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Diese
Erfindung betrifft einen Viertaktmotor nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1, der einen Einlasskanal und einen Auslasskanal hat, die
beide in eine Brennkammer öffnen,
und der ein Einlassventil für
das Öffnen
oder Schließen
des Einlasskanales und ein Auslassventil für das Öffnen oder Schließen des
Auslasskanales hat, mit Beiblas-Lecken aus der Brennkammer in eine
Kurbelkammer, zurückgeführt in den
Einlasskanal durch einen Kreislaufkanal und mit dem Kreislaufkanal.
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In
Viertaktmotoren von solchen Arten mit einem einzelnen Zylinder,
mit zwei Zylindern, mit drei Zylindern, oder mit V-Zylinderbank-Mehrfachzylindern
pulsiert der Druck, wenn der Motor arbeitet, in der Kurbelkammer.
Die Pulsation ist insbesondere in den Motoren groß, in denen
Luft von derselben Menge sich wie die Verlagerung innerhalb der
Kurbelkammer bewegt. Als ein Ergebnis treten Probleme, z. B. eine Öl-Leckage,
auf.
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Um
den Kurbelkammer-Innendruck am Pulsieren zu hindern gibt es eine
Anordnung, in der ein Frischluft-Einströmkanal in der Kurbelkammer
gebildet ist und der Frischluft-Einströmkanal mit
einem Rückschlagventil,
z. B. einem Klappenventil, versehen ist. Jedoch schafft solch eine
Anordnung keine Zirkulation von Frischluft durch das Innere des
Motors, und ist nachteilig dadurch, dass das Innere mit Bodensatz
verschmutzt und das Öl
verschlechtert wird.
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Eine
weitere Anordnung für
das Erhöhen
der Verbrennungswirksamkeit durch das Erzeugen einer Turbulenz in
der Brennkammer in dem Zylinder ist mit einem Sub-Einlasskanal vorgesehen.
In einer herkömmlichen
Anordnung wird die Einlassströmungsrate
durch den Sub-Einlasskanal mit der Haupteinlasskanal-Strömungsrate
oder dem Einlassdruck bestimmt und demzufolge verändert sich
die Brennkammer-Innenturbulenz, die für eine stabilisierte Verbrennung
erforderlich ist, mit der Motorbelastung. Jedoch kann die Veränderung
der Anforderung nicht genügen.
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Außerdem ist
aus dem Dokument
DE 19 16 788 ein
Kurbelgehäuse-Ventilationssystem
für Brennkraftmaschinen
bekannt, die einen Beiblasgas-Rezirkulationskanal aufweist, der
vorgesehen ist, die Beiblas-Gase zurück zu führen, d. h., die Gase, die
aus der Brennkammer durch den Spalt zwischen dem Kolben und der
Zylinderbohrung in den Einlasskanal lecken. Dieser Gas-Rezirkulationskanal ist
in zwei Sub-Kanäle
geteilt, wo bei die Sub-Kanäle zu
unterschiedlichen Abschnitten des Einlasskanales führt. Nämlich einer
der Sub-Kanäle
führt das
Gas zu der stromabwärtigen
Seite des Luftfilters zurück
und der andere Sub-Kanal der Sub-Kanäle führt das Gas zu dem Vergaser,
der stromab des Drosselventiles angeordnet ist. Außerdem ist
ein Frischluft-Einströmungskanal
vorgesehen, der das Kurbelgehäuse
mit einer stromaufwärtigen
Seite des Luftfilters des Einlaskanales verbindet. Überdies
ist jeweils einer von dem Sub-Kanal des Rezirkulationskanales oder
der Frischluft-Einströmkanal
jeweils mit Rückschlagventilen
versehen, und der weitere Sub-Kanal des Rezirkulationskanales ist
mit einer Drosselstelle versehen.
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Überdies
sind steuerbare Ventile für
Kurbelgehäusesysteme
aus dem
US 5, 697, 351 und
WO 97/29278 bekannt, die dieselben steuerbaren Ventile in den jeweiligen
Rezirkulationskanälen
vorsehen.
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Demzufolge
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Viertakt-Motor,
wie oben angezeigt, zu schaffen, der in der Lage ist das Innere
der Kurbelkammer bei negativem Druck beizubehalten, der den Bodensatz
des Motors reduziert, der die Ölverschlechterung
reduziert, der den Kurbelkammer-Innendruck vermindert, der den Impulsverlust
vermindert und der die Kraftstoffökonomie verbessert.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Viertaktmotor
gelöst, der
die Merkmale von Anspruch 1 hat.
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Entsprechend
eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung entsprechend des Anspruches 2 hat der
Zirkulationskanal ein Rückströmungsraten-Steuerventil.
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Entsprechend
eines weiteren Ausführungsbeispieles
der Erfindung ist es, wie in Anspruch 3 beansprucht, möglich, das
Innere der Kurbelkammer durch Vorsehen des Frischluft-Einströmungskanales mit
dem Frischlufteinströmungs-Steuerventil,
durch Versehen des Zirkulationskanales mit dem Rückströmungsraten-Steuerventil und
durch Festlegen der Strömungsrate
durch die Frischluft-Einströmungsrate durch
den Frischluft-Einströmungskanal
kleiner als die Strömungsrate
durch das Rückströmungsraten-Steuerventil bei
negativem Druck beizubehalten, den Bodensatz in dem Inneren des
Motors zu reduzieren, die Verschlechterung von Öl zu reduzieren, den Innendruck
der Kur belkammer zu vermindern, den Pulsationsverlust zu vermindern
und die Kraftstoffökonomie
zu verbessern.
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Entsprechend
eines noch weiteren Ausführungsbeispieles,
wie im Anspruch 4 beansprucht, ist ein Rückschlagventil in dem Zirkulationskanal
vorgesehen, um eine umgekehrte Strömung aus dem Einlasskanal in
die Richtung zu der Kurbelkammer zu verhindern. Da das Rückschlagventil
in dem Zirkulationskanal vorgesehen ist, um die umgekehrte Strömung aus
dem Einlasskanal in die Kurbelkammer zu verhindern, wobei die umgekehrte
Strömung
aus dem Einlasskanal in die Richtung zu der Kurbelkammer in dem
Hochlastbereich verhindert wird.
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Um
einen Viertakt-Motor zu schaffen, der in der Lage ist, die Strömungsrate
durch den Einlasskanal unter Verwendung der Kurbelkammer-Innendruckpulsation,
dem Erzeugen der Einlassturbulenz entsprechend der Belastungen,
dem Stabilisieren der Verbrennung bei kaltem Motor, dem Verbessern
der Leichtigkeit des Antreibens, der weiteren Verbesserung der Kraftstoffökonomie
und unter Verbessern der Auslasseigenschaften frei zu steuern, ist
es entsprechend Anspruch 5 vorteilhaft, wenn die Rückführöffnung des
Zirkulationskanales in dem Öffnungsbereich
des Einlasskanales, der in die Brennkammer öffnet, angeordnet ist. Da die
Rückführöffnung des
Zirkulationskanales in dem Öffnungsbereich
der Einlasskanalöffnung
in die Brennkammer vorgesehen ist, ist es möglich, durch Verwenden der Pulsation
des Innendrucks in der Kurbelkammer die Strömungsrate durch den Einlasskanal
frei zu steuern und die Einlassturbulenz entsprechend der Belastungen
zu erzeugen, die Verbrennung bei kaltem Motor zu stabilisieren und
die Leichtigkeit des Antriebs, die Kraftstoffökonomie und die Emissionseigenschaft
zu verbessern.
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Entsprechend
eines noch weiteren Ausführungsbeispieles
ist, wie in Anspruch 6 beansprucht, eine Steuereinrichtung vorgesehen,
um negative Drücke
in der Kurbelkammer über
den gesamten Bereich von niedrigen zu hohen Belastungen durch Steuern
des Frischluft-Einströmungsventils
und des Rückströmungsraten-Steuerventils
zu erzeugen. Da der Innendruck in der Kurbelkammer über den
gesamten Bereich von niedrigen zu hohen Belastungen durch Steuern
des Frischluft-Einströmungsventils und
des Rückströmungsraten-Steuerventils
negativ gemacht wird, werden der innere Bodensatz des Motors und
die Verschlechterung weiter reduziert, der Pulsationsverlust wird
reduziert und die Kraftstoffökonomie
wird verbessert.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug auf mehrere
Beispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 einen
allgemeinen Aufbau des Viertakt-Motors zeigt; und
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2 einen
allgemeinen Aufbau eines weiteren Beispieles des Viertakt-Motors
zeigt.
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In
der 1 ist der Viertakt- Motor 1 dieses Ausführungsbeispieles
von einem Typ mit einem einzelnen Zylinder, mit zwei Zylindern,
mit drei Zylindern oder mehrfach-Zylindern, die in V-Zylinderbänken angeordnet
sind, in denen der Kurbelgehäuse-Innendruck
mit der Bewegung eines Kolbens oder mehrerer Kolben pulsiert.
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Der
Hauptkörper 2 des
Viertakt-Motors 1 weist einen Zylinderblock 3,
ein Kurbelgehäuse 4, eine Ölwanne 5,
einen Zylinderkopf 6, eine Kopfabdeckung 7 und
weiteres auf. Eine Kurbelwelle 9, angeordnet in einer Kurbelkammer 8,
gebildet mit dem Zylinderblock 3, dem Kurbelgehäuse 4 und
der Ölwanne 5 ist
zwischen dem Zylinderblock 3 und dem Kurbelgehäuse 4 wellen-gelagert.
Ein Kolben 11 ist für
die hin- und hergehende Bewegung in einer Zylinderbohrung 10 in
dem Zylinderblock 3 angeordnet. Der Kolben 11 ist
durch eine Pleuelstange 12 mit der Kurbelwelle 9 verbunden.
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Das
Kurbelgehäuse 4 ist
mit einem Kurbelwinkelsensor S1, einem Öldrucksensor S2 und einem Klopfsensor
S3 versehen. Die Signale von diesen Sensoren werden zu der Steuereinrichtung 24 gesendet.
Der Zylinderblock 3 und der Zylinderkopf 6 sind
mit Wassermänteln
versehen. Ein Temperatursensor S4, von dem die Motortemperatursignale
zu der Steuereinrichtung 24 gesendet werden, ist in dem Zylinderkopf 6 vorgesehen.
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In
dem Zylinderkopf 6 sind ein Auslasskanal 13 und
ein Einlasskanal 14 mit ihren Öffnungen in die Brennkammer 15 gebildet,
die jeweils mit einem Auslassventil 16 und einem Einlassventil 17 geöffnet oder
geschlossen werden. Das Auslassventil 16 und das Einlassventil 17 werden
jeweils mit Nocken 20 und 21, gebildet auf den
Nockenwellen 18 und 19, angetrieben. Die Nockenwellen 18 und 19 werden mittels
Nockenketten (nicht gezeigt) mit der Nockenwelle 9 angetrieben.
Ein Nockensensor S5 ist an der Kopfabdeckung 7 vorgesehen,
um Nockenwinkelsignale zu der Steuereinrichtung 24 zu senden.
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Der
Nocken 21, der auf der Einlassseite der Nockenwelle 19 vorgesehen
ist, ist vorgesehen mittels der Steuereinrichtung 24 eine
veränderbare
Ventilantriebsvorrichtung 99 zu steuern, um die Nockenposition
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen des Motors (1) zu steuern.
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Eine
Zündkerze 22 ist
in dem Zylinderkopf 6 mit ihrer Spitze, die der Brennkammer 15 zugewandt ist,
angeordnet. Die Zündkerze 22 ist
mit einer Zündspule 23 verbunden,
um in Abhängigkeit
von einem Zündsignal
von der Steuereinrichtung 24 eine Hochspannung zu erzeugen
und um die Funken für
die Zündung
zu erzeugen.
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Der
Zylinderkopf 6 ist durch den Auslasskanal 13 mit
einem Auslassrohr 30 verbunden und mit den Katalysatorvorrichtungen 31 und 32 in
zwei Positionen verbunden, um die Emissionen zu reinigen. Die Katalysatorvorrichtung 31 ist
mit einem Auslasstemperatursensor S6 verbunden, um Auslasstemperatursignale
zu der Steuereinrichtung 24 zu senden.
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Ein
Einlassrohr 33 ist mittels des Einlasskanales 14 mit
dem Zylinderkopf 6 verbunden und außerdem mit einem Luftströmungsmesser 34 und
einem Luftfilter 35 verbunden. Das Einlassrohr 33 ist außerdem mit
einem Ansaugtank 36 und einem Drosselventil 37 versehen.
Der Luftströmungsmesser 34 ist
mit einem Massenströmungssensor
S7 versehen und der Luftfilter 35 ist mit Einlassluft-Temperatursensor
S8 versehen, um jeweils Signale zu der Steuereinrichtung 24 zu
senden.
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Der
Zylinderkopf 6 ist auch mit einem Kraftstoffeinspritzventil 50 versehen,
um Kraftstoff in den Einlasskanal 14 einzuspritzen. Kraftstoff
ist in einem Kraftstofftank 51 vorgesehen und wird in das
Kraftstoffeinspritzventil 50 mittels eines Kraftstoffzuführungsrohres 53 zugeführt, wenn
eine Kraftstoffpumpe 52 angetrieben wird. Überschüssiger Kraftstoff wird
von dem Kraftstoffeinspritzventil 50 in den Kraftstofftank 51 mittels
eines Kraftstoff-Rückführungsrohres 54 zurückgeführt. Das
Kraftstoffeinspritzventil 50 wird mit der Steuereinrichtung 24 gesteuert.
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Der
Kraftstofftank 51 ist mit einem Dampfabscheider 55 verbunden,
um einen Luftgehalt aus dem Kraftstoffgehalt abzuscheiden. Der Luftgehalt
wird in den Einlasskanal 70 des Einlassrohres 33 auf
der stromabwärtigen
Seite des Ansaugtanks 36 mittels eines Luftzuführungskanals 57 gesendet,
wenn eine Zuführungspumpe 56 angetrieben
wird. Die Zuführungspumpe 56 wird
mit der Steuereinrichtung 24 gesteuert.
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Das
Beiblas-Lecken aus der Brennkammer 15 durch den Spalt zwischen
dem Kolben 11 und der Zylinderbohrung 10 wird,
wenn der Kolben 11 hin- und hergeht, mittels eines Zirkulationskanales 60 in den
Einlasskanal 70 des Einlassrohres 33 auf der stromabwärtigen Seite
des Ansaugtankes 36 zurückgeführt. Der
Zirkulationskanal 60 ist mit einem Rückströmungsraten-Steuerventil 61 versehen,
um die Rückströmungsrate
zu steuern. Das Rückströmungsraten-Steuerventil 61 ist
aus einem Drucksteuerventil (PCV) gebildet.
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Ein
Frischluft-Einströmungskanal 71 ist
vorgesehen, um die Fluid-Verbindung zwischen einem Teil des Einlasskanales 70 auf
der stromaufwärtigen Seite
des Drosselventils 37 und der Kurbelkammer 8 herzustellen.
Ein Frischlufteinströmungs-Steuerventil 72 ist
in dem Frischluft-Einströmungskanal 71 angeordnet.
Die Strömungsrate
durch das Frischlufteinströmungs-Steuerventil 72 wird
gesteuert, um kleiner als die durch das Rückströmungsraten-Steuerventil 61 zu
sein. Dies macht es möglich,
den Innendruck der Kurbelkammer 8 negativ beizubehalten,
wenn Frischluft aus dem Frischluft-Strömungskanal 71 strömt, wenn
der Kolben 11 hin- und hergeht, und sich mit dem Beiblas-Lecken durch den
Spalt zwischen dem Kolben 11 und der Zylinderbohrung 10 mischt
und mittels des Zirkulationskanals 60 in den Einlasskanal 70 auf
der stromabwärtigen
Seite des Ansaugtanks 36 des Einlassrohres 33 zurückgeführt wird.
Das Einleiten der Frischluft in die Kurbelkammer 8 und
das Zirkulieren, wie es oben beschrieben ist, macht es möglich den
Bodensatz in dem inneren des Motors zu reduzieren, die Verschlechterung
von Öl
zu reduzieren und macht es überdies
möglich,
den Innendruck der Kurbelkammer 8 negativ zu machen, was
seinerseits es möglich
macht, den Innendruck der Kurbelkammer 8 niedrig zu halten,
den Pulsationsverlust zu reduzieren und die Kraftstoffökonomie zu
verbessern.
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Das
Frischlufteinströmungs-Steuerventil 72 und
das Rückströmungsraten-Steuerventil 61 werden
mit der Steuereinrichtung 24 gesteuert, um eine Steuereinrichtung
zu bilden, die einen Steuerplan verwendet, der mit den vorher gespeicherten
Ventilöffnungsgraden
und Motorbetriebsbedingungen über den
gesamten Motorbereich von den niedrigen zu den hohen Belastungen
zugehörig
ist, um das Innere der Kurbelkammer 8 bei negativem Druck
beizubehalten. Diese Steuerung macht es weiter möglich den Bodensatz im Inneren
des Motors zu reduzieren, die Verschlechterung des Öls zu reduzieren,
den Kurbelkammer-Innendruck zu vermindern und die Kraftstoffökonomie
zu verbessern.
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2 ist
eine allgemeine Aufbauzeichnung eines weiteren Ausführungsbeispieles
des Viertakt-Motors. In der Zeichnung werden dieselben Teile wie
jene des ersten Ausführungsbeispieles,
das in der 1 gezeigt ist, mit denselben
Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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In
dem Viertaktmotor 1 dieses Ausführungsbeispieles sind ein Rückschlagventil 80 und
das Rückströmungsraten-Steuerventil 61 in
dem Zirkulationskanal 60 vorgesehen, um eine Umkehrströmung aus
dem Einlasskanal 14, der in die Brennkammer 15 offen
ist, in die Richtung zu der Kurbelkammer zu verhindern. Das Rückströmungsraten-Steuerventil 61 ist mit
einem Betriebsartventil gebildet. Somit ist es möglich, dass die Umkehrströmung aus
der Seite des Einlasskanales 14 in dem Hochlastbereich
verhindert wird.