DE69105255T2

DE69105255T2 - Ladeansaugsystem einer Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69105255T2
Application number: DE69105255T
Authority: DE
Inventors: Aladar O Simko
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: EP0480607A1; DE69105255D1; EP0480607B1; US5069175A; CA2050218A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Chargeneinlaßsystem für Kraftfahrzeuginotoren mit Kraftstoffeinspritzung, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist. Ein derartiges Chargeneinlaßsystem ist aus der US-A-4.669.434 bekannt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein solches System, das mehr als ein Einlaßventil pro Zylinder sowie ein Abschaltungs- bzw. Chargenblockierventil zur selektiven Steuerung des Einlaßstromes in die Einlaßkanäle aufweist.
Es ist allgemein bekannt, daß mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder konstruierte Motoren hohe Leistungen liefern können. Diese Fähigkeit wird dadurch verbessert, daß beide Einlaßöffnungen die gleiche Kraftstoffmenge erhalten. Eine einzelne Einspritzdüse, die in beide Läufe bzw. Kanäle einem Zwillingseinlaßanordnug einspritzt, wie es in Figur 1A dargestellt ist, kann diese Anforderung bezüglich der Kraftstoffversorgung auf wirtschaftliche Weise erfüllen.
Strenge NOx-Emissionsvorschriften können ohne Verlust an Kraftstoffnutzung eingehalten werden, wenn die Verbrennung innerhalb des Motors auf einem optimalen Niveau gehalten wird und gleichzeitig ein EGR-verdünnender hoher Chargenanteil eingeleitet wird, um so Klopfgeräusche zu unterdrücken. Die gewünschte Steuerung der Verbrennungsrate kann dadurch erzielt werden, daß der Luftstrom größtenteils oder insgesamt in einen der Kanäle gezwungen wird. Wird ein Stromabschalt- oder Steuerventil in dem Zwillingskanal angeordnet, z.B. wie in den Figuren 1B und 1C dargestellt stromoberhalb der Einspritzdüse, ist die Verbesserung der Verbrennung unzulänglich, da die Zwillingsverbindung weiterhin eine ausreichende Luftmenge in einen vermeindlich desaktivierten Kanal überströmen läßt. Eine gute Steuerung der Verbrennung wird wie in Figur 1D dargestellt bei getrennten Kanälen erzielt, wovon einer desaktiviert ist, wenn der Kraftstoff in den aktiven Kanal eingespritzt wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, daß, wenn beide Kanäle offen sind, nur die Hälfte der Luftmenge mit Kraftstoff imprägniert wird. Dies führt zu gewissen Leistungsverlusten und Beeinträchtigungen der Kraftstoffersparnis.
Wird ein Abschalt- oder Steuerventil bei einer Zwillingskanalanordnung stromunterhalb des zweigeteilten Abschnittes angewendet, wie es wiederum Figur 1A zeigt, erzeugt der aktive Kanal eine hohe Verwirbelungsrate im Zylinder; man sollte jedoch auch bedenken, daß Kraftstoff sowohl in den aktiven als auch in den nichtaktiven Kanal gelangen kann. Versuche haben nun aber gezeigt, daß bei getrennten Kanälen, wovon einer desaktiviert ist, etwa die Hälfte des Kraftstoffes weiter in den inaktiven Kanal eingespritzt werden kann, ohne daß sich daraus nachteilige Effekte ergeben. Die Gründe hierfür sind:
1. Die Rückströmung während der Ventilüberschneidung zwischen dern Auslaß- und dem Einlaßtakt sowie eine leichte Leckage durch das abgeschaltete Ventil fördern den Kraftstoff in den Zylinder.
2. Die Verwirbelung, die durch die vorrangige Einleitung des Luftstromes in einen Kanal bewirkt wird, ist so vorteilhaft für die Vermischung und die Verbrennung, daß die eventuellen nachteiligen Effekte der Kraftstoffströmungsschichtenbildung gänzlich vermieden werden.
Daraus ergibt sich nun, daß zur Erzielung optimaler Ergebnisse zwei alternative Lösungsmöglichkeiten bestehen.
1. Eine Zwillingskanalanordnung mit einem sehr kleinen zweigeteilten Abschnitt, die für den Einbau nur einer einzelnen Einspritzdüse mit zwei um etwa 8 - 10 mm versetzten Einspritzöffnungen geeignet ist, so daß Kraftstoff aus einer Einspritzdüse in beide Kanäle eingeleitet wird. Das Abschaltventil für den Kanal würde sich dann stromoberhalb der Einspritzdüse befinden.
2. Eine herkömmliche Zwillingskanalanordnung mit einem stromunterhalb des zweigeteilten Abschnittes angebrachten Abschaltventil, wie es in Figur 1A dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Einsatz eines einteiligen Abschalt- oder Steuerventils, das in einen Zylinderkopf eingebaut werden kann, so daß es alle mehrfach verzweigten Einlaßventilkanäle schneidet und in der Nähe der Einlaßöffnungen liegt, wodurch der Einsatz von herkömmlichen Zwillingskonstruktionen und Kraftstoffzuführungen erleichtert wird, wie dies in Figur 1A dargestellt ist.
Die US-PS 4,766,866 von Takii et al. zeigt ein Chargeneinlaßsystem, das dem hier in Figur 1C gezeigten System ähnlich ist. Insbesondere zeigt dieses einen Zylinder mit drei Einlaßventilen 24, 25, 26, die eine Charge jeweils aus einem Kanal 31 erhalten, wobei individuelle Kanäle bzw. Strecken 37 und 38 jeweils stromoberhalb einer Kraftstoffeinspritzdüse 32 angeordnet sind. Je ein Paar der Kanäle kann über ein drosselklappenartiges Ventil 41, 42 gesteuert werden, wobei die Ventile auf einer gemeinsamen Welle 43 angeordnet sind. Es sei angemerkt, daß die Ventile in diesem Falle stromoberhalb der Einspritzdüse und außerhalb des Zylinderkopfes angebracht sind, und eine separate Befestigung des Ventils als solchem an einer derartigen Welle erfordern, im Gegensatz zu der hier beschriebenen Konstruktion.
Die US-PS 4,703,734 von Noyama et al. zeigt ein Chargeneinlaßsystem mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder, die über getrennte Kanäle mit einem gemeinsamen zum Zylinderkopf führenden Einlaßkanal verbunden sind. In diesem Falle ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 30 in einem Kanal angebracht, während ein Abschalt- oder Strömungssteuerventil 8 in dem anderen Kanal eingebaut ist, und zwar auf eine der hier gezeigten Figur 1D ähnliche Art und Weise. Die drosselklappenartigen Ventile sind an einer gemeinsamen Welle befestigt. Auch wird, wie in der hier gezeigten Figur 1D, nur die Hälfte der Luft mit Kraftstoff imprägniert, wenn beide Kanäle offen sind.
Die US-PS 4,628,880 von Aoyama et al. ist ein weiteres Beispiel eines Motors mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder, und mit getrennten Einlaßkanälen, wobei einer davon ein Abschalt- oder Steuerventil enthält und der andere die Kraftstoffeinspritzdüse. Die Nachteile dieser Konstruktion sind die gleichen, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit der US-PS 4,703,734 beschrieben wurden.
Die US-PS 4,317,438 von Yagi et al. und US-PS 4,240,387 von Motosugi et al. sind Beispiele von Motoren mit einem oder mehreren Einlaßventil(en) und Abschalt- oder Steuerventilen zur Regulierung des Chargenstromes in die Zylinder. In beiden Fällen ist jedoch keine Einspritzdüse vorhanden, und das Gemisch wird von einem Vergaser geliefert. Außerdem sind offenbar in beiden Fällen die Mehrfachsteuerventile einzeln an einer einzelnen Welle außerhalb des Zylinderkopfes befestigt.
Sowohl die US-PS 4,512,311 als auch 4,576,131 von Sugiyama beschreibt einen Motor mit mehreren Einlaßventilen pro Zylinder, welche je einen gemeinsamen Einlaßhauptkanal und getrennte Zwillingskanäle zu den Einlaßöffnungen aufweist. Figur 4 zeigt einen dieser Kanäle, der über ein Abschalt- bzw. Steuerventil zur Pegulierung des Stromes von einer oberhalb der beiden Kanäle angeordneten Einspritzdüse gesteuert wird. Es sei jedoch angemerkt, daß die einzelnen Abschalt- oder Steuerventile offenbar individuell an einer gemeinsamen Welle befestigt sind, und daß die Welle außerhalb des Zylinderkopfes und daher nicht in der Nähe der Einlaßöffnungen niontiert ist; auch ist dies keine einfache Konstruktion wie die nachfolgend beschriebene. Die außenseitige Anbringung erhöht die Länge der geteilten Kanäle und verbietet daher den Einsatz herkömmlicher Zwillingskanäle.
Die US-PS 3,750,698 von Walchle et al. sei hier rein zur Veranschaulichung eines Ventils mit einer Polytetrafluorethylenbeschichtung zur Reibungsverminderung erwähnt.
US-PS 4,669,434 offenbart eine Zwillingseinlaßkanalstruktur mit veränderlicher Verwirbelung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, im wesentlichen geraden Einlaßkanal, der zu einer ersten Einlaßöffnung führt, und einem zweiten im wesentlichen spiralförmigen Einlaßkanal, der zu einer zweiten Einlaßöffnung führt, die mit einem spiralförmigen Wirbelendabschnitt versehen ist. Dabei ist ein Steuerventil in dem ersten im wesentlichen geraden Kanal in einem oberen Abschnitt desselben angeordnet, so daß es den Strömungswiderstand des Kanals steuern kann. Ein im wesentlichen gerader Nebenkanal, der an einem Punkt jeweils oberhalb des Steuerventils und in der Nähe des stromabwärtigen Endes der ersten Einlaßöffnung mündet und das Steuerventil umgeht, zielt bei geöffnetem Einlaß durch die erste Einlaßöffnung hindurch, im allgemeinen auf die Zündstelle der Motorzündkerze.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Chargeneinlaßsystem für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine geschaffen, wobei besagtes System einen Zylinderkopf aufweist, mit einem Paar nebeneinander angeordneten Einlaßöffnungen für jeden der Zylinder, einem mit besagtem Zylinderkopf verbundenen Ansaugkrümmer, wobei besagter Ansaugkrümmer einen einzelnen, sich in Richtung des Zylinderkopfes erstreckenden Luftleitkanal aufweist, mit einem sich gabelnden Teil innerhalb des Zylinderkopfes, zur Bildung eines Paares getrennter Einlaßluftleitkanäle, welche den Hauptkanal mit dem Paar Einlaßöffnungen zwillingsartig verbinden, wobei der Hauptkanal Kraftstoffeinspritzmittel aufweist, die axial stromaufwärts des gegabelten Teiles angeordnet sind, zum Einspritzen von Kraftstoff in das Paar Einlaßkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Bohrung quer zu den Einlaßkanälen und diese schneidend durch den Kopf erstreckt, und sich ein einteiliges walzenartiges Ventilglied längs durch die Bohrung erstreckt, wobei das Ventilglied Drosselklappenelemente aufweist, die zur Regulierung des Chargenstromes in die Einlaßöffnungen selektiv in den Einlaßkanälen angeordnet sind und zwischen den Kanal öffnenden und den Kanal verschließenden Stellungen verschwenkt werden können.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist es also, ein Chargeneinlaßsystem für einen Motor mit mehreren Einlaßventilen pro Zylinder zu schaffen, das ein Abschalt- oder Steuerventil für die Einlaßöffnungen aufweist, dessen Konstruktion einzigartig ist und die Montage vereinfacht sowie die Herstellungskosten verringert und dennoch eine finite Regulierung des Chargenstromes in den Motor erlaubt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abschalt- oder Steuerventil der oben beschriebenen Art zu schaffen, das aus einem einfachen walzenförmigen und schaufelartigen Ventil besteht, das gleitend in eine Bohrung mit konstantem Durchmesser direkt im Zylinderkopf an sich eingeschoben werden kann, um so den Einsatz von herkömmlichen, mit dem Zylinderkopf verbundenen Zwillingskanälen zu erlauben.
Die Erfindung wird nun beispielartig anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, dabei zeigen:
Figuren 1A, 1B, 1C und 1D: schematische Darstellungen verschiedener Motorchargeneinlaßsysteme zur Einleitung von Luft und Kraftstoff in einen Motor mit mehreren Einlaßkanälen;
Figur 2: einen vergrößerten Querschnitt durch den Zylinderkopf eines die Erfindung verkörpernden Motors;
Figur 3: einen vergrößerten Querschnitt entlang einer durch die Pfeile III-III in Figur 2 dargestellten und in Richtung dieser Pfeile betrachteten Ebene;
Figur 4: einen Querschnitt ähnlich demjenigen in Figur 3, das Ventil jedoch außerhalb der in Figur 3 dargestellten Lage darstellend, zur Veranschaulichung weiterer Einzelheiten der vorliegenden Erfindung; und
Figuren 4A, 4B, 4C und 40 sind Ansichten im Querschnitt entlang der Ebenen, wie sie durch die Pfeile 4A-4A, 4B-4B, 4C-4C und 4D-4D in der Figur 4 angedeutet sind, in Richtung dieser Pfeile betrachtet.
Die Figuren 1A, 1B, 1C und 1D sind bereits in Verbindung mit der Besprechung des bisherigen Standes der Technik beschrieben worden. Es sei jedoch kurz erwahnt, daß Figur 1A einen Motoransaugkrümmer zeigt, der aus einem einzelnen Ansaugkanal bzw. -lauf oder -strecke besteht, welche(r) an seinem unteren Ende geteilt ist, so daß er (sie) zwei Zwillingskanäle 12 und 14 bildet. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 16 ist am Scheidepunkt stromoberhalb der beiden Kanäle angeordnet. Die beiden Kanäle 12 und 14 führen zu einzelnen Einlaßöffnungen 18 und 20 im Zylinderkopf.
Figur 1B zeigt eine Konstruktion, in welcher sich der gemeinsame Einlaßkanal bzw. -lauf 10 bei 22 in zwei Zweigkanäle 24 und 26 teilt, wobei der Kanal 24 ein Abschalt- oder Steuerventil 28 aufweist. Weiter stromabwärts vereinigen sich die beiden Kanäle vorübergehend um eine Kraftstoffeinpritzdüse 30 herum, bevor sie wieder in ein Paar Zwillingskanäle 32 und 34 aufgeteilt werden.
Figur 1C zeigt eine der Figur 1B ähnliche Konstruktion, abgesehen davon, daß der Primärlufteinlaß über getrennte Kanäle 36 und 38 erfolgt. Im übrigen ist die Konstruktion dieselbe wie die in Verbindung mit der Figur 1B beschriebene.
Figur 1G zeigt einen Einzelkanal oder -lauf 40, der sich in zwei getrennte Kanäle 42 und 44 teilt, die separat mit den Einlaßöffnungen 46 und 48 verbunden sind. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 50 ist in dem einen Kanal 44 angeordnet, während ein Abschalt- oder Steuerventil 52 in dein anderen Kanal 42 angebracht ist.
Figur 2 zeigt im einzelnen die Konstruktion eines die Erfindung verkörpernden Zylinderkopfes und der umgebenden Teile. In diesem Falle enthält der Zylinderkopf 60 einen Ventiltrieb mit obenliegender Nockenwelle, wie er durch die Nockenwelle 62 und die daran befestigte Nocke 64 angedeutet ist. Ein Kipphebel 66 mit einer Nockenlaufrolle und mit einem Drehpunkt 68 steht einenends mit der Nocke 64 und andernends mit dem Ventilschaft 70 eines Einlaßventils 72 in Eingriff Das Ventil 72 kann hin- und hergleitend in die im allgemeinen im Zylinderkopf angeordnete Einlaßöffnung 18 hinein und aus dieser heraus bewegt werden (siehe Figur 2). Die Einlaßöffnung ist über einen unrunden Kanal 12 mit der Außenfläche des Zylinderkopfes verbunden, wie schematisch bei 78 angedeutet ist.
In dem Kanal 12 ist, unmittelbar angrenzend an die Einlaßöffnung 18, eine Bohrung 80 mit konstantem Durchmesser vorgesehen, die geradlinig in Längsrichtung und quer zu den Kanälen 12 und 14 durch den Zylinderkopf gebohrt ist. Diese fluchtet im vertikalen Sinne, insofern der Zylinderkopf den oberen Teil des Kopfes betrifft, mit dem äußeren Bereich, wo normalerweise die Zylinderkopf schrauben liegen, die jedoch in dieser Ausführung nicht dargestellt sind. Die Kopfschrauben, üblicherweise vier pro Zylinder, überspannen den Zylinder so nahe wie fertigungstechnisch möglich an dem Zylinder. Dadurch bleibt zwischen den Kopf schrauben und der Außenfläche des Zylinderkopfes ein bestimmter Raum, insbesondere bei schrägstehenden Einlaßventilen und Einlaßkanälen, wie hier dargestellt. Dieser Raum bleibt sonst ungenutzt, in diesem besonderen Falle jedoch dient er zur Unterbringung des Abschalt- bzw. Steuerventiles in der Bohrung 80.
Insbesondere ist, wie erwähnt, eine Zylinderbohrung 80 in Längsrichtung durch den Zylinderkopf gebohrt, gerade außerhalb der Zylinderkopfschrauben, wie oben beschrieben. Die Bohrung schneidet alle Einlaßkanäle, wie aus Figur 3 deutlicher hervorgeht, wobei die Kanalguerschnitte jeweils durch die gestrichelten Linien 12, 14 angedeutet sind. Der Durchmesser der Bohrung 80 ist etwas größer als die Höhe der Kanäle 12, 14. Die beiden Einlaßkanäle jedes Zylinders sind im Bereich der Bohrungsachse getrennt; sie schließen sich jedoch wie in Figur 1A angedeutet zusammen bzw. vereinigen sich stromoberhalb dieses Punktes, in diesem Falle also in einem Abstand von etwas mehr als der Hälfte des Bohrungsdurchmessers 80.
Figur 3 zeigt ein einteiliges Walzenventil 82, das in die Bohrung 80 eingesetzt ist. Das Ventil wird durch Druckgießen von Aluminium auf eine mittige Stahlwelle 84 hergestellt. Dieses Verfahren ergibt eine angemessene Drehsteifigkeit sowie ein gewisses Maß an seitlicher Flexibilität, die zur Vermeidung von Klemmern durch Wärmedehnung oder andere Verformungen der Bohrung 80 auftreten könnten. Das Ventil besteht aus der mittigen Ventilwelle 84, an welche eine Anzahl von druckgegossenen ringförmigen Scheiben 86, 88, 90 angegossen ist. Die Scheiben sind axial um die Breite der Einlaßkanäle 12 und 14 in Figur 1A von einander beabstandet, um die Verbindung zwischen den Kanälen und dem Außenbereich des Zylinderkopfes abzudichten. Der Schnitt 4A zeigt, daß das Walzenventil im Bereich des abschaltbaren bzw. zu steuernden oder zu blockierenden Kanals 12 einen Querschnitt 92 aufweist, der einer rechteckigen Drosselklappe gleicht. Das Abschalten bzw. Blockieren des Kanals erfolgt durch die Drehung des Walzenventils und der Drosselklappen um 90º. In der in Figur 2 dargestellten offenen Stellung liegt die Drosselklappe in einer Ebene mit der Strömungsrichtung und erlaubt den Durchgang von Luft und Kraftstoff. In der Schließstellung blokkiert das Ventil einen sehr großen Teil des Querschnittes und desaktiviert bzw. blockiert somit den Kanal.
Bezugnehmend auf Figur 1A, und unter der Annahme, daß Kraftstoff in beide Einlaßöffnungen 18 und 20 eingespritzt wird, ist die Drosselklappe in der Höhe etwas niedriger ausgebildet als der volle Durchmesser der Bohrung 80, so daß ein Leckpfad in dem Querschnitt 4A jeweils am Kopf und am Fuß des Ventils gebildet wird. Dieser Pfad gewährleistet die Einleitung von demjenigen Kraftstoff in den Zylinder, der in den geschlossenen bzw. desaktivierten Kanal 12 eingespritzt wurde. In dem zur Einlaßöffnung 20 führenden und in Figur 4G angedeuteten Kanal 14 befindet sich ein zylindrischer Abschnitt 94 mit geringem Durchmesser, wie ihn Figur 4G zeigt, der sich, wenn gewünscht, über die gesamte Breite des Kanals 14 erstrecken kann. Dieser Teil des Fließweges bleibt dann unbeeinflußt von der Drehung der Ventile 92. Alternativ dazu kann der Strömungsguerschnitt des Primärkanals 14 wenn gewünscht reduziert werden, wie es durch das Teilabsperrventil 96 in Schnittansicht 4H angedeutet ist. Die teilweise Sperrung des Strömungsquerschnittes in der Öffnung 20 bewirkt eine Erhöhung der Fließgeschwindigkeit der Luft und eine bessere Verwirbelung im Zylinder. Die Breite des Teilabsperrventils 96 in Kanal 14 bewirkt auch eine Steuerung der maximalen Verwirbelung. Eine allmähliche Reduzierung der Verwirbelung erreicht man durch eine allmähliche Öffnung des Ventils. Es ist somit angesichts der oben beschriebenen Konstruktion erkennbar, daß wenigstens ein Kanal 12 im wesentlichen versperrt werden kann, wobei jedoch eine geringe Leckage um den Kopf und den Fuß des Ventils herum verbleibt, um so den Luft- und Kraftstoffstrom in den Motor zu kontrollieren. Ebenso kann der Primärkanal 14 durch den Einsatz einer Teilabsperrklappe 96 wie dargestellt ganz offen bleiben oder teilweise versperrt werden.
Die Konstruktion des Walzenventils 82 ist derart, daß besondere Merkmale vorgesehen sind, um Ablagerungen in den Einlaßkanälen zu verarbeiten. Der Außendurchmesser des Walzenventils z.B. ist im Bereich der Scheibenabschnitte 86, 88 und 90 auf den vollen Durchmesser gedreht, um bei Drehung des Ventils die Führung in der Bohrung 80 zu gewährleisten. Die Scheibenabschnitte sind von konstanter Breite und ununterbrochenem Umfang, so daß sie die Ansammlung von Ablagerungen verhindern, die sonst die Drehung des Ventils behindern könnten. Die Drosselklappenabschnitte 92 und 96 des Ventils sind im Guß etwa 2 mm kleiner ausgelegt als der volle Nenndurchmesser. Dieses Merkmal schafft wie beschrieben und in Figur 4A dargestellt einen Leckpfad und läßt bis zu einem gewissen Grad Ablagerungen zu, ohne dabei die Bewegung des Ventils zu blockieren. Das ganze Ventil kann beschichtet sein, um die Reibung und die Haftung von Ablagerungen zu verringern. Die Beschichtung kann aus einem Material wie Polytetrafluorethylen oder einem anderen, dem Fachmann bekannten und in dieser Offenlegungsschrift vorgeschlagenen Werkstoff sein.
Die Erfahrung zeigt, daß die Dynamik der Luft- und Kraftstoffströmung die Ansammlung von Ablagerungen begrenzt, und daß je dicker die Ablagerung ist, diese um so weicher ist. Daher bleibt das Ventil dank des wie beschrieben vorgesehenen Spiels über die gesamte Lebensdauer des Motors betriebsfähig.
Wie weiter oben erwähnt, ist das walzenförmige Abschaltventil durch Druckguß hergestellt. Die beschriebene seitliche Flexibilität kann durch den Einsatz von Verstärkungsstäben 98 mit geringem Querschnitt erreicht werden, die zwischen den Scheiben eingegossen werden, um während der Bearbeitung die nötige Festigkeit zu erzielen. Nach Abschluß der Bearbeitung können die Stäbe abgesägt oder abgeschlagen werden. Diese Stäbe sind in Figur 4D dargestellt. Wenn gewünscht, können sie auch bei den Figuren 4A und 4B angewendet werden.
Zusammenfassend liegt der Vorteil dieses Walzenventils darin, daß es die Merkmale der Verbrennungsregulierung von geteilten Einlaßkanälen mit der Leistungscharakteristik und Kraftstoffausnutzung von herkömmlichen Zwillingskanälen verbindet. Die Herstellung des Systems ist einfacher als die eines herkömmlichen Abschaltventils, das aus zahlreichen Einzelteilen besteht und einen komplizierten Montagevorgang erfordert.
Die Nachteile herkömmlicher Desaktivierungs oder Absperrventile sind weiter oben bereits erwähnt worden. Zusätzlich haben bei einer V8-Motoranordnung z.B. die meisten heutigen Vierventilzylinderköpfe zur Zylinderbohrung schrägstehende Ventile, statt vertikaler Ventile. Jeder Versuch, ein herkömmliches Drosselklappenventil in diesem Zylinderkopf zu verwenden, würde eine separate Bearbeitung der einzelnen Einlaßkanäle erfordern, derart, daß diesen eine zylindrische Form verliehen wird, so daß sie den Einbau eines kreisförmigen Drosselklappenventils erlauben. Außerdem würde dies jeweils eine individuelle Befestigung jeder Drosselklappe an einer eigenen Welle erfordern, die Verbindung aller Wellen untereinander sowie mit einer Art Kurbeltrieb, die Erzeugung einer vertikalen Bohrung für die Welle von unten in den Zylinderkopf, da der Ventiltrieb bereits den Raum über dem Kopf ausfüllt, und die Sicherstellung, daß sich die Welle und das Betätigungs gestänge nicht durch einen Ölraum erstrecken, durch den Öl in den Einlaßkanal eindringen könnte. Bei einem V8-Motor, bei dem der Ansaugkrümmer in dem Tal zwischen den Zylinderblöcken liegt, müßte die Welle von der Unterseite der Zylinderköpfe her eingebaut werden, die jedoch bei dieser Art von Motor nicht leicht zugänglich ist, und die Montage des Abschaltventils und der einzelnen Einspritzdüsen und anderen Komponenten wäre recht schwierig.
Aufgrund all dieser Nachteile sind die Motorbauer gezwungen, an die Außenseite der Zylinderköpfe zu gehen, und einen Adapter bzw. ein Distanzstück vorzusehen, wie es in einigen Referenzschriften zum bisherigen Stand der Technik offenbart wird, um die Ventile und das nötige Koppelgestänge unterzubringen. Dadurch erhöhen sich der Aufwand und die Kosten.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Walzenventils dagegen sind, unter anderem: sein einfacher Aufbau und seine einfache Funktion, d.h. seine einteilige, schaufelartige Ausbildung mit gänzlich einstückig angeformten Führungs- und Dichtscheiben; die Fähigkeit, den Grad der Strömungsunterbrechung in dem Kanal durch entsprechende Anpassung der Größe der Ventilklappe zu verändern; die Anordnung des Ventils im Zylinderkopf in einem normalerweise von keinem anderen Teil beanspruchten Raum, so daß der Zylinderkopf in ganz normaler Weise mit Zwillingskanal-Ansaugkrümmern verbunden werden kann; und die Möglichkeit, das Ventil in eine Bohrung mit konstantem Durchmesser im Zylinderkopf sehr nahe an den Einlaßöffnungen einzusetzen, ohne dabei mit anderen Teilen in Konflikt zu geraten.

Claims

1. Chargeneinlaßsystem für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine, wobei besagtes System einen Zylinderkopf (60) aufweist, mit einem Paar nebeneinander angeordneten Einlaßöffnungen (18, 20) für jeden der Zylinder, einem mit besagtem Zylinderkopf (60) verbundenen Ansaugkrümmer, wobei besagter Ansaugkrümmer einen einzelnen, sich in Richtung des Zylinderkopfes erstreckenden Luftleitkanal (10) aufweist, mit einem sich gabelnden Teil innerhalb des Zylinderkopfes, zur Bildung eines Paares getrennter Einlaßluftleitkanäle (12, 14), welche den Hauptkanal (10) mit dem Paar Einlaßöffnungen (18, 20) zwillingsartig verbinden, wobei der Hauptkanal Kraftstoffeinspritzmittel (16) aufweist, die axial stromaufwärts des gegabelten Teiles angeordnet sind, zum Einspritzen von Kraftstoff in das Paar Einlaßkanäle (12, 14), dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Bohrung (80) quer zu den Einlaßkanälen (12, 14) und diese schneidend durch den Kopf erstreckt, und sich ein einteiliges walzenartiges Ventilglied (82) längs durch die Bohrung erstreckt, wobei das Ventilglied Drosselklappenelemente (92, 96) aufweist, die zur Regulierung des Chargenstromes in die Einlaßöffnungen selektiv in den Einlaßkanälen (12, 14) angeordnet sind und zwischen den Kanal öffnenden und den Kanal verschließenden Stellungen verschwenkt werden können.

2. Chargeneinlaßsystem nach Anspruch 1, worin die Bohrung (80) und das Ventilglied (82) unmittelbar benachbart zu den Einlaßöffnungen (18, 20) liegen.

3. Chargeneinlaßsystem nach Anspruch 1 oder 2, worin der gegabelte Abschnitt in einem Abstand stromoberhalb der Ventilbohrung (80) beginnt, der etwas größer ist als der Radius der Bohrung.

4. Chargeneinlaßsystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, in welchem die Bohrung (80) einen kreisrunden Querschnitt und konstanten Durchmesser hat, wobei wenigstens ein erstes (92) der beiden Drosselklappenelemente (92, 96) für einen der Kanäle (12, 14) eine im wesentlichen rechteckige flache Drosselklappe mit einem etwas unter dem Durchmesser der Bohrung liegenden Höhenmaß ist, die einen die Drosselklappe umgehenden Leckpfad für die Charge schafft, wenn die Drosselklappe (92) in eine den einen Kanal (12) verschließende Stellung verschwenkt wird.

5. Chargeneinlaßsystem nach Anspruch 4, worin die erste Drosselklappe (92) eine etwas unter dem Durchmesser der Bohrung (80) liegende Höhe aufweist, die einen die erste Drosselklappe (92) umgehenden Leckpfad mit geringer lichter Weite für die Charge schafft, zum Einleiten von in den Kanal (12) eingespritztem Kraftstoff in den Motor.

6. Chargeneinlaßsystem nach Anspruch 4 oder 5, in welchem ein zweites (96) der Drosselklappenelemente (92, 96) eine zweite flache Drosselklappe (96) für den anderen (14) der beiden Kanäle (12, 14) ist, wobei sich die zweite Klappe (96) quer zu dem besagten anderen Kanal (14) erstreckt und nur teilweise in diesen hineinragt, zur teilweisen Versperrung des anderen Kanals (14) wenn die zweite Drosselklappe (96) in die den anderen Kanal (14) verschließende Stellung verschwenkt wird.

7. Chargeneinlaßsystem nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem die Drosselventilelemente (92, 96) einteilig an einer einzelnen Welle (84) angeformt sind, die sich über die Länge der Bohrung (80) erstreckt, wobei das Ventilglied (82) ganzheitlich gleitend in der Bohrung aufgenommen wird.

8. Ghargeneinlaßsystem nach Anspruch 6, in welchem das Ventilglied (82) eine Anzahl axial von einander beabstandeter, in die Bohrung (80) eingepaßter Scheibenabschnitte (86, 88, 90) mit konstantem Durchmesser aufweist, die die flachen Drosselklappen (92, 98) von einander trennen und die Bohrungsenden verschließen, so daß sie die Kanäle (12, 14) gegen Überströmen zwischen diesen beiden abdichten, wobei jeder Scheibenabschnitt (86, 88, 90) einen strömungsabdichtenden Durchmesser aufweist, der im wesentlichen demjenigen der Bohrung gleich ist und nur ein Spiel aufweist, das ausreicht, die Drehung des Venitlgliedes zu erlauben, wodurch die Scheibenabschnitte (86, 88, 90) als Führungen für die Drehung des Ventilgliedes wirken, wobei die Scheibenabschnitte (86, 88, 90) und die flachen Drosselklappen (92, 96) einteilig an einer einzelnen Welle (84) angeformt sind, die sich über die Länge der Bohrung (80) erstreckt.

9. Chargenleinlaßsystem nach Ansrpuch 8, worin die Scheibenabschnitte (86, 88, 90) eine konstante Breite und ununterbrochene Umfangsausdehnung aufweisen.

10. Ghargeneinlaßsystem nach Anspruch 8 oder 9, worin die Welle (84) aus Stahl besteht und die Scheibenabschnitte (86, 88, 90) sowie die flachen Drosselklappen (92, 96) aus im Druckguß an der Welle (84) angegossenem Aluminium bestehen, woraus sich Verdrehfestigkeit und seitliche Flexibilität ergibt, so daß es nicht zum Klemmen des Ventilgliedes durch Verzug der Bohrung durch Wärmedehnung oder andere Verformungen kommt.