DE112015003531B4

DE112015003531B4 - Öffnungs-/Schliessventilstruktur

Info

Publication number: DE112015003531B4
Application number: DE112015003531.1T
Authority: DE
Inventors: Einosuke Suekuni; Masaaki Sato; Junji UMEMURA; Shuhei Tsujita; Hisayoshi Yamada
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: JP6146387B2; US10408120B2; US20170114711A1; JP2016061393A; DE112015003531T5; CN106687724B; CN106687724A; WO2016042943A1

Abstract

Struktur eines Öffnungs-/Schließventils (123) zum Öffnen und Schließen mindestens eines von: einem Einlasskanal (19) und einem Auslasskanal (33) eines Motors (1), wobei die Öffnungs-/Schließventilstruktur umfasst:
einen Ventilkörper (23) mit mehreren Absperrklappen (23a, 23bc, 23d) und einem Wellenabschnitt (23x, 23y) zum Verbinden der Absperrklappen (23a, 23bc, 23d) miteinander;
ein Paar von Buchsenelementen (25a, 25b), die an axial gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers (23) montiert und ausgelegt sind, um an einem Wandabschnitt des Einlasskanals (19) oder des Auslasskanals (33) drehbar gelagert zu sein; und
ein Wellenelement (24), das axial durch eines der Buchsenelemente (25a, 25b) tritt und um eine vorbestimmte Länge in einem Ende des Ventilkörpers (23) von dem Buchsenelement (25a) vorsteht, wobei
jedes der Buchsenelemente (25a, 25b) so montiert ist, dass ein Teil des Buchsenelements (25a, 25b) in einem Ende des Ventilkörpers (23) axial aufgenommen ist und ein verbleibender Teil desselben von dem Ende des Ventilkörpers (23) axial vorsteht, und
ein Abschnitt des Wellenelements (24), der von dem einen der Buchsenelemente (25a) vorsteht, mit dem Ventilkörper (23) so verbunden ist, dass eine relative Drehung des Wellenelements (24) bezüglich des Ventilkörpers (23) verhindert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Motor (1) mit einem stromaufwärts befindlichen Einhausungselement (20) und einem stromabwärts befindlichen Einhausungselement (30), die den Einlasskanal (19) oder den Auslasskanal (33) bilden, versehen ist,
das stromaufwärts befindliche Einhausungselement (20) eine Fläche desselben an einer stromabwärts befindlichen Seite umfasst, um mit einer Fläche des stromabwärts befindlichen Einhausungselements (30) an einer stromaufwärts befindlichen Seite verbunden zu werden, und innen mehrere Kanäle (22a, 22bc, 22d), die durch eine Trennwand (20C) zu trennen sind, umfasst,
in der Trennwand (20c) des stromaufwärts befindlichen Einhausungselements (20) ein konkaver Abschnitt (20X), der in der Trennwand (20c) von der stromabwärts befindlichen Seite zu der stromaufwärts befindlichen Seite ausgeschnitten ist, ausgebildet ist, und
der Wellenabschnitt (23x, 23y) des Ventilkörpers (23) in einem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts (20X) aufgenommen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Öffnungs-/Schließventilstruktur und insbesondere eine Struktur eines Öffnungs-/Schließventils zum Öffnen und Schließen mindestens eines von einem Einlasskanal und einem Auslasskanal eines Motors.
Technischer Hintergrund
Herkömmlicherweise ist ein Öffnungs-/Schließventil bekannt, welches mehrere Absperrklappen und Wellenabschnitte zum Verbinden der Absperrklappen miteinander umfasst. Patentschrift 1 offenbart zum Beispiel ein Öffnungs-/Schließventil mit drei Absperrklappen, die in einem Einlasssystem eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, und Wellenabschnitte zum Verbinden der Absperrklappen miteinander. An gegenüberliegenden Enden des Öffnungs-/Schließventils sind axial vorstehende rohrförmige Wellenabschnitte integral ausgebildet. Das Lagern der Wellenabschnitte an gegenüberliegenden Enden des Öffnungs-/Schließventils durch Lager macht es möglich, das Öffnungs-/Schließventil drehbar zu lagern.
Wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP 2001 - 241 556 A (= Patentschrift 1) offenbart, können, wenn das Öffnungs-/Schließventil so vorgesehen ist, dass es über mehrere Kanäle in einem Einlasssystem eines Motors reicht, die Absperrklappen oder die Wellenabschnitte infolge des Anlegens eines Ansaugdrucks eine plastische Verformung hervorrufen. Dies kann das Vornehmen von gleichmäßigen Öffnungs-/Schließvorgängen erschweren und kann das Sicherstellen der Zuverlässigkeit des Öffnungs-/Schließventils erschweren. Wenn das Öffnungs-/Schließventil in einer Abgasanlage des Motors vorgesehen ist, kann zusätzlich zu dem Vorstehenden eine thermische Verformung aufgrund von Abgaswärme erzeugt werden. Dies kann einen weiteren Nachteil hervorrufen.
Patentschrift 1 beschreibt das Differenzieren der Richtungen, in die sich die Wellenabschnitte zum Verbinden der Absperrklappen wahrscheinlich biegen. Patentschrift 1 berücksichtigt aber ein Problem der Maßhaltigkeit, das zum Tragen kommt, wenn Absperrklappen und Wellenabschnitte integral aus Harz geformt sind. Bei Formen des Harzes ist es im Einzelnen wahrscheinlich, dass es zu Verziehen oder Durchbiegen kommt. Eine Änderung der Größe oder Form von Wellenabschnitten, die mit Verziehen oder Durchbiegen einhergeht, kann eine Zunahme des Gleitwiderstands hervorrufen. Die in Patentschrift 1 offenbarte Maßnahme dient dem Zweck des Verhinderns des vorstehend erwähnten Nachteils (z.B. dem Zweck des Unterbindens einer Zunahme des Gleitwiderstands) und ist keine Maßnahme zum Beheben des vorstehend erwähnten Nachteils, d.h. der Verformung von Absperrklappen oder Wellenabschnitten durch Ausüben von Wärme oder Druck.
Ferner ist aus der De 20 2007 013 151 U1 eine Struktur eines Öffnungs-/Schließventils bekannt, die sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf den vorstehend erwähnten Nachteil eines Öffnungs-/Schließventils zum Öffnen und Schließen mindestens eines von einem Einlasskanal und einem Auslasskanal eines Motors besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Öffnungs-/Schließventilstruktur vorzusehen, welche das Unterbinden von Verformung durch Ausüben von Wärme oder Druck und das gleichmäßige Vornehmen von Öffnungs-/Schließvorgängen mit verbesserter Zuverlässigkeit ermöglicht.
Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu verwirklichen, ist die vorliegende Erfindung auf eine Struktur eines Öffnungs-/Schließventils zum Öffnen und Schließen mindestens eines von einem Einlasskanal und einem Auslasskanal eines Motors gerichtet, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Verformung eines Öffnungs-/Schließventils, das in einem Einlasskanal und einem Auslasskanal eines Motors vorzusehen ist, aufgrund des Ausübens von Wärme oder Druck zu unterbinden. Dies ist beim gleichmäßigen Vornehmen von Öffnungs-/Schließvorgängen des Öffnungs-/Schließventils und beim Sicherstellen der Zuverlässigkeit vorteilhaft.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Zylinderkopfs, eines Abgaskrümmers und eines Ladergehäuses des Motors zeigt;
3 ist eine Pfeilschnittdarstellung entlang der Linie III-III von 2;
4 ist eine Pfeildarstellung entlang der Linie IV-IV von 3;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilkörpers eines variablen Auslassventils zur Verwendung in einer Abgasanlage des Motors;
6 ist eine Schnittansicht entlang einer Achse des variablen Auslassventils;
7 ist eine Pfeilschnittdarstellung entlang der Linie VII-VII von 6;
8 ist ein Diagramm, das zeigt, dass das variable Auslassventil den in 4 gezeigten Zustand verlassen hat;
9 ist ein Diagramm, das eine Montagereihenfolge des variablen Auslassventils von dem in 8 gezeigten Zustand zeigt;
10A ist ein Diagramm, das 7 entspricht und eine Abwandlung der Ausführungsform zeigt; und
10B ist ein Diagramm, das 7 entspricht und eine andere Abwandlung der Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Motors 1 gemäß der Ausführungsform. Der Motor 1 ist ein Reihen-Vierzylinder-Viertakt-Fremdzündungsmotor, der als Antriebsaggregat für Fortbewegung in einem Fahrzeug einzubauen ist. Der Motor 1 umfasst einen Motorkörper 1A, einen Einlasskanal 19, der an der Einlassseite mit einer Fläche des Motorkörpers 1A verbunden ist, einen Auslasskanal 33, der an der Auslassseite mit einer Fläche des Motorkörpers 1A verbunden ist, und einen Turbolader 50, der zum Laden von Ansaugluft durch Abgas angetrieben wird. In der Ausführungsform werden die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ verwendet, wenn auf durch einen relevanten Abschnitt strömende Gasströme Bezug genommen wird.
Der Motorkörper 1A umfasst einen Zylinderkopf 2 und einen Zylinderblock (nicht gezeigt) als Hauptelemente und ist weiterhin mit einem ersten Zylinder 4a, einem zweiten Zylinder 4b, einem dritten Zylinder 4b und einem vierten Zylinder 4c, die in einer Reihe angeordnet sind, versehen.
Der Einlasskanal 19 ist mit einem Ansaugkrümmer 14, der an der Einlassseite mit einer Fläche des Zylinderkopfs 2 verbunden ist, einem Einlassrohr 10, das an der stromaufwärts befindlichen Seite von dem Ansaugkrümmer 14 vorgesehen ist, und einem Ausgleichsbehälter 13, der zwischen dem Einlassrohr 10 und dem Ansaugkrümmer 14 vorgesehen ist, versehen.
Der Auslasskanal 33 ist mit einem blockförmigen Abgaskrümmer 20 (der in den Ansprüchen einem stromaufwärts befindlichen Einhausungselement entspricht), der an der Auslassseite mit einer Fläche des Zylinderkopfs 2 verbunden ist, und einem Ladergehäuse 30 (das in den Ansprüchen einem stromabwärts befindlichen Einhausungselement entspricht), das an der stromabwärts befindlichen Seite mit einer Fläche des Abgaskrümmers 20 verbunden ist, versehen.
Der Turbolader 50 weist einen gut bekannten Aufbau auf. Der Turbolader 50 ist mit einer Turbine 52, die in dem Auslasskanal 33 anzuordnen ist, einem Verdichter 53, der in dem Einlasskanal 19 anzuordnen ist, und einer Verbindungswelle 51 zum Verbinden der Turbine 52 und des Verdichters 53 miteinander versehen. 1 zeigt die Turbine 52 und den Verdichter 53 der besseren Darstellung halber unabhängig voneinander. Tatsächlich aber ist die Turbine 52 an einem Ende der Verbindungswelle 51 angeordnet, und der Verdichter 53 ist an dem anderen Ende der Verbindungswelle 51 angeordnet. Der Einlasskanal 19 und der Auslasskanal 33 sind in der Nähe der Einbauposition des Turboladers 50 nah zueinander. Der Turbolader 50 ist zwischen den Einlasskanal 19 und den Auslasskanal 33 dazwischen gesetzt.
Der Turbolader 50 ist in dem Ladergehäuse 30 in einer solchen Stellung aufgenommen, dass die axiale Richtung des Turboladers 50 mit der Zylinderanordnungsrichtung des Motors 1 ausgerichtet ist. Wenn der Verdichter 53 einhergehend mit einer Drehung der Turbine 52, die durch Ausüben von Druck von Abgas We gedreht wird, angetrieben wird, verdichtet der Turbolader 50 Ansaugluft Wi und erhöht den Ansaugdruck. Ein Ladedruckregelkanal 55, der die Turbine 52 in dem Turbolader 50 umgeht, und ein Ladedruckregelventil 56 zum Öffnen und Schließen des Ladedruckregelkanals 55 sind in dem Auslasskanal 33 vorgesehen.
In dem Einlassrohr 10 sind ein Zwischenkühler 11 zum Kühlen von Ansaugluft und eine Drosselklappe 12 zum Regeln der Ansaugluftmenge abhängig von einer Betriebsbedingung des Motors 1 vorgesehen. Der Zwischenkühler 11 ist an der stromabwärts befindlichen Seite des Verdichters 53 angeordnet, und die Drosselklappe 12 ist an der stromabwärts befindlichen Seite des Zwischenkühlers 11 und an der stromaufwärts befindlichen Seite des Ausgleichsbehälters 13 angeordnet.
Der Ansaugkrümmer 14 umfasst vier Zweigrohre, die von dem Ausgleichsbehälter 13 abzweigen. Das stromabwärts befindliche Ende jedes der Zweigrohre ist mit dem Zylinderkopf 2 verbunden. Im Einzelnen wird Ansaugluft, die durch das Einlassrohr 10 zu dem Ausgleichsbehälter 13 eingeleitet wird, zu den ersten bis vierten Zylindern 4a bis 4b (wenn nachstehend auf die ersten bis vierten Zylinder 4a und 4b allgemein Bezug genommen wird, werden die ersten bis vierten Zylinder 4a bis 4b einfach als Zylinder 4 bezeichnet) durch jedes der Zweigrohre des Ansaugkrümmers 14 geleitet.
Die Zylinder 4 weisen einen gut bekannten Aufbau auf. Jeder der Zylinder 4 umfasst an der oberen Seite eines (nicht gezeigten) Kolbens, der in dem Zylinder 4 hin- und herbeweglich aufgenommen ist, einen Brennraum. Der Zylinderkopf 2 ist mit mehreren Einlassöffnungen 5 zum Ansaugen von Ansaugluft Wi, die von dem Ansaugkrümmer 14 in die Brennräume zu liefern ist, mehreren Auslassöffnungen (erste bis dritte Auslassöffnungen) 6a, 6bc und 6d zum Ablassen von Abgas We, das in den Brennräumen erzeugt wird, zu dem Auslasskanal 33, Einlassventilen 7 zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnungen 5 und Auslassventilen 8 zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnungen 6a, 6bc und 6d versehen. An einer Oberseite jeder der Brennräume ist eine Zündkerze 9 vorgesehen. An einer geeigneten Stelle ist ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in jeden der Brennräume vorgesehen.
In der Ausführungsform werden ein Ansaugtakt, ein Verdichtungstakt, ein Arbeitstakt und ein Auspufftakt jeweils bei einem um 180° CA verschobenen Zeitpunkt in der Reihenfolge erster Zylinder 4a, dritter Zylinder 4c, vierter Zylinder 4d und zweiter Zylinder 4b ausgeführt. In der Beschreibung bezeichnet der Begriff „° CA“ einen Drehwinkel (Kurbelwinkel) einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle, die eine Ausgangswelle des Motors 1 ist.
Der Zylinderkopf 2 ist an der Einlassseite mit einem Mechanismus für variable Ventilzeitsteuerung 15i und an der Auslassseite mit einem Mechanismus für variable Ventilzeitsteuerung 15e versehen. Diese Mechanismen für variable Ventilzeitsteuerung 15i und 15e verschieben die Ventilöffnungszeitpunkte und die Ventilschließzeitpunkte der Einlassventile 7 und der Auslassventile 8 parallel, während sie die Ventilöffnungszeiträume der Einlassventile 7 und der Auslassventile 8 beibehalten.
In der Ausführungsform sind die Ventilöffnungszeitpunkte und die Ventilschließzeitpunkte der Einlassventile 7 und der Auslassventile 8 so eingestellt, dass der Ventilöffnungszeitraum des Einlassventils 7 und der Ventilöffnungszeitraum des Auslassventils 8 sich um einen vorbestimmten Zeitraum überschneiden, und das Auslassventil 8 eines der Zylinder 4 beginnt während des Überschneidungszeitraums des anderen der Zylinder 4 zu öffnen, der hinsichtlich der Auslassfolge unmittelbar vor dem Sollzylinder 4 ist, wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet (in einem Betriebsbereich, in dem die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge kleiner als eine vorbestimmte Menge ist).
Im Einzelnen wird das Auslassventil 8 des dritten Zylinders 4c während eines Überschneidungszeitraums des Einlassventils 7 und des Auslassventils 8 des ersten Zylinders 4a geöffnet. Das Auslassventil 8 des vierten Zylinders 4d wird während eines Überschneidungszeitraums des Einlassventils 7 und des Auslassventils 8 des dritten Zylinders 4c geöffnet. Das Auslassventil 8 des zweiten Zylinders 4b wird während eines Überscheidungszeitraums des Einlassventils und des Auslassventils 8 des vierten Zylinders 4d geöffnet. Das Auslassventil 8 des ersten Zylinders 4a wird während eines Überschneidungszeitraums des Einlassventils 7 und des Auslassventils 8 des zweiten Zylinders 4b geöffnet.
Die erste Auslassöffnung 6a ist eine Auslassöffnung, die dediziert für den ersten Zylinder 4a verwendet wird. Die erste Auslassöffnung 6a ist so ausgebildet, dass sie sich an der Auslassseite von dem ersten Zylinder 4a zu der Fläche des Zylinderkopfs 2 erstreckt, während ein unabhängiger Zustand derselben beibehalten wird. Die zweite Auslassöffnung 6bc ist eine Auslassöffnung, die häufig zwischen dem zweiten Zylinder 4b und dem dritten Zylinder 4c verwendet wird, die hinsichtlich der Auslassreihenfolge nicht aufeinanderfolgend sind. Die zweite Auslassöffnung 6bc umfasst eine Zweigöffnung 6b, die sich von dem zweiten Zylinder 4b erstreckt, eine Zweigöffnung 6c, die sich von dem dritten Zylinder 4c erstreckt, und eine Sammelöffnung, die ein Vereinigungsabschnitt der stromabwärts befindlichen Enden der Zweigöffnungen 6b und 6c ist. Die Sammelöffnung ist an der Auslassseite hin zur Fläche des Zylinderkopfs 2 geöffnet. Die dritte Auslassöffnung 6d ist eine Auslassöffnung, die dediziert für den vierten Zylinder 4d verwendet wird. Die dritte Auslassöffnung 6d ist so ausgebildet, dass sie sich an der Auslassseite von dem vierten Zylinder 4d zu der Fläche des Zylinderkopfs 2 erstreckt, während ein unabhängiger Zustand derselben beibehalten wird.
Wie in 1 bis 3 dargestellt ist, sind ein Kanal niedriger Geschwindigkeit L (der in den Ansprüchen einem ersten Kanal entspricht) und ein Kanal hoher Geschwindigkeit L (der in den Ansprüchen einem zweiten Kanal entspricht) in dem Abgaskrümmer 20 und in dem Ladergehäuse 30 ausgebildet. Der Kanal niedriger Geschwindigkeit L und der Kanal hoher Geschwindigkeit H sind so ausgebildet, dass sie in einem Zustand, in dem der Kanal niedriger Geschwindigkeit L und der Kanal hoher Geschwindigkeit H in der Richtung nach oben/unten voneinander getrennt sind, durch sowohl den Abgaskrümmer 20 als auch das Ladergehäuse 30 treten. Bezüglich der Schnittdraufsichten von 1 und 2 zeigt 1 den Kanal hoher Geschwindigkeit H (einen ersten unteren unabhängigen Kanal 22a, einen zweiten unteren unabhängigen Kanal 22bc und einen dritten unteren unabhängigen Kanal 22d; und einen unteren Sammelkanal 32, der später beschrieben wird), und 2 zeigt den Kanal niedriger Geschwindigkeit L (einen ersten oberen unabhängigen Kanal 21a, einen zweiten oberen unabhängigen Kanal 21bc und einen dritten oberen unabhängigen Kanal 21d; und einen oberen Sammelkanal 31, der später beschrieben wird).
Wie in 1 und 3 gezeigt ist, umfasst der Kanal hoher Geschwindigkeit H die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d (die in den Ansprüchen den unabhängigen Kanälen entsprechen), die in dem Abgaskrümmer 20 ausgebildet sind, und den unteren Sammelkanal 32 (der in den Ansprüchen einem Sammelkanal entspricht), der in dem Ladergehäuse 30 ausgebildet ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der Kanal niedriger Geschwindigkeit L die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d (die in den Ansprüchen den unabhängigen Kanälen entsprechen), die in dem Abgaskrümmer 20 ausgebildet sind, und den oberen Sammelkanal 31 (der in den Ansprüchen einem Sammelkanal entspricht), der in dem Ladergehäuse 30 ausgebildet ist.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, sind die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d; und die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d in dem Abgaskrümmer 20 durch eine Trennwand 20a, die sich in der Strömungsrichtung des Abgases We erstreckt, in ein oberes Teilstück und ein unteres Teilstück getrennt.
Der Abgaskrümmer 20 umfasst an einer Fläche desselben an der stromaufwärts befindlichen Seite einen Montageflansch 20g. Der Abgaskrümmer 20 ist durch ein Einrückelement V2 (siehe 3), das durch einen Stiftbolzen und eine Mutter gebildet ist, die mittels des Montageflansches 20g einzurücken sind, mit dem Zylinderkopf 2 verbunden. In dem verbundenen Zustand sind die stromaufwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d und die stromaufwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d jeweils mit den stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten Auslassöffnungen 6a, 6bc und 6d, die in dem Zylinderkopf 2 gebildet sind, verbunden. Im Einzelnen sind das stromaufwärts befindliche Ende des ersten unteren unabhängigen Kanals 22a und das stromaufwärts befindliche Ende des ersten oberen unabhängigen Kanals 21a vereint, und der Vereinigungsabschnitt ist so angeordnet, dass er mit dem stromabwärts befindlichen Ende der ersten Auslassöffnung 6a für den ersten Zylinder 4a kommuniziert. Ferner sind das stromaufwärts befindliche Ende des zweiten unteren unabhängigen Kanals 22bc und das stromaufwärts befindliche Ende des zweiten oberen unabhängigen Kanals 21bc vereint, und der Vereinigungsabschnitt ist so angeordnet, dass er mit dem stromabwärts befindlichen Ende der zweiten Auslassöffnung 6bc für den zweiten und dritten Zylinder 4b und 4c kommuniziert. Weiterhin sind das stromaufwärts befindliche Ende des dritten unteren unabhängigen Kanals 22d und das stromaufwärts befindliche Ende des dritten oberen unabhängigen Kanals 21d vereint, und der Vereinigungsabschnitt ist so angeordnet, dass er mit dem stromabwärts befindlichen Ende der dritten Auslassöffnung 6d für den vierten Zylinder 4d kommuniziert.
Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, sind die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d verglichen mit den ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d mit einem kleinen Abgasströmungsquerschnitt ausgebildet. Ferner sind wie in 2 gezeigt die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d so zu einer zulaufenden Form ausgebildet, dass der Abgasströmungsquerschnitt hin zur stromabwärts befindlichen Seite allmählich abnimmt. Andererseites sind wie in 1 gezeigt die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d nicht zu einer zulaufenden Form ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt sind die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d in solcher Weise nahe zueinander, dass die stromabwärts befindlichen Enden an einer Stelle (Mitte des Motors) vereint sind, die in der Zylinderanordnungsrichtung der Mitte des Motorkörpers 1A entspricht. Wie in 1 gezeigt ist, sind analog die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d in solcher Weise nahe zueinander, dass die stromabwärts befindlichen Enden in der Mitte des Motors vereint sind.
Wie in 1, 3 und 4 gezeigt ist, ist ein variables Auslassventil 123 (das in den Ansprüchen einem Öffnungs-/Schließventil entspricht) in den ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d angeordnet. Das variable Auslassventil 123 wird so angesteuert, dass es die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d in einem Betriebsbereich öffnet, in dem die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge größer oder gleich einer vorbestimmten Menge ist, und dass es die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d in einem Betriebsbereich schließt, in dem die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge kleiner als die vorbestimmte Menge (Drosselsteuerung) ist. Ein Aufbau des variablen Auslassventils 123 wird später beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, sind der obere Sammelkanal 31 und der untere Sammelkanal 32 in dem Ladergehäuse 30 durch eine Trennwand 30a, die sich in der Strömungsrichtung des Abgases We erstreckt in obere und untere Teilstücke unterteilt. Das stromaufwärts befindliche Ende jedes von oberem Sammelkanal 31 und unterem Sammelkanal 32 ist so ausgebildet, dass es in der Zylinderanordnungsrichtung geweitet ist.
Das Ladergehäuse 30 umfasst an einer Fläche desselben an der stromaufwärts befindlichen Seite einen Montageflansch 30f. Das Ladergehäuse 30 ist an der stromabwärts befindlichen Seite durch ein Einrückelement V9, das durch einen Stiftbolzen und eine Mutter gebildet ist, die mittels des Montageflansches 30f einzurücken sind, mit einer Fläche (einem Montageflansch 20f) des Abgaskrümmers 20 verbunden. In dem verbundenen Zustand sind die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d in dem Abgaskrümmer 20 gemeinsam mit dem stromaufwärts befindlichen Ende des oberen Sammelkanals 31 in dem Ladergehäuse 30 verbunden. Die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d in dem Abgaskrümmer 20 sind gemeinsam mit dem stromaufwärts befindlichen Ende des unteren Sammelkanals 32 in dem Ladergehäuse 30 verbunden. Gemäß dieser Konfiguration wird in dem oberen Sammelkanal 31 von den ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanälen 21a, 21bc und 21d abgelassenes Abgas gesammelt, und in dem unteren Sammelkanal 32 wird von den ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d abgelassenes Abgas gesammelt.
Die Turbine 52 ist an der stromabwärts befindlichen Seite des oberen Sammelkanals 31 und des unteren Sammelkanals 32 angeordnet. Im Einzelnen sind der obere und der untere Sammelkanal 31 und 32 Kanäle zum Einleiten von Abgas We, das von dem Motorkörper 1A durch den Abgaskrümmer 20 in die Turbine 52 des Turboladers 50 abgelassen wird. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, ist der obere Sammelkanal 31 verglichen mit dem unteren Sammelkanal 32 mit einem kleinen Abgasströmungsquerschnitt ausgebildet.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Motor 1 mit einem AGR-Kanal 60 versehen, der zwischen dem Auslasskanal 33 und dem Einlasskanal 19 verbindet, um Abgasrückführung (AGR) durchzuführen, bei der ein Teil des Abgases We, das durch den Auslasskanal 33 strömt, zu dem Einlasskanal 19 zurückgeleitet wird. Ein Eingangsabschnitt 60a des AGR-Kanals 60 an der Seite des Auslasskanals 33 ist an der stromabwärts befindlichen Seite hin zu dem unteren Sammelkanal 32 statt dem variablen Auslassventil 123 geöffnet. Ein Ausgangsabschnitt 60b des AGR-Kanals 60 an der Seite des Einlasskanals 19 ist zwischen der Drosselklappe 12 und dem Ausgleichsbehälter 13 geöffnet. In dem AGR-Kanal 60 sind ein AGR-Kühler 61 zum Kühlen von durch den AGR-Kanal 60 tretendem Gas und ein AGR-Ventil 62 zum Öffnen und Schließen des AGR-Kanals 60 vorgesehen. In der Ausführungsform ist ein Teil des AGR-Kanals 60 an der stromaufwärts befindlichen Seite in dem Abgaskrümmer 20 und in dem Zylinderkopf 2 ausgebildet.
Wenn wie in 3 gezeigt die Drosselsteuerung des Schließens des variablen Auslassventils 123 ausgeführt wird, wird Abgas We durch die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d und durch den oberen Sammelkanal 31 zu der Turbine 52 eingeleitet. Wenn andererseits das variable Auslassventil 123 geöffnet wird (wenn keine Drosselsteuerung ausgeführt wird), wird Abgas We durch die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d und durch den unteren Sammelkanal 32 sowie durch die vorstehend erwähnten Kanäle zu der Turbine 52 eingeleitet. Im Einzelnen ist der Kanal niedriger Geschwindigkeit L, der die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d und den oberen Sammelkanal 31 umfasst, ein Kanal, durch den Abgas We unabhängig davon, ob die Motordrehzahl hoch oder niedrig ist, konstant strömen darf; und der Kanal hoher Geschwindigkeit H, der die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d und den unteren Sammelkanal 32 umfasst, ist ein Kanal, durch den Abgas We nur strömen darf, wenn die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge größer oder gleich einer vorbestimmten Menge ist.
Wie vorstehend beschrieben wird die Drosselsteuerung des Schließens des variablen Auslassventils 123 ausgeführt, wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, in dem die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge kleiner als die vorbestimmte Menge ist. In diesem Fall darf Abgas We nur durch den Kanal niedriger Geschwindigkeit L (die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d und den oberen Sammelkanal 31) strömen. Der Strömungsquerschnitt des Abgases durch den Kanal niedriger Geschwindigkeit L ist relativ klein. Daher darf Abgas We bei einer hohen Geschwindigkeit durch den Kanal niedriger Geschwindigkeit L strömen. Wenn sich im Einzelnen der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, wird die Strömungsgeschwindigkeit des auf die Turbine 52 wirkenden Abgases We durch Drosselsteuerung erhöht und ein Ladedruck wird erhöht (dynamische Ladewirkung).
Wenn sich ferner in der Ausführungsform der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, in dem wie vorstehend beschrieben die Drosselsteuerung des Schließens des variablen Auslassventils 123 ausgeführt wird, werden das Einlassventil 7 und das Auslassventil 8 jedes der Zylinder 4 so geöffnet, dass sich der Ventilöffnungszeitraum des Einlassventils 7 und der Ventilöffnungszeitraum des Auslassventils 8 jedes der Zylinder 4 überschneiden, und das Auslassventil 8 jedes der Zylinder 4 wird während des Überschneidungszeitraums des anderen der Zylinder 4, der hinsichtlich der Auslassreihenfolge unmittelbar vor dem Zielzylinder 4 ist, geöffnet.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration wird, wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, ein Spülen durch eine so genannte Ejektorwirkung gefördert. Wenn sich im Einzelnen der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, werden nur die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d, deren Abgasströmungsquerschnitt klein ist, durch Drosselsteuerung des variablen Auslassventils 123 geöffnet. Daher darf Abgas We (Abblasgas), das unmittelbar nach Öffnen des Auslassventils 8 abgelassen wird, hin zur stromabwärts befindlichen Seite strömen, während die hohe Geschwindigkeit durch die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d beibehalten wird. Ferner weisen die stromabwärts befindlichen Enden der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d eine zulaufende Form auf. Daher wird die Geschwindigkeit des Abblasgases, das von den stromabwärts befindlichen Enden der oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d in den oberen Sammelkanal 31 abgelassen wird, weiter gesteigert. Auf diese Weise wird um das Abblasgas, das bei einer hohen Geschwindigkeit in den oberen Sammelkanal 31 abgelassen wird, durch eine Ejektorwirkung ein starker Unterdruck erzeugt. Bei Erzeugen eines starken Unterdrucks in dem oberen Sammelkanal 31 durch Abblasgas von einem bestimmten Zylinder 4 befindet sich der andere der Zylinder 4 (vorhergehender Zylinder), der hinsichtlich der Auslassreihenfolge unmittelbar vor dem bestimmten Zylinder 4 ist, in einem Überschneidungszeitraum, wenn sowohl das Einlassventil 7 als auch das Auslassventil 8 geöffnet sind. Daher wird verbranntes Gas (Restgas), das in dem vorhergehenden Zylinder 4 verbleibt, durch einen Unterdruckvorgang durch die Ejektorwirkung hin zur Auslassseite gesaugt. Dies ermöglicht das Fördern von Spülen jedes der Zylinder 4 und das Vergrößern der Ansaugluftmenge zu den Zylindern 4 (dynamische Auslasswirkung).
Ferner wird Restgas, das durch die Ejektorwirkung von den Zylindern 4 angesaugt wird, dem Abgas We zugegeben. Dies ermöglicht ein Steigern der Durchflussmenge von Abgas We, das auf die Turbine 52 wirkt. Wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, ist dies auch beim Steigern der Antriebskraft der Turbine 52 und beim Anheben des Ladedrucks vorteilhaft.
Die vorstehend erwähnte Konfiguration wird näher beschrieben. Wenn zum Beispiel das variable Auslassventil 123 geöffnet wird, wird keine Ejektorwirkung erhalten. Dadurch kehrt ein Teil von Abblasgas, das von den ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanälen 21a, 21bc und 21d und von den ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d abgelassen wird, mittels des oberen Sammelkanals 31 und mittels des unteren Sammelkanals 32 zu einem anderen Kanal zurück (strömt zu diesem zurück). Dies bietet die gleiche Wirkung wie die Wirkung des Steigerns des Volumens des Auslasskanals 33. Wenn dagegen durch Drosselsteuerung des variablen Auslassventils 123 eine Ejektorwirkung aufgewiesen wird, ist Abblasgas, das von einem der ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d abgelassen wird, nicht nur nicht in der Lage, zurückzukehren (zurückzuströmen), sondern saugt auch Abgas We von einem anderen Kanal an. Dies bietet die gleiche Wirkung wie die Wirkung des Verringerns des Volumens des Auslasskanals 33. Wenn wie vorstehend beschrieben in der Ausführungsform sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, wird eine Ejektorwirkung, die auf Drosselsteuerung des variablen Auslassventils 123 beruht, aufgewiesen. Dies ermöglicht das Erhalten einer Wirkung, die im Wesentlichen äquivalent zu einer Wirkung des Verringerns des Volumens des Auslasskanals 33 ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine dynamische Ladewirkung und eine dynamische Auslasswirkung zu fördern.
Wenn sich andererseits der Motor 1 in einem hohen Drehzahlbereich befindet, in dem die auf die Turbine 52 wirkende Abgasmenge größer oder gleich der vorbestimmten Menge ist, wird die Drosselsteuerung gelöst und das variable Auslassventil 123 geöffnet. Dadurch kann Abgas We sowohl durch den Kanal niedriger Geschwindigkeit L (die ersten bis dritten oberen unabhängigen Kanäle 21a, 21bc und 21d und den obere Sammelkanal 31) als auch durch den Kanal hoher Geschwindigkeit H (die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d und den unteren Sammelkanal 32) treten. Dies ermöglicht ein Steigern des Abgasströmungsquerschnitts. Dies ist beim Vermeiden einer Behinderung einer Strömung von Abgas We durch eine übermäßige Zunahme des Innendrucks des Auslasskanals 33 vorteilhaft.
Wie vorstehend beschrieben wird in der Ausführungsform das variable Auslassventil 123 als Bestandteil eines dynamischen Ladesystems (eines dynamischen Auslasssystems), das in dem Auslasskanal 33 des Motors 1 vorgesehen ist, verwendet. Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 bis 8 ein Aufbau des variablen Auslassventils 123 beschrieben.
Das variable Auslassventil 123 ist mit einem Ventilkörper 23, einem Paar von rohrförmigen ersten und zweiten Buchsenelementen 25a und 25b (siehe 6), die an axial gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 montiert sind, und einem säulenförmigen Wellenelement 24 (siehe 6), das an einem axialen Ende des Ventilkörpers 23 montiert ist, versehen. Der Ventilkörper 23 umfasst eine erste Absperrklappe 23a, eine zweite Absperrklappe 23bc und eine dritte Absperrklappe 23d; und einen ersten Wellenabschnitt 23x zum Verbinden der ersten und zweiten Absperrklappe 23a und 23bc sowie einen zweiten Wellenabschnitt 23y zum Verbinden der zweiten und dritten Absperrklappe 23bc und 23d. Das erste und das zweite Buchsenelement 25a und 25b sind Komponenten zum drehbaren Lagern des Ventilkörpers 23 um eine Achse desselben. Das erste und das zweite Buchsenelement 25a und 25b sind so angeordnet, dass sie von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 axial vorstehen. Das Wellenelement 24 tritt axial durch das erste Buchsenelement 25a und steht um eine vorbestimmte Länge in dem Ventilkörper 23 (in der ersten Absperrklappe 23a) von dem ersten Buchsenelement 25a vor. Ein Abschnitt des Wellenelements 24, der von dem ersten Buchsenelement 25a vorsteht, ist so mit dem Ventilkörper 23 verbunden, dass eine relative Drehung des Wellenelements 24 bezüglich des Ventilkörpers 23 unterbunden wird (siehe 6 und 7).
Der Ventilkörper 23 umfasst an axial gegenüberliegenden Enden desselben einen ersten und zweiten Vorsprungsabschnitt 23e und 23f, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Wellenabschnitte 23x und 23y zum Aufnehmen des ersten bzw. zweiten Buchsenelements 25a bzw. 25b ist.
Der erste Vorsprungsabschnitt 23e weist eine solche Form auf, dass die erste Absperrklappe 23a in der radialen Richtung teilweise gewölbt ist, und der zweite Vorsprungsabschnitt 23f weist eine solche Form auf, dass die dritte Absperrklappe 23d in der radialen Richtung teilweise gewölbt ist. Wie in 5, 6 und dergleichen dargestellt ist, wird der Betrag des axialen Vorspringens des ersten Vorsprungsabschnitts 23a von dem Außenumfang der ersten Absperrklappe 23a und der Betrag des axialen Vorspringens des zweiten Vorsprungsabschnitts 23f von dem Außenumfang der dritten Absperrklappe 23d ausreichend klein und kürzer als mindestens die axiale Länge der Wellenabschnitte 23x und 23y festgelegt.
Das erste Buchsenelement 25a ist so montiert, dass ein Teil desselben in einem Ende (im ersten Vorsprungsabschnitt 23e) des Ventilkörpers 23 axial aufgenommen ist und dass der verbleibende Teil desselben von dem Ende des Ventilkörpers 23 axial vorsteht. Das zweite Buchsenelement 25b ist analog so montiert, dass ein Teil desselben in dem anderen Ende (im zweiten Vorsprungsabschnitt 23f) des Ventilkörpers 23 axial aufgenommen ist und dass der verbleibende Teil desselben von dem anderen Ende des Ventilkörpers 23 axial vorsteht.
Ein hohler Abschnitt 23h, der die Buchsenelemente 25a und 25b und das Wellenelement 24 aufnehmen kann, ist in der axialen Mitte des Ventilkörpers 23 so ausgebildet, dass er axial durch den Ventilkörper 23 tritt.
Der Aufbau des Ventilkörpers wird näher beschrieben. Der Ventilkörper 23 ist integral aus wärmebeständigem Stahl gebildet. Der Ventilkörper 23 umfasst in der Reihenfolge von einem axialen Ende desselben (von der linken Seite in 4 und Fi.g 6) die erste Absperrklappe 23a, die in dem ersten unteren unabhängigen Kanal 22a des Abgaskrümmers 20 anzuordnen ist, den rohrförmigen ersten Wellenabschnitt 23x, die zweite Absperrklappe 23bc, die in dem zweiten unteren unabhängigen Kanal 22bc anzuordnen ist, den rohrförmigen zweiten Wellenabschnitt 23y und die dritte Absperrklappe 23d, die in dem dritten unteren unabhängigen Kanal 22d anzuordnen ist. Die Wellenabschnitte 23x und 23y befinden sich in der axialen Mitte des Ventilkörpers 23. Die Absperrklappen 23a, 23bc und 23d sind an dem axialen Mittenabschnitt derselben mit einer großen Dicke ausgebildet. Die Oberflächen der Wellenabschnitte 23x und 23y und die Oberflächen der Absperrklappen 23a, 23bc und 23d gehen gleichmäßig ineinander über. Der erste Vorsprungsabschnitt 23e ist an einem seitlichen Abschnitt der ersten Absperrklappe 23a, die ein Ende des Ventilkörpers 23 darstellt, ausgebildet. Der zweite Vorsprungsabschnitt 23f ist an einem seitlichen Abschnitt der dritten Absperrklappe 23d, die das andere Ende des Ventilkörpers 23 darstellt, ausgebildet.
Der hohle Abschnitt 23h ist im Schnitt zu einer Kreisform ausgebildet, um die rohrförmigen Buchsenelemente 25a und 25b und das säulenförmige Wellenelement 24 aufzunehmen. Der Innendurchmesser des hohlen Abschnitts 23h an axial gegenüberliegenden Enden des hohlen Abschnitts 23h, der den Vorsprungsabschnitten 23e und 23f entspricht, ist größer als der Innendurchmesser des anderen Abschnitts des hohlen Abschnitts 23h, mit anderen Worten des axialen mittleren Abschnitts des hohlen Abschnitts 23h, ausgelegt.
Die Buchsenelemente 25a und 25b sind axial von der Außenseite von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 in gegenüberliegende Enden des hohlen Abschnitts 23h aufgenommen, dessen Durchmesser so groß wie vorstehend beschrieben ist (mit anderen Worten in die Vorsprungsabschnitte 23e und 23f). Das Wellenelement 24 ist von der Außenseite eines Endes des Ventilkörpers 23 in einem Zustand, in dem das Buchsenelement 25a aufgenommen ist, in den hohlen Abschnitt 23h eingeführt. Gemäß dieser Konfiguration tritt das Wellenelement 24 axial durch das erste Buchsenelement 25a und ragt von dem ersten Buchsenelement 25a in dem einen Ende des Ventilkörpers 23 hin zu dem anderen Ende.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, umfasst das Wellenelement 24 im Einzelnen an einem Abschnitt desselben einen Keilvorsprung, der von dem Buchsenelement 25a vorsteht. Durch Einrücken des Keilvorsprungs in eine in der Innenumfangsfläche des hohlen Abschnitts 23h ausgebildete Keilnut wird das Wellenelement 24 mit dem Ventilkörper 23 nicht drehbar in Eingriff gebracht (Keileingriff). In der Ausführungsform ist das Wellenelement 24 eine Komponente zum Übertragen einer Drehkraft, die von einem externen Aktor (nicht gezeigt) zu dem Ventilkörper 23 einzuleiten ist. Daher ist das Wellenelement 24 zu diesem Zweck um eine vorbestimmte erforderliche Länge in den hohlen Abschnitt 23h aufgenommen. Im Hinblick auf das Vorstehende erstreckt sich das Wellenelement 24 nicht über die gesamte Länge des Ventilkörpers 23 und ist relativ kurz.
Wie in 3 und 7 gezeigt ist, ist das variable Auslassventil 124 nahe einem Verbindungsflächenabschnitt M zwischen dem Abgaskrümmer 20 an der stromaufwärts befindlichen Seite und dem Lagergehäuse 30 an der stromabwärts befindlichen Seite, die den Auslasskanal 33 des Motors 1 darstellen, montiert.
Im Einzelnen ist ein konkaver Abschnitt 20X (siehe 7 und 8), der in einer Trennwand 20C von der stromabwärts befindlichen Seite hin zu der stromaufwärts befindlichen Seite ausgeschnitten ist, in der Trennwand 20C ausgebildet, die sich zwischen den ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d (die in den Ansprüchen mehreren Kanälen entsprechen) in dem Abgaskrümmer 20 befindet. Das variable Auslassventil 123 ist in einem Zustand gelagert, in dem die Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 in dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts 20X aufgenommen sind.
Der Abgaskrümmer 20 umfasst eine erste Tragwand 20A, die eine vertikale Wand zum Isolieren des ersten unteren unabhängigen Kanals 22a an einem Ende des Ventilkörpers 23 ist, und eine zweite Tragwand 20B, die eine vertikale Wand zum Isolieren des dritten unteren unabhängigen Kanals 22d an dem anderen Ende des Ventilkörpers 23 ist. Die erste Tragwand 20A bildet durch Zusammenwirken mit der Trennwand 20C zwischen dem ersten unteren unabhängigen Kanal 22a und dem zweiten unteren unabhängigen Kanal 22bc den ersten unteren unabhängigen Kanal 22a. Die zweite Tragwand 20B bildet durch Zusammenwirken mit der Trennwand 20C zwischen dem zweiten unteren unabhängigen Kanal 22bc und dem dritten unteren unabhängigen Kanal 22d den dritten unteren unabhängigen Kanal 22d. Jede der Tragwände 20A und 20B ist mit Traglöchern 20i und 20j (siehe 6) einer im Schnitt kreisförmigen Form ausgebildet, die in der Dickenrichtung (in der axialen Richtung des Ventilkörpers 23) durch die Tragwände 20A und 20B treten. Abschnitte der Buchsenelemente 25a und 25b, die von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 axial vorstehen (von dem Ventilkörper 23 nach außen vorstehen), sind in Traglöchern 20i bzw. 20j aufgenommen. Der Ventilkörper 23 ist an dem Abgaskrümmer 20 um eine Achse desselben mittels der Abschnitte der Buchsenelemente 25a und 25b, die in den Traglöchern 20i und 20j aufgenommen sind, drehbar gelagert.
Als Nächstes wird eine Montagereihenfolge des variablen Auslassventils 123 beschrieben. Um das variable Auslassventil 123 in dem Auslasskanal 33 zu montieren, wird zunächst wie in 8 und 9 gezeigt der Ventilkörper 23 in dem Abgaskrümmer 20 montiert, bevor der Abgaskrümmer 20 mit dem Ladergehäuse 30 verbunden wird. Der Ventilkörper 23 wird im Einzelnen von der Seite der Verbindungsfläche (mit anderen Worten von der Seite des Montageflansches 20f) zwischen dem Abgaskrümmer 20 und dem Ladergehäuse 30 in die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d eingeführt.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Vorgang sind wie in 7 gezeigt die Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 in dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts 20X in der Trennwand 20C aufgenommen. Der konkave Abschnitt 20X ist mit einer Breite (in der Aufwärts/Abwärts-Richtung von 7 einer Höhe) ausgebildet, die um einen vorbestimmten Betrag größer als der Durchmesser der Wellenabschnitte 23x und 23y ist, um das Aufnehmen der Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 zu erleichtern. Daher ist zwischen den Wellenabschnitten 23x und 23y und dem konkaven Abschnitt 20X in einem Zustand, in dem die Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 in dem konkaven Abschnitt 20X aufgenommen sind, ein Spalt ausgebildet. Ferner weist das stromaufwärts befindliche Ende des konkaven Abschnitts 20X eine Bogenform auf. Daher ist zwischen den Wellenabschnitten 23x und 23y des Ventilkörpers 23 und dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts 20X ein Spalt ausgebildet.
In diesem Zustand sind der hohle Abschnitt 23h des Ventilkörpers 23 und die Traglöcher 20i und 20j in der ersten Tragwand 20A und der zweiten Tragwand 20B des Abgaskrümmers 20 koaxial miteinander ausgerichtet.
Als Nächstes werden wie in 9 dargestellt die Buchsenelemente 25a und 25b von der Außenseite von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 durch die Traglöcher 20i und 20j eingeführt und in den Vorsprungsabschnitten 23e und 23f des Ventilkörpers 23 aufgenommen. In diesem Fall werden die Spitzenenden der Buchsenelemente 25a und 25b in der Einführungsrichtung in dem Ventilkörper 23 aufgenommen, und der verbleibende Teil (in der Einführungsrichtung die hinteren Enden) derselben steht von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 nach außen vor, und verbleiben in den Traglöchern 20i und 20j. Auf diese Weise werden die Buchsenelemente 25a und 25b an den Tragwänden 20A und 20B drehbar gelagert (siehe 6).
Als Nächstes wird, wie in 9 dargestellt, das Wellenelement 24 von der Außenseite eines Endes des Ventilkörpers 23 durch das erste Buchsenelement 25a, das in dem Tragloch 20i der ersten Tragwand 20A gelagert ist, eingeführt und in dem hohlen Abschnitt 23h des Ventilkörpers 23 aufgenommen. Vor Durchführen des vorstehend erwähnten Vorgangs werden sowohl die Spitzenenden des Wellenelements 24 in der Einführungsrichtung als auch der hohle Abschnitt 23h des Ventilkörpers 23 einer Keilbearbeitung unterzogen. Gemäß dieser Konfiguration werden der Ventilkörper 23 und das Wellenelement 24 miteinander verkeilt, begleitet von Einführen des Wellenelements 24. Das hintere Ende (siehe 4) des Wellenelements 24 in der Einführungsrichtung ist mit einem nicht dargestellten Aktor verbunden. Das Wellenelement 24 wird von dem Aktor gedreht und, wie in 7 durch den Pfeil dargestellt ist, wird der Ventilkörper 23 angesteuert, um zu öffnen und zu schließen. Zu beachten ist, dass das Tragloch 20j in der zweiten Tragwand 20B nach Einführen des Buchsenelements 25b von außen durch eine Abdeckung oder dergleichen abgedichtet werden kann.
Als Nächstes wird das Ladergehäuse 30 an dem Abgaskrümmer 20 montiert. Im Einzelnen liegen der Montageflansch 20f des Abgaskrümmers 20 und der Montageflansch 30f des Ladergehäuses 30 aneinander an, und die Montageflansche 20f und 30f sind mithilfe des Einrückelements V9, das durch einen Stiftbolzen und eine Mutter gebildet ist, miteinander verbunden. Dadurch wird das Ladergehäuse 30 an dem Abgaskrümmer 20 montiert. Auf diese Weise wird das Montieren des variablen Auslassventils 123 in dem Auslasskanal 33 abgeschlossen.
In der Ausführungsform werden durch die vorstehend erwähnte Konfiguration die folgenden Vorgänge erhalten.
(1) Das variable Auslassventil 123 in der Ausführungsform wird versehen mit dem Ventilkörper 23, der Absperrklappen 23a, 23bc und 23d und die Wellenabschnitte 23x und 23y zum Verbinden der Absperrklappen miteinander umfasst; den gepaarten Buchsenelemente 25a und 25b, die an axialen Enden des Ventilkörpers 23 montiert und ausgelegt sind, um an dem Abgaskrümmer 20 drehbar gelagert zu werden; und dem Wellenelement 24, das axial durch das Buchsenelement 25a tritt und um eine vorbestimmte Länge in einem Ende des Ventilkörpers 23 von dem Buchsenelement 25a vorsteht. Jedes der Buchsenelemente 25a und 25b ist so montiert, dass ein Teil jedes der Buchsenelemente 25a und 25b in einem Ende des Ventilkörpers 23 axial aufgenommen ist und dass der verbleibende Teil derselben von dem Ende des Ventilkörpers 23 axial vorsteht. Ein Abschnitt des Wellenelements 24, der von dem Buchsenelement 25a vorsteht, ist so mit dem Ventilkörper 23 verbunden, dass eine relative Drehung des Wellenelements 24 bezüglich des Ventilkörpers 23 unterbunden wird.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, den Ventilkörper 23 mittels der Buchsenelemente 25a und 25b, die so montiert sind, dass sie von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers 23 teilweise vorstehen, an dem Abgaskrümmer 20 zu montieren.
Weiterhin ist es möglich, die Spanne (Achsenmaß) des Ventilkörpers 23 zu verkürzen und die Zuverlässigkeit des variablen Auslassventils 123 zu verbessern. Verglichen zum Beispiel mit einer Konfiguration, bei der Tragwellenabschnitte, die von gegenüberliegenden Enden eines Ventilkörpers 23 axial vorstehen, integral ausgebildet sind und zum Lagern des Ventilkörpers 23 die Tragwellenabschnitte in Tragwände 20A und 20B eines Abgaskrümmers 20 eingeführt sind, erfordert die vorstehend erwähnte Konfiguration kein Vorspringen der Tragwellenabschnitte. Dies ermöglicht ein Verkürzen des Abstands zwischen beiden Enden des Ventilkörpers 23, mit anderen Worten ein Verkürzen der Spanne. Daher ist es möglich, einen Grad der Verformung der Absperrklappen 23a, 23bc und 23d und der Wellenabschnitte 23x und 23y, die den Ventilkörper 23 darstellen, durch Wärme oder Druck des Abgases We zu unterbinden. Dies ist beim gleichmäßigen Vornehmen von Öffnungs-/Schließvorgängen des variablen Auslassventils 123 und beim Verbessern der Zuverlässigkeit vorteilhaft.
Wie vorstehend beschrieben wird eine Verformung des Ventilkörpers 23 unterbunden. Daher ist es möglich, den Spielraum (Freiraum) zwischen dem Ventilkörper 23 und den Buchsenelementen 25a und 25b klein zu halten. Dies ermöglicht es, die Präzision der Öffnungs-/Schließvorgänge beizubehalten und die Zuverlässigkeit des variablen Auslassventils 123 in diesem Sinn sicherzustellen. Ferner ist es möglich, ein Klappergeräusch zwischen dem Ventilkörper 23 und den Buchsenelementen 25a und 25b zu reduzieren; und Geräuscherzeugung zu unterbinden.
Weiterhin ist das Wellenelement 24 von einem Ende des Ventilkörpers 23 teilweise in dem Ventilkörper 23 aufgenommen. Selbst wenn der Ventilkörper 23 verformt wird, ist es daher möglich, ein übermäßiges Ausüben von Last einhergehend mit der Verformung an dem Wellenelement 24 zu vermeiden. Dies ermöglicht es, die Präzision eines Drehvorgangs des Wellenelements 24 zu wahren und folglich die Zuverlässigkeit des variablen Auslassventils 123 sicherzustellen.
(2) Der hohle Abschnitt 2h, der die Buchsenelemente 25a und 25b und das Wellenelement 24 aufnehmen kann, ist in der axialen Mitte des Ventilkörpers 23 so ausgebildet, dass er axial durch den Ventilkörper 23 tritt. Gemäß dieser Konfiguration ist die axiale Mitte des Ventilkörpers 23 zu einem hohlen Abschnitt ausgebildet. Dies ermöglicht es, den Ventilkörper 23 mit leichtem Gewicht auszulegen, während eine erforderliche Steifigkeit sichergestellt wird. Dies macht es ferner einfach, die Buchsenelemente 25a und 25b und das Wellenelement 24 in den Ventilkörper 23 einzuführen.
(3) Der Ventilkörper 23 umfasst an gegenüberliegenden Enden desselben die Vorsprungsabschnitte 23e und 23f, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Wellenabschnitte 23x und 23y zum Aufnehmen der Buchsenelemente 25a bzw. 25b ist. Gemäß dieser Konfiguration ist der Ventilkörper 23 zu einer stereoskopischen Form ausgebildet. Dies ist beim Verbessern der Steifigkeit des Ventilkörpers 23 vorteilhaft.
(4) Der Motor 1 ist mit dem Abgaskrümmer 20 und dem Ladergehäuse 30 versehen, die den Auslasskanal 33 darstellen. Der Abgaskrümmer 20 ist solcher Art, dass die Oberfläche desselben an der stromabwärts befindlichen Seite mit der Oberfläche des Ladergehäuses 30 an der stromaufwärts befindlichen Seite verbunden ist, und umfasst innen die ersten bis dritten unteren unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d, die von der Trennwand 20C zu trennen sind. Der konkave Abschnitt 20X, der in der Trennwand 20C von der stromabwärts befindlichen Seite hin zu der stromaufwärts befindlichen Seite ausgeschnitten ist, ist in der Trennwand 20C des Abgaskrümmers 20 ausgebildet. Die Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 sind in dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts 20X aufgenommen. Gemäß dieser Konfiguration macht es das Aufnehmen der Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 in dem konkaven Abschnitt 20X vor Miteinanderverbinden des Abgaskrümmers 20 und des Ladergehäuses 30 einfach, das variable Auslassventil 123 in dem Auslasskanal 33 des Motors 1 zu montieren. Die Wellenabschnitte 23x und 23y des Ventilkörpers 23 sind ferner an dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts 20X positioniert. Dies ermöglicht es, die nachteilige Einwirkung, d.h. durch einen Spalt Lecken von Abgas an der stromaufwärts befindlichen Seite hin zu der stromabwärts befindlichen Seite, zu minimieren, selbst wenn der Spalt zwischen den Wellenabschnitten 23x und 23y und dem konkaven Abschnitt 20X ausgebildet ist, wenn das variable Auslassventil 123 geschlossen ist.
(5) Der Auslasskanal 33 ist mit dem Kanal niedriger Geschwindigkeit L und dem Kanal hoher Geschwindigkeit H versehen, dessen Abgasströmungsquerschnitt größer als der des Kanals niedriger Geschwindigkeit L ist. Der Kanal niedriger Geschwindigkeit L ist von der stromaufwärts befindlichen Seite her mit den oberen unabhängigen Kanälen 21a, 21bc und 21d, die den Zylindern 4 zugeordnet sind, und dem oberen Sammelkanal 31, in dem Abgas, das von den oberen unabhängigen Kanälen 21a, 21bc und 21d abgelassen wird, gesammelt wird, versehen. Der Kanal hoher Geschwindigkeit H ist von der stromaufwärts befindlichen Seite her mit den unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d, die den Zylindern 4 zugeordnet sind, und dem unteren Sammelkanal 32, in dem Abgas, das von den unteren unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d abgelassen wird, gesammelt wird, versehen. Das variable Auslassventil 123 ist in den unabhängigen Kanälen 22a, 22bc und 22d des Kanals hoher Geschwindigkeit H vorgesehen und wird angesteuert, um jeden der unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d zu schließen, wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet (Drosselsteuerung). Einhergehend mit der Drosselsteuerung darf das Abgas nur durch den Kanal niedriger Geschwindigkeit L treten, dessen Strömungsquerschnitt klein ist. Selbst wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, in dem das Durchflussvolumen des Abgases klein ist, wird daher Abgas bei einer hohen Geschwindigkeit von den oberen unabhängigen Kanälen 21a, 21bc und 21d des Kanals niedriger Geschwindigkeit L zu dem oberen Sammelkanal 31 abgelassen und durch eine Ejektorwirkung wird ein starker Unterdruck in dem oberen Sammelkanal 31 erzeugt. Dies ermöglicht es, das Restgas in den Zylindern 4 mithilfe des Unterdrucks anzusaugen und die Ausgangsleistung des Motors 1 durch Verbessern der Spülleistung der Zylinder 4 zu verbessern (dynamische Auslasswirkung).
Insbesondere ist in der Ausführungsform die Turbine 52 des Turboladers 50 in dem Auslasskanal 33 vorgesehen. Ein Ausführen von Drosselsteuerung durch Schließen des variablen Auslassventils 123, wenn sich der Motor 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, ermöglicht es daher, die Strömungsgeschwindigkeit von Abgas, das auf die Turbine 52 wirkt, zum Anheben des Ladedrucks zu steigern. Dies ist beim weiteren Verbessern der Ausgangsleistung des Motors 1 vorteilhaft (dynamische Ladewirkung).
Wie in der Ausführungsform beschrieben wird das variable Auslassventil 123 als Bestandteil eines dynamischen Auslasssystems oder eines dynamischen Ladesystems, das in dem Auslasskanal 33 des Motors 1 vorgesehen ist, verwendet. Bei dieser Konfiguration ist die Zuverlässigkeit des variablen Auslassventils 123 wie vorstehend beschrieben ausreichend hoch. Daher ist es möglich, mithilfe des variablen Auslassventils 123 zuverlässig eine dynamische Auslasswirkung oder eine dynamische Ladewirkung aufzuweisen.
Wenn sich der Motor 1 in einem hohen Drehzahlbereich befindet, wird ferner die Drosselsteuerung gelöst und die unabhängigen Kanäle 22a, 22bc und 22d des Kanals hoher Geschwindigkeit H werden geöffnet. Dies ermöglicht es, eine Behinderung eines Strömens von Abgas (eine Zunahme des Abgaswiderstands) aufgrund eines übermäßigen Anstiegs des Innendrucks des Auslasskanals 33 zu vermeiden und eine Ausgangsleistung ausreichend sicherzustellen, wenn sich der Motor 1 in einem hohen Drehzahlbereich befindet.
In der Ausführungsform sind der Ventilkörper 23 und das Wellenelement 24 als Verbindungsmuster des Ventilkörpers 23 und des Wellenelements 24 miteinander verkeilt. Alternativ sind zum Beispiel, wie in 10A gezeigt, sowohl der hohle Abschnitt 23h des Ventilkörpers 23 als auch das Wellenelement 24 zu einem zweiflächigen Breitenabschnitt ausgebildet oder der Ventilkörper 23 und das Wellenelement 24 können, wie in 10B gezeigt, mittels einer in dem Ventilkörper 23 ausgebildeten Öffnung verschweißt sein (siehe einen Schweißabschnitt Z).
In der Ausführungsform ist das variable Auslassventil 123 ferner in dem Auslasskanal 33 des Motors 1 vorgesehen. Alternativ kann zum Beispiel eine Drallklappe in dem Auslasskanal 19 oder in der Einlassöffnugn 5 anstelle des variablen Auslassventils 123 oder kombiniert mit dem variablen Auslassventil 123 vorgesehen sein.
<Zusammenfassung der Ausführungsform>
Abschließend werden die Merkmale und vorteilhaften Wirkungen, die auf den in der Ausführungsform offenbarten Merkmalen beruhen, kurz beschrieben.
Die in der Ausführungsform offenbarte Technik betrifft eine Struktur eines Öffnungs-/Schließventils zum Öffnen und Schließen mindestens eines von: einem Einlasskanal und einem Auslasskanal eines Motors. Die Struktur ist versehen mit einem Ventilkörper mit mehreren Absperrklappen und einem Wellenabschnitt zum Verbinden der Absperrklappen miteinander; einem Paar von Buchsenelementen, die an axial gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers montiert und ausgelegt sind, um an einem Wandabschnitt des Einlasskanals oder des Auslasskanals drehbar gelagert zu sein; und einem Wellenelement, das axial durch eines der Buchsenelemente tritt und um eine vorbestimmte Länge in einem Ende des Ventilkörpers von dem Buchsenelement vorsteht. Jedes der Buchsenelemente ist so montiert, dass ein Teil des Buchsenelements in einem Ende des Ventilkörpers axial aufgenommen ist und ein verbleibender Teil desselben von dem Ende des Ventilkörpers axial vorsteht. Ein Abschnitt des Wellenelements, der von einem der Buchsenelemente vorsteht, ist mit dem Ventilkörper so verbunden, dass eine relative Drehung des Wellenelements bezüglich des Ventilkörpers verhindert wird.
Bei der vorstehend erwähnten Struktur ist ein Teil der gepaarten Buchsenelemente in gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers aufgenommen, und der verbleibende Teil der Buchsenelemente steht axial von gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers vor. Daher ist es möglich, den Ventilkörper mittels der vorspringenden Abschnitte der Buchsenelemente in dem Einlasskanal oder in dem Auslasskanal zu montieren.
Weiterhin ist es möglich, die Spanne (Achsenmaß) des Ventilkörpers zu verkürzen und die Zuverlässigkeit des Öffnungs-/Schließventils zu verbessern. Verglichen zum Beispiel mit einer Konfiguration, bei der Tragwellenabschnitte, die von gegenüberliegenden Enden eines Ventilkörpers axial vorstehen, integral ausgebildet sind und zum Lagern des Ventilkörpers die Tragwellenabschnitte in einen Wandabschnitt eines Einlasskanals oder eines Auslasskanals eingeführt sind, erfordert die vorstehend erwähnte Konfiguration kein Vorspringen der Tragwellenabschnitte. Dies ermöglicht es, die Spanne des Ventilkörpers (die Strecke zwischen beiden Enden des drehbar zu lagernden Ventilkörpers) zu verkürzen. Daher ist es möglich, einen Verformungsgrad der Absperrklappen und des Wellenabschnitts, der den Ventilkörper bildet, durch Wärme oder Druck zu unterbinden. Dies ist beim gleichmäßigen Vornehmen von Öffnungs-/Schließvorgängen des Öffnungs-/Schließventils und beim Verbessern der Zuverlässigkeit vorteilhaft.
Ferner wird eine Verformung des Ventilkörpers unterbunden. Daher ist es möglich, den Spielraum (Freiraum) zwischen dem Ventilkörper und den Buchsenelementen klein zu halten. Dies ermöglicht es, die Präzision der Öffnungs-/Schließvorgänge beizubehalten und die Zuverlässigkeit des Öffnungs-/Schließventils in diesem Sinn sicherzustellen. Ferner ist es möglich, ein Klappergeräusch zwischen dem Ventilkörper und den Buchsenelementen zu reduzieren und Geräuscherzeugung zu unterbinden.
Weiterhin ist das Wellenelement von einem Ende des Ventilkörpers teilweise in dem Ventilkörper aufgenommen. Selbst wenn der Ventilkörper verformt wird, ist es daher möglich, ein übermäßiges Ausüben von Last einhergehend mit der Verformung an dem Wellenelement zu vermeiden. Dies ermöglicht es, die Präzision eines Drehvorgangs des Wellenelements zu wahren und folglich die Zuverlässigkeit des Öffnungs-/Schließventils sicherzustellen.
Bei der vorstehend erwähnten Struktur kann ein hohler Abschnitt, der die Buchsenelemente und das Wellenelement aufnehmen kann, bevorzugt so in einer axialen Mitte des Ventilkörpers ausgebildet sein, dass er axial durch den Ventilkörper tritt.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist die axiale Mitte des Ventilkörpers zu einem hohlen Abschnitt ausgebildet. Dies ermöglicht es, den Ventilkörper mit leichtem Gewicht auszulegen, während eine erforderliche Steifigkeit sichergestellt wird. Dies macht es ferner einfach, die Buchsenelemente und das Wellenelement in den Ventilkörper einzuführen.
Bei der vorstehend erwähnten Struktur kann der Ventilkörper bevorzugt an gegenüberliegenden Enden desselben Vorsprungsabschnitte umfassen, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser des Wellenabschnitts zum Aufnehmen der Buchsenelemente ist.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist der Ventilkörper zu einer stereoskopischen Form ausgebildet, begleitet von der Ausbildung der Vorsprungsabschnitte. Dies ist beim Verbessern der Steifigkeit des Ventilkörpers vorteilhaft.
Bei der vorstehend erwähnten Struktur ist nach der Erfindung der Motor mit einem stromaufwärts befindlichen Einhausungselement und einem stromabwärts befindlichen Einhausungselement, die den Einlasskanal oder den Auslasskanal bilden, versehen. Das stromaufwärts befindliche Einhausungselement umfasst eine Fläche desselben an einer stromabwärts befindlichen Seite, um mit einer Fläche des stromabwärts befindlichen Einhausungselmeents an einer stromaufwärts befindlichen Seite verbunden zu werden, und umfasst innen mehrere Kanäle, die durch eine Trennwand zu trennen sind. In der Trennwand des stromaufwärts befindlichen Einhausungselements ist ein ein konkaver Abschnitt ausgebildet, der in der Trennwand von der stromabwärts befindlichen Seite zu der stromaufwärts befindlichen Seite ausgeschnitten ist. Der Wellenabschnitt des Ventilkörpers ist in einem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts aufgenommen.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration macht es das Aufnehmen des Wellenabschnitts des Ventilkörpers in dem konkaven Abschnitt des stromaufwärts befindlichen Einhausungselements vor Miteinanderverbinden des stromaufwärts befindlichen Einhausungselements und des stromabwärts befindlichen Einhausungselements einfach, das Öffnungs-/Schließventil in dem Einlasskanal oder in dem Auslasskanal des Motors zu montieren. Ferner befindet sich der Wellenabschnitt des Ventilkörpers an dem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts. Dies ermöglicht es, die nachteilige Einwirkung, d.h. durch einen Spalt Lecken von Abgas an der stromaufwärts befindlichen Seite hin zu der stromabwärts befindlichen Seite, zu minimieren, selbst wenn der Spalt zwischen dem Wellenabschnitt und dem konkaven Abschnitt ausgebildet ist, wenn das Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist.
Bei der vorstehend erwähnten Struktur kann der Auslasskanal bevorzugt mit einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal, dessen Abgasströmungsquerschnitt größer als der des ersten Kanals ist, versehen sein. Sowohl der erste Kanal als auch der zweite Kanal können von einer stromaufwärts befindlichen Seite her mit mehreren unabhängigen Kanälen, die Zylindern zugeordnet sind, und einem Sammelkanal zum Sammeln von aus den unabhängigen Kanälen abgelassenem Abgas versehen sein. Das Öffnungs-/Schließventil kann in den unabhängigen Kanälen des zweiten Kanals vorgesehen sein.
Wenn das Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist, kann Abgas nur durch den ersten Kanal strömen, dessen Strömungsquerschnitt klein ist. Selbst wenn sich der Motor in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, in dem das Durchflussvolumen des Abgases klein ist, wird daher Abgas bei einer hohen Geschwindigkeit von den unabhängigen Kanälen des ersten Kanals zu dem Sammelkanal abgelassen und durch eine Ejektorwirkung wird ein starker Unterdruck in dem Sammelkanal erzeugt. Dies ermöglicht es, das Restgas in den Zylindern mithilfe des Unterdrucks anzusaugen und die Ausgangsleistung des Motors durch Verbessern der Spülleistung der Zylinder zu verbessern.
Wenn ferner das Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist, darf Abgas durch sowohl den ersten Kanal als auch den zweiten Kanal treten. Dies ermöglicht ein Steigern des Abgasströmungsquerschnitts. Wenn sich der Motor zum Beispiel in einem hohen Drehzahlbereich befindet, in dem das Durchflussvolumen von Abgas groß ist, ermöglicht es daher das Öffnen des Öffnungs-/Schließventils, eine Zunahme des Abgaswiderstands und ein Absinken der Ausgangsleistung einhergehend mit der Zunahme des Abgaswiderstands zu verhindern.

Claims

Struktur eines Öffnungs-/Schließventils (123) zum Öffnen und Schließen mindestens eines von: einem Einlasskanal (19) und einem Auslasskanal (33) eines Motors (1), wobei die Öffnungs-/Schließventilstruktur umfasst: einen Ventilkörper (23) mit mehreren Absperrklappen (23a, 23bc, 23d) und einem Wellenabschnitt (23x, 23y) zum Verbinden der Absperrklappen (23a, 23bc, 23d) miteinander; ein Paar von Buchsenelementen (25a, 25b), die an axial gegenüberliegenden Enden des Ventilkörpers (23) montiert und ausgelegt sind, um an einem Wandabschnitt des Einlasskanals (19) oder des Auslasskanals (33) drehbar gelagert zu sein; und ein Wellenelement (24), das axial durch eines der Buchsenelemente (25a, 25b) tritt und um eine vorbestimmte Länge in einem Ende des Ventilkörpers (23) von dem Buchsenelement (25a) vorsteht, wobei jedes der Buchsenelemente (25a, 25b) so montiert ist, dass ein Teil des Buchsenelements (25a, 25b) in einem Ende des Ventilkörpers (23) axial aufgenommen ist und ein verbleibender Teil desselben von dem Ende des Ventilkörpers (23) axial vorsteht, und ein Abschnitt des Wellenelements (24), der von dem einen der Buchsenelemente (25a) vorsteht, mit dem Ventilkörper (23) so verbunden ist, dass eine relative Drehung des Wellenelements (24) bezüglich des Ventilkörpers (23) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) mit einem stromaufwärts befindlichen Einhausungselement (20) und einem stromabwärts befindlichen Einhausungselement (30), die den Einlasskanal (19) oder den Auslasskanal (33) bilden, versehen ist, das stromaufwärts befindliche Einhausungselement (20) eine Fläche desselben an einer stromabwärts befindlichen Seite umfasst, um mit einer Fläche des stromabwärts befindlichen Einhausungselements (30) an einer stromaufwärts befindlichen Seite verbunden zu werden, und innen mehrere Kanäle (22a, 22bc, 22d), die durch eine Trennwand (20C) zu trennen sind, umfasst, in der Trennwand (20c) des stromaufwärts befindlichen Einhausungselements (20) ein konkaver Abschnitt (20X), der in der Trennwand (20c) von der stromabwärts befindlichen Seite zu der stromaufwärts befindlichen Seite ausgeschnitten ist, ausgebildet ist, und der Wellenabschnitt (23x, 23y) des Ventilkörpers (23) in einem stromaufwärts befindlichen Ende des konkaven Abschnitts (20X) aufgenommen ist.
Öffnungs-/Schließventilstruktur nach Anspruch 1, wobei ein hohler Abschnitt (23h), der die Buchsenelemente (25a, 25b) und das Wellenelement (24) aufnehmen kann, so in einer axialen Mitte des Ventilkörpers (23) ausgebildet ist, dass er axial durch den Ventilkörper (23) tritt.
Öffnungs-/Schließventilstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ventilkörper (23), an gegenüberliegenden Enden desselben, Vorsprungsabschnitte (23e, 23f) umfasst, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser des Wellenabschnitts (23x, 23y) zum Aufnehmen der Buchsenelemente (25a, 25b) ist.
Öffnungs-/Schließventilstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Auslasskanal (33) mit einem ersten Kanal (L) und einem zweiten Kanal (H), dessen Abgasströmungsquerschnitt größer als der des ersten Kanals (L) ist, versehen ist, sowohl der erste Kanal (L) als auch der zweite Kanal (H) von einer stromaufwärts befindlichen Seite her mit mehreren unabhängigen Kanälen (21a, 21bc, 21d; 22a, 22bc, 22d), die Zylindern (4) zugeordnet sind, und einem Sammelkanal (31; 32), zum Sammeln von aus den unabhängigen Kanälen (21a, 21bc, 21d; 22a, 22bc, 22d) abgelassenem Abgas, versehen sind und das Öffnungs-/Schließventil in den unabhängigen Kanälen (22a, 22bc, 22d) des zweiten Kanals (H) vorgesehen ist.