt (43), der einen Teil der Trennwand (28, 28a) bildet, am Auslaß der Kraftstoffeinspritzkanäle (42a, 42b) ausgebildet ist, zum Verbinden des ersten und zweiten Einlaßluftkanals (20a, 20b).

2. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (40) eine im allgemeinen zylindrische Form mit einem Abschnitt (41) mit gestuftem Durchmesser hat, der einen Abschnitt (41a) mit größerem Durchmesser und einem Abschnitt (41b) mit geringerem Durchmesser an seiner Außenfläche aufweist, wobei das Zwischenstück (40) in die Trennwand (28, 28a) durch eine Preßpassung des Abschnitt (4la) mit größerem Durchmesser in ein Binbauloch eingebaut ist, das in der Wand der Einlaßluftkanäle ausgebildet ist, so daß bei Einbau ein ringförmiger Zwischenraum zwischen der Innenwand des Einbauloches und der Außenfläche des Abschnitts (41b) mit geringerem Durchmesser des Zwischenstücks (40) ausgebildet ist.

3. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelsteuerungsventil (32) ein Platten-Ventilelement zum Öffnen und Schließen des zweiten Einlaßluftkanals (20b) und zumindest ein Lufteinlaßloch (32a) aufweist, das im Ventilelement vorgesehen ist, um einen Abschnitt der Einlaßluft in den zweiten Einlaßluftkanal (20b) einzuführen, wenn der zweite Binlaßluftkanal (20b) durch das Ventilelement blockiert wird.

4. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zumindest eine Lufteinlaßloch (32a) an der Seite der oberen Hälfte des Ventilelements des Wirbelsteuerungsventils (32) befindet.

5. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein einzelnes Lufteinlaßloch (32a) an einer Position unmittelbar über dem Mittelpunkt des Ventilelements des Wirbelsteuerungsventils (32) befindet.

6. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der Fläche des Lufteinlaßlochs (32a) des Wirbelsteuerungsventils (32) und der Fläche der Öffnung (27) des Zwischenstücks (40), die den ersten und den zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b) verbindet, ungefähr 25% der Fläche des Querschnitts des zweiten Einlaßluftkanals (20b) beträgt.

7. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Öffnung (27) des Zwischenstücks (40) größer als die Fläche des Lufteinlaßlochs (32a) des Wirbelsteuerungsventils (32) ist.

8. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Öffnung (27) des Zwischenstücks (40) 2,5- bis 3-mal größer als die Fläche des Lufteinlaßlochs (32a) des Wirbelsteuerungsventils (32) ist.

9. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Einlaßluftkanal (20a, 20b) einen gekrümmten Abschnitt (36) stromab vom Wirbelsteuerungsventil (32) und einen geraden Abschnitt (37) aufweist, der den gekrümmten Abschnitt (36) mit dem Zylinder (12) verbindet, und daß sich die Öffnung (27) des Zwischenstücks (40), die den ersten und den zweiten Einlaßluftkanal (20a, 20b) verbindet, in der Trennwand (28, 28a) des geraden Abschnitts (37) der Einlaßluftkanäle (20a, 20b) befindet.

10. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (27) des Zwischenstücks (40) ferner in einer Höhe befindet, so daß eine Ebene, die tangential zum oberen Ende der Flächen der oberen Wand der geraden Abschnitte (37) der Einlaßluftkanäle (20a, 20b) verläuft, die Öffnung (27) schneidet.

11. Luftansauganlage für einen Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Öffnung (27) des Zwischenstücks (40), der sich an der Stromabseite befindet, eine halbkreisartige Form hat.