Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Bei einem sogenannten Turbulenzsystem wird über einen Nebenkanal der Brennkraftmaschine Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zugeführt. Dies dient zur Verbesserung der Gemischbildung. Es ist erforderlich, die durch den Nebenkanal strömende Luft zu steuern.
Bei der vorgeschlagenen Gasführungsanlage wird der durch den Drosselklappenkanal (34c) strömende Hauptkanalgasstrom (31) durch eine Drosselklappe (40) und der durch den Nebenkanal (12) strömende Nebenkanalgasstrom (32) durch ein Nebenkanalsteuerorgan (44, 46) gesteuert, wobei die Drosselklappe (40) und das Nebenkanalsteuerorgan (44, 46) gemeinsam mit dem einen Stellantrieb (42) verstellbar sind.
Die Gasführungsanlage ist insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen vorgesehen.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

[0002] Bei Brennkraftmaschinen wird üblicherweise über einen Hauptkanal ein Hauptkanalgasstrom dem Brennraum bzw. den Brennräumen zugeführt. Der Hauptkanal hat einen relativ großen Querschnitt, damit bei Bedarf ein großer Hauptkanalgasstrom ohne zu große Strömungsverluste dem Brennraum bzw. den Brennräumen zugeführt werden kann. Im Verlauf des Hauptkanals gibt es ein verstellbares Hauptkanaldrosselorgan, mit dem der Hauptkanalgasstrom gesteuert wird. Das Hauptkanaldrosselorgan wird mit Hilfe eines Stellantriebs verstellt. Das Hauptkanaldrosselorgan ist üblicherweise eine Drosselklappe. Der Hauptkanalgasstrom ist strömende Luft, dem je nach Art der Brennkraftmaschine im Verlauf des Hauptkanals bis zu den Einlaßventilen jedes Brennraumes Kraftstoff zugeführt wird oder der Kraftstoff wird direkt in den Brennraum bzw. in die Brennräume eingespritzt.

[0003] Weil der Querschnitt des Hauptkanals relativ groß ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit des in den Brennraum bzw. in die Brennräume einströmenden Hauptkanalgasstroms bei bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ziemlich klein. Weil dies insbesondere im Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine zu Problemen bei der Gemischbildung und damit beim Verbrennungsverlauf im Brennraum führen kann, wird über einen Nebenkanal ein Nebenkanalgasstrom in den Brennraum bzw. in die Brennräume zugeführt. Weil der Querschnitt des Nebenkanals ziemlich klein ist, hat der Nebenkanalgasstrom in dem Nebenkanal auch bei relativ kleinem Nebenkanalgasstrom eine große Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Einlaßkanals in den Brennraum, wodurch sich die Gemischbildung und damit der Verbrennungsverlauf im Brennraum bzw. in den Brennräumen verbessert.

[0004] Um den Nebenkanalgasstrom in dem Nebenkanal zu steuern, ist im Verlauf des Nebenkanals ein spezielles Nebenkanalsteuerorgan vorgesehen. Bei bisher bekannten Ausführungen werden das Hauptkanaldrosselorgan und das Nebenkanalsteuerorgan mit Hilfe je eines eigenen Stellantriebs verstellt. Der weitere Stellantrieb für das Nebenkanalsteuerorgan erfordert insgesamt einen erheblichen Aufwand, und die daraus sich ergebenden Mehrkosten bei der Herstellung der Gasführungsanlage sind von erheblichem Nachteil.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die erfindungsgemaß ausgeführte Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Herstellungsaufwand wesentlich reduziert ist.

[0006] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine möglich.

Zeichnung

[0007] Bevorzugt ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäß ausgeführten Gasführungsanlage und die Figuren 2 und 3 verschiedene Einzelheiten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0008] Die erfindungsgemäß ausgeführte Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine kann bei jeder Brennkraftmaschine angewendet werden, bei der einem Brennraum über einen Hauptkanal ein Hauptkanalgasstrom und über einen Nebenkanal ein Nebenkanalgasstrom zugeführt werden soll. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise nur einen Brennraum haben. Die Brennkraftmaschine kann aber auch mehrere Brennräume umfassen. Der Hauptkanal kann beispielsweise vor Erreichen der Brennräume in mehrere Einzelkanäle aufgeteilt werden. Der Hauptkanal mit dem verstellbaren Hauptkanaldrosselorgan kann so ausgeführt sein, daß das verstellbare Hauptkanaldrosselorgan den Gasstrom für alle Brennräume der Brennkraftmaschine steuert. Die Gasführungsanlage kann aber auch so ausgeführt sein, daß beispielsweise jedem Brennraum der Brennkraftmaschine ein separater Hauptkanal mit einem separaten Hauptkanaldrosselorgan zugeordnet ist. Mindestens eines dieser Hauptkanaldrosselorgane dient dann auch zum Verstellen des Nebenkanalgasstroms in dem Nebenkanal. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß jedes der verstellbaren Hauptkanaldrosselorgane auch zum Steuern des Nebenkanalgasstroms in dem Nebenkanal dient.

[0009] Bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird aus Vereinfachungsgründen angenommen, daß die Brennkraftmaschine vier Brennräume hat und der Stellantrieb den Hauptkanalgasstrom und den Nebenkanalgasstrom für die vier Brennräume steuert.

[0010] Die Figur 1 zeigt in symbolhafter Form ein bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel.

[0011] Die Figur 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 2 und eine zu der Brennkraftmaschine 2 gehörende Gasführungsanlage. Innerhalb der Brennkraftmaschine 2 gibt es einen ersten Brennraum 6, einen zweiten Brennraum 6', einen dritten Brennraum 6'' und einen vierten Brennraum 6'''. Die Gasführungsanlage umfaßt einen Hauptkanal 8, ein Hauptkanaldrosselorgan 10 und einen Nebenkanal 12. Der Hauptkanal 8 umfaßt eine Kanaleinlaßseite 14, das Hauptkanaldrosselorgan 10, eine Verbindung 15 und einen Sammler 16. In Strömungsrichtung betrachtet kommen die genannten Teile des Hauptkanals 8 in der Reihenfolge ihrer Nennung. Aus dem Sammler 16 zweigen parallel zueinander ein erster Einzelkanal 18, ein zweiter Einzelkanal 18', ein dritter Einzelkanal 18'' und ein vierter Einzelkanal 18''' ab. Die Einzelkanäle 18, 18', 18'', 18''' sind beispielsweise als Schwingrohre ausgebildet, um bei der Brennkraftmaschine 2 die Abgabe einer möglichst großen Vollastleistung erreichen zu können.

[0012] An den Übergängen der Einzelkanäle 18, 18', 18'', 18''' in die Brennräume 6, 6', 6'', 6''' gibt es in bekannter Weise Einlaßventile, die in der Zeichnung der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind. Im Verlauf des Hauptkanals 8 der Gasführungsanlage gibt es beispielsweise ein Kraftstoffeinspritzventil oder mehrere Kraftstoffeinspritzventile für den Kraftstoff. In der Zeichnung ist, ebenfalls der besseren Übersichtlichkeit wegen, kein Einspritzventil dargestellt. Die Brennkraftmaschine 2 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß am Ende jedes der Einzelkanäle 18, 18', 18'', 18''' je ein Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, das den Kraftstoff entweder vor dem Einlaßventil in die Einzelkanäle 18, 18', 18'', 18''' oder hinter den Einlaßventilen direkt in die Brennräume 6, 6', 6'', 6''' einspritzt. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 36 08 522 A1 zeigt eine Ausführung, bei der die Kraftstoffeinspritzventile den Kraftstoff vor den Einlaßventilen in die Einzelkanäle des Hauptkanals spritzen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 00 449 A1 und die englische Veröffentlichung GB 2 274 138 A zeigen jeweils eine Brennkraftmaschine, bei der die Kraftstoffeinspritzventile den Kraftstoff direkt in die Brennräume spritzen. Es ist aber auch denkbar, daß sich im Bereich der Kanaleinlaßseite 14 vor dem Hauptkanaldrosselorgan 10 ein Kraftstoffeinspritzventil befindet.

[0013] Bei dem bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiel umfaßt der Nebenkanal 12 einen Nebenkanaleinlaß 20, eine Nebenkanalführung 22, einen sogenannten Turbulenzsammler 24, eine erste Turbulenzluftzuführung 26, eine zweite Turbulenzluftzuführung 26', eine dritte Turbulenzluftzuführung 26'' und eine vierte Turbulenzluftzuführung 26'''. Der Nebenkanal 12 zweigt im Bereich des Hauptkanaldrosselorgans 10 aus dem Hauptkanal 8 ab. Der Nebenkanal 12 beginnt mit dem Nebenkanaleinlaß 20.

[0014] Durch die Gasführungsanlage strömt ein Gasstrom 30. Der Gasstrom 30 ist in der Zeichnung mit einem mit dem Bezugszeichen 30 versehenen Pfeil symbolhaft dargestellt. Bei dem Gasstrom 30 handelt es sich normalerweise um strömende Luft. Der Gasstrom 30 kann aber auch ein Kraftstoff-Luft-Gemisch sein, je nach dem, ob man den Gasstrom vor oder hinter dem Kraftstoffeinspritzventil betrachtet, wo der strömenden Luft Kraftstoff zugegeben wird. Beispielsweise im Bereich des Hauptkanaldrosselorgans 10 teilt sich der Gasstrom 30 in einen Hauptkanalgasstrom 31 und in einen Nebenkanalgasstrom 32. Der Hauptkanalgasstrom 31 strömt durch die Verbindung 15, durch den Sammler 16 und durch die Einzelkanäle 18, 18', 18'', 18''' in die Brennräume 6, 6', 6'', 6'''. Der Nebenkanalgasstrom 32 strömt aus dem Hauptkanal 8 durch den Nebenkanaleinlaß 20, dann durch die Nebenkanalführung 22, durch den Turbulenzsammler 24 und durch die Turbulenzluftzufühungen 26, 26', 26'', 26''', wo der Nebenkanalgasstrom 32 vorzugsweise direkt auf das Einlaßventil bzw. auf die Einlaßventile der Brennräume 6, 6', 6'', 6''' gerichtet ist. Weil, abgesehen von relativ kleinem Hauptkanalgasstrom 30 im Leerlaufbereich und im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine 2, der Nebenkanalgasstrom 32 wesentlich kleiner ist als der Hauptkanalgasstrom 31, ist der Pfeil 32 dünner dargestellt als der Pfeil 31.

[0015] Das symbolhaft dargestellte Hauptkanaldrosselorgan 10 umfaßt vorzugsweise einen Drosselklappenstutzen 34 mit einer Drosselklappenwelle 38 und einer Drosselklappe 40. Der Drosselklappenstutzen 34 hat eine rohrförmige Wandung 36 und an der Innenseite der Wandung 36 einen Drosselklappenkanal 34c. In dem Drosselklappenkanal 34c befindet sich die in der Figur 1 symbolhaft dargestellte, mit Hilfe der Drosselklappenwelle 38 schwenkbar gelagerte Drosselklappe 40. Die Drosselklappenwelle 38 ist in der Wandung 36 des Drosselklappenstutzens 34 drehbar gelagert. Die Drosselklappe 40 ist mit einem ebenfalls symbolhaft dargestellten, mechanisch und/oder elektrisch arbeitenden Stellantrieb 42 verstellbar. Der Stellantrieb 42 umfaßt beispielsweise einen Elektromotor, mit dem über ein in der Figur 1 nicht dargestelltes Getriebe die Drosselklappenwelle 38 und die an der Drosselklappenwelle 38 befestigte Drosselklappe 40 verstellt werden können. Der Stellantrieb 42 kann aber auch beispielsweise in Form eines ein Gaspedal mit der Drosselklappenwelle 38 verbindenden Bowdenzugs ausgebildet sein.

[0016] Der Stellantrieb 42 kann die Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10 so verstellen, daß der freie Querschnitt für den Hauptkanalgasstrom 31 vollständig oder nahezu vollständig verschlossen ist. Die Drosselklappe 40 kann aber auch so verstellt sein, daß die Luft bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch weitgehend ungedrosselt durch den Drosselklappenkanal 34c des Drosselklappenstutzens 34 in den Sammler 16 strömen kann. Durch Verstellen der Drosselklappe 40 kann der durch den Hauptkanal 8 strömende Hauptkanalgasstrom 31 gesteuert werden.

[0017] Ein Nebenkanalsteuerorgan 44 ist an den Drosselklappenstutzen 34 angeflanscht bzw. in den Drosselklappenstutzen 34 integriert. Das in der Figur 1 symbolhaft dargestellte Nebenkanalsteuerorgan 44 hat ein durch einen Pfeil symbolhaft dargestelltes, verstellbares Ventilglied 46. Der Stellantrieb 42 dient zum Verstellen der Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10. Über eine Koppeleinrichtung 50 kann der Stellantrieb 42 auch das verstellbare Ventilglied 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 verstellen. Mit der Verstellung des Ventilglieds 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 kann der durch den Nebenkanal 12 strömende Nebenkanalgasstrom 32 gesteuert werden.

[0018] Auf der Kanaleinlaßseite 14, mit anderen Worten, stromaufwärts vor dem Drosselklappenstutzen 34, befindet sich normalerweise ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Luftfilter, mit dem der zur Brennkraftmaschine 2 strömende Gasstrom 30 gefiltert wird. Damit keine ungefilterte Luft zur Brennkraftmaschine 2 gelangen kann bzw. damit für den Nebenkanal 12 nicht zusätzlich ein weiteres Luftfilter erforderlich ist, wird vorgeschlagen, den Nebenkanal 12 stromabwärts hinter dem Luftfilter auf der Kanaleinlaßseite 14 aus dem Hauptkanal 8 abzuzweigen. Damit die Drosselklappe 40 nicht zusätzlich den Nebenkanalgasstrom 32 drosselt, wird vorgeschlagen, den Nebenkanaleinlaß 20 stromaufwärts vor der Drosselklappe 40 vorzusehen, so daß der Nebenkanal 12 stromaufwärts vor der Drosselklappe 40 aus dem Hauptkanal 8 abzweigt. Zum Erreichen einer möglichst günstigen Bauform wird vorgeschlagen, daß der Nebenkanal 12 stromaufwärts kurz vor der Drosselklappe 40 bzw. im Bereich der Drosselklappe 40 aus dem Drosselklappenstutzen 34 abzweigt.

[0019] Die Figuren 2 und 3 zeigen mit geändertem Maßstab ein abgewandelt ausgeführtes, besonders vorteilhaftes, bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen hier im wesentlichen nur der Bereich des Drosselklappenstutzens 34 wiedergegeben ist. Die in der Figur 2 dargestellte Schnittebene ist in der Figur 3 mit II - II angedeutet. In der Figur 3 sind verschiedene Bereiche geschnitten dargestellt, deren Schnittebene und Blickrichtung in der Figur 2 mit III - III angedeutet sind.

[0020] In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen. Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar.

[0021] Die Drosselklappenwelle 38 verläuft quer durch den Drosselklappenkanal 34c (Fig. 3) und ist mit Hilfe eines ersten Lagers 51 und mit Hilfe eines zweiten Lagers 52 in der Wandung 36 des Drosselklappenstutzens 34 schwenkbar gelagert.

[0022] Der Stellantrieb 42 (Fig. 3) besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem im Drosselklappenstutzen 34 fest eingebauten Elektromotor. Der Elektromotor treibt ein Zwischenrad 54. Das Zwischenrad 54 kämmt mit einem Treibrad 56, wobei das Treibrad 56 auf der Seite des ersten Lagers 51 fest mit der Drosselklappenwelle 38 verbunden ist. Auf der Seite des zweiten Lagers 52 ist an die Drosselklappenwelle 38 ein Hebel 58 fest angeformt. Der Hebel 58 kann das Ventilglied 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 verstellen. Bei dem bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiel umfaßt die das Nebenkanalsteuerorgan 44 an die Bewegung der Drosselklappe 40 bzw. an die Stellbewegung des Stellantriebs 42 koppelnde Koppeleinrichtung 50 das Zwischenrad 54, das Treibrad 56, die Drosselklappenwelle 38, den Hebel 58 und das Ventilglied 46.

[0023] Das Nebenkanalsteuerorgan 44 hat ein mit dem Drosselklappenstutzen 34 verbundenes Gehäuse 44a. Das Gehäuse 44a ist an den Drosselklappenstutzen 34a angeschraubt oder wird vorzugsweise zusammen mit dem Drosselklappenstutzen 34 einstückig aus Metall oder Kunststoff gegossen. Im Gehäuse 44a gibt es ein Lager 44b und ein Lager 44c, in denen das Ventilglied 46 längsverschiebbar gelagert ist. Am Gehäuse 44a ist ein Ventilsitz 44d vorgesehen. Das Ventilglied 46 umfaßt eine Führungsstange 46a, einen Schließkörper 46b und einen Anschlag 46c. Die Führungsstange 46a ist über die Lager 44b, 44c im Gehäuse 44a gelagert.

[0024] Je nach Stellung der Drosselklappe 40 liegt das dem Hebel 58 zugewandte Ende der Führungsstange 46a am Hebel 58 an, wobei der Berührpunkt bzw. die Berührflache zwischen der Führungsstange 46a und dem Hebel 58 zur Drehachse der Drosselklappenwelle 38 radial beabstandet ist.

[0025] Je nach Stellung des Ventilglieds 46 liegt der Schließkörper 46b am Ventilsitz 44d an bzw. hat vom Ventilsitz 44d abgehoben, wobei der Stellantrieb 42 über die Koppeleinrichtung 50 die Stellung des Ventilglieds 46 bestimmt, sofern nicht der Anschlag 46c das Bewegungsende des Ventilglieds 46 bestimmt. Eine sich am Gehäuse 44a abstützende Ventilfeder 60 wirkt auf das Ventilglied 46 mit dem Bestreben, den Schließkörper 46b vom Ventilsitz 44d abzuheben, bis der Anschlag 46c am Gehäuse 44a zur Anlage kommt. Die Ventilfeder 60 koppelt das Ventilglied 46 an die Bewegung der Drosselklappe 40, bis zum Anliegen des Anschlags 46c am Gehäuse 44a.

[0026] Eine sich an der Wandung 36 des Drosselklappenstutzens 34 abstützende Rückstellfeder 62 wirkt über das Treibrad 56, über die Drosselklappenwelle 38 auf die Drosselklappe 40 mit dem Bestreben, die Drosselklappe 40 in Schließrichtung zu betätigen. Die Schließrichtung entspricht, bei Betrachtung der Figur 2, einer Drehung der Drosselklappenwelle 38 im Uhrzeigersinn. Wenn der Elektromotor des Stellantriebs 42 nicht bestromt ist, das heißt, bei nicht arbeitendem Stellantrieb 42, hat die Ventilfeder 60 das Ventilglied 46 so weit in Öffnungsrichtung betätigt, bis der Anschlag 46c am Gehäuse 44a zur Anlage kommt, und die Rückstellfeder 62 hat die Drosselklappe 40 so weit in Schließrichtung betätigt, bis der Hebel 58 an der Führungsstange 46a des Ventilglieds 46 zur Anlage gekommen ist. Diese soeben beschriebene Position wird nachfolgend als Ruheposition des Ventilglieds 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 und der Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10 bezeichnet. Die Kraft der Ventilfeder 60 ist auf die Kraft bzw. auf das Drehmoment der Rückstellfeder 62 so abgestimmt, daß bei nicht arbeitendem Stellantrieb 42 das Ventilglied 46 und die Drosselklappe 40 in der Ruheposition sicher gehalten werden. Die Figur 2 zeigt das Ventilglied 46 und die Drosselklappenwelle 38 mit dem Hebel 58 und der Drosselklappe 40 in der Ruheposition. In der Ruheposition des Ventilglieds 46 und der Drosselklappe 40 kann von dem Gasstrom 30 (Fig. 2) an dem Nebenkanaleinlaß 20 der Nebenkanalgasstrom 32 abzweigen und durch die Nebenkanalführung 22 zur Brennkraftmaschine 2 strömen.

[0027] Die Kraft bzw. das Drehmoment der Rückstellfeder 62 ist so ausreichend dimensioniert, daß die Drosselklappe 40 bei nicht arbeitendem Stellantrieb 42 unter Überwindung auftretender Reibungskräfte sowie auf die Drosselklappe 40 wirkender Strömungskräfte bis in die Ruheposition verstellt wird. Die Kraft bzw. das Drehmoment der Ventilfeder 60 ist so dimensioniert, daß bei Ausfall des Stellantriebs 62 die Ventilfeder 60 das Ventilglied 46 zusammen mit der Drosselklappe 40 unter Überwindung auftretender Reibungs- und Strömungskräfte sowie unter Überwindung der durch die Rückstellfeder 62 hervorgerufenen, entgegengerichteten Kraft bzw. des durch die Rückstellfeder 62 hervorgerufenen, entgegengerichteten Drehmoments bis zu der über den Anschlag 46c bestimmten Ruheposition stellt. Bei nicht arbeitendem Stellantrieb 42 wird dadurch die Ruheposition des Hauptkanaldrosselorgans 10 und des Nebenkanalsteuerorgans 44 bestimmt. Mit Hilfe des Stellantriebs 42 kann jedoch, ausgehend von der Ruheposition, die Drosselklappe 40 zusammen mit dem Ventilglied 46 weiter in Schließrichtung verstellt werden, bis das Ventilglied 46 am Gehäuse 44a anliegt. Und der Stellantrieb 42 kann, ausgehend von der Ruheposition, die Drosselklappe 40 in Öffnungsrichtung verstellen, wobei dabei der Hebel 58 vom Ventilglied 46 abhebt. Die Ventilfeder 60 hält das Ventilglied 46 in der über den Anschlag 46c bestimmten Ruheposition, wobei der Stellantrieb 42 diese Position in Schließrichtung überwinden kann, wobei dabei das Ventilglied 46 federnd nachgibt. So betrachtet, bildet das Ventilglied 46 einen federnden, elastisch nachgebenden Anschlag für die Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10.

[0028] Beim ausgewählten Ausführungsbeispiel ist der Drosselklappenkanal 34c nicht durchgehend geradlinig zylindrisch, sondern im Bereich der Drosselklappe 40 kalottenförmig gestaltet. Der Drosselklappenkanal 34c weist im Bereich der Drosselklappe 40 eine Kalotte 64 (Fig. 2) auf. Die Kalotte 64 ist so geformt, daß, wenn sich die Drosselklappe 40 in der Ruheposition befindet, durch den Hauptkanal 8 der Hauptkanalgasstrom 31 mit der gewünschten Größe strömt. Die Kalotte 64 kann so geformt sein, daß in der Ruheposition der Nebenkanalgasstrom 32 größer ist als der Hauptkanalgasstrom 31. Im Extremfall ist der Hauptkanalgasstrom 31 in der Ruheposition Null bzw. nahe Null.

[0029] Durch entsprechende Formgebung der Kalotte 64 kann erreicht werden, daß sich ein bestimmtes Verhältnis zwischen dem Drehwinkel der Drosselklappe 40 und dem freien Öffnungsquerschnitt des Hauptkanals 8 ergibt. Damit im Bereich kleiner Öffnungswinkel ein feinfühliges Verstellen des freien Öffnungsquerschnitts des Hauptkanals 8 erreicht wird, wird vorgeschlagen, die Kalotte 64 so zu formen, daß sich der Drosselklappenkanal 34c im Bereich kleiner Drehwinkel dem Außenumfang der Drosselklappe 40 weitgehend anschmiegt.

[0030] Ausgehend von der in der Figur 2 dargestellten Ruheposition kann der Stellantrieb 42 die Drosselklappe 40 in Öffnungsrichtung verstellen, was bei der in der Figur 2 dargestellten Blickrichtung eine Drehung der Drosselklappe 40 entgegen dem Uhrzeigersinn bedeutet. Dabei hebt der Hebel 58 von dem Ventilglied 46 ab, und das Ventilglied 46 bleibt in der über den Anschlag 46c festlegbaren Ruheposition, in der die Nebenkanalführung 22 geöffnet ist. Der Stellantrieb 42 kann die Drosselklappe 40 so weit schwenken, bis der Hauptkanal 8 vollständig geöffnet ist.

[0031] Ausgehend von der in der Figur 2 dargestellten Ruheposition kann der Stellantrieb 42 (Fig. 3) die Drosselklappenwelle 38 auch im Uhrzeigersinn verdrehen. Dabei verstellt der Stellantrieb 42 über die zur Koppeleinrichtung 50 gehörende Drosselklappenwelle 38 und über den Hebel 58 das Ventilglied 46 gegen den Ventilsitz 44d, bis die Nebenkanalführung 22 vollständig geschlossen ist. Bei Bedarf kann beispielsweise im Schließkörper 46b des Ventilglieds 46 oder im Gehäuse 44a eine einen Restquerschnitt 22a bildende Bohrung vorgesehen sein. Der Restquerschnitt 22a sorgt dafür, daß eine Mindestmenge an Gas durch die Nebenkanalführung 22 strömen kann.

[0032] Wenn der Schließkörper 46b am Ventilsitz 44d anliegt, dann befinden sich das Ventilglied 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 und die Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10 in einer Position, die nachfolgend als Schließstellung bezeichnet wird. Durch das Ventilglied 46 wird für die Drosselklappe 40 der die Schließstellung bestimmende Anschlag gebildet, so daß für die Drosselklappe 40 kein die Schließstellung bestimmender anderweitiger Anschlag vorgesehen werden muß. In der Schließstellung befindet sich die Drosselklappe 40 beispielsweise quer zum Drosselklappenkanal 34c, und der Hauptkanal 8 ist vollständig bzw. nahezu vollständig geschlossen.

[0033] Mit der Koppeleinrichtung 50 wird erreicht, daß mit dem einen gemeinsamen Stellantrieb 42 sowohl das Hauptkanaldrosselorgan 10 als auch das Nebenkanalsteuerorgan 44 verstellt werden können. Dazu wird kein zweiter Stellantrieb benötigt. Beim ausgewählten Ausführungsbeispiel sind in einem Verstellbereich die Drosselklappe 40 des Hauptkanaldrosselorgans 10 und das Ventilglied 46 des Nebenkanalsteuerorgans 44 über die Koppeleinrichtung 50 aneinander gekoppelt, und in einem anderen Verstellbereich wird die Drosselklappe 40 ohne das Ventilglied 46 verstellt. Beim speziell ausgewählten Ausführungsbeispiel werden zwischen der Ruheposition und der Schließposition die Drosselklappe 40 und das Ventilglied 46 gemeinsam verstellt, und zwischen der Ruheposition und der Position, in der der Hauptkanal 8 voll geöffnet ist, wird nur die Drosselklappe 40 verstellt, während das Ventilglied 46 mit dem Anschlag 46c am Gehäuse 44a anliegt.

[0034] Betrachtet man, ausgehend von der Schließstellung, die Bewegung des Ventilglieds 46 und der Drosselklappe 40, dann wird bei Betätigung in Öffnungsrichtung, was gemäß Figur 2 eine Verdrehung der Drosselklappenwelle 38 entgegen dem Uhrzeigersinn bedeutet, zunächst der Nebenkanal 12 relativ stark geöffnet, und der Hauptkanal 8 öffnet sich zunächst relativ wenig, so daß im Bereich der Schließstellung der Nebenkanalgasstrom 32 größer bzw. wesentlich größer als der Hauptkanalgasstrom 31 ist. Eine Abstimmung zwischen dem Hauptkanalgasstrom 31 und dem Nebenkanalgasstrom 32 ist durch entsprechende Formgebung der Kalotte 64 leicht möglich. Bei weiterer Betätigung des Ventilglieds 46 und der Drosselklappe 40 öffnet sich zunächst zunehmend der Nebenkanal 12 bis zu einem Maximum. Gleichzeitig wird, je nach Formgebung der Kalotte 64, auch der Hauptkanal 8 geöffnet. Bei weiterer Betätigung der Drosselklappenwelle 38 in Öffnungsrichtung begrenzt dann der Anschlag 46c eine weitere Öffnung des Nebenkanals 12. Wird dann die Drosselklappe 40 weiter in Öffnungsrichtung geschwenkt, was gemäß Figur 2 einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn bedeutet, dann hebt der Hebel 58 vom Ventilglied 46 ab.

[0035] Die Ruheposition, in der der Nebenkanal 12 und gegebenenfalls auch der Hauptkanal 8 mehr oder weniger geöffnet sind, kann so festgelegt werden, daß dabei der Gasstrom 30 insgesamt so groß ist, daß ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine 2 möglich ist. Der Notbetrieb kann beispielsweise so gewählt werden, daß das Fahrzeug noch bis zu einer Werkstatt bewegt werden kann. Auch wenn das Fahrzeug abgestellt ist, befindet sich die Drosselklappe 40 in der Ruheposition, die so festgelegt werden kann, daß zwischen der Drosselklappe 40 und dem Drosselklappenkanal 34c ein ausreichender Spalt vorhanden ist, damit ein Festfrieren der Drosselklappe 40 am Drosselklappenkanal 34c nicht befürchtet werden muß.

[0036] Auf der dem Ventilsitz 44d abgewandten Seite des Schließkörpers 46b ist ein gasdichter Faltenbalg 66 (Fig. 2) vorgesehen, und durch den Schließkörper 46b verläuft eine Bohrung 46d. Der Durchmesser des Faltenbalgs 66 entspricht ungefähr dem Durchmesser des Ventilsitzes 44d. Der Faltenbalg 66 und die Bohrung 46d sind zwecks Druckausgleich vorgesehen, damit insbesondere auch bei geschlossenem oder fast geschlossenem Nebenkanal 12 beiderseits des Schließkörpers 46b im wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Dadurch kann die zum Schließen des Nebenkanalsteuerorgans 44 vom Stellantrieb 42 (Fig. 3) aufzubringende Betätigungskraft wesentlich reduziert werden.

[0037] Auf der Führungsstange 46a ist ein Gewinde 46e vorgesehen, auf dem der Schließkörper 46b aufgeschraubt ist. An der Führungsstange 46a gibt es eine Schlüsselfläche 46f. Der Schließkörper 46b ist beispielsweise mit Hilfe des Faltenbalgs 66 oder mit einer anderen nicht dargestellten Drehsicherung gegen Verdrehen gesichert. Bei Drehen an der Schlüsselfläche 46f verschiebt sich die Führungsstange 46a in Längsrichtung gegenüber dem schließkörper 46b und dem am Schließkörper 46b vorgesehenen Anschlag 46c, so daß damit die Führungsstange 46a gegenüber dem Schließkörper 46b in Längsrichtung fein verstellt werden kann. Durch Drehen an der Schlüsselfläche 46f kann somit auf einfache Weise die Drosselklappe 40 gegenüber dem Ventilglied 46 justiert werden. Insbesondere kann dadurch die Ruheposition für die Drosselklappe 40 genau eingestellt werden. Durch Wahl der Formgebung der Kalotte 64, der Wahl des wirksamen radialen Abstands zwischen der Drehachse der Drosselklappenwelle 38 und der Angriffsstelle des Ventilglieds 46 am Hebel 58 und durch Wahl des Durchmessers des Ventilsitzes 44d kann konstruktiv das Verhältnis zwischen dem Öffnungsgrad des Nebenkanals 12 zu dem Öffnungsgrad des Hauptkanals 8 festgelegt werden. Durch Drehen an der Schlüsselfläche 46f kann bei Bedarf auch später noch dieses Verhältnis in gewissen Grenzen verändert werden. Durch eine im Gehäuse 44a vorgesehene Öffnung 44f kann auch bei fertig zusammengebauter Gasführungsanlage nachträglich an der Schlüsselfläche 46f gedreht werden. Die Öffnung 44f im Gehäuse 44a ist durch einen nicht dargestellten Verschlußstopfen verschließbar.

Ansprüche

1. Gasführungsanlage einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, mit einem Hauptkanal (8) zum Zuführen eines Hauptkanalgasstroms zu dem Brennraum, mit einem den Hauptkanalgasstrom steuernden, durch einen Stellantrieb verstellbaren Hauptkanaldrosselorgan (10, 40) und mit einem Nebenkanal (12) zum Zuführen eines Nebenkanalgasstroms zu dem Brennraum, mit einem verstellbaren, den Nebenkanalgasstrom steuernden Nebenkanalsteuerorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (42) zum Verstellen des Nebenkanalsteuerorgans (44, 46) dient.

2. Gasführungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkanal (12, 22) stromaufwärts vom Hauptkanaldrosselorgan (10, 40) aus dem Hauptkanal (8) abzweigt.

3. Gasführungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptkanaldrosselorgan (10, 40) von einer Rückstellfeder (62) in Schließrichtung und das Nebenkanalsteuerorgan (44, 46) in Öffnungsrichtung von einer Ventilfeder (60) beaufschlagbar sind.

4. Gasführungsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (46c) die Verstellbarkeit des Nebenkanalsteuerorgans (44, 46) in Öffnungsrichtung begrenzt.

5. Gasführungsanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptkanaldrosselorgan (10, 40) in Form einer an einer in einem Drosselklappenstutzen (34, 36) schwenkbar gelagerten Drosselklappenwelle (38) befestigten Drosselklappe (40) ausgebildet ist, wobei die Drosselklappenwelle (38) zum Verstellen des Nebenkanalsteuerorgans (44, 46) dient.

6. Gasführungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkanal (8) im Bereich der Drosselklappe (40) kalottenförmig (64) gestaltet ist.

7. Gasführungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (40) von einer Rückstellfeder (62) in Schließrichtung und das Nebenkanalsteuerorgan (44, 46) in Öffnungsrichtung von einer Ventilfeder (60) beaufschlagt sind.

8. Gasführungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenkanalsteuerorgan (44, 46) als federnder Anschlag für das Hauptkanaldrosselorgan (10, 40) dient.

9. Gasführungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellbewegung des Nebenkanalsteuerorgans (44, 46) über eine Koppeleinrichtung (50, 58) an eine Stellbewegung des Hauptkanaldrosselorgans (10, 40) koppelbar ist.

Zeichnung