EP0949412A2 - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung - Google Patents

Mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung Download PDF

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EP0949412A2
EP0949412A2 EP99105356A EP99105356A EP0949412A2 EP 0949412 A2 EP0949412 A2 EP 0949412A2 EP 99105356 A EP99105356 A EP 99105356A EP 99105356 A EP99105356 A EP 99105356A EP 0949412 A2 EP0949412 A2 EP 0949412A2
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valve
roller
internal combustion
combustion engine
rotary
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Wolfgang Semet
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/12—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
    • F02D9/16—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit the members being rotatable

Definitions

  • the invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine with a roller valve arrangement for filling control, with one in one Slider housing having cylinder suction channels rotatably mounted circular cylindrical roller valve, its perpendicular to the roller valve axis of rotation passing passages by turning the Roller valve can be brought into or out of overlap with the suction channels are.
  • a peculiarity of the previous conventional roller valve is that it in the fully closed state, i.e. if the passage of the Roller valve with the assigned cylinder suction channel in the valve housing is completely out of cover due to the relatively large size Gaps between the roller valve and the valve housing always allow a certain amount of internal combustion engine intake air to pass through. This over the gap between the valve housing and the roller valve Passing intake air flow enables the internal combustion engine not only an operation with normal, but sometimes even excessive Idle speed. For this reason, the so far known Internal combustion engines with roller valves as filling control elements none independent control or regulation systems for the idle air volume of the Internal combustion engine has been used, such as with throttle valves Filling control devices equipped internal combustion engines in general today are common.
  • the present invention has set itself the task of showing a particularly advantageous embodiment of such idle air control on a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the solution to this problem is characterized by a rotary valve provided in the valve housing and assigned to an idle air duct system for idle air control of the internal combustion engine.
  • the reference number 1 denotes a four-cylinder internal combustion engine, which in addition to a usual exhaust manifold 2 the individual cylinders 3 assigned intake ducts 4, by an intake manifold 5 are supplied with intake air f for the internal combustion engine 1.
  • the individual intake ducts 4 open into a so-called valve housing 6 and run separately from one another through this to the internal combustion engine 1 or to the cylinder head of the same and lead within the same then to the individual cylinders 3.
  • a roller slide 7 can be rotated about its axis of rotation 8 stored.
  • the circular cylindrical roller valve 7 (the cylinder axis is equal to the axis of rotation 8) has four perpendicular to the rotary slide axis of rotation 8 passing passages 9, which by turning the Roller slide 7 each with the intake channels running in the slide housing 6 4 can be brought into or out of overlap.
  • the passage passages 9 can thus position-dependent a part of the (in the drawing above) and behind (in the drawing below) the roller valve 7 in the valve housing 6 extending intake channels 4 form or also do not form.
  • This idle air duct system 10 consists of a running in the valve housing 6 and from the same outside, namely supplied by the intake manifold 5 Idle air duct 10a, for which the rotary valve 11 is an adjustable throttle body forms, and the downstream of the rotary valve 11 in in the individual Intake channels 4 branching sub-channels 10b branches.
  • the idle air duct system 10 including the associated control element is provided in the slide housing 6 in the form of the rotary slide valve 11, the construction effort and the required space is as small as possible held. In particular, are for the idle air control of the multi-cylinder Internal combustion engine 1 no further complex air lines, line connections and the like. This also increases functional reliability. Finally, during the assembly process, the prefabricated valve housing 6 including the filling control system (namely the roller valve 7) and the idle control system (namely, the idle air duct system 10 with the rotary valve 11) as a prefabricated pre-assembly unit Internal combustion engine 1 or flanged to the cylinder head thereof become.
  • the rotary valve 11 is preferably arranged coaxially with the roller valve 7, so that for a rotational movement of the roller valve 7 and the Rotary valve 11, a single actuator 12 can be provided.
  • This actuator 12 may be, for example, an electrical one Act actuator, its output axis with the axes of rotation 8 of the roller valve 7 and the rotary valve 11 coincides.
  • This servomotor or this actuator 12 can be arranged coaxially and one behind the other Then turn rotary valve 11 and roller valve 7 together or position as desired when the roller valve 7 with respect its rotational movement coupled to the rotary valve 11 or can be coupled is. This is by a between the rotary valve 11 and the Roller slide 7 coaxial to the axis of rotation 8, not shown Coupling element 13 realizable.
  • This coupling element 13 can, for example, be a simple mechanical one act indissoluble coupling, which is then a rigid coupling caused between the rotary valve 11 and the roller valve 7. This has with the result that when the roller valve 7 is closed, the actuator 12 by appropriate control the idle control of the internal combustion engine 1 takes over and suitably positions the rotary valve 11, whereby care must be taken to ensure that in the course of this idle control the roller valve 7 does not reach its partially open position. The the same actuator 12 rotates and also opens the roller valve 7 in the desired manner if the internal combustion engine 1 with partial load or Full load is to be operated. It must be ensured that the Rotary slide 11 over the entire range of rotation angle of the roller valve 7 is clear.
  • the coupling element 13 can also be a Act driver clutch (e.g. designed as a dog clutch), see above that - starting from a closed position of the roller valve 7 - initially only the rotary valve 11 connected to the actuator 12 is and thus is rotated by this, and that at a larger angle of rotation this rotary valve 11 in the opening direction of the roller valve 7 the latter via the driver clutch or the coupling element 13 entrained and thus rotated de facto in the opening direction becomes.
  • Act driver clutch e.g. designed as a dog clutch
  • roller valve 7 and for the rotary valve 11 each have a separate actuator for to provide respective twisting movement
  • a variety can further details, particularly of a constructive nature, deviate from that shown Embodiment can be designed without the content of the claims to leave.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung für die Füllungssteuerung, mit einem in einem die Zylinder-Ansaugkanäle aufweisenden Schiebergehäuse verdrehbar gelagerten kreiszylindrischen Walzenschieber, dessen senkrecht zur Walzenschieber-Drehachse verlaufende Durchtrittspassagen durch Verdrehen des Walzenschiebers mit den Ansaugkanälen in oder außer Überdeckung bringbar sind. Erfindungsgemäß ist im Schiebergehäuse zusätzlich ein Drehschieber vorgesehenen, der einem Leerlauf-Luftkanalsystem für die Leerlauf-Luftregelung der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Bevorzugt ist der Drehschieber koaxial zum Walzenschieber angeordnet und letzterer hinsichtlich seiner Verdrehbewegung an den Drehschieber angekoppelt oder ankoppelbar, so daß ein gemeinsames Betätigungsorgan für den Walzenschieber und den Drehschieber vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung für die Füllungssteuerung, mit einem in einem die Zylinder-Ansaugkanäle aufweisenden Schiebergehäuse verdrehbar gelagerten kreiszylindrischen Walzenschieber, dessen senkrecht zur Walzenschieber-Drehachse verlaufende Durchtrittspassagen durch Verdrehen des Walzenschiebers mit den Ansaugkanälen in oder außer Überdeckung bringbar sind.
Zur Leistungssteuerung bzw. Füllungssteuerung von quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschinen, d.h. von Ottomotoren, werden neben im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorgesehenen Drosselklappen auch dem Fachmann grundsätzlich bekannte Walzenschieber verwendet. Diese kommen insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit hoher spezifischer Leistung, so z.B. bei Rennmotoren zum Einsatz, da ein vollständig geöffneter Walzenschieber im Gegensatz zu einer vollständig geöffneten Drosselklappe praktisch keinen meßbaren Strömungswiderstand darstellt.
Eine Eigenheit der bisherigen üblichen Walzenschieber liegt darin, daß sie im vollständig geschlossenen Zustand, d.h. wenn die Durchtrittspassage des Walzenschiebers mit dem zugeordneten Zylinder-Ansaugkanal im Schiebergehäuse vollständig außer Deckung gebracht ist, aufgrund der relativ großen Spaltmaße zwischen dem Walzenschieber und dem Schiebergehäuse immer noch eine gewisse Brennkraftmaschinen-Ansaugluftmenge passieren lassen. Dieser über die Spalte zwischen dem Schiebergehäuse und dem Walzenschieber passierende Ansaugluftstrom ermöglicht der Brennkraftmaschine nicht nur einen Betrieb mit normaler, sondern teilweise sogar überhöhter Leerlauf-Drehzahl. Aus diesem Grunde sind an den bislang bekannten Brennkraftmaschinen mit Walzenschiebern als Füllungssteuerorganen keine eigenständigen Steuer- oder Regelsysteme für die Leerlauf-Luftmenge der Brennkraftmaschine eingesetzt worden, wie sie an mit Drosselklappen als Füllungssteuerorgane ausgestatteten Brennkraftmaschinen heute allgemein üblich sind.
In der Erkenntnis, daß eine an sich übliche Leerlauf-Luftregelung auch an einer quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschine mit einem Walzenschieber zur Füllungssteuerung wünschenswert und erforderlich wäre, wenn bspw. die Spaltmaße am Walzenschieber reduziert und/oder die Mantelfläche des Walzenschiebers mit einem geeigneten Dichtmaterial beschichtet werden würde, hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer derartigen Leerlauf-Luftregelung an einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen im Schiebergehäuse vorgesehenen und einem Leerlauf-Luftkanalsystem zugeordneten Drehschieber für die Leerlauf-Luftregelung der Brennkraftmaschine. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, wobei in der beigefügten einzigen Figur lediglich prinzipiell eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Walzenschieber-Anordnung dargestellt ist.
Mit der Bezugsziffer 1 ist eine hier vierzylindrige Brennkraftmaschine bezeichnet, die neben einem üblichen Abgaskrümmer 2 den einzelnen Zylindern 3 zugeordnete Ansaugkanäle 4 aufweist, die von einem Ansaugluftverteiler 5 mit Ansaugluft ffür die Brennkraftmaschine 1 versorgt werden. Als nicht näher bezeichnete vom Ansaugluftverteiler 5 abzweigende Saugrohre münden die einzelnen Ansaugkanäle 4 dabei in einem sog. Schiebergehäuse 6 und verlaufen voneinander getrennt durch dieses hindurch zur Brennkraftmaschine 1 bzw. zum Zylinderkopf derselben und führen innerhalb desselben dann zu den einzelnen Zylindern 3.
Im Schiebergehäuse 6 ist ein Walzenschieber 7 um seine Drehachse 8 verdrehbar gelagert. Der kreiszylindrische Walzenschieber 7 (dessen Zylinderachse ist gleich der Drehachse 8) besitzt vier senkrecht zur Walzenschieber-Drehachse 8 verlaufende Durchtrittspassagen 9, die durch Verdrehen des Walzenschiebers 7 jeweils mit den im Schiebergehäuse 6 verlaufenden Ansaugkanälen 4 in bzw. außer Überdeckung bringbar sind. Die Durchtrittspassagen 9 können somit positionsabhängig einen Teil der vor (in der Zeichnung oberhalb) und hinter (in der Zeichnung unterhalb) des Walzenschiebers 7 im Schiebergehäuse 6 verlaufenden Ansaugkanäle 4 bilden oder auch nicht bilden. In der gezeigten Position des Walzenschiebers 7 übt dieser wie ersichtlich keinerlei Drosselfunktion aus, so daß die Brennkraftmaschine dann mit Vollast betrieben wird; wird hingegen der Walzenschieber 7 ausgehend von der gezeigten Position um 90° gedreht, so ist jeder Ansaugkanal 4 durch den Walzenschieber 7 im wesentlichen gesperrt; ferner sind selbstverständliche beliebige Zwischenpositionen des Walzenschiebers 7 zwischen diesen beiden Extrempositionen möglich.
Sind durch den Walzenschieber 7 die Ansaugkanäle im wesentlichen vollständig versperrt, so muß den Zylindern 3 der Brennkraftmaschine 1 die für Ihren Leerlaufbetrieb erforderliche Luftmenge unter Umgehung des Walzenschiebers 7 zugeführt werden. Hierfür ist im Schiebergehäuse 6 ein Leerlauf-Luftkanalsystem 10 vorgesehen, dem ein Drehschieber 11 für die LeerlaufLuftregelung der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet ist. Dieses Leerlauf-Luftkanalsystem 10 besteht aus einem im Schiebergehäuse 6 verlaufenden und von außerhalb desselben, nämlich vom Ansaugluftverteiler 5 versorgten Leerlauf-Luftkanal 10a, für den der Drehschieber 11 ein einstellbares Drosselorgan bildet, und der sich stromab des Drehschiebers 11 in in den einzelnen Ansaugkanälen 4 mündende Teilkanäle 10b verzweigt.
Indem das Leerlauf-Luftkanalsystem 10 inclusive des zugehörigen Regelorganes in Form des Drehschiebers 11 im Schiebergehäuse 6 vorgesehen ist, wird der Bauaufwand sowie der benötigte Bauraum so gering als möglich gehalten. Inbesondere sind für die Leerlaufluftregelung der mehrzylinrigen Brennkraftmaschine 1 keine weiteren aufwendigen Luftleitungen, Leitungsverbindungen und dgl. erforderlich. Dies erhöht auch die Funktionssicherheit. Schließlich kann beim Montageprozess das vorgefertigte Schiebergehäuse 6 inclusive des Füllungssteuersystemes (nämlich dem Walzenschieber 7) sowie des Leerlaufregelsystemes (nämlich dem Leerlauf-Luftkanalsystem 10 mit dem Drehschieber 11) als vorgefertigte Vormontageeinheit einfach an die Brennkraftmaschine 1 bzw. an den Zylinderkopf derselben angeflanscht werden.
Bevorzugt ist der Drehschieber 11 koaxial zum Walzenschieber 7 angeordnet, so daß für eine Verdrehbewegung des Walzenschiebers 7 sowie des Drehschiebers 11 ein einziges Betätigungsorgan 12 vorgesehen sein kann. Bei diesem Betätigungsorgan 12 kann es sich bspw. um einen elektrischen Stellmotor handeln, dessen Abtriebsachse mit den Drehachsen 8 des Walzenschiebers 7 und des Drehschiebers 11 zusammenfällt. Dieser Stellmotor bzw. dieses Betätigungsorgan 12 kann die koaxial und hintereinander angeordneten Drehschieber 11 und Walzenschieber 7 dann gemeinsam verdrehen bzw. wie gewünscht positionieren, wenn der Walzenschieber 7 hinsichtlich seiner Verdrehbewegung an den Drehschieber 11 angekoppelt oder ankoppelbar ist. Dies ist durch ein zwischen dem Drehschieber 11 und dem Walzenschieber 7 koaxial zur Drehachse 8 angeordnetes, nicht näher dargestelltes Kupplungselement 13 realisierbar.
Bei diesem Kupplungselement 13 kann es sich bspw. um eine einfache mechanische unlösbare Kupplung handeln, die dann eine starre Koppelung zwischen dem Drehschieber 11 und dem Walzenschieber 7 bewirkt. Dies hat zur Folge, daß bei geschlossenem Walzenschieber 7 das Betätigungsorgan 12 durch entsprechende Ansteuerung die Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine 1 übernimmt und hierzu den Drehschieber 11 geeignet positioniert, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß im Zuge dieser Leerlaufregelung der Walzenschieber 7 nicht in seine teilweise Offenposition gelangt. Das gleiche Betätigungsorgan 12 verdreht und öffnet auch den Walzenschieber 7 in gewünschter Weise, wenn die Brennkraftmaschine 1 mit Teillast oder Vollast betrieben werden soll. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, daß der Drehschieber 11 über dem gesamten Verdrehwinkelbereich des Walzenschiebers 7 freigängig ist.
Alternativ kann es sich bei dem Kupplungselement 13 jedoch auch um eine Mitnehmerkupplung (bspw. als Klauenkupplung ausgebildet) handeln, so daß - ausgehend von einer geschlossenen Position des Walzenschiebers 7 - zunächst nur der Drehschieber 11 mit dem Betätigungsorgan 12 verbunden ist und somit von diesem verdreht wird, und daß bei einem größeren Verdrehwinkel dieses Drehschiebers 11 im Öffnungssinne des Walzenschiebers 7 der letztgenannte über die Mitnehmerkupplung bzw. das Kupplungselement 13 mitgenommen und somit de facto in Öffnungsrichtung hin verdreht wird.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, für den Walzenschieber 7 sowie für den Drehschieber 11 jeweils ein separates Betätigungsorgan für die jeweilige Verdrehbewegung vorzusehen, daneben können noch eine Vielzahl weiterer Details insbesondere konstruktiver Art abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Stets erhält man eine Walzenschieber-Anordnung an einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, welche nicht nur die bekannten Vorteile eines Walzenschiebers zur Füllungssteuerung einer Brennkraftmaschine bezüglich spezifischer Motorleistung nutzbar macht, sondern unter funktional besonders vorteilhafter Weise zusätzlich eine Leerlauf-Füllungsregelung ermöglicht.
Bezugszeichenliste:
1
Brennkraftmaschine
2
Abgaskrümmer
3
Zylinder
4
Ansaugkanal
5
Ansaugluftverteiler
6
Schiebergehäuse
7
Walzenschieber
8
Drehachse
9
Durchtrittspassage
10
Leerlauf-Luftkanalsystem
10a
Leerlauf-Luftkanal
10b
Teilkanal
11
Drehschieber
12
Betätigungsorgan
13
Kupplungselement

Claims (5)

  1. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine (1) mit einer Walzenschieber-Anordnung für die Füllungssteuerung, mit einem in einem die Zylinder-Ansaugkanäle (4) aufweisenden Schiebergehäuse (6) verdrehbar gelagerten kreiszylindrischen Walzenschieber (7), dessen senkrecht zur Walzenschieber-Drehachse (8) verlaufende Durchtrittspassagen (9) durch Verdrehen des Walzenschiebers (7) mit den Ansaugkanälen (4) in oder außer Überdeckung bringbar sind,
    gekennzeichnet durch einen im Schiebergehäuse (6) vorgesehenen und einem Leerlauf-Luftkanalsystem (10) zugeordneten Drehschieber (11) für die Leerlauf-Luftregelung der Brennkraftmaschine (1).
  2. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (11) koaxial zum Walzenschieber (7) angeordnet ist.
  3. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (7) hinsichtlich seiner Verdrehbewegung an den Drehschieber (11) angekoppelt oder ankoppelbar ist.
  4. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    gekennzeichnet durch ein gemeinsames Betätigungsorgan (12) für den Walzenschieber (7) und den Drehschieber (11).
  5. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlauf-Luftkanalsystem (10) aus einem im Schiebergehäuse (6) verlaufenden und von außerhalb desselben versorgten Leerlauf-Luftkanal (10a) besteht, für den der Drehschieber (11) ein einstellbares Drosselorgan bildet, und der sich stromab des Drehschiebers (11) in in den einzelnen Ansaugkanälen (4) mündende Teilkanäle (10b) verzweigt.
EP99105356A 1998-04-08 1999-03-16 Mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung Expired - Lifetime EP0949412B1 (de)

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EP0949412A3 EP0949412A3 (de) 2000-05-31
EP0949412B1 EP0949412B1 (de) 2002-01-16

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