DE10207658B4

DE10207658B4 - Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines Ventils, sowie Ventil

Info

Publication number: DE10207658B4
Application number: DE2002107658
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Kreuter
Original assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Current assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: DE10207658A1; US6892997B2; US20030213930A1

Abstract

Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines in einem Einlasskanal (16) einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils (20) angeordneten Ventils (26), dessen Ventilglied (46) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin- und herbewegbar ist, in der Schließstellung dichtend an einem einen Ventilsitz (50) bildenden Bereich eines Erweiterungsbereiches (32) einer Innenwand eines Einlasskanalkörpers (30) anliegt und einen Durchtritt von Fluid durch den Einlasskanal (16) sperrt und in der Öffnungsstellung den Durchtritt von Fluid freigibt, wobei
längs eines ersten Teils der Bewegung des Ventilglieds (46) aus der Schließstellung heraus der Durchtritt nicht freigegeben wird,
und längs eines ersten Teils der Bewegung des Ventilglieds (46) aus der Öffnungsstellung heraus der Durchtritt nicht eingeschränkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines in einem Einlasskanal einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils angeordneten Ventils. Die Erfindung betrifft weiter ein Ventil zur Anordnung in einem Einlasskanal einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils.
Es ist bekannt, im Einlasskanal einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Einlassventils ein Zusatzventil anzubringen, das während des Ansaughubs des Kolbens bei offenem Einlassventil geschlossen bleibt, so dass sich strömungsunterhalb des Zusatzventils ein hoher Unterdruck aufbaut. Wird das Zusatzventil dann geöffnet, so erhält die einströmende Frischladung aufgrund des Unterdrucks einen hohen Impuls, wodurch die Füllung des Brennraums vergrößert wird und ein größeres Drehmoment erzielt wird. Für zahlreiche Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, wenn die Schaltzeiten, das ist diejenige Zeitdauer, innerhalb der der von einem Ventilglied des Zusatzventils gesteuerte Öffnungsquerschnitt eines Fluidkanals vollständig geöffnet oder geschlossen wird, möglichst kurz ist.
Eine Verkürzung der Schaltzeiten von Ventilen ist, soweit deren Ventilglied nicht permanent, z. B. rotatorisch bei einem Drehschieberventil, bewegt wird, mit erheblichem Aufwand verbunden. Selbst wenn das Ventilglied Teil eines mechanischen Schwingers ist, der von Elektromagneten in seinen Endlagen gehalten wird, sind den Schaltzeiten Grenzen gesetzt, denn weder kann das Gewicht des Schwingers aus Festigkeits-, Dichtigkeits- und Kostengründen beliebig gesenkt werden, noch kann die Federsteifigkeit aus Gewichts- und Kostengründen beliebig erhöht werden und noch kann die Haltekraft der Elektromagneten aus Raum- und Energiebedarfsgründen übermäßig vergrößert werden.
In den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 wird von der DE 195 00 501 A1 ausgegangen. Diese Druckschrift beschreibt verschiedene Ausführungsformen von Ventilen, die bevorzugt strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine im Einlasskanal angeordnet sind. Diese Ventile sind derart ausgebildet, dass das Ventilglied aus einer Schließstellung heraus zunächst beschleunigt werden kann und eine Steuerkante, die den eigentlichen Öffnungs vorgang einleitet, erst passiert wird, wenn sich das Ventilglied bereits mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Auf diese Weise ist eine präzisere Steuerung der Öffnung und des Schließens des Ventils möglich. In einer Ausführungsform ist das Ventilglied als eine um eine zentrale Achse drehbare Klappe ausgebildet, deren sich gegenüberliegende Ränder während eines Endbereiches der Schließbewegung sich längs einer entsprechend konturierten Innenwandung des Einlasskanals entlang bewegen, so dass der Einlasskanal während eines entsprechenden Winkelbereiches der Drehbewegung der Ventilklappe geschlossen ist. Auf diese Weise befindet sich die Ventilklappe beim vollständigen Schließen des Einlasskanals noch auf hoher Drehgeschwindigkeit und kann dann abgebremst werden. Umgekehrt kann die Ventilklappe aus ihrer Schließstellung heraus zunächst beschleunigt werden und beginnt die Öffnung des Einlasskanals erst, wenn sich die Ventilklappe bereits mit hoher Geschwindigkeit dreht.
Auch die als Tellerventile ausgebildeten Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine können gemäß der DE 195 00 501 A1 derart ausgebildet sein, dass sich der Ventilteller von seinem Sitz abhebt, ohne dass sich während der Anfangsphase der Öffnungsbewegung ein Durchströmquerschnitt öffnet. Dies wird dadurch erreicht, dass der Ventilsitz am inneren Ende einer zylindrischen Öffnung des Einlasskanals ausgebildet ist, wobei sich der Außenumfang des Ventiltellers während eines Anfangsbereiches der Öffnungsbewegung in engem Abstand längs der zylindrischen Öffnung bewegt und die Öffnung erst freigegeben wird, wenn der Ventilteller sich vom zylindrischen Endbereich der Öffnung abhebt.
Aus der DE 100 32 669 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ungedrosselten Laststeuerung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt, bei der der Luftdurchsatz des Einlasskanals entsprechend der Betriebslast durch Öffnen und Schließen eines stromoberhalb des Ladungswechselventils im Einlasskanal angeordneten zusätzlichen Ventils gesteuert wird. Das zusätzliche Ventil kann als ein Tellerventil ausgebildet sein, dessen Ventilteller in dichtende Anlage an einen im Einlasskanal ausgebildeten ringförmigen Ventilsitz bewegbar ist, um den Durchströmquerschnitt zu verschließen. In einer anderen Ausführungsform ist das zusätzliche Ventilglied als ein ringförmiger Schieber ausgebildet, der zwischen einem Ringkanal und einem inneren Kanal ausgebildete Durchlassöffnungen überfährt und dadurch verschließt. Für ein sicheres Verschließen der Durchlassöffnungen ist es erforderlich, dass der Schieber diese um ein gewisses Maß überfährt, so dass sich der effektive Durchtrittsquerschnitt von dem Ringkanal in den inneren Kanal während der Endphase der Bewegung des Schiebers in dessen Schließstellung und während des Beginns der Bewegung des Schiebers in die Öffnungsstellung nicht oder nur kaum ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dauer der Öffnungs- und Schließflanke eines Ventils mit einem Ventilglied, das in Schließstellung dichtend an einem Ventilsitz anliegt, insbesondere eines Ventils, das strömungssoberhalb eines Ladungswechselventils im Einlasskanal einer Kolbenbrennkraftmaschine angeordnet ist, weiter zu verkürzen, wodurch eine kürzere Schaltzeit möglich ist.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 erzielt.
Eine zweite Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einem Ventil gemäß dem Anspruch 2 erzielt, das mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5 in vorteilhafter Weise weitergebildet wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 eine schematische Ansicht eines Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einigen Bauteilen des Einlasssystems,
2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils,
3 eine Kurve zur Erläuterung der Funktionsweise des Ventils,
4 einen Längsschnitt durch eine außerhalb der Erfindung abgeänderte Ausführungsform eines Ventils,
5 einen Längsschnitt durch eine außerhalb der Erfindung abgeänderte Ausführungsform des Ventils gem. 4 und
6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform außerhalb der Erfindung eines Ventils.
Gem. 1 weist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mehrere Zylinder 2 auf, in denen je ein Kolben 4 arbeitet, der über ein Pleuel 6 mit einer Kurbelwelle 8 verbunden ist. Die Frischluft- bzw. Frischladungszufuhr zu dem Zylinder 2 erfolgt durch ein Luftfilter 10 hindurch, das über eine Zufuhrleitung 12 mit einem Luftsammler 14 verbunden ist, von dem aus einzelne, jeweils einen Einlasskanal 16 bildende Schwingrohre in den Brennraum 18 des Zylinders 2 führen. In der Mündung jedes Schwingrohrs bzw. Einlasskanals 16 in den Brennraum 18 ist wenigstens ein Einlassventil 20 angeordnet. Im Anschluss eines Abgaskanals 22 an den Brennraum arbeitet wenigstens ein Auslassventil 24. Die Ausbildung des Ansaugsystems mit Schwingrohren ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend.
In dem Einlasskanal 16 ist strömungsoberhalb des als Ladungswechselventil dienenden Einlassventils 20 ein zusätzliches Ventil 26 vorgesehen, dessen Betrieb von einem Steuergerät 28 gesteuert wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung einschließlich der Gemischaufbereitung usw., ist an sich bekannt und wird daher nicht im einzelnen erläutert.
2 zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil 26 der 1. Pfeile verdeutlichen die Luft- bzw. Frischladungsströmung.
Der Einlasskanal 16 erweitert sich am strömungsaufwärtigen Ende des Ventils 26, indem die Innenwand eines Einlasskanalkörpers 30 einen sich konisch erweiternden Erweiterungsbereich 32 aufweist, der über eine breiteste Stelle in einen sich verjüngenden Verjüngungsbereich 34 übergeht, der schließlich glatt in den nicht dargestellten, zum Einlassventil 20 führenden Teil des Einlasskanals 16 übergeht.
In dem Erweiterungsbereich 32 und dem sich anschließenden Verjüngungsbereich 34 ist ein insgesamt stromlinienförmiger Strömungskörper 36 angeordnet, der mittels nicht dargestellter, ebenfalls strömungsgünstig ausgebildeter Halterungen in dem Einlasskanalkörper 30 gehalten ist.
Der Strömungskörper 36 ist der Innenwand des Einlasskanalkörpers 30 entsprechend ausgebildet, so dass zwischen ihm und dem Einlasskanalkörper 30 ein Ringspalt 40 mit ringförmigem Durchströmquerschnitt gebildet ist. Der Durchströmquerschnitt des Ringspaltes 40 kann in Strömungsrichtung, wie bei hydraulischen oder aerodynamischen Einrichtungen bekannt, zunächst abnehmen und dann langsam wieder zunehmen.
An seinem strömungsaufwärtigen Ende weist der Strömungskörper 36 ein Sackloch 42 auf, das koaxial mit der Strömungsachse bzw. der gesamten Anordnung angeordnet ist. In dem Sackloch 42 ist der Schaft 44 eines insgesamt pilzförmigen Ventilgliedes 46 beweglich geführt, wobei der am Schaft 44 befestigte Hut 48 des Ventilgliedes 46 derart geformt ist und die Konturen des Erweiterungsbereiches 32 und des Strömungskörpers 36 an ihn angepasst sind, so dass der Hut 48 in einer oberen Schließstellung dichtend an einem inneren, einen Ventilsitz 50 bildenden Bereich des Erweiterungsbereiches 32 anliegt und in einer unteren Offenstellung an der Außenkontur des Strömungskörpers 36 anliegt, die dem Hut 48 entsprechend geformt ist. Der Hut 48 ist zu der vom Einlassventil 20 abgewandten Seite konvex.
Anschließend an den Ventilsitz 50 ist die Innenwand des Erweiterungsbereiches 32 mit einem Ringansatz 52 versehen, der radial einwärts eine Zylinderwand bildet, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Hutes 48 entspricht. In ähnlicher Weise ist an dem Strömungskörper 36 ein Ringansatz 54 ausgebildet, der radial einwärts eine Zylinderwand bildet, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Hutes 48 entspricht.
Der Strömungskörper 36 ist insgesamt zweiteilig und weist in seinem Inneren einen Hohlraum 56 auf, in dem eine einteilig mit dem Schaft 44 ausgebildete oder starr mit ihm verbundene Ankerplatte 58 beweglich ist, die mit in ringförmigen Ausnehmungen des Strömungskörpers 36 angeordneten ringförmigen Elektromagneten 60 und 62 zusammenarbeitet. An der Ankerplatte 58 stützen sich beidseitig Schraubenfedern 64 und 66 ab, deren jeweils andere Enden sich an Gegenflächen des Strömungskörpers 36 abstützen. Die Schraubenfedern 64 und 66 spannen das Ventilglied 46 in eine Lage zwischen seiner Schließstellung und Offenstellung vor, die in 2 dargestellt ist.
Die Funktion des Ventils 26 ist folgende:
Bei Erregung des Elektromagneten 62 wird das Ventilglied 46, gegebenenfalls unterstützt durch die Luftströmung, aus der dargestellten Mittelstellung gegen die Kraft der Schraubenfeder 66 in seine Offenstellung gezogen, in der die Ankerplatte 58 an dem Elektromagneten 62 anliegt, wobei die Dimensionierung des Ventilgliedes 46 derart ist, dass in dieser Stellung der Hut 48 an dem Strömungskörper 36 anliegt. Wird der Elektromagnet 62 unter Steuerung des Steuergerätes 28 deaktiviert, so bewegt sich das Ventilglied 46 durch die Kraft der Schraubenfedern 64 und 66 durch seine Mittellage hindurch in Richtung auf die Schließstellung, in der die Ankerplatte 58 an dem anderen Elektromagneten 60 anliegt, wobei in dieser Stellung der Hut 48 an dem Sitz 50 anliegt. Die Eigenfrequenz des schwingfähigen Systems Ventilglied 46 und Schraubenfedern 64, 66 ist vorteilhafterweise höher als die Frequenz, mit der das Ventil 26 betätigt werden muss, so dass ein rascher Wechsel zwischen Offen- und Schließstellung möglich ist, wobei von den Elektromagneten 60, 62 jeweils nur die Haltekraft aufgebracht werden muss und kinetische Energie in den Schraubenfedern 64, 66 gespeichert wird.
Bei Verwendung zur Impulsaufladung für ein hohes Drehmoment bereits bei niedrigen Drehzahlen bleibt das Ventil 26 während des Ansaugtaktes bei offenem Einlassventil 20 geschlossen und wird bei weiterhin offenem Einlassventil 20 geöffnet, wenn sich ein hoher Unterdruck aufgebaut hat. Frischladung strömt mit hoher Energie in den Brennraum 18, wodurch eine Füllung erzielbar ist, die größer ist als ohne Verwendung des Ventils 26. Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen muss das Ventil 26 geschlossen werden bevor das Einlassventil 20 schließt, um ein Rückströmen von Frischladung in den Ansaugtrakt strömungsoberhalb des Ventils 26 zu verhindern. Das Ventil 26 kann eine Drosselklappe ersetzen, indem es in Abstimmung mit dem Einlassventil derart betätigt wird, dass bei einem Ansaugtakt nur eine vorbestimmte kleine Frischladungsmenge in den Brennraum gelangt.
Die Funktion der Ringansätze 52 und 54 wird anhand der 3 erläutert:
3 zeigt eine Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 46, wobei vertikal der Durchströmquerschnitt D und horizontal die Zeit t dargestellt sind. Wenn zum Zeitpunkt t₀ der Elektromagnet 60 deaktiviert wird, beginnt das Ventilglied 46 unter dem Einfluss der Schraubenfedern 64 und 66 eine beschleunigte Bewegung in Richtung auf seine Offenstellung. Mit Hilfe des Ringansatzes 52 wird erreicht, dass die Öffnung des Durchströmquerschnitts erst beginnt, wenn der Außenumfang des Hutes 48 sich an der zylindrischen Innenwand des Ringansatzes 52 vorbei bewegt hat, d. h. im dargestellten Beispiel zum Zeitpunkt t₁.
Die Bewegung des Ventilgliedes 46 beschleunigt sich dann weiter, bis es seine Mittellage erreicht, und wird dann unter dem Einfluss der zunehmend zusammengedrückten Schraubenfeder 66 verlangsamt, bis die Ankerplatte 58 in den Bereich des Elektromagneten 62 gelangt, der das Ventilglied 46 in dessen Offenstellung zieht. Zum Zeitpunkt t₂ gelangt der Außenumfang des Hutes 48 in Überlappung mit der zylindrischen Innenwand des Ringansatzes 54, sodass sich der effektive Öffnungsquerschnitt nicht weiter vergrößert.
Wie aus 3 ersichtlich, beträgt die Öffnungsdauer des Ventils 26, d. h. die Zeitdauer seiner Öffnungsbewegung bzw. seiner Öffnungsflanke, ohne die Ringansätze t₃ – t₀ und der effektive Öffnungsquerschnitt D₃, wohingegen mit den Ringansätzen die effektive Öffnungsdauer t₂ – t₁ beträgt und der effektive Öffnungsquerschnitt D₂ beträgt. Wegen der zunächst langsamen Bewegung des Ventilgliedes 46 überwiegt der durch die Verkürzung der Öffnungsflanke erzielte Zeitvorteil den Nachteil einer geringfügigen Verminderung des effektiven Öffnungsquerschnitts. In Schließrichtung sind die Abläufe umgekehrt.
In 3 ist die Bewegung des Ventilgliedes 46 unmittelbar vor Erreichen der vollständig geöffneten Stellung beschleunigt eingezeichnet. Diese Beschleunigung erfolgt beispielsweise unter Wirkung der stark zunehmenden Kraft des Elektromagneten 60. Die Öffnungskurve ist auf diese Weise um die mittlere Lage herum unsymmetrisch. Beim Schließen laufen die Vorgänge umgekehrt ab, d. h. die Bewegung des Ventilgliedes 46 erfolgt zunächst beschleunigt, dann abgebremst und dann ggfs. wieder beschleunigt in die Schließstellung. Je nach Dimensionierung der Schraubenfedern 64, 66, etwaiger Dämpfungseinrichtungen, die das Auftreffen des Ventilgliedes 46 oder damit starr verbundener Teile auf einen Ventilsitz 50 oder Anschlag dämpfen, der Auslegung der Elektromagnete 60, 62 usw. lassen sich unterschiedliche Verläufe der Kurve gem. 3 erzeugen, die um eine Mitte symmetrisch, in Öffnungs- und Schließrichtung gleich oder verschieden, am Ende eines Bewegungshubs gebremst usw. verlaufen können.
Die in Bewegungsrichtung des Ventilgliedes 46 gemessene Länge der Ringansätze 52, 54 wird jeweils dem zweckentsprechenden Optimum entsprechend gewählt. Weiter versteht sich, dass, wenn es außerhalb der Erfindung lediglich auf eine Verkürzung beispielsweise der Öffnungszeitdauer bzw. der Öffnungsflanke ankommt, der Ringansatz 54 fehlen kann oder, umgekehrt, wenn es lediglich auf eine Verkürzung der Schließflanke ankommt, der Ringansatz 52 fehlen kann.
4 zeigt außerhalb der Erfindung ein als konventionelles Tellerventil ausgebildetes Ventilglied 46, wobei der Ventilteller mit einem zylindrischen Ringansatz 68 ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Strömungskanals 70 entspricht. Wie unmittelbar ersichtlich, wird durch den Ringansatz 68 erreicht, dass das Ventilglied 46 den Durchströmquerschnitt effektiv erst dann freigibt, wenn es sich um einen Hub h₁ bewegt hat. Die Betätigung des Ventils 46 kann über eine Nockenwelle, hydraulisch oder magnetisch erfolgen; das Ventilglied 46 kann Bestandteil eines schwingfähigen Systems ähnlich dem der 2 sein usw.
5 zeigt außerhalb der Erfindung eine gegenüber 4 abgeänderte Ausführungsform eines Tellerventils. Der Ringansatz ist bei dieser Ausführungsform nicht unmittelbar am Ventilglied 46 ausgebildet, sondern umgibt als Ringwand 72 den Ventilsitz. Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, gibt das Ventilglied 46 den Durchströmquerschnitt des Strömungskanals 70 erst frei, wenn es die Ringwand 72 nach Zurücklegen des Hubs h₁ passiert hat.
6 zeigt außerhalb der Erfindung die Anwendung auf ein Ventil, dessen Ventilglied 46 durch eine um eine Achse 74 drehbare Klappe gebildet ist. An der der Achse 74 gegenüberliegenden Seite ist die Innenwand des Strömungskanals 70 mit einer Verdickung 76 ausgebildet, deren Kontur der Bewegungsbahn des Ventilgliedes 46 in Richtung einer Öffnung des Ventils längs eines Winkelbereiches α folgt. Das Ventilglied 46 gibt den Durchströmquerschnitt des Strömungskanals 70 erst dann zunehmend frei, wenn es sich um den Winkel α gedreht hat.
Die Erfindung kann für Ventile unterschiedlichster Konstruktion und mit unterschiedlichsten Antrieben verwendet werden. Die Wirkung der erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel, die die Änderung eines Durchströmquerschnitts erst freigeben, wenn ein Ventilglied eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, ist dann am größten, wenn die Bewegung des Ventils längs dieser Strecke beschleunigt ist. Auf diese Weise wird die Schaltzeit eines Ventils vermindert, indem ein "Leerhub" erfolgt, währenddessen noch kein oder ein deutlich verminderter Durchströmquerschnitt freigegeben wird. Während der Überwindung dieses Leerhubs beschleunigt das Ventilglied auf seine Geschwindigkeit, mit der der Durchströmquerschnitt dann effektiv freigegeben wird.
Insgesamt führt die Erfindung zu folgenden Vorteilen:

– Eine strömungstechnisch wirksame Schaltzeit des Ventils wird von der Bewegung des Ventilgliedes bzw. des Ventilkörpers entkoppelt. Damit werden erreichbare Schaltzeiten bzw. Schaltflanken vermindert oder es werden bei gleichen effektiven Schaltzeiten Bauteilebelastungen vermindert, der Energieeinsatz zur Betätigung des Ventilgliedes vermindert und Kontaktkräfte herabgesetzt.

Zusatzventile, wie sie in 1 dargestellt sind, können zur Drehmomentanhebung, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, eingesetzt werden, zur Senkung von Ladungswechselverlusten durch frühes Schließen (drosselklappenfreie Laststeuerung), zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens insbesondere von aufgeladenen Motoren, insbesondere bei Abgasturboaufladung, usw. Bezugszeichenliste

2	Zylinder
4	Kolben
6	Pleuel
8	Kurbelwelle
10	Luftfilter
12	Zufuhrleitung
14	Luftsammler
16	Einlasskanal
18	Brennraum
20	Einlassventil
22	Auslasskanal
24	Auslassventil
26	Ventil
28	Steuergerät
30	Einlasskanalkörper
32	Erweiterungsbereich
34	Verjüngungsbereich
36	Strömungskörper
40	Ringspalt
42	Sackloch
44	Schaft
46	Ventilglied
48	Hut
50	Ventilsitz
52	Ringansatz
54	Ringansatz
56	Hohlraum
58	Ankerplatte
60	Elektromagnet
62	Elektromagnet
64	Schraubenfeder
66	Schraubenfeder
68	Ringansatz
70	Strömungskanal
72	Ringwand
74	Achse
76	Verdickung

Claims

Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines in einem Einlasskanal (16) einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils (20) angeordneten Ventils (26), dessen Ventilglied (46) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin- und herbewegbar ist, in der Schließstellung dichtend an einem einen Ventilsitz (50) bildenden Bereich eines Erweiterungsbereiches (32) einer Innenwand eines Einlasskanalkörpers (30) anliegt und einen Durchtritt von Fluid durch den Einlasskanal (16) sperrt und in der Öffnungsstellung den Durchtritt von Fluid freigibt, wobei längs eines ersten Teils der Bewegung des Ventilglieds (46) aus der Schließstellung heraus der Durchtritt nicht freigegeben wird, und längs eines ersten Teils der Bewegung des Ventilglieds (46) aus der Öffnungsstellung heraus der Durchtritt nicht eingeschränkt wird.
Ventil zur Anordnung in einem Einlasskanal (16) einer Kolbenbrennkraftmaschine strömungsoberhalb eines Ladungswechselventils (20) mit einem Ventilglied (46), das zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin- und herbewegbar ist, in der Schließstellung dichtend an einem einen Ventilsitz (50) bildenden Bereich eines Erweiterungsbereichs (32) einer Innenwand eines Einlasskanalkörpers (30) anliegt und einen Durchtritt von Fluid durch den Einlasskanal (16) sperrt und in der Öffnungsstellung den Durchtritt von Fluid freigibt, wobei anschließend an den Ventilsitz (50) die Innenwand des Einlasskanalkörpers (30) in dem Erweiterungsbereich (32) mit einem Ringansatz (52) versehen ist, mit einer zylindrischen Innenwand, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser eines Hutes (48) des insgesamt pilzförmig ausgebildeten Ventilglieds (46) entspricht, so dass der bei einer Bewegung des Ventilglieds (46) aus dessen Schließstellung heraus freigegebene Durchtrittsquerschnitt zunächst nicht und dann, wenn der Außenumfang des Hutes (48) sich an der zylindrischen Innenwand des Ringansatzes (52) vorbei bewegt hat, rasch zunimmt, und dass in dem Einlasskanalkörper (30) ein Strömungskörper (36) unter Belassung eines Ringspaltes (40) zwischen dem Strömungskörper (36) und der Innenwand des Einlasskanalkörpers (30) angeordnet ist, in welchem Strömungskörper ein Schaft (44) des insgesamt pilzförmigen Ventilglieds (46) beweglich geführt ist, dessen in Schließstellung des Ventilglieds (46) dichtend an dem Ventilsitz (50) anliegender Hut (48) in Offenstellung des Ventilglieds (46) an ei ner Außenkontur des Strömungskörpers anliegt, die dem Hut (48) entsprechend geformt ist, wobei an dem Strömungskörper (36) ein Ringansatz (54) mit einer zylindrischen Innenwand ausgebildet ist, die einen dem Außendurchmesser des Hutes (48) entsprechenden Innendurchmesser aufweist, so dass der bei einer Bewegung des Ventilglieds aus dessen Öffnungsstellung heraus freigegebene Durchtrittsquerschnitt zunächst nicht und dann, wenn der Außenumfang des Hutes (48) aus der Überlappung mit der zylindrischen Innenwand des Ringansatzes (54) heraus gelangt, rasch abnimmt.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (46) elastisch in eine Lage zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung vorgespannt und mittels Elektromagneten (60, 62) in der Öffnungsstellung und der Schließstellung haltbar ist.
Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneten (60, 62) und die das Ventilglied (46) elastisch in eine Lage zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung vorspannenden Federn (64, 66) in dem Strömungskörper (36) angeordnet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskörper (36) an seinem strömungsaufwärtigen Ende mit einem Sackloch (42) ausgebildet ist, in dem der Schaft (44) geführt ist.