[0001] Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einer Walzenschieber-Anordnung
für die Füllungssteuerung, mit einem in einem die Zylinder-Ansaugkanäle aufweisenden
Schiebergehäuse verdrehbar gelagerten kreiszylindrischen Walzenschieber, dessen senkrecht
zur Walzenschieber-Drehachse verlaufende Durchtrittspassagen durch Verdrehen des Walzenschiebers
mit den Ansaugkanälen in oder außer Überdeckung bringbar sind.
[0002] Zur Leistungssteuerung bzw. Füllungssteuerung von quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschinen,
d.h. von Ottomotoren, werden neben im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorgesehenen
Drosselklappen auch dem Fachmann grundsätzlich bekannte Walzenschieber verwendet.
Diese kommen insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit hoher spezifischer Leistung,
so z.B. bei Rennmotoren zum Einsatz, da ein vollständig geöffneter Walzenschieber
im Gegensatz zu einer vollständig geöffneten Drosselklappe praktisch keinen meßbaren
Strömungswiderstand darstellt.
[0003] Eine Eigenheit der bisherigen üblichen Walzenschieber liegt darin, daß sie im vollständig
geschlossenen Zustand, d.h. wenn die Durchtrittspassage des Walzenschiebers mit dem
zugeordneten Zylinder-Ansaugkanal im Schiebergehäuse vollständig außer Deckung gebracht
ist, aufgrund der relativ großen Spaltmaße zwischen dem Walzenschieber und dem Schiebergehäuse
immer noch eine gewisse Brennkraftmaschinen-Ansaugluftmenge passieren lassen. Dieser
über die Spalte zwischen dem Schiebergehäuse und dem Walzenschieber passierende Ansaugluftstrom
ermöglicht der Brennkraftmaschine nicht nur einen Betrieb mit normaler, sondern teilweise
sogar überhöhter Leerlauf-Drehzahl. Aus diesem Grunde sind an den bislang bekannten
Brennkraftmaschinen mit Walzenschiebern als Füllungssteuerorganen keine eigenständigen
Steuer- oder Regelsysteme für die Leerlauf-Luftmenge der Brennkraftmaschine eingesetzt
worden, wie sie an mit Drosselklappen als Füllungssteuerorgane ausgestatteten Brennkraftmaschinen
heute allgemein üblich sind.
[0004] In der Erkenntnis, daß eine an sich übliche Leerlauf-Luftregelung auch an einer quantitätsgesteuerten
Brennkraftmaschine mit einem Walzenschieber zur Füllungssteuerung wünschenswert und
erforderlich wäre, wenn bspw. die Spaltmaße am Walzenschieber reduziert und/oder die
Mantelfläche des Walzenschiebers mit einem geeigneten Dichtmaterial beschichtet werden
würde, hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine besonders vorteilhafte
Ausbildung einer derartigen Leerlauf-Luftregelung an einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen im Schiebergehäuse vorgesehenen
und einem Leerlauf-Luftkanalsystem zugeordneten Drehschieber für die Leerlauf-Luftregelung
der Brennkraftmaschine. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
[0005] Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles,
wobei in der beigefügten einzigen Figur lediglich prinzipiell eine mehrzylindrige
Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Walzenschieber-Anordnung dargestellt
ist.
[0006] Mit der Bezugsziffer 1 ist eine hier vierzylindrige Brennkraftmaschine bezeichnet,
die neben einem üblichen Abgaskrümmer 2 den einzelnen Zylindern 3 zugeordnete Ansaugkanäle
4 aufweist, die von einem Ansaugluftverteiler 5 mit Ansaugluft ffür die Brennkraftmaschine
1 versorgt werden. Als nicht näher bezeichnete vom Ansaugluftverteiler 5 abzweigende
Saugrohre münden die einzelnen Ansaugkanäle 4 dabei in einem sog. Schiebergehäuse
6 und verlaufen voneinander getrennt durch dieses hindurch zur Brennkraftmaschine
1 bzw. zum Zylinderkopf derselben und führen innerhalb desselben dann zu den einzelnen
Zylindern 3.
[0007] Im Schiebergehäuse 6 ist ein Walzenschieber 7 um seine Drehachse 8 verdrehbar gelagert.
Der kreiszylindrische Walzenschieber 7 (dessen Zylinderachse ist gleich der Drehachse
8) besitzt vier senkrecht zur Walzenschieber-Drehachse 8 verlaufende Durchtrittspassagen
9, die durch Verdrehen des Walzenschiebers 7 jeweils mit den im Schiebergehäuse 6
verlaufenden Ansaugkanälen 4 in bzw. außer Überdeckung bringbar sind. Die Durchtrittspassagen
9 können somit positionsabhängig einen Teil der vor (in der Zeichnung oberhalb) und
hinter (in der Zeichnung unterhalb) des Walzenschiebers 7 im Schiebergehäuse 6 verlaufenden
Ansaugkanäle 4 bilden oder auch nicht bilden. In der gezeigten Position des Walzenschiebers
7 übt dieser wie ersichtlich keinerlei Drosselfunktion aus, so daß die Brennkraftmaschine
dann mit Vollast betrieben wird; wird hingegen der Walzenschieber 7 ausgehend von
der gezeigten Position um 90° gedreht, so ist jeder Ansaugkanal 4 durch den Walzenschieber
7 im wesentlichen gesperrt; ferner sind selbstverständliche beliebige Zwischenpositionen
des Walzenschiebers 7 zwischen diesen beiden Extrempositionen möglich.
[0008] Sind durch den Walzenschieber 7 die Ansaugkanäle im wesentlichen vollständig versperrt,
so muß den Zylindern 3 der Brennkraftmaschine 1 die für Ihren Leerlaufbetrieb erforderliche
Luftmenge unter Umgehung des Walzenschiebers 7 zugeführt werden. Hierfür ist im Schiebergehäuse
6 ein Leerlauf-Luftkanalsystem 10 vorgesehen, dem ein Drehschieber 11 für die LeerlaufLuftregelung
der Brennkraftmaschine 1 zugeordnet ist. Dieses Leerlauf-Luftkanalsystem 10 besteht
aus einem im Schiebergehäuse 6 verlaufenden und von außerhalb desselben, nämlich vom
Ansaugluftverteiler 5 versorgten Leerlauf-Luftkanal 10a, für den der Drehschieber
11 ein einstellbares Drosselorgan bildet, und der sich stromab des Drehschiebers 11
in in den einzelnen Ansaugkanälen 4 mündende Teilkanäle 10b verzweigt.
[0009] Indem das Leerlauf-Luftkanalsystem 10 inclusive des zugehörigen Regelorganes in Form
des Drehschiebers 11 im Schiebergehäuse 6 vorgesehen ist, wird der Bauaufwand sowie
der benötigte Bauraum so gering als möglich gehalten. Inbesondere sind für die Leerlaufluftregelung
der mehrzylinrigen Brennkraftmaschine 1 keine weiteren aufwendigen Luftleitungen,
Leitungsverbindungen und dgl. erforderlich. Dies erhöht auch die Funktionssicherheit.
Schließlich kann beim Montageprozess das vorgefertigte Schiebergehäuse 6 inclusive
des Füllungssteuersystemes (nämlich dem Walzenschieber 7) sowie des Leerlaufregelsystemes
(nämlich dem Leerlauf-Luftkanalsystem 10 mit dem Drehschieber 11) als vorgefertigte
Vormontageeinheit einfach an die Brennkraftmaschine 1 bzw. an den Zylinderkopf derselben
angeflanscht werden.
[0010] Bevorzugt ist der Drehschieber 11 koaxial zum Walzenschieber 7 angeordnet, so daß
für eine Verdrehbewegung des Walzenschiebers 7 sowie des Drehschiebers 11 ein einziges
Betätigungsorgan 12 vorgesehen sein kann. Bei diesem Betätigungsorgan 12 kann es sich
bspw. um einen elektrischen Stellmotor handeln, dessen Abtriebsachse mit den Drehachsen
8 des Walzenschiebers 7 und des Drehschiebers 11 zusammenfällt. Dieser Stellmotor
bzw. dieses Betätigungsorgan 12 kann die koaxial und hintereinander angeordneten Drehschieber
11 und Walzenschieber 7 dann gemeinsam verdrehen bzw. wie gewünscht positionieren,
wenn der Walzenschieber 7 hinsichtlich seiner Verdrehbewegung an den Drehschieber
11 angekoppelt oder ankoppelbar ist. Dies ist durch ein zwischen dem Drehschieber
11 und dem Walzenschieber 7 koaxial zur Drehachse 8 angeordnetes, nicht näher dargestelltes
Kupplungselement 13 realisierbar.
[0011] Bei diesem Kupplungselement 13 kann es sich bspw. um eine einfache mechanische unlösbare
Kupplung handeln, die dann eine starre Koppelung zwischen dem Drehschieber 11 und
dem Walzenschieber 7 bewirkt. Dies hat zur Folge, daß bei geschlossenem Walzenschieber
7 das Betätigungsorgan 12 durch entsprechende Ansteuerung die Leerlaufregelung der
Brennkraftmaschine 1 übernimmt und hierzu den Drehschieber 11 geeignet positioniert,
wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß im Zuge dieser Leerlaufregelung der Walzenschieber
7 nicht in seine teilweise Offenposition gelangt. Das gleiche Betätigungsorgan 12
verdreht und öffnet auch den Walzenschieber 7 in gewünschter Weise, wenn die Brennkraftmaschine
1 mit Teillast oder Vollast betrieben werden soll. Dabei ist dafür Sorge zu tragen,
daß der Drehschieber 11 über dem gesamten Verdrehwinkelbereich des Walzenschiebers
7 freigängig ist.
[0012] Alternativ kann es sich bei dem Kupplungselement 13 jedoch auch um eine Mitnehmerkupplung
(bspw. als Klauenkupplung ausgebildet) handeln, so daß - ausgehend von einer geschlossenen
Position des Walzenschiebers 7 - zunächst nur der Drehschieber 11 mit dem Betätigungsorgan
12 verbunden ist und somit von diesem verdreht wird, und daß bei einem größeren Verdrehwinkel
dieses Drehschiebers 11 im Öffnungssinne des Walzenschiebers 7 der letztgenannte über
die Mitnehmerkupplung bzw. das Kupplungselement 13 mitgenommen und somit de facto
in Öffnungsrichtung hin verdreht wird.
[0013] Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, für den Walzenschieber 7 sowie für
den Drehschieber 11 jeweils ein separates Betätigungsorgan für die jeweilige Verdrehbewegung
vorzusehen, daneben können noch eine Vielzahl weiterer Details insbesondere konstruktiver
Art abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der
Patentansprüche zu verlassen. Stets erhält man eine Walzenschieber-Anordnung an einer
mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, welche nicht nur die bekannten Vorteile eines
Walzenschiebers zur Füllungssteuerung einer Brennkraftmaschine bezüglich spezifischer
Motorleistung nutzbar macht, sondern unter funktional besonders vorteilhafter Weise
zusätzlich eine Leerlauf-Füllungsregelung ermöglicht.
Bezugszeichenliste:
[0014]
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Abgaskrümmer
- 3
- Zylinder
- 4
- Ansaugkanal
- 5
- Ansaugluftverteiler
- 6
- Schiebergehäuse
- 7
- Walzenschieber
- 8
- Drehachse
- 9
- Durchtrittspassage
- 10
- Leerlauf-Luftkanalsystem
- 10a
- Leerlauf-Luftkanal
- 10b
- Teilkanal
- 11
- Drehschieber
- 12
- Betätigungsorgan
- 13
- Kupplungselement
1. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine (1) mit einer Walzenschieber-Anordnung für die Füllungssteuerung,
mit einem in einem die Zylinder-Ansaugkanäle (4) aufweisenden Schiebergehäuse (6)
verdrehbar gelagerten kreiszylindrischen Walzenschieber (7), dessen senkrecht zur
Walzenschieber-Drehachse (8) verlaufende Durchtrittspassagen (9) durch Verdrehen des
Walzenschiebers (7) mit den Ansaugkanälen (4) in oder außer Überdeckung bringbar sind,
gekennzeichnet durch einen im Schiebergehäuse (6) vorgesehenen und einem Leerlauf-Luftkanalsystem
(10) zugeordneten Drehschieber (11) für die Leerlauf-Luftregelung der Brennkraftmaschine
(1).
2. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (11) koaxial zum Walzenschieber (7) angeordnet
ist.
3. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenschieber (7) hinsichtlich seiner Verdrehbewegung
an den Drehschieber (11) angekoppelt oder ankoppelbar ist.
4. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein gemeinsames Betätigungsorgan (12) für den Walzenschieber
(7) und den Drehschieber (11).
5. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlauf-Luftkanalsystem (10) aus einem im Schiebergehäuse
(6) verlaufenden und von außerhalb desselben versorgten Leerlauf-Luftkanal (10a) besteht,
für den der Drehschieber (11) ein einstellbares Drosselorgan bildet, und der sich
stromab des Drehschiebers (11) in in den einzelnen Ansaugkanälen (4) mündende Teilkanäle
(10b) verzweigt.