DE3216820A1 - Inlet arrangement for an internal combustion engine - Google Patents

Inlet arrangement for an internal combustion engine

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Abstract

A passage formed by a widened bore or a groove in an inlet valve guide is flow-connected to an auxiliary air bore bridging a throttle valve. The valve shaft carried in the valve guide has an annular web, which keeps the flow connection between the auxiliary air bore and an inlet bore blocked up to a predetermined lift of the inlet valve, preferably until the exhaust valve is closed. In the auxiliary air bore a control valve can be arranged controlling its through-flow in response to certain operating parameters of the engine.

Description

Einlaßanordnung für eine BrennInlet arrangement for a focal

kraftmaschineengine

B_e s_c_h_r e_i b_u_n_gDescription

''

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine und betrifft insbesondere eine Einlaßanordnung für eine solche Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine and particularly relates to an intake arrangement for such an internal combustion engine.

Bei bekannten Brennkraftmaschinen insbesondere mit großer Überschneidung der Öffnungszeiten der Ein- und Auslaßventile tritt bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere im Leerlauf, die bekannte Erscheinung auf, daß jeweils eine relativ große Menge von Verbrennungsgasen im Brennraum zurückbleibt. Die zurückgebliebenen Verbrennungsgase verzögern die Ausbreitung der Jlammfront innerhalb des Brenn raums und verursachen dadurch einen unregelmäßigen Lauf der Maschine. TJm dieser Erscheinung vorzubeugen, kann manIn known internal combustion engines, in particular with a large overlap of the opening times of the inlet and outlet valves occurs at low speeds, especially when idling, the well-known phenomenon that one at a time relatively large amount of combustion gases remains in the combustion chamber. Delay the remaining combustion gases the propagation of the lamb front within the combustion chamber and thus cause an irregular course the machine. To prevent this phenomenon one can

2Q der Maschine unter derartigen Betriebsbedingungen ein angereichertes Luft-Brennstoffgemisch zuführen, so daß sich die JPlammfront schneller ausbreiten kann. Dies führt jedoch zu einem relativ hohen Brennstoffverbrauch gerade unter Betriebsbedigungen, in denen der Maschine keine nennenswerte Leistung abverlangt wird. Ein anderes Verfahren, den genannten Nachteilen zu begegnen, besteht darin, das Luft-Brennstoffgemisch derart in den Brennraum einzuführen, daß es darin eine Wirbelbewegung vollführt , was dann eine schnellere Ausbreitung der I"lammfront zur Folge haben soll. Gerade im Leerlauf der Maschine ist jedoch die angesaugte Luftmenge zu klein, als daß eine genügend starke Wirbelbildung in derselben zustande kommen könnte. Unter diesen Bedingungen ergeben sich daher beträchtliche Schwankungen von einem Arbeits-' takt zum anderen, was sich in einem rauhen, unregelmäßigen Lauf der Maschine äußert.2Q of the machine under such operating conditions Feed in enriched air-fuel mixture so that the JPlamm front can spread faster. this leads to however, to a relatively high fuel consumption especially under operating conditions in which the machine does not significant performance is required. Another method of countering the disadvantages mentioned exists therein, the air-fuel mixture so in the combustion chamber to introduce that it performs a whirling motion in it what then leads to a faster spread of the lamb front should result. However, especially when the machine is idling, the amount of air drawn in is too small than that a sufficiently strong vortex formation could come about in it. Surrendered under these conditions therefore considerable fluctuations from one work cycle to another, resulting in a rough, irregular Running of the machine expresses.

Die Erfindung schafft eine Einlaßanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer von einem Durchlaß durchsetzten Ventilführung, welche in Strömungsverbindung mit einer Nebenluftleitung des Einlaßkanals steht. Der Ventilschaft hat einen Ringsteg, welcher, die Strömungsverbindung zwischen der Nebenluftbohrung und einer nahe dem inneren Ende der Ventilführung geformten, relativ engen Einblasbohrung steuert. Bei geschlossener Drosselklappe, z.B. im Leerlauf der Maschine, wird über die Nebenluftbohrung Luft oder ein Luft-Brennstoffgemisch angesaugt und strömt mit relativ hoher Geschwindigkeit durch die Einblasbohrung hindurch in den Brennraum, in welchem sie bzw. es eine kräftige Wirbelbewegung hervorruft. Diese begünstigt ihrerseits die schnelle Ausbreitung der Flammfront und damit die wirksame Verbrennung eines relativ mageren Luft-Brennstoffgemischs.The invention provides an inlet arrangement for an internal combustion engine with a valve guide penetrated by a passage, which is in flow connection with a Secondary air line of the inlet duct is standing. The valve stem has an annular land, which, the flow connection between the secondary air hole and one near the inner end the valve guide shaped, relatively narrow injection bore controls. With the throttle valve closed, e.g. when idling the machine, air or an air-fuel mixture is sucked in via the auxiliary air hole and flows with it relatively high speed through the injection bore into the combustion chamber in which it is a causes strong whirling motion. This in turn favors the rapid spread of the flame front and thus the efficient combustion of a relatively lean air-fuel mixture.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: 20In the following, exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the drawing. Show it: 20th

!"ig. 1A eine Schnitt ansieht einer Einlaßanordnung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,! "Fig. 1A is a sectional view of an inlet arrangement in FIG a first embodiment of the invention,

1B eine vergrößerte Ansicht von Teilen eines Ventilschafts und einer Ventilführung der Anordnung nach Fig. 1A,1B is an enlarged view of parts of a valve stem and a valve guide of the arrangement according to FIG. 1A,

Fig. 2 eine schematisierte Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1A zur Darstellung des Winkelbereichs, innerhalb dessen eine Einblasöffnung ausgerichtet sein kann,Fig. 2 is a schematic end view of the arrangement according to Fig. 1A to show the angular range, within which an injection opening can be aligned,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Überschneidung der Ventil-Öffnungszeiten und der Konzentration der im Brennraum zurückbleibenden Verbrennungsgase,Fig. 5 is a graph showing the relationship between the overlap of the valve opening times and the concentration of those remaining in the combustion chamber Combustion gases,

Fig. 4- eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenan-Fig. 4- is a side view partially shown in section

sieht eines Ventils und einer Ventilführung in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,sees a valve and a valve guide in a modified embodiment of the invention,

3?ig. 5 bis 7 Ansichten im Schnitt entlang den in I1Xg. 4-angegebenen Linien V-V bzw. VI-VI bzw. VII-VII, und3? Ig. 5 to 7 views in section along the lines in I 1 Xg. 4-indicated lines VV or VI-VI or VII-VII, and

Pig. 8 eine Schnittansicht einer Einlaßanordnung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.Pig. 8 is a sectional view of an inlet arrangement in a second embodiment of the invention.

In einer in I1Xg. 1A, 1B und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung gehören zu einer Einlaßanordnung für eine Brennkraftmaschine eine Ventilführung 10 mit einer einen Durchlaß 12 darstellenden erweiterten Bohrung und ein Einlaßventil 22, dessen Schaft 14- mit einem Ringsteg 16 versehen ist. Der Durchlaß 12 der Ventilführung 10 ist über eine Nebenluftbohrung 18 mit einem Einlaßkanal an der Zuströmseite einer Drosselklappe 20 strömungsverbunden.In one in I 1 Xg. 1A, 1B and 2, the first embodiment of the invention shown belongs to an inlet arrangement for an internal combustion engine, a valve guide 10 with an enlarged bore representing a passage 12 and an inlet valve 22, the shaft 14 of which is provided with an annular web 16. The passage 12 of the valve guide 10 is flow-connected to an inlet channel on the inflow side of a throttle valve 20 via a secondary air bore 18.

2® Beim Abheben des Einlaßventils 22 von seinem Ventilsitz 24- bewegt sich der Ringsteg 16 am Ventilschaft 14· abwärts und gibt dabei eine Einblasbohrung 26 frei, welche über den Durchlaß 12 der Ventilführung 10 mit der Nebenluftbohrung 18 strömungsverbunden ist. Der Ringsteg 16 ist vorzugsweise so angeordnet, daß er die Strömungsverbindung zwischen der Einblasbohrung 26 und der Nebenluftbohrung 18 etwa zum Schließzeitpunkt des Auslaßventils freigibt. 2 ® When lifting of the intake valve 22 from its valve seat 24, the annular rib 16 moves the valve stem 14 · downwardly and are thereby a Einblasbohrung 26 free, which is flow-connected via the passage 12 of the valve guide 10 with the secondary air bore 18th The annular web 16 is preferably arranged so that it releases the flow connection between the injection bore 26 and the secondary air bore 18 approximately at the time the outlet valve closes.

Bei geschlossener Drosselklappe 20, z.B. also im Leerlauf, wird aufgrund des während des Ansaugtakts in der Brennkammer 30 entstehenden Unterdrucks Luft oder ein Luft-Brennstoffgemisch über die Nebenluftleitung 18 angesaugt und strömt in Form eines scharfen Strahls in die 35When the throttle valve 20 is closed, e.g. when idling, the Combustion chamber 30 resulting underpressure air or a Air-fuel mixture is sucked in via the secondary air line 18 and flows in the form of a sharp jet into the 35

Brennkammer 30.Combustion chamber 30.

Fig. 1B zeigt den Ventilschaft 14- in einer Stellung, in welcher der Ringsteg 16 die Einblasbohrung 26 absperrt,Fig. 1B shows the valve stem 14- in a position in which the ring web 16 closes off the injection bore 26,

und aus welcher er sich um den Hub "D" bewegen muß, um die Strömungsverbindung zwischen der Einbalsbohrung 26 und der Nebenluftbohrung 18 herzustellen. Der Zeitpunkt der Freigabe der Einblasbohrung 26 ist durch die Anordnung des Ringstegs 16 am Ventilschaft 14- und seine Breite bestimmt.and from which it must move the stroke "D" in order to the flow connection between the embossing bore 26 and to produce the secondary air hole 18. The time of the release of the injection bore 26 is determined by the arrangement of the annular land 16 on the valve stem 14 and its width certainly.

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der in Fig. 1A dargestellten Anordnung mit einem sich von O bis 90° erstreckenden Winkelbereich, innerhalb dessen die Einblasbohrung 26 in bezug auf die Zylinderachse ausgerichtet sein kann.FIG. 2 shows an end view of the arrangement shown in FIG. 1A with an arrangement extending from 0 to 90 ° Angular range within which the injection bore 26 can be aligned with respect to the cylinder axis.

In Fig. 3 ist die Beziehung zwischen der Überschneidung der Ventilöffnungszeiten und der Konzentration der im Brennraum zurückbleibenden Verbrennungsgase, d.h. der Menge der zurückbleibenden Verbrennungsgase im Leerlauf der Maschine dargestellt. Wie man in dieser Figur erkennt, steigt die Konzentration der zurückbleibenden Verbrennungsgase mit zunehmender Überschneidung der Ventilöffnungs- zeiten an, so daß es im Hinblick auf eine wirksame Verbrennung zweckmäßig wäre, die Überschneidung der Ventilöffnungszeiten im Leerlauf der Maschine möglichst klein zu halten. Dies kann durch entsprechende Einstellung der , das Einlaß- und das Auslaßventil 22 bzw. 28 betätigenden Nocken oder noch vorteilhafter durch eine variable Ventilsteuerung erzielt werden. Eine solche variable Ventilstsuerung ist beispielsweise in der US-PS 3 4-13 965 beschrieben.In Fig. 3 is the relationship between the intersection the valve opening times and the concentration of the combustion gases remaining in the combustion chamber, i.e. the Amount of residual combustion gases shown when the machine is idling. As you can see in this figure, the concentration of the remaining combustion gases increases as the valve opening times, so that it would be useful in terms of effective combustion, the overlap of the valve opening times to be kept as small as possible when the machine is idling. This can be done by setting the , the inlet and outlet valves 22 and 28 actuating cams or, more advantageously, by a variable valve timing be achieved. Such a variable valve control is shown, for example, in US Pat. No. 3,4-13,965 described.

Fig. LY bis 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Ventilführung 10'. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß der Nebenluftdurchlaß die Form einer Nut 32 in der Innenwand der Ventilführung aufweist, wodurch sich eine vergrößerte Berührungsfläche mit dem Ventilschaft 14 und damit eine bessere Führung desselben ergibt. L Y to 7 show a modified embodiment of a valve guide 10 'which can be used within the scope of the invention. This differs from that shown in Fig. 1 in that the secondary air passage has the shape of a groove 32 in the inner wall of the valve guide, which results in an enlarged contact surface with the valve stem 14 and thus better guidance of the same.

In der in Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Durchströmung der STebenluftbohrung 18 mittels eines betätigungsübertragend mit einem Unterdruckantrieb 36 verbundenen Ventils 34 steuerbar. Die Unter— druckkammer 38 des Antriebs 3& ist roit einem (nicht gezeigten) Unterdruckwandler verbunden. Ein solcher Wandler ist beispielsweise in der US-Patentanmeldung 249 74-2 beschrieben. Im Eahmen der vorliegenden Erfindung dient der Wandler dazu, die Durchströmung der Nebenluftbohrung in gewissen Betriebszuständen der Maschine, beispielsweise während der Motorbremsung, bei welcher ein starker Unterdruck in Einlaßkanal zwischen der Drosselklappe und dem Einlaßventil herrscht, abzusperren oder zu drosseln.In the second embodiment shown in FIG Invention is the flow through the ST secondary air bore 18 by means of an actuation-transmitting with a vacuum drive 36 connected valve 34 controllable. The sub- pressure chamber 38 of drive 3 & is roit a (not shown) vacuum transducer connected. Such a converter is for example in US patent application 249 74-2 described. In the context of the present invention, the transducer is used to flow through the secondary air bore in certain operating states of the machine, for example during engine braking, in which a strong negative pressure in the inlet duct between the throttle valve and the Inlet valve prevails, shut off or throttle.

Die zweite Ausfuhrungsform ist für den Betrieb mit einem (gestrichelt dargestellten) Einspritzventil 40 geeignet und weist deshalb einen Durchlaß 42 zwischen dem Einlaßkanal an der Abströmseite der Drosselklappe und der Nebenluftbohrung 18 auf. Dieser Durchlaß 42 ermöglicht das Einströmen einer ausreichenden Luftmenge in den Einlaßkanal 44 für die Vermischung mit dem über das Einspritzventil in diesen eingespritzten Brennstoff. Diese Ausführungsform arbeitet in gleicher Weise wie die vorstehend beschriebene, mit dem Unterschied jedoch, daß das Ventil 34 die dem Brennraum 30 über die Webenluft-The second embodiment is for operation with a Injection valve 40 (shown in phantom) is suitable and therefore has a passage 42 between the inlet channel on the outflow side of the throttle valve and the secondary air bore 18. This passage 42 allows the flow of a sufficient amount of air into the inlet passage 44 for mixing with that via the injector into this injected fuel. This embodiment operates in the same way as the one above described, with the difference, however, that the valve 34 the combustion chamber 30 via the weaving air

IbIb

bohrung 18 zuströmende Luftmenge steuert.Bore 18 controls the inflowing air volume.

Bei Verwendung der in Fig. 8 gezeigten AusführungsformWhen using the embodiment shown in FIG

an einem Vergasermotor kann der Durchlaß 42 weggelassen 30the passage 42 can be omitted 30 on a carburetor engine

oder verschlossen werden.or locked.

Claims (4)

1. y Einlaßanordnung für eine Brennkraftmaschine,, gekennzeichnet durch einen zu einem Brennraum (30) führenden Einlaßkanal (44), durch ein die Strömungsverbindung zwischen dem Einlaßkanal und dem Brennraum steuerndes, einen Schaft (14) aufweisendes Einlaßventil (22), durch eine den Schaft des Einlaßventils umgebende Ventilführung, durch eine im Einlaßkanal angeordnete Drosselklappe (20) durch einen in der Ventilführung geformten Durchlaß (12; 32), durch eine in der Ventilführung geformte Einblasbohrung (26) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen dem Durchlaß und dem Brennraum, durch eine den Durchlaß der Vontilführung mit dem Einlaßkanal an der Zuströraseite der Dros-1. y inlet arrangement for an internal combustion engine ,, characterized by an inlet duct (44) leading to a combustion chamber (30) through a die A shaft (14) which controls the flow connection between the inlet channel and the combustion chamber Inlet valve (22), through a valve guide surrounding the shaft of the inlet valve, through one in the inlet channel arranged throttle valve (20) through a formed in the valve guide passage (12; 32), through a Injection bore (26) formed in the valve guide for establishing flow communication between the passage and the combustion chamber, through a passage of the valve guide with the inlet channel on the inlet side of the throttle selklappe verbindende Nebenluftbohrung (13) und durch eine die Strömungsverbindung zwischen dem Durchlaß und der Einblasbohrung bis zu einem vorbestimmten Hub des Ventilschafts in der Ventilführung unterbrechende Sperreinrichtung (16).Secondary air hole (13) connecting the flap and through a the flow connection between the passage and the injection bore up to a predetermined stroke of the Locking device interrupting the valve stem in the valve guide (16). 2. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein in der Nebenluftbohrung (18) angeordnetes Steuerventil (36) zum Steuern der Durchströmung der Nebenluftbohrung in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine. 2. Inlet assembly according to claim 1, further characterized by a control valve (36) arranged in the secondary air bore (18) to control the flow the secondary air hole depending on the operating parameters of the internal combustion engine. 3. Einlaßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz eichnet, daß der Durchlaß der Ventilführung (10) die Form einer erweiterten KLhrungsbohrung (12) aufweist.3. Inlet arrangement according to claim 1 or 2, characterized gekennz eichnet that the passage of the valve guide (10) is in the form of an enlarged Khrungsbohrung (12). 4. Einlaßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß die lorm einer Nut (32) an der Innenseite der Ventilführung (10) aufweist.4. Inlet arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the passage is the lorm a groove (32) on the inside of the valve guide (10). 5» Einlaßanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung ein auf dem Ventilschaft (14) angeordneter Eingsteg (16) ist.5 »Inlet arrangement according to at least one of the claims 1 to 4, characterized in that the locking device is arranged on the valve stem (14) Entry web (16) is.
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