DE19828946A1 - Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie HubkolbenbrennkraftmaschineInfo
- Publication number
- DE19828946A1 DE19828946A1 DE19828946A DE19828946A DE19828946A1 DE 19828946 A1 DE19828946 A1 DE 19828946A1 DE 19828946 A DE19828946 A DE 19828946A DE 19828946 A DE19828946 A DE 19828946A DE 19828946 A1 DE19828946 A1 DE 19828946A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- inlet
- inflow
- cylinder
- strokes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000004904 shortening Methods 0.000 claims 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/06—Valve members or valve-seats with means for guiding or deflecting the medium controlled thereby, e.g. producing a rotary motion of the drawn-in cylinder charge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/08—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
- F02B31/085—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets having two inlet valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben arbeitet, und wenigstens einem Einlaßventil, das in der Mündung eines Einlaßkanals (16) in den Zylinder arbeitet, wobei die Füllung des Zylinders durch Verkleinerung des Hubs und/oder Verkürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert wird und die Mündung des Einlaßkanals mit den Einlaßventilen derart zusammenwirkt, daß bei kleinen Ventilhüben infolge einer Querschnittsverengung längs eines Teils des Umfangwinkelbereiches des Einströmungsquerschnitts zwischen dem Einlaßventil und der Wand des Einlaßkanals eine gerichtete Einströmung unter Ausbildung eines Wirbels im Zylinder erfolgt, und wobei die Querschnittsverengung mit zunehmendem Ventilhub abnimmt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben verstärkt und bei mittleren und großen Ventilhüben abgeschwächt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfin
dung betrifft weiter eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 5.
Aus der DE 195 35 147 A1, von der in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche
ausgegangen wird, ist bekannt, eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Zylinder, der
wenigstens zwei Einlaßventile aufweist, derart auszubilden, daß bei kleinen Ventilhüben
eine gerichtete Einströmung der Frischluft bzw. Frischladung in den Zylinder erfolgt und
bei größeren Ventilhüben die Einströmung zunehmend ungerichtet erfolgt. Dies wird bei
spielsweise dadurch erreicht, daß die Wände der Einlaßkanäle stromabwärts der Ventilsitze
im Umfangsbereich des Zylinders etwa parallel zur Bewegungsrichtung der zugehörigen
Einlaßventile verlaufende Zylindersegmente bilden, deren Tiefe einem kleinen Ventilhub
entspricht.
Mit Hilfe einer gezielten Wirbelbildung im Zylinder bzw. Brennraum - der Wirbel kann
um die Zylinderachse (Drall) oder um eine Achse senkrecht zur Zylinderachse (Tumble)
erfolgen - wird eine Erhöhung der Flammenausbreitungsgeschwindigkeit erreicht, was die
Restgasverträglichkeit und Magerlauffähigkeit und damit den Verbrauch und die Abgasqua
lität verbessert. Wenn bei Vollast, d. h. vollem Ventilhub, eine erhöhte Ladungsbewegung
erhalten bleibt, vergrößert dies die Klopfneigung der Verbrennung, wodurch das mögliche
Vollastdrehmoment vermindert und der Vollastverbrauch erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gat
tungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß die Wirbelbildung
in Abhängigkeit vom Ventilhub bzw. der Last im Hinblick auf geringen Verbrauch, gute
Abgasqualität und hohes Drehmoment optimiert wird.
Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs gelöst.
Danach wird das bekannte Verfahren erfindungsgemäß derart weitergebildet, daß die bei
kleinen Ventilhüben gerichtete Einströmung in den Zylinder gezielt verstärkt und bei mitt
leren Ventilhüben gezielt abgeschwächt werden.
Für die gezielte Verstärkung und Abschwächung der gerichteten Einströmung, d. h. die ge
zielte Verstärkung oder Abschwächung der Drallströmung (Wirbelachse etwa mit der Zy
linderachse zusammenfallend) oder Tumbleströmung (Wirbelachse etwa senkrecht zur Zy
linderachse) gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen einige in den Unteransprüchen
2 bis 4 gekennzeichnet sind.
Der auf die Vorrichtung gerichtete Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen
des Anspruchs 5 gelöst. Die Unteransprüche 6 bis 11 sind auf vorteilhafte Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gerichtet.
Insgesamt wird mit der Erfindung die Einströmung in den Zylinder derart gesteuert, daß
bei kleinen Ventilhüben eine möglichst starke Wirbelströmung im Zylinder entsteht, die bei
mittleren und großen Ventilhüben gezielt abgeschwächt wird. Die Abschwächung kann da
durch erfolgen, daß die durch eine Einlaßöffnung hindurch bei kleinen Ventilhüben erfol
gende Wirbelströmung bei mittleren Ventilhüben durch den dann freigegebenen Einström
querschnitt und die dadurch entstehende zusätzliche Einlaßströmung gezielt geschwächt
wird, und/oder dadurch, daß zwei Einlaßventile vorgesehen sind, deren bei kleinen Ventil
hüben gerichtete Einlaßströmungen sich verstärken und deren Einlaßströmungen sich bei
mittleren und großen Ventilhüben gegenseitig stören bzw. abschwächen.
Mit der Erfindung wird im Schwachlastbereich der Verbrauch vermindert und die Abgas
qualität verbessert, ohne daß dadurch im mittleren oder höheren Lastbereich Nachteile ent
stehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Ansicht von unten eines Zylinderkopfes,
Fig. 2 eine Schnittansicht des Zylinderkopfes der Fig. 1, geschnitten in der
Ebene II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht des Zylinderkopfes gemäß Fig. 1, geschnitten in
der Ebene III-III,
Fig. 4 und 5 Schnittansichten von drei Ausführungsbeispielen von Einlaßkanälen,
Fig. 6 Kurven zur Erläuterung der Wirksamkeit der Erfindung, und
Fig. 7 eine Ventilhubkurvenschar, entsprechend der die Last gesteuert wird.
Gemäß Fig. 1 weist ein insgesamt mit 8 bezeichneter Zylinder zwei Einlaßventile 10 (dun
kel schraffiert) und zwei Auslaßventile 12 auf.
Der Brennraum bzw. die Oberseite des Zylinders ist insgesamt dachförmig, so daß die
Einlaßventile und die Auslaßventile einen Winkel miteinander bilden. Mit 14 ist in Fig. 1
die sogenannte Quetschfläche des Zylinderkopfes bezeichnet, an die der Kolben (nicht dar
gestellt) in seinem oberen Totpunkt in enge Anlage kommt.
Mit 16 sind die Einlaßkanäle und mit 18 die Auslaßkanäle bezeichnet. Die Ventile liegen
im geschlossenen Zustand an Sitzringen 20 an, die in den Fig. 2 und 3 schwarz ausgezo
gen eingezeichnet sind.
Die Wände der Einlaßkanäle 16 sind, wie in Fig. 1 mit einer dicken schwarzen Linie ange
deutet, als Abschirmungen 22 ausgebildet, indem sie in einem Winkelbereich um die Ach
se des jeweiligen Einlaßventils 10 parallel zur Bewegungsrichtung der Einlaßventile 10
über die Ventilsitzringe 20 hinaus verlängert sind, so daß sich bei kleinem Hub der Einlaß
ventile 10 im Bereich der Abschirmungen 22 nur ein geringer Einströmquerschnitt ergibt.
Der Winkelbereich, längs dessen sich die Abschirmung 22 erstreckt, reicht von etwa der
Stelle, an der die beiden Ventilachsen gemeinsame Ebene den Zylinderumfang schneidet,
zylinderaußenseitig um die Ventile herum bis annäherend wiederum zu der den beiden Ven
tilachsen gemeinsamen Ebene. Auf diese Weise wird bei kleinem Ventilhub eine Tumble
strömung erreicht, da die Einströmung durch die wenig geöffneten Ventilöffnungen hin
durch gemäß Fig. 1 im wesentlichen senkrecht nach unten längs der Innenfläche des Zylin
derkopfes erfolgt.
Infolge der Abschirmung 22 bilden die Wände der Einlaßkanäle stromabwärts der Ventil
sitzringe 20 Zylindersegmente 24, die sich in Umfangsrichtung um die Ventile im Winkel
bereich der Abschirmung erstrecken und parallel zur Bewegungsrichtung der Einlaßventile
10 verlaufen. In Fig. 2 ist ein solches Zylindersegment 24 sichtbar.
Gemäß Fig. 3 sind die Höhen (bzw. Tiefen) der Zylindersegmente 24 verschieden. Die
Höhe H1 des dem gemäß Fig. 3 linken Einlaßventil 10 zugeordneten Zylindersegments 24
ist größer als die Höhe H2 des dem gemäß Fig. 3 rechten Einlaßventil 10 zugeordneten Zy
lindersegments 24.
An jedes Zylindersegment 24 schließt sich zum Inneren des Zylinders hin ein sich aufwei
tender Bereich 26 an, der mit strömungsgünstiger Kontur ausgebildet ist. Dabei ist der
dem rechten Einlaßventil 10 zugeordnete, sich aufweitende Bereich 26 höher bzw. tiefer
als der den linken Ventil 10 zugeordnete, sich aufweitende Bereich, da die Höhe bzw. Tie
fe der sich aufweitenden Bereiche durch die Ebene begrenzt ist, in der die Quetschfläche
14 verläuft.
Fig. 4 zeigt die Schnitte von drei Ausführungsbeispielen von Mündungen von Einlaßkanä
len 16. Der mit A bezeichnete Kreis zeigt bei allen Ausführungsformen den Konturverlauf
der Mündung des Einlaßkanals 16 in das Innere des Zylinders in dem Bereich, der der Ab
schirmung 22 gegenüberliegt. Im Bereich der Abschirmung 22 bildet die Zylinderinnen
wand ein Zylindersegment mit einem Umfangswinkel von etwa 160°.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4a geht die Innenwand des Zylinderkopfes 27 (grob
gestrichelt) etwa rechtwinklig in den Einlaßkanal 16 über, in dem nach einer kurzen
Strecke der sich konisch verengende Sitzring 20 beginnt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4b ist der Zylinderkopf im Bereich der Mündung des
Einlaßkanals 16 in den Zylinder mit einer Fase 28 versehen, die den sich aufweitenden
Sitzring 20 in strömungsgünstiger Weise glatt fortsetzt. Dies führt dazu, daß sich der
Durchströmquerschnitt in dem der Abschirmung 22 gegenüberliegenden Bereich rasch auf
weitet, wenn der nicht dargestellte Ventilteller sich bis in den Bereich der Phase 28 vom
Sitzring 20 abhebt. Damit wird eine günstige Strömungsführung erreicht, die den Tumble
effekt verstärkt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4c wird die rasche Querschnittsaufweitung dadurch
erreicht, daß der Zylinderkopf 27 im Bereich A einen Freistich 30 aufweist. Dieser Frei
stich 30 dient ebenfalls dazu, den Tumbleeffekt bei kleinen Ventilhüben zu verstärken.
Die Wirkungen der Fase 28 bzw. des Freistichs 30 zur Wirbelverstärkung können zusätz
lich dadurch vergrößert werden, daß die Fase bzw. der Freistich bezogen auf den Ventil
sitz außermittig bzw. exzentrisch ausgebildet werden. Auf diese Weise ergibt sich bei der
Herstellung des Freistichs bzw. der Fase gemäß Fig. 4 mittels eines Werkzeugs, mit dem
auch der Ventilsitz gefräst wird, eine Aufweitung des Durchströmquerschnitts in Richtung
der Exzentrizität bzw. des Versatzes der Mittelpunkte, was zu der Wirbelverstärkung
führt. Die Exzentrizität liegt vorteilhafterweise in Richtung der erstrebten gerichteten Strö
mung.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Mündung des oder der Einlaßkanäle 16.
Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 4b ist das zylinderinnenraumseitige Ende des
zylindrischen Bereiches 24 bzw. der Abschirmung 22 etwas einwärts versetzt, so daß an
dem der Fase 28 gegenüberliegenden Winkelbereich der Mündung des Einlaßkanals 16 in
den Zylinderinnenraum eine weitere, allerdings weniger tiefe Fase 32 ausgebildet ist.
Fig. 5a zeigt das Einlaßventil 10 bei geringer Öffnung bzw. kleinem Hub. Fig. 5b zeigt
das Einlaßventil bei mittlerem Hub.
Gemäß Fig. 5a ist bei kleinem Hub der rechte Bereich bzw. der mit der Abschirmung 22
ausgebildete der Einlaßöffnung annähernd verschlossen, so daß nur eine sehr schwache
Einströmung (drei Pfeile) einsetzt und die wesentliche Einströmung in dem mit der Fase
28 ausgebildeten Winkelbereich der Einlaßöffnung einsetzt (Pfeil T). Dieser Pfeil T ver
deutlicht eine Tumbleströmung, die bei kleinem Ventilhub einsetzt.
Bei mittlerem Ventilhub bzw. einem Hub, der über den Bereich der Abschirmung 22 hin
ausgeht, öffnet sich mit zunehmendem Ventilhub rasch zunehmend auch der mit der Ab
schirmung 22 ausgebildete Winkelbereich, so daß eine Gegenströmung B einsetzt, die die
Tumbleströmung T gezielt schwächt.
Die Ausführungsformen gemaß Fig. 4a, b und c sowie Fig. 5 können mit denen der Fig.
3, bei der der Sitzring 20 einwärts versetzt ist, kombiniert werden.
Typische maximale Ventilhübe liegen bei 10 mm. Typische Tiefen der Abschirmung 22
liegen bei 2 bis 3 mm. Typische Spalte zwischen dem Ventilaußenrand und der Innenwand
der Abschirmung liegen bei einigen Zehntel Millimetern, wobei der Ventildurchmesser ty
pischerweise zwischen 30 und 40 mm beträgt. Kleine Ventilhübe liegen somit typischer
weise zwischen 0 und 3 mm; mittlere Ventilhübe liegen zwischen 3 und 6 mm. Große
Ventilhübe liegen über 6 mm.
Im folgenden wird die Funktion der beschriebenen Anordnung erläutert:
Gemäß Fig. 7 werden das oder die Einlaßventile 10 (die Erfindung eignet sich auch für Brennkraftmaschinen mit nur einem Einlaßventil je Zylinder) je nach Last, unter der die Brennkraftmaschine läuft, mit unterschiedlichen Hubfunktionen betrieben. Fig. 7 zeigt den Verlauf des Ventilhubs über der Winkelstellung der Kurbelwelle, wobei die von links nach rechts zunehmenden Öffnungskurven der Kurvenschar zunehmender Last entsprechen.
Gemäß Fig. 7 werden das oder die Einlaßventile 10 (die Erfindung eignet sich auch für Brennkraftmaschinen mit nur einem Einlaßventil je Zylinder) je nach Last, unter der die Brennkraftmaschine läuft, mit unterschiedlichen Hubfunktionen betrieben. Fig. 7 zeigt den Verlauf des Ventilhubs über der Winkelstellung der Kurbelwelle, wobei die von links nach rechts zunehmenden Öffnungskurven der Kurvenschar zunehmender Last entsprechen.
Eine Vorrichtung, mit der die Einlaßventile entsprechend betätigt werden können, ist aus
der DE 43 01 453 bekannt.
Fig. 6 gibt die Tumblestärken an, wie sie mit Ausbildungen der Einlaßkanäle gemäß Fig.
4a bis 4c und Fig. 5 bei einem Zylinder mit einem Einlaßventil erzielt werden.
Gemäß der Kurve a führt die Ausführungsform gemäß Fig. 4a zu einer Wirbelstärke, die
bis zu einem Ventilhub von etwa 2,5 mm zunimmt, dann abfällt und etwa konstant bleibt,
bis sie oberhalb 8 mm erneut zunimmt. Die Zunahme bei großen Ventilhüben ist durch die
Grundgeometrie des Zylinderkopfes bedingt.
Die Ausführungsformen gemäß Fig. 4b oder 4c führen zu einem Verhalten gemäß Kurve
b, bei der die Wirbelstärke zunächst deutlich stärker zunimmt als bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 4a, dann im mittleren Bereich abnimmt um anschließend zum Maximalhub hin
wieder zunehmen. Nachteilig am Verlauf der Kurve b ist die gegenüber der Kurve a höhe
re Wirbelstärke im mittleren und großen Ventilhubbereich. Dies führt zu erhöhter Klopf
neigung und zu Füllungsverlusten.
Das Abfallen der Wirbelstärke von den kleinen zu den mittleren Ventilhüben kann ver
stärkt werden, indem, wie beispielsweise beim rechten Ventil der Fig. 3 oder bei der Aus
führungsform gemäß Fig. 5, der Sitzring 20 weiter nach innen verlegt wird, so daß der
Zylinderkopf zusätzlich zur Abschirmung mit einer Fase versehen werden kann, die dazu
führt, daß bei mittleren Ventilhüben, bei denen das Ventil die Abschirmung überfährt, ein
großer Einströmquerschnitt freigegeben wird, der zu einer Einströmung führt, die der
Tumbleströmung entgegengerichtet ist und diese aufhebt.
Die Gegenströmung gemäß Fig. 5 läßt sich nicht nur durch eine zusätzliche Fase an der
Maskierung erreichen, sondern auch durch unterschiedliche Maskierungshöhen, wie sie in
Fig. 3 dargestellt sind. Die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben kann sowohl
durch eine Fase (Fig. 4b und 5) im nicht maskierten Bereich als auch durch einen Freistich
entsprechend Fig. 4c erzielt werden.
Ein weiterer Vorteil, der mit den Ausführungsformen gemäß den Fig. 4b und 4c sowie
Fig. 5 erzielt wird, ist eine Verbesserung des Durchflußverhaltens des Einlaßkanals mit zu
gehörigem Einlaßventil gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 4a.
Bei einem mit zwei Einlaßventilen gemäß Fig. 3 vorgesehenen Zylinderkopf entstehen im
Bereich sehr kleiner Ventilhübe (etwa bis zum Hub H2) sich im Brennraum verstärkende
Tumbleströmungen durch beide Einlaßkanäle hindurch. Wird der Ventilhub weiter erhöht,
so verliert das gemäß Fig. 3 rechte Zylindersegment 24 seine Wirksamkeit, da das Einlaß
ventil zunehmend bis in den sich aufweitenden, angephasten Bereich 26 geöffnet wird. Da
durch steht der durch den rechten Einlaßkanal 16 strömenden Einströmung ein größerer
Öffnungsquerschnitt zur Verfügung, der mit zunehmenden Hub zunehmend rotationssym
metrisch um die Achse des gemäß Fig. 3 rechten Einlaßventils ist. Diese Einströmung hat
zunehmend Komponenten, die die weiterhin durch das linke Einlaßventil 10 auf folgende
Tumbleströmung stören und aus der Mitte des Brennraums verdrängen, so daß die Wirbel
stärke insgesamt abnimmt. Die Abnahme kann dadurch verstärkt werden, daß der sich bei
Überfahren des Zylindersegments öffnende Bereich 26 sich stärker aufweitet als der nicht
abgeschirmte Bereich A gemäß Fig. 4.
Die Erfindung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise können die
Abschirmungen bzw. Zylindersegmente derart ausgebildet werden, daß eine Drallströmung
erzeugt wird, deren Achse etwa mit der Bewegungsachse des Kolbens zusammenfällt. Des
weiteren können die Einlaßventile mit Abschirmansätzen versehen werden, deren Wirkung
der der Zylindersegmente entspricht.
Die dargestellten Ausführungsformen können miteinander kombiniert oder mit weiteren
Ausführungsformen kombiniert werden. Entscheidend für die Realisierung der Erfindung
ist, daß bei kleinen Ventilhüben durch gezielte, strömungsgünstige Ausbildung des nicht
abgeschirmten Bereiches eine starke Wirbelströmung entsteht, die durch ungleiche Ausbil
dung der Abschirmungen bei zwei Einlaßventilen und/oder durch gezielte Ausbildung des
Überfahren des abgeschirmten Bereiches sich öffnenden Einlaßquerschnitts derart, daß die
dann zusätzlich einsetzende Einlaßströmung die bis dahin erfolgende gerichtete Einlaßströ
mung stört, bei mittleren Ventilhüben gezielt geschwächt wird.
Claims (11)
1. Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit
wenigstens einem Zylinder (8), in dem ein Kolben arbeitet, und
wenigstens einem Einlaßventil (10), das in der Mündung eines Einlaßkanals (16) in den Zylinder arbeitet,
wobei die Füllung des Zylinders durch Verkleinerung des Hubs und/oder Verkürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert wird und die Mündung des Einlaßkanals mit den Einlaßventilen derart zusammenwirkt, daß bei kleinen Ventilhüben infolge einer Querschnittsverengung längs eines Teils des Umfangswinkelbereiches des Einströmquerschnitts zwischen dem Einlaßventil und der Wand des Einlaßkanals eine ge richtete Einströmung unter Ausbildung eines Wirbels im Zylinder erfolgt und wobei die Querschnittsverengung mit zunehmendem Ventilhub abnimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben verstärkt und bei mittleren und großen Ventilhüben abgeschwächt wird.
wenigstens einem Einlaßventil (10), das in der Mündung eines Einlaßkanals (16) in den Zylinder arbeitet,
wobei die Füllung des Zylinders durch Verkleinerung des Hubs und/oder Verkürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert wird und die Mündung des Einlaßkanals mit den Einlaßventilen derart zusammenwirkt, daß bei kleinen Ventilhüben infolge einer Querschnittsverengung längs eines Teils des Umfangswinkelbereiches des Einströmquerschnitts zwischen dem Einlaßventil und der Wand des Einlaßkanals eine ge richtete Einströmung unter Ausbildung eines Wirbels im Zylinder erfolgt und wobei die Querschnittsverengung mit zunehmendem Ventilhub abnimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben verstärkt und bei mittleren und großen Ventilhüben abgeschwächt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerichtete Ein
strömung bei kleinen Ventilhüben zusätzlich durch strömungsgünstige Ausbildung des nicht
verengt ausgebildeten Umfangswinkelbereiches des Einströmquerschnitts verstärkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwä
chung der gerichteten Einströmung bei mittleren Ventilhüben durch strömungsgünstige
Ausbildung des sich an den bei kleinen Ventilhüben verengten Bereich in Einströmrichtung
anschließenden, bei mittleren Ventilhüben nicht mehr verengten Bereiches erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschwächung der gerichteten Einströmung bei mittleren Ventilhüben dadurch erfolgt, daß
zwei Einlaßventile mit zugehörigen Einlaßkanälen in den Zylinder vorgesehen sind, deren
bei kleinen Ventilhüben gerichtete Einströmungen sich unterstützen und deren Einströmun
gen sich bei mittleren Ventilhüben stören.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit
wenigstens einem Zylinder (8), in dem ein Kolben arbeitet, und
wenigstens einem Einlaßventil (10), das in der Mündung eines Einlaßkanals (16) in dem Zylinder arbeitet,
wobei die Füllung des Zylinders durch Verkleinerung des Hubs und/oder Ver kürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert wird und die Mündung des Einlaß kanals mit dem Einlaßventil derart zusammenwirkt, daß bei kleinen Ventilhüben infolge ei ner Querschnittsverengung längs eines Teils des Umfangswinkelbereiches des Einström querschnitts zwischen dem Einlaßventil und der Wand des Einlaßkanals eine gerichtete Einströmung unter Ausbildung eines Wirbels im Zylinder erfolgt und wobei die Quer schnittsverengung mit zunehmendem Ventilhub abnimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einlaßventil (10) und die mit ihm zusammenwirkende Wand des Einlaßka nals (16) derart ausgebildet sind, daß die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben durch strömungsgünstige Ausbildung des nicht verengt ausgebildeten Umfangswinkelberei ches des Einströmquerschnitts verstärkt wird und durch strömungsgünstige Ausbildung des sich an den bei kleinen Ventilhüben verengten Bereich in Einströmrichtung anschließenden, bei mittleren Ventilhüben nicht mehr verengten Bereiches abgeschwächt wird.
wenigstens einem Zylinder (8), in dem ein Kolben arbeitet, und
wenigstens einem Einlaßventil (10), das in der Mündung eines Einlaßkanals (16) in dem Zylinder arbeitet,
wobei die Füllung des Zylinders durch Verkleinerung des Hubs und/oder Ver kürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert wird und die Mündung des Einlaß kanals mit dem Einlaßventil derart zusammenwirkt, daß bei kleinen Ventilhüben infolge ei ner Querschnittsverengung längs eines Teils des Umfangswinkelbereiches des Einström querschnitts zwischen dem Einlaßventil und der Wand des Einlaßkanals eine gerichtete Einströmung unter Ausbildung eines Wirbels im Zylinder erfolgt und wobei die Quer schnittsverengung mit zunehmendem Ventilhub abnimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einlaßventil (10) und die mit ihm zusammenwirkende Wand des Einlaßka nals (16) derart ausgebildet sind, daß die gerichtete Einströmung bei kleinen Ventilhüben durch strömungsgünstige Ausbildung des nicht verengt ausgebildeten Umfangswinkelberei ches des Einströmquerschnitts verstärkt wird und durch strömungsgünstige Ausbildung des sich an den bei kleinen Ventilhüben verengten Bereich in Einströmrichtung anschließenden, bei mittleren Ventilhüben nicht mehr verengten Bereiches abgeschwächt wird.
6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenwand des Einlaßkanals (16) in dem bei kleinen Ventilhüben nicht verengten Win
kelbereich (28, 30) derart ausgebildet ist, daß sich der Einströmquerschnitt im Bereich
kleiner Ventilhübe mit zunehmenden Ventilhub rasch vergrößert.
7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenwand des Einlaßkanals (16) in dem bei kleinen Ventilhüben nicht verengten Win
kelbereich (28) zum Zylinderinneren hin zur Aufweitung des Einströmquerschnitts abge
schrägt ist.
8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abschrägung (28) bezogen auf die Ventilachse außermittig ausgebildet ist.
9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wand des Einlaßkanals (16) in dem bei kleinen Ventilhüben mit ver
engtem Einströmquerschnitt ausgebildeten Umfangswinkelbereich als etwa parallel zur Be
wegungsrichtung des Einlaßventils verlaufender Zylinderbereich (24) ausgebildet ist, an
den sich ein konisch aufweitender Bereich (26; 32) anschließt
10. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ventilsitz des Einlaßventils (10) in den Einlaßkanal (16) hinein ver
setzt ist.
11. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens zwei Einlaßventile (10) mit zugehörigen Einlaßkanälen (16)
in den Zylinder vorgesehen sind, die derart unterschiedlich ausgebildet sind, daß sich die
gerichteten Einströmungen bei kleinen Ventilhüben unterstützen und bei mittleren Ventilhü
ben stören.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828946A DE19828946A1 (de) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19828946A DE19828946A1 (de) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19828946A1 true DE19828946A1 (de) | 2000-01-05 |
Family
ID=7872370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19828946A Withdrawn DE19828946A1 (de) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19828946A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2836180A1 (fr) * | 2002-02-21 | 2003-08-22 | Renault | Moteur a combustion interne prevu pour produire un mouvement du type tumble dans le melange carbure et procede de commande du moteur |
DE10326054B4 (de) * | 2003-06-10 | 2006-04-06 | Audi Ag | Vorrichtung zum Betreiben einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
DE102005035296A1 (de) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Audi Ag | Verfahren zur Herstellung von Hubkolbenmaschinen sowie Hubkolbenmaschine |
FR2915236A3 (fr) * | 2007-04-20 | 2008-10-24 | Renault Sas | Dispositif de generation d'aerodynamique interne variable de type "tumble" d'un moteur thermique pour un systeme de distribution variable. |
DE102010044683A1 (de) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Volkswagen Ag | Abgasturbolader mit einem Bypassventil |
US8622044B2 (en) | 2010-10-12 | 2014-01-07 | GM Global Technology Operations LLC | Intake arrangement for combustion chamber |
CN108049982A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-05-18 | 广州汽车集团股份有限公司 | 汽车、发动机燃烧***及其气缸盖 |
DE102010061275B4 (de) | 2009-12-22 | 2020-07-16 | Subaru Corporation | Einspritzmotor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4301453A1 (de) * | 1993-01-20 | 1994-08-11 | Meta Motoren Energietech | Variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen |
DE19535147A1 (de) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Meta Motoren Energietech | Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder |
-
1998
- 1998-06-29 DE DE19828946A patent/DE19828946A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4301453A1 (de) * | 1993-01-20 | 1994-08-11 | Meta Motoren Energietech | Variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen |
DE19535147A1 (de) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Meta Motoren Energietech | Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2836180A1 (fr) * | 2002-02-21 | 2003-08-22 | Renault | Moteur a combustion interne prevu pour produire un mouvement du type tumble dans le melange carbure et procede de commande du moteur |
DE10326054B4 (de) * | 2003-06-10 | 2006-04-06 | Audi Ag | Vorrichtung zum Betreiben einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
DE102005035296A1 (de) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Audi Ag | Verfahren zur Herstellung von Hubkolbenmaschinen sowie Hubkolbenmaschine |
DE102005035296B4 (de) * | 2005-07-28 | 2007-10-04 | Audi Ag | Verfahren zur Herstellung von Hubkolbenmaschinen sowie Hubkolbenmaschine |
FR2915236A3 (fr) * | 2007-04-20 | 2008-10-24 | Renault Sas | Dispositif de generation d'aerodynamique interne variable de type "tumble" d'un moteur thermique pour un systeme de distribution variable. |
DE102010061275B4 (de) | 2009-12-22 | 2020-07-16 | Subaru Corporation | Einspritzmotor |
DE102010044683A1 (de) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Volkswagen Ag | Abgasturbolader mit einem Bypassventil |
US8844283B2 (en) | 2010-09-08 | 2014-09-30 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Exhaust-gas turbocharger with a bypass valve |
US8622044B2 (en) | 2010-10-12 | 2014-01-07 | GM Global Technology Operations LLC | Intake arrangement for combustion chamber |
CN108049982A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-05-18 | 广州汽车集团股份有限公司 | 汽车、发动机燃烧***及其气缸盖 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19535147C2 (de) | Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder | |
DE69401829T2 (de) | Brennkraftmaschine mit mehreren Einlassventilen | |
EP2134942B1 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE3606515C2 (de) | ||
DE69212262T2 (de) | Einlasssystem für einen Motor | |
DE3434566C2 (de) | ||
DE19828946A1 (de) | Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine | |
DE10207658B4 (de) | Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines Ventils, sowie Ventil | |
EP3284938A1 (de) | Kolben für einen mit spülvorlage arbeitenden zweitaktmotor und zweitaktmotor | |
EP1180214B1 (de) | Axialkolben-kältemittelverdichter | |
DE102004035613A1 (de) | Gasfeder mit Endlagendämpfung | |
DE3347518C2 (de) | Einlaßkanal im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine | |
DE2809914C2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE3903831A1 (de) | Direkteinspritz-dieselmotor | |
DE3333888C2 (de) | ||
DE8908341U1 (de) | Kolben für Schwingungsdämpfer, insbesondere Stoßdämpfer von Kraftfahrzeugen | |
DE3805639C2 (de) | ||
DE3613299C2 (de) | ||
DE1257506B (de) | Hydraulisches Ventil | |
DE3741720C2 (de) | ||
DE1451949A1 (de) | Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine | |
DE3828025A1 (de) | Daempfungssystem fuer fluid-zylinder | |
DE1945720C3 (de) | Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung und Gegenkolben | |
DE69301274T2 (de) | Klappenventil mit verbesserter Dichtmanschette | |
DE102016119919B4 (de) | Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Einlassmaskierung im Brennraum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |