WO2001036795A1

WO2001036795A1 - Stelleinheit zur erzeugung variabler ladungsbewegungen im zylinder einer kolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2001036795A1
Application number: PCT/EP2000/010974
Authority: WO
Inventors: Michael Arndt; Stephan Diel; Oliver Lang
Original assignee: Fev Motorentechnik Gmbh
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2001-05-25
Also published as: JP2003515026A; EP1144820A1; DE19954455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine, deren Zylinder (1) jeweils wenigstens ein Gasauslaßventil (6) und wenigstens ein Gaseinlaßventil (5) aufweisen, wobei das Gaseinlaßventil (5) mit einem Gaseinlaßkanal (7) verbunden ist, der in zwei Teilkanäle (7.1, 7.2) unterteilt ist, denen zwei Saugrohre (10, 11) mit unterschiedlicher Saugrohrlänge und eine Stelleinheit (9) zugeordnet sind, durch die über wenigstens ein Stellelement wahlweise der freie Strömungsquerschnitt der Teilkanäle (7.1, 7.2) und/oder der Saugrohre (10, 11) und/oder die Zuordnung der Saugrohre (10, 11) zu den Teilkanälen (7.1, 7.2) einstellbar ist.

Description

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α P, α φ Φ t-¹ φ s: 01 < 01 H. Hi P 0 rt 0. H 0: N 0 -Z 03 3 P- Z O tr σ Ό tr σ Hi CL

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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stelleinheit einen zylindrischen Stellraum aufweist, dessen Zylinderachse quer zu den Achsen der Ein- trittsöffnungen verläuft, daß im Stellraum ein äußeres und ein inneres Stellelement koaxial angeordnet sind, daß das äußere Stellelement durch einen Hohlzylinder gebildet wird, der mit seiner Außenfläche an der Zylinderwandung des Stellraumes anliegt und dessen Zylinderwandungen Durchbrechungen aufweist und daß das innere Stellelement durch wenigstens einen Schiebersteg gebildet wird, dessen Außenfläche durch eine Zylinderfläche gebildet wird, die an der zylindrischen Innenfläche des äußeren Stellelementes anliegt. Mit einer derartigen Ausbildung der Stelleinheit ist auch bei entsprechenden ϋberdek- kungen der Eintrittsöffnungen und/oder der Austrittsöffnungen die notwendige Abdichtung gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Zylinder,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer Stelleinheit, Einstellung für Vollastbetrieb bei hoher Drehzahl,

Fig. 3 die Stelleinheit gem. Fig. 2 in einer Einstellung für Volllastbetrieb mit hoher Drehzahl,

Fig. 4 die Stelleinheit gem. Fig. 2 in einer Einstellung für Teillastbetrieb mit verminderter Drehzahl,

Fig. 5 die Stelleinheit gem. Fig. 2 in einer Einstellung für Teillastbetrieb mit hohen Drehzahlen,

Fig. 6 die Stelleinheit gem. Fig. 2 bei Leerlauf etrieb oder Kanalabschaltung, Fig. 7 die Stelleinheit gem. Fig. 2 in ein anderen

Einstellung für Leerlauf oder Zylinderabschaltung,

Fig. 8 eine Übersichtstabelle ausgewählter Schaltpositionen für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung und Fremdzündung,

Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Stelleinheit,

Fig. 10 bis 13 unterschiedliche Einstellungen der Stellelemente der Ausführungsform gem. Fig. 9,

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform der Stelleinheit,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der Stelleinheit.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder 1 ei- ner mehrzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschine. Im Zylinderraum

2 des Zylinders 1 ist ein mit einer hier nicht näher dargestellten Kurbelwelle verbundener Kolben 3 auf und ab bewegbar. Der Zylinderraum 2 ist durch einen Zylinderkopf 4 abgeschlossen, in dem ein Gaseinlaßventil 5 und ein Gasauslaßven- til 6 angeordnet sind, durch die entsprechend die Einmündungen eines Gaseinlaßkanals 7 und eines Gasauslaßkanals 8 in den Zylinderraum 2 entsprechend ihrer Ansteuerung offenbar sind. Die hier in Schließstellung dargestellten Gaswechselventile 5 und 6 sind jeweils mit einem nicht dargestellten Stellantrieb verbunden, beispielsweise einer Nockenwelle vorzugsweise aber auch einem frei variabel ansteuerbaren Stellantrieb, beispielsweise einem elektromagnetisch oder hydraulisch betätigten Ventiltrieb.

Dem Gaseinlaßkanal 7 ist eine Stelleinheit 9 zugeordnet, an die sich zwei Saugrohre 10 und 11 mit unterschiedlichem Saugrohrlänge und/oder unterschiedlichen Saugrohrdurchmesser anschließen. Das Saugrohr 10 ist hierbei kurz ausgebildet und das Saugrohr ist lang ausgebildet. Die beiden Saugrohre 10 und 11 münden in einen zentralen Luftzufuhrkanal 12 ein, über den alle Saugrohre der Zylinder der Kolbenbrennkraftmaschine mit Luft versorgt werden und der einlaßseitig mit einem Luft- filter versehen ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Gaseinlaßkanal 7 in zwei Teilkanäle 7.1 und 7.2 mit unterschiedlichem Strömungsquerschnitt unterteilt. Bei der hier dargestellten Ausführungs- beispiel ist die Anordnung so getroffen, daß die beiden Teilkanäle, bezogen auf die Zylinderachse 13, übereinander angeordnet sind, wobei der obenliegende Teilkanal 7.1 den kleineren Strömungsquerschnitt aufweist.

Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß die beiden Teilkanäle, bezogen auf die Zylinderachse 13, nebeneinander verlaufen, wobei der Teilkanal mit dem kleineren Strömungsquerschnitt in der Weise der Ventilöffnung des Gaseinlaßventils 5 zugeordnet ist, daß die über diesen Teilkanal einströmende Luft tangential in bezug auf eine Kreisebene erfolgt, die senkrecht zur Zylinderachse im Zylinderinnenraum ausgerichtet ist.

Fig. 2 zeigt in einem Vertikalschnitt eine Ausführungsform der Stelleinheit 9. Diese besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 14, das zwei Eintrittsöffnungen 10.1 und 11.1 aufweist, an die sich die beiden Saugrohre 10 und 11 anschließen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 14 sind entsprechende Austrittsöffnungen 7.3 und 7.4 angeordnet, an die sich die Teilkanäle 7.1 und 7.2 anschließen.

Das Gehäuse 14 weist einen zylindrischen Innenraum 15 auf, in dem zwei relativ zueinander verdreh- bzw. verschwenkbare Stellelemente 16 und 17 angeordnet sind. Zum besseren Ver- ständnis der nachfolgenden Zeichnungen sind die beiden Stellelemente 16 und 17 nicht in der üblichen Schnittkennzeichnung dargestellt, sondern die Schnittflächen sind mit einer entsprechenden "Signatur" versehen, so daß die unterschiedli-

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Saugrohre den gleichen Eintrittsquerschnitt aufweisen. Bei einer Verstellung der beiden Stellelemente 16 und 17 zueinander analog zu den Fig. 3 bis 7 lassen sich auch mit dieser Anordnung die entsprechenden Lastfälle einstellen.

In den Fig. 10 bis 13 sind für die Ausführungsform gem. Fig. 9 unterschiedliche Betriebsstellungen dargestellt, entsprechend den Betriebsstellungen für die Ausführungsform nach Fig. 2.

Die Betriebsstellung gem. Fig. 10 entspricht der Betriebsstellung gem. Fig. 3,

Fig. 11 entspricht der Betriebsstellung gem. Fig. 4, Fig. 12 entspricht der Betriebsstellung gem. Fig. 6 und Fig. 13 entspricht der Betriebsstellung gem. Fig. 7.

Ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform kann die Anordnung grm. Fig. 9 in der Weise abgewandelt werden, daß in der Stelleinheit 9 nur ein Stellelement, beispielswei- se das Stellelement 16 angeordnet ist, das die Teilkanäle 7.1 und 7.2 entsprechend überdeckt. Die Funktion des anderen Stellelementes kann dann durch ein konventionelles Drosselelement in wenigstens einem der Saugrohre 10, 11 bewirkt werden.

In Abwandlung hierzu ist auch die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform möglich. Hierbei sind zumindest im Teilkanal 7.2 sowie in den Saugrohren 10 und 11 als Stellelemente jeweils mit gesonderte ansteuerbaren Stellantrieben verbundene Drosselklappen 20, 21 und 22 angeordnet. Die vorbeschriebenen Lastfälle lassen sich auch mit dieser Anordnung in entsprechender Weise einstellen. Die Anordnung benötigt jedoch gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 und Fig. 3 zusätzlich einen weiteren Stellantrieb mit entsprechender Ansteuerung.

Statt der dargestellten Drosselklappen 20, 21 und 22 können auch Schieber vorgesehen werden. Als Abwandlung zur Ausführungsform gem. Fig. 14 können als Stellelemente auch zwei getrennt voneinander verschwenkbare Leitklappen 23 und 24 vorgesehen werden, durch die bei entsprechender Stellung die vorbeschriebenen Lastfälle einge- stellt werden können.

Claims

Ansprüche

1. Kolbenbrennkraftmaschine, deren Zylinder (1) jeweils wenigstens ein Gasauslaßventil (6) und wenigstens ein Gasein- laßventil (5) aufweisen, wobei das Gaseinlaßventil (5) mit einem Gaseinlaßkanal (7) verbunden ist, der in zwei Teilkanäle (7.1, 7.2) unterteilt ist, denen zwei Saugrohre (10,11) mit unterschiedlicher Saugrohrlänge und eine Stelleinheit (9) zugeordnet sind, durch die über wenigstens ein Stellelement wahlweise der freie Strömungsquerschnitt der Teilkanäle (7.1, 7.2) und/oder der Saugrohre (10, 11) und/oder die Zuordnung der Saugrohre (10, 11) zu den Teilkanälen (7.1, 7.2) einstellbar ist.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaßkanal (7), bezogen auf die Ausrichtung der Zylinderachse (13), in einen oberen Teilkanal (7.1) und einen unteren Teilkanal (7.2) unterteilt ist.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaßkanal (7), bezogen auf die Ausrichtung der Zylinderachse, in zwei im wesentlichen in einer Ebene nebeneinander liegende Teilkanäle unterteilt ist.

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkanäle (7.1, 7.2) unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen.

5. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (9) ein Gehäuse

(14) aufweist, das mit zwei Eintrittsöffnungen (10,1, 11.1), die jeweils mit einem Saugrohr (10, 11) verbunden sind, und mit zwei Austrittsöffnungen (7.3, 7.4) versehen ist, die jeweils mit einem Teilkanal (7.1, 7.2) verbunden sind und daß wenigstens zwei relativ zueinander und unabhängig voneinander bewegbare Stellelemente (16, 17) vorgesehen sind, die wahlweise den Eintrittsöffnungen (10.1, 11.1) und den Aus- trittsöffnungen (7.3, 7.4) zuordenbar sind. t o LΠ o LΠ

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