Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Einlaßsystem
für eine Brennkraftmaschine, umfassend erste und zweite
Einlaßventilöffnungen, die derart vorgesehen sind, daß sie
einer Verbrennungskammer gegenüberliegen und durch erste
und zweite Einlaßventile unabhängig voneinander geöffnet
und geschlossen werden, erste und zweite Einlaßdurchlässe,
welche jeweils mit den ersten und zweiten
Einlaßventilöffnungen verbunden sind, wobei eine Trennwand zwischen diesen
angeordnet ist, und welche mit einem gemeinsamen
Einlaßdurchgang in Verbindung stehen, bei welchem in einem
bestimmten Betriebsbereich der Maschine, beruhend auf einer
Differenz zwischen den in die ersten und zweiten
Einlaßdurchlässe strömenden Frischluftmengen, ein Ungleichgewicht
in der Konzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt
wird, welches durch die ersten und zweiten
Einlaßventilöffnungen in die Verbrennungskammer strömt.
Beschreibung des Stands der Technik
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Derartige Systeme sind im allgemeinen beispielsweise aus
der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 94407/92
bekannt. Bei dem in der vorangehend beschriebenen
Patentanmeldung offenbarten System wird in einen bestimmten
Betriebsbereich der Maschine eines des Paars von
Einlaßventilen mit einem kleineren Betrag geöffnet und geschlossen und
für eine kürzere Zeitdauer als diejenigen des anderen
Einlaßventils, wodurch ein für eine Magerverbrennung
erforderlicher Wirbel erzeugt wird. In einem derartigen Fall wird
einerseits ein Unterschied zwischen den Frischluftmengen,
welche in die Einlaßdurchlässe strömen erzeugt, und um
sicherzustellen, daß der Kraftstoff im wesentlichen
gleichmäßig von einem Kraftstoffeinspritzventil in die beiden
Einlaßdurchlässe eingespritzt wird, wird andererseits ein
Ungleichgewicht in der Konzentration des
Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt, welches durch die Einlaßventilöffnungen in
die Verbrennungskammer strömt. Insbesondere ist die
Konzentration des Kraftstoffs in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch,
welches in die Verbrennungskammer durch die eine
Einlaßventilbohrung strömt, die mit dem kleineren Hubbetrag und für
die kürzere Zeitperiode geöffnet wird, höher als diejenige
des Kraftstoffs in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch, welches in
die Verbrennungskammer durch die andere Einlaßventilöffnung
strömt. Da das Luft/Kraftstoff-Gemisch mit der höheren
Kraftstoffkonzentration in die Verbrennungskammer in der
Mitte des Einlaßhubs einströmt, ist die Konzentration des
Kraftstoffs in der Umgebung der Zündkerze höher, wodurch
eine verbesserte Zündbarkeit für die Magerverbrennung
vorgesehen wird, was jedoch zu einer beeinträchtigten Art des
Abgases führt, und insbesondere dazu führt, daß
wahrscheinlich NOx erzeugt wird.
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Andererseits ist im allgemeinen ein Einlaßsystem bekannt,
in welchem, wie in der japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 33852/84 offenbart, in einem bestimmten
Betriebsbereich der Maschine nur eines des Paars von
Einlaßventilen geöffnet und geschlossen wird, während das
andere Ventil in einen vollständig unbetriebenen Zustand
gebracht wird, wodurch eine Wirbelströmung in der
Verbrennungskammer erzeugt wird, um eine Magerverbrennung zu
bewirken, ohne einem Problem eines Ungleichgewichts in der
Konzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches, welches durch
die Einlaßöffnungen in die Verbrennungskammer strömt. In
diesem System sind zum Verhindern von Kraftstofftröpfchen
und, daß das Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Einlaßöffnung,
welche in dem nicht betriebenen Zustand ist, gestaut wird,
die Einlaßöffnungen des Paars miteinander durch ein
Verbindungsloch verbunden. Wenn der Aufbau jedoch derart ist, daß
das Luft/Kraftstoff-Gemisch nur durch einen der
Einlaßdurchlässe in die Verbrennungskammer geleitet wird, dann
wird ein intensiver Wirbel innerhalb der Verbrennungskammer
erzeugt und daher ist ein Kraftstoffkonzentrationsprofil
innerhalb der Verbrennungskammer derart, daß die
Kraftstoffkonzentration zum radial äußeren Bereich der
Verbrennungskammer allmählich höher wird. Als Ergebnis daraus wird
eine Verringerung der Zündbarkeit während der
Magerverbrennung oder dergleichen aufgrund der relativ geringen
Kraftstoffkonzentration um die Zündkerze herum erzeugt, welche
im wesentlichen in der Mitte der Verbrennungskammerdecke
angeordnet ist.
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Aus der EP-A-0 470 869 ist ein Einlaßsystem einer
Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
bekannt. In diesem System sind zwei Einlaßventile vorgesehen.
Jedes der Einlaßventile ist in einer Einlaßöffnung
vorgesehen, welche mit einem jeweiligen Einlaßdurchlaß in
Verbindung steht. Die beiden Einlaßdurchlässe sind in Verbindung
mit einer Einlaßleitung. Stromaufwärts einer Verbindung der
beiden Einlaßdurchlässe ist das Kraftstoffeinspritzventil
zum Einspritzen von Kraftstoff gemeinsamen in beide
Einlaßdurchlässe angeordnet. Die beiden Einlaßventile dieses
bekannten Systems können in einem bestimmten Betriebsbereich
derart betrieben werden, daß der Öffnungswinkel und der
Hubbetrag von einem der Einlaßventile kleiner sind als
diejenigen des anderen Einlaßventils Wenn dieses Systems
jedoch in dem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, dann
unterscheiden sich aufgrund des kleineren Hubbetrags und
Winkels von einem der Einlaßventil die Ströme der
Einlaßluft, welche durch die jeweiligen Einlaßdurchlässe strömt,
was zu dem Problem führt, daß in einem der Einlaßdurchlässe
das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu stark angereichert werden
könnte. Unter diesen Umständen ist der in dem Abgas
enthaltene NOX-Gehalt zu groß.
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Die US-PS 5 167 221 offenbart ein Einlaßsystem, in welchem
zwei Einlaßdurchlässe zu jeweiligen Einlaßventilöffnungen
führen. In einem geraden Zwischenabschnitt der beiden
Einlaßdurchlässe, welche sich parallel in einem Adapterstück
erstrecken, ist eine Öffnung angeordnet, welche in einer
die jeweiligen Einlaßdurchlässe trennenden Trennwand
vorgesehen ist. Der Adapter ist mit dem Einlaßventil verbunden
und sieht zwei Einlaßdurchgänge vor, einen für jeden
Einlaßdurchlaß. Daher spritzt das Einlaßventil dieser
Offenbarung jeweiligen Ströme von Kraftstoff direkt in jeden der
Einlaßdurchlässe ein. In dem Adapter ist ein
Verbindungsloch vorgesehen, welches eine Verbindung zwischen den
beiden Einlaßdurchgängen vorsieht.
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Aus der US-PS 4 497 288 ist eine Einlaßvorrichtung für eine
Maschine bekannt, welche zwei Einlaßventile umfaßt, die an
dem Ende der jeweiligen Einlaßdurchgänge angeordnet sind.
Jeder der Einlaßdurchgänge ist an seinem anderen Ende mit
einem jeweiligen Vergaser verbunden. Beide Einlaßdurchgänge
sind miteinander durch einen Durchgang verbunden, in
welchem ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
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Aus der JP-A-61286528 ist eine Einlaßdurchlaßvorrichtung
einer Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßdurchgängen
bekannt. Einer der Einlaßdurchgänge ist in einer geraden
Konfiguration vorgesehen, der andere ist in einer
helixförmigen Konfiguration vorgesehen. In dem in der geraden
Konfiguration vorgesehenen Durchlaß ist ein Steuerventil
vorgesehen,
und stromabwärts des Steuerventils verbindet ein
Bypass-Einlaßdurchlaß den geraden Einlaßdurchlaß mit einem
Endteil der Spirale des helixförmigen Durchlasses.
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Die JP-A-61028714 offenbart eine Einlaßvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine, bei welcher zwei Einlaßdurchlässe mit
jeweiligen Einlaßleitungen verbunden sind. In jeder
Einlaßleitung ist ein Drosselventil vorgesehen, und ein
Verbindungsdurchlaß ist zwischen den Einlaßdurchlässen zum
Vorsehen eines Luftstroms von einer der Einlaßleitungen zur
anderen Einlaßleitung vorgesehen, um das Drosselventil, das
in der einen Einlaßleitung vorgesehen ist, zu umgehen.
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Aus der JP-A-62058019 ist eine Ansaugdurchlaßvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher, nahe an
einem Zylinderkopf, der Einlaßdurchlaß in zwei
Einlaßleitungen aufgeteilt ist, von welchen eine in einer geraden
Konfiguration vorgesehen ist und die andere in einer
helixförmigen Konfiguration vorgesehen ist. In einer der
Einlaßleitungen ist ein Ansaugsteuerventil vorgesehen, und in
einem Hilfsdurchgang ist ein Wandungselement ausgebildet,
welches die Einlaßdurchlässe trennt und das
Ansaugsteuerventil umgeht.
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Die US-PS 4 726 340 offenbart ein Einlaßsystem für eine
Mehrzylindermaschine, bei welchem jede Kammer der Maschine
durch einen relativ langen Niederdrehzahl-Einlaßdurchgang
und einen relativ kurzen Hochdrehzahl-Einlaßdurchgang
versorgt wird. Jeder der Durchgänge ist in Verbindung mit
einer Lufteinlaßvorrichtung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Einlaßsystem für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, bei welchem,
selbst unter verbesserten Magerverbrennungszuständen, die
Zusammensetzung des Abgases verbessert ist. Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch das
Einlaßluftsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1
gelöst.
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Bei dem Aufbau nach Anspruch 1 kann in dem bestimmten
Betriebsbereich der Maschine ein Teil des Luft/Kraftstoff-
Gemisches von dem Einlaßdurchlaß, in welchem die
Konzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches höher ist, in den
Einlaßdurchlaß strömen, in dem die Konzentration des
Luft/Kraftstoff-Gemisches geringer ist, wodurch verhindert
wird, daß die Konzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in der Umgebung der Zündkerze übermäßig hoch ist, und
wodurch eine Verringerung der erzeugten NOx-Menge vorgesehen
wird, während die Erzeugung eines Wirbels innerhalb der
Verbrennungskammer unterstützt wird, um eine Verbesserung
der Magerverbrennung vorzusehen, was zu einer Verringerung
des spezifischen Kraftstoffverbrauchs beiträgt.
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Wenn das Verbindungsloch derart ausgebildet ist, daß die
Fläche der Öffnung in dem zweiten Einlaßdurchlaß größer ist
als die Fläche der Öffnung in dem ersten Einlaßdurchlaß,
dann kann die Geschwindigkeit des durch das Verbindungsloch
strömenden Luft/Kraftstoff-Gemisches durch einen
Drosseleffekt erhöht werden, um die Erzeugung eines Wirbels weiter
zu unterstützen, wodurch weiter die Magerverbrennbarkeit
verbessert wird und die Freiheit der Anordnung erhöht wird,
wobei die Richtung des Verbindungslochs und dergleichen in
Betracht gezogen werden.
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Wenn ferner die Bodenfläche des Verbindungslochs glatt mit
der Bodenfläche des zweiten Einlaßdurchlasses verbunden
ist, dann kann der an der Innenoberfläche des
Einlaßdurchlasses, in dem die Konzentration des
Luft/Kraftstoff-Gemisches höher ist, abgelagerte Kraftsstoff zuverlässig durch
das Verbindungsloch in den anderen Einlaßdurchlaß geleitet
werden, wodurch ferner die Angleichung der Konzentration
des Luft/Kraftstoff-Gemisches unterstützt wird.
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Wenn ferner das Verbindungsloch von dem zweiten
Einlaßdurchlaß
zum ersten Einlaßdurchlaß in Richtung auf die
Verbrennungskammer zu geneigt ist&sub1; dann kann die
Wirbelströmung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, welches aus dem
Verbindungsloch ausstromt, intensiviert werden, um eine weiter
verbesserte Magerverbrennbarkeit vorzusehen.
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Wenn ferner der erste Einlaßdurchlaß mit einer Form
ausgebildet ist, die zum Erzeugen eines Wirbels innerhalb der
Verbrennungskammer geeignet ist, dann kann die
Wirbelströmung weiter in Zusammenwirkung mit der Strömung des Luft/
Kraftstoff-Gemisches von dem Verbindungsloch intensiviert
werden, um weiter zu einer Verringerung des spezifischen
Kraftstoffverbrauchs durch eine Verbesserung der
Magerverbrennbarkeit beizutragen.
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Wenn ferner ein Umschaltmittel vorgesehen ist, welches
zwischen den folgenden beiden Zuständen umschalten kann:
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1) einem Zustand, in welchem der Hubbetrag und/oder der
Öffnungswinkel des zweiten Einlaßventils kleiner ist
als derjenige des ersten Einlaßventils, und
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2) einem Zustand, in welchem der Hubbetrag und der
Öffnungswinkel des zweiten Einlaßventils gleich
denjenigen des ersten Einlaßventils sind,
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dann ist es möglich, Verbesserungen sowohl bei der
Zusammensetzung des Abgases als auch im spezifischen
Kraftstoffverbrauch in dem Niederlastbetriebsbereich der Maschine
vorzusehen und die Leistungsausgabe im Hochlastbereich der
Maschine zu erhöhen.
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Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden aus einer Betrachtung der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 bis 7 stellen eine Brennkraftmaschine dar, bei
welcher eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
angewandt wird, worin
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Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines wesentlichen Teils
der Brennkraftmaschine ist,
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen
Zylinderblock und einen Zylinderkopf darstellt;
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Fig. 3 eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in
Fig. 1 ist;
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Fig. 4 ein Diagramm ist, welches eine Hubcharakteristik
für Einlaß- und Auslaßventile darstellt;
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Fig. 5 eine vereinfachte Draufsicht von
Einlaßdurchlässen ist, welche mit einer Verbrennungskammer
verbunden gezeigt sind;
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Fig. 6 eine Längsschnittansicht des ersten
Einlaßdurchlasses entlang einer Linie 6-6 in Fig. 5 ist; und
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Fig. 7 eine Schnittansicht entlang einer Linie 7-7 in
Fig. 6 ist;
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Fig. 8 und 9 stellen eine Brennkraftmaschine dar, bei
welcher eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
angewandt wird, worin
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Fig. 8 eine der Fig. 3 entsprechende Schnittansicht ist;
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Fig. 9 ein Diagramm ist, welches die Hubcharakteristik
für Einlaß- und Auslaßventile darstellt;
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Fig. 10 ist ein Diagramm, welches eine Hubcharakteristik
für Einlaß- und Auslaßventile in einer
Brennkraftmaschine darstellt, bei welcher eine dritte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
angewandt wird;
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Fig. 11 ist eine der Fig. 5 entsprechende Draufsicht,
welche jedoch eine Brennkraftmaschine darstellt,
bei welcher eine vierte Ausführungsform der
vorliegenden
Erfindung angewandt wird;
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Fig. 12 ist eine der Fig. 5 entsprechende Draufsicht,
welche jedoch eine Brennkraftmaschine darstellt,
bei der eine fünfte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung angewandt wird; und
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Fig. 13 ist eine der Fig. 5 entsprechende Draufsicht,
welche jedoch eine Brennkraftmaschine darstellt,
bei der eine sechste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun in Verbindung mit den Fig. 1 bis 7 beschrieben.
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Wenn man sich zunächst den Fig. 1 und 2 zuwendet, so ist
ein Kolben 7 verschiebbar in einem Zylinder 6 aufgenommen,
welcher in einem Zylinderblock 5 angeordnet ist. Eine
Verbrennungskammer 9 ist zwischen einem Zylinderkopf 8, der
mit einem oberen Ende des Zylinderblocks 5 gekoppelt ist,
und dem Kolben 7 gebildet. Erste und zweite
Einlaßventilöffnungen 10&sub1; und 10&sub2; und erste und zweite
Auslaßventilöffnungen 11&sub1; und 11&sub2; sind in dem Zylinderkopf 8 in der
Denkenoberfläche der Verbrennungskammer 9 angeordnet, und eine
Zündkerze P ist in dem Zylinderkopf 8 angebracht und in
einem im wesentlichen zentralen Abschnitt der
Deckenoberfläche der Verbrennungskammer 9 angeordnet. Der
Zylinderkopf 8 ist mit einem ersten Einlaßdurchlaß 12&sub1; versehen,
welcher zur ersten Einlaßventilöffnung 10&sub1; führt, und mit
einem zweiten Einlaßdurchlaß 13, welcher zur zweiten
Einlaßventilöffnung 10&sub2; führt, wobei eine Trennwand 14
zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaßventildurchlaß 12&sub1;
und 13 angeordnet ist. Die Einlaßdurchlässe 12&sub1; und 13
stehen mit einem Einlaßdurchgang 16 in Verbindung, welcher in
dem Zylinderkopf 18 ausgebildet ist, sowie mit einer
Einlaßrohrleitung
15. Die ersten und zweiten
Auslaßventilöffnungen 11&sub1; und 11&sub2; sind mit ersten und zweiten
Auslaßdurchlässen 18 und 19 verbunden, welche mit einer
Auslaßrohrleitung verbunden sind, die nicht dargestellt ist.
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Ein Kraftstoffeinspritzventil 20 ist in der
Einlaßrohrleitung 15 in der Umgebung einer Verbindung der
Einlaßdurchlässe 12&sub1; und 13 angebracht, um Kraftstoff im wesentlichen
gleichmäßig in die ersten und zweiten Einlaßdurchlässe 12&sub1;
und 13 einzuspritzen.
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Zwei Paare von Führungshülsen 23 und 24 sind fest in dem
Zylinderkopf 8 aufgenommen, um erste und zweite
Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2; zu führen, welche die ersten und zweiten
Einlaßventilöffnungen 10&sub1; und 10&sub2; öffnen und schließen
können, und um erste und zweite Auslaßventile 22&sub1; und 22&sub2; zu
führen, welche die ersten und zweiten Auslaßventilöffnungen
11&sub1; und 11&sub2; öffnen und schließen können. Ventilfedern 27
und 28 sind unter Kompression zwischen dem Zylinderkopf 8
und Haltern 25 und 26 angebracht, welche an oberen Enden
der Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2; und der Auslaßventile 22&sub1; und
22&sub2; angeordnet sind, welche von den Führungshülsen 23 und
24 nach oben vorstehen, so daß die Einlaßventile 21&sub1; und
21&sub2; und die Auslaßventile 22&sub1; und 22&sub2; nach oben, d.h. in
Ventilschließrichtungen, durch die Ventilfedern 27 und 28
vorgespannt sind.
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Ein Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 29&sub1; ist mit
den Einlaßventilen 21&sub1; und 21&sub2; verbunden, und ein
Auslaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 30 ist mit den
Auslaßventilen 22&sub1; und 22&sub2; verbunden.
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Wenn man sich auch der Fig. 3 zuwendet, so umfaßt der
Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 29&sub1; eine Nockenwelle
31, welche mit einem Untersetzungsverhältnis von 1/2 von
einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Maschine zur
Umdrehung angetrieben ist, einen ersten Nocken 32 und einen
zweiten Nocken 33, welche an der Nockenwelle 31 vorgesehen
sind, eine Kipphebelwelle 34, welche parallel zur
Nockenwelle 31 fest angeordnet ist, einen ersten Kipphebel 35,
welcher betriebsmäßig mit dem ersten Einlaßventil 21&sub1;
verbunden ist und schwenkbar an der Kipphebelwelle 34 getragen
ist, einen zweiten Kipphebel 36, welcher betriebsmäßig mit
dem zweiten Einlaßventil 22&sub1; verbunden ist und schwenkbar
an der Kipphebelwelle 34 getragen ist, und ein
Umschaltmittel 37&sub1;, welches zwischen dem ersten und dem zweiten
Kipphebel 35 und 36 angeordnet ist.
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Der erste Nocken 32 ist an einem Ort positioniert, welcher
dem ersten Einlaßventil 21&sub1; entspricht, und der zweite
Nocken 33 ist an einem Ort positioniert, welcher dem
zweiten Einlaßventil 21&sub2; entspricht. Der erste Nocken 32 umfaßt
einen Basiskreisabschnitt 32b und einen Nockenbuckel 32a,
welcher von dem Basiskreisabschnitt 32b radial nach außen
vorsteht. Der zweite Nocken 33 umfaßt einen
Basiskreisabschnitt 33b und einen Nockenbuckel 33a, welcher von
dem Basiskreisabschnitt 33b geringfügig nach radial außen
vorsteht. Der Nockenbuckel 33a erstreckt sich von dem
Basiskreisabschnitt 33b radial um einen geringeren Betrag
nach außen und mit einer kleineren Winkelerstreckung als
der Nockenbuckel 32a des ersten Nockens.
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Die Kipphebelwelle 34 ist an dem Zylinderkopf 8 fest
getragen, so daß sie eine zur Nockenwelle 31 parallele Achse
aufweist. Der erste Kipphebel 35 ist betriebsmäßig mit dem
Einlaßventil 21&sub1; verbunden, und der Kipphebel 36 ist
betriebsmäßig mit dem zweiten Einlaßventil 22&sub1; verbunden. Der
erste und der zweite Kipphebel 35 und 36 sind schwenkbar
benachbart einander auf der Kipphebelwelle 34 getragen.
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Einstellschrauben 38 sind axial bewegbar in die ersten und
zweiten Kipphebel 35 und 36 geschraubt und in Anlage an den
oberen Enden der Einlaßventile 21&sub1; bzw. 21&sub2; gehalten. Daher
werden die Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2; in Antwort auf die
Kippbewegung der Kipphebel 35 und 36 betätigt.
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Das Umschaltmittel 37&sub1; umfaßt einen Umschaltkolben 39,
welcher den ersten und den zweiten Kipphebel 35 und 36
verbinden kann, ein Begrenzungselement 40, welches an dem
Umschaltkolben 39 anstoßen kann, und eine Rückführfeder 41
zum Vorspannen des Beschränkungselements 40 in Richtung auf
den Umschaltkolben 39 zu.
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Der erste Kipphebel 35 weist ein mit Boden versehenes
Führungsloch 42 auf, welches in diesem parallel zur
Kipphebelwelle 34 ausgebildet ist und zum zweiten Kipphebel 36 hin
offen ist. Der Umschaltkolben 39 ist verschiebbar in das
Führungsloch 42 eingepaßt, und eine Fluiddruckkammer 43 ist
zwischen einem Ende des Umschaltkolbens 39 und einem
geschlossenen Ende des Führungslochs 42 ausgebildet. Der
erste Kipphebel 35 weist einen Durchgang 44 auf, welcher in
diesem vorgesehen ist, so daß er mit der Fluiddruckkammer
43 in Verbindung steht, und die Kipphebelwelle 34 weist
einen Ölzuführdurchgang 45 in sich auf. Der
Ölzuführdurchgang 45 ist durch den Durchgang 44 kontinuierlich in
Verbindung mit der Fluiddruckkammer 43 gehalten, unabhängig
von der Schwenkbewegung des ersten Kipphebels 35.
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Der Ölzuführdurchgang 45 ist mit einer Fluiddruckquelle 47
durch ein Steuerventil 46 verbunden, welches in der Lage
ist, den Fluiddruck von der Fluiddruckquelle 47 zwischen
einem hohen und einem niederen Pegel umzuschalten, um den
ausgewählten Öldruck zu dem Ölzuführdurchgang 45 und somit
zu der Fluiddruckkammer 43 zu leiten.
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Der zweite Kipphebel 46 weist ein Führungsloch 48 auf,
welches dem Führungsloch 42 entspricht. Das Führungsloch 48
erstreckt sich parallel zur Kipphebelwelle 34 und ist in
Richtung auf den ersten Kipphebel 35 zu offen. Das
Begrenzungselement 40, welches die Form eines scheibenartigen
Elements aufweist und in Anlage gegen das gegenüberliegende
Ende des Umschaltkolbens 39 gehalten ist, ist verschiebbar
in ein Ende des Führungslochs 48 eingepaßt Ein
rohrförmiges Führungselement 49 ist fest durch das andere Ende des
Führungslochs 48 gepaßt Eine Stange 40a ist koaxial und
integral an dem Begrenzungselement 40 vorgesehen und durch
das Führungselement 49 hindurch bewegbar eingeführt. Die
Rückführfeder 41 ist unter Kompression zwischen dem
Führungselement 48 und dem Begrenzungselement 40 angebracht,
so daß der Verbindungskolben 39 und das Begrenzungselement
40, welche aneinander anliegen, in Richtung auf die
Fluiddruckkammer 43 zu durch die Federkraft der Rückführfeder 41
vorgespannt sind.
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Bei einem derartigen Umschaltmittel 37&sub1; bewirkt eine
Zunahme des Fluiddrucks in der Fluiddruckkammer 43, daß der
Umschaltkolben 39 in das Führungsloch 48 eingeführt wird,
wodurch die Kipphebel 35 und 36 miteinander verbunden
werden. Wenn der Fluiddruck in der Fluiddruckkammer 43
verringert wird, dann wird der Umschaltkolben 39 unter der
Federkraft der Rückführfeder 41 in eine Stellung zurückgeführt,
in welcher seine Anlagefläche an dem Begrenzungselement
einen Raum zwischen den Kipphebeln 35 und 36 entspricht.
Dadurch sind die Kipphebel 35 und 36 voneinander getrennt.
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Daher wird in dem Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus
29&sub1; dann, wenn das Umschaltmittel 37&sub1; in einen nicht
verbindenden Zustand gebracht ist, das erste Einlaßventil 21&sub1;
mit einer Charakteristik geöffnet und geschlossen, welche
durch den ersten Nocken 32 bestimmt ist, wie durch eine
Kurve LIA in Fig. 4 gezeigt, und das zweite Einlaßventil 21&sub1;
wird mit einer Charakteristik geöffnet und geschlossen,
welche durch den zweiten Nocken 33 bestimmt ist, d.h. wie
durch eine Kurve LIB in Fig. 4 gezeigt, so daß es mit einem
Hubbetrag, welcher kleiner ist als derjenige des ersten
Einlaßventils 21&sub1;, in der ersten Hälfte des Einlaßhubs
entsprechend dem Nockenbuckel 33A des zweiten Nockens 33
geöffnet wird. Wenn das Umschaltmittel 37&sub1; in einen
verbindenden
Zustand gebracht ist, dann werden das erste und das
zweite Einlaßventil 21&sub1; und 21&sub2; mit Charakteristiken
geöffnet und geschlossen, welche durch den zweiten Nocken 32
bestimmt sind, wie durch die Kurve LIA in Fig. 4 gezeigt.
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Der Auslaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 30 umfaßt ein
Paar von Kipphebeln 51, welche unabhängig betriebsmäßig mit
den Auslaßventilen 22&sub1; und 22&sub2; verbunden sind und
schwenkbar auf einer Kipphebelwelle 50 getragen sind, sowie ein
Paar von Nocken 52, welche auf einer Nockenwelle 53
vorgesehen sind, wobei die Kipphebel 51 in Gleitkontakt jeweils
mit den Nocken 52 sind. Die Auslaßventile 22&sub1; und 22&sub2;
werden mit den normalerweise gleichen Charakteristiken
geöffnet und geschlossen, wie durch eine Kurve L&sub0; in Fig. 4
gezeigt.
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Der Betrieb des Steuerventils 46, welches das Umschalten
des Fluiddrucks zu der Fluiddruckkammer 43 in dem
Umschaltmittel 37&sub1; vornimmt, ist durch ein Steuermittel 55 gemäß
der Maschinenlast gesteuert. In einem
Niederlastbetriebsbereich der Maschine wird das Steuerventil 46 dazu
betätigt, den Fluiddruck in der Fluiddruckkammer 43 zu senken,
und in einem Hochlastbetriebsbereichs der Maschine wird das
Steuerventil 46 dazu betatigt, den Fluiddruck in der
Fluiddruckkammer 43 zu erhöhen.
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Daher wird in dem Niederlastbetriebsbereich der Maschine
das zweite Einlaßventil 21&sub1; mit einem kleineren Hubbetrag
und mit einem kleineren Öffnungswinkel oder einer kürzeren
Zeitperiode als diejenigen des ersten Einlaßventils 21&sub1;
geöffnet und geschlossen, und der Kraftstoff wird durch das
Kraftstoffeinspritzventil in einer Menge eingespritzt,
welche einer Magerverbrennung entspricht. Um sicherzustellen,
daß eine für die Magerverbrennung erforderliche
Wirbelströmung innerhalb der Verbrennungskammer 9 während dieser Zeit
erzeugt wird, ist der erste Einlaßdurchlaß 12&sub1; mit einer
Form ausgebildet, die dazu geeignet ist, einen Wirbel zu
erzeugen, wie durch den Pfeil in Fig. 5 gezeigt.
Beispielsweise ist der erste Einlaßdurchlaß 12&sub1; mit einer
geradlinigen Form ausgebildet, so daß die Mittenlinie C&sub1; desselben
durch eine Mitte der ersten Einlaßventilöffnung 10&sub1; in
Draufsicht hindurchgeht.
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Somit kann eine für die Magerverbrennung erforderliche
Wirbelströmung zuverlässig in dem Niederlastbetriebsbereich
der Maschine erzeugt werden. In diesem Fall wird einerseits
ein Unterschied zwischen den in die Einlaßdurchläse 12&sub1; und
13 strömenden Frischluftmengen erzeugt, und wenn der erste
und der zweite Einlaßdurchlaß 12&sub1; und 13 voneinander
isoliert sind, um sicherzustellen, daß der Kraftstoff im
wesentlichen gleichmäßig von dem Kraftstoffeinspritzventil 20
in die Einlaßdurchlässe 12&sub1; und 13 eingespritzt wird, wird
andererseits ein Ungleichgewicht in der Konzentration des
von den Einlaßventilöffnungen 10&sub1; und 10&sub2; in die
Verbrennungskammer 9 einströmenden Luft/Kraftstoff-Gemisches
erzeugt. Insbesondere ist die Kraftstoffkonzentration in dem
Luft/Kraftstoff-Gemisch, welches durch den zweiten
Einlaßventildurchlaß 10&sub2; mit einem kleineren Hubbetrag und einem
kleineren Öffnungswinkel in die Verbrennungskammer 9
strömt, höher, und dieses Luft/Kraftstoff-Gemisch mit der
höheren Konzentration strömt in der Mitte des Einlaßhubs in
die Verbrennungskammer 9 und somit ist die Konzentration
des Kraftstoffs in der Umgebung der Zündkerze P höher. Als
Ergebnis daraus wird mit einem Aufbau und einem Betrieb,
wie sie bisher beschrieben worden sind, die Zündbarkeit bei
der Magerverbrennung verbessert, das Abgas weist jedoch
eine verschlechterte Natur auf, und insbesondere besteht
die Möglichkeit, daß NOx erzeugt wird.
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Um den Betrieb zu verbessern, ist in der Trennwand 14
zwischen den ersten und zweiten Einlaßdurchlässen 12&sub1; und
13 ein Verbindungsloch 54 vorgesehen zum Verbinden der
Einlaßdurchlässe 12&sub1; und 13 miteinander. Das Verbindungsloch
54 ist derart ausgebildet, daß es geneigt ist und sich bei
seiner Erstreckung von dem Einlaßdurchlaß 13 zum ersten
Einlaßdurchlaß 12&sub1; der Verbrennungskammer 9 allmählich
annähert, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, und so, daß die
Querschnittsfläche des Verbindungslochs 54, dort wo es sich
in den zweiten Einlaßdurchlaß 13 öffnet, wo die
Konzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches im
Niederlastbetriebsbereich der Maschine höher ist, größer ist, als die
Querschnittsfläche des Verbindungslochs 54, dort wo es sich in
den ersten Einlaßdurchlaß 12&sub1; öffnet, wo die Konzentration
des Luft/Kraftstoff-Gemisches geringer ist. Die Bodenfläche
des Verbindungslochs 54 ist mit der Bodenfläche des zweiten
Einlaßdurchlasses 53 ohne einen Höhenunterschied zwischen
diesen glatt verbunden.
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Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nun beschrieben. In
dem Niederlastbetriebsbereich der Maschine ist der
Fluiddruck in der Fluiddruckkammer 43 in dem Umschaltmittel 37&sub1;
durch das Steuerventil 46 verringert, und der Einlaßseiten-
Ventilbetätigungsmechanismus 29&sub1; ermöglicht, daß das
Einlaßventil 21&sub1; durch den ersten Nocken 32 geöffnet und
geschlossen wird, und ermöglicht ferner, daß das zweite
Einlaßventil 21&sub2; durch den zweiten Nocken 33 geöffnet und
geschlossen wird. Der Hubbetrag und der Öffnungswinkel des
zweiten Einlaßventils 21&sub2; sind kleiner als diejenigen des
ersten Einlaßventils 21&sub1;. Während dieser Zeit wird eine
Wirbelströmung innerhalb der Verbrennungskammer 9 erzeugt,
um eine Magerverbrennung zu ermöglichen, da der erste
Einlaßdurchlaß 12&sub1; mit der Form ausgebildet ist, die zum
Erzeugen des Wirbels geeignet ist. Ferner strömt, da das
Verbindungsloch 54 in der Trennwand 14 vorgesehen ist, ein
Teil des Kraftstoffs in dem zweiten Einlaßdurchgang 13
durch das Verbindungsloch 54 in den ersten Einlaßdurchlaß
12&sub1;. Daher ist es, selbst wenn die Menge des durch die
zweite Einlaßventilöffnung 10&sub2; in die Verbrennungskammer 9
strömenden Luft/Kraftstoff-Gemisches verringert ist,
möglich, zu vermeiden, daß die Konzentration des Kraftstoffs
in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch von der zweiten
Einlaßventilöffnung
10&sub2; übermäßig hoch ist, und zu verhindern, daß
die Konzentration des Kraftstoffs in der Umgebung der
Zündkerze P auf einen übermäßig hohen Wert angehoben wird, so
daß NOx erzeugt wird, während die Zündbarkeit während der
Magerverbrennung beibehalten wird.
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Da das Verbindungsloch 54 derart ausgebildet ist, daß es so
geneigt ist, daß es sich bei seiner Erstreckung von dem
zweiten Einlaßdurchlaß 13 zum ersten Einlaßdurchlaß 12&sub1; der
Verbrennungskammer 9 allmählich annähert, unterstützt
ferner das von dem Verbindungsloch 54 zum ersten
Einlaßdurchlaß 12&sub1; strömende Luft/Kraftstoff-Gemisch die Erzeugung der
Wirbelströmung des durch die erste Einlaßventilöffnung 101
in die Verbrennungskammer 9 einströmenden Luft/Kraftstoff-
Gemisches, so daß die Bildung des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in der gesamten Verbrennungskammer 9 verbessert werden
kann, um eine verbesserte Verbrennbarkeit vorzusehen.
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Da ferner die Fläche des Verbindungslochs 54 an der Öffnung
in den ersten Einlaßdurchlaß 12&sub1; kleiner ist als die Fläche
an der Öffnung in den zweiten Einlaßdurchlaß 13, ist
sichergestellt, daß die Geschwindigkeit des Stroms des
Luft/Kraftstoff-Gemisches, welches innerhalb des
Verbindungslochs 54 strömt, in Richtung auf den ersten
Einlaßdurchlaß 12&sub1; zu vergrößert wird. Dies unterstützt ferner
die Erzeugung einer Wirbelströmung, um eine weiter
verbesserte Magerverbrennbarkeit vorzusehen, was zu einer
Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs beiträgt. Da
ferner die Fläche des Verbindungslochs 54 an der Öffnung in
den ersten Einlaßdurchlaß 12&sub1; relativ klein ist, ist es
möglich, die Anordnungsfreiheit in Anbetracht der Richtung
oder dergleichen des Verbindungslochs 54 auf die erste
Einlaßventilöffnung 10&sub1; zu zu vergrößern.
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Ferner stellt die glatte Verbindung der Bodenfläche des
Verbindungslochs 54 mit der Bodenfläche des zweiten
Einlaßdurchlasses 13 ohne einen Unterschied in der Höhe zwischen
diesen sicher, daß der an der Innenfläche des zweiten
Einlaßdurchlasses 13 abgelagerte Kraftstoff in zuverlässiger
Weise dazu gebracht werden kann, zum ersten Einlaßdurchlaß
12&sub1; zu strömen, ohne am Boden des zweiten Einlaßdurchlasses
13 zu verbleiben. Dies macht es möglich, das Angleichen der
Luft/Kraftstoff-Gemische in den Einlaßdurchlässen 12&sub1; und
13 weiter zu unterstützen.
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In dem Hochlastbetriebsbereich der Maschine ist ein hoher
Fluiddruck an die Fluiddruckkammer 13 in dem Umschaltmittel
37&sub1; vermittels des Steuerventils 46 angelegt, so daß die
Kipphebel 35 und 36 des
Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 29&sub1; integral miteinander verbunden sind. Dies
bewirkt, daß die Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2; mit der durch
den ersten Nocken 32 bestimmten Charakteristik geöffnet und
geschlossen werden, wodurch ermöglicht wird, daß ein Luft/
Kraftstoff-Gemisch mit im wesentlichen der gleichen Menge
durch die Einlaßventilöffnungen 10&sub1; und 10&sub2; in die
Verbrennungskammer 9 strömt. Daher kann eine Zunahme der
Leistungsabgabe durch eine Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-
Gemischkonzentration erhalten werden, welche dem
Hochlastbetriebsbereich der Maschine entspricht.
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Die Fig. 8 und 9 stellen eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar, worin Teile oder Komponenten,
welche denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in der ersten
Ausführungsform bezeichnet sind und im Detail nicht wieder
beschrieben sind.
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Ein Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus 29&sub2;, welcher
mit Einlaßventilen 21&sub1; und 21&sub2; verbunden ist, umfaßt einen
ersten Kipphebel 35, welcher betriebsmäßig mit dem ersten
Einlaßventil 21&sub1; verbunden ist und schwenkbar an einer
Kipphebelwelle 34 getragen ist, einen zweiten Kipphebel 36,
welcher betriebsmäßig mit dem zweiten Einlaßventil 21&sub2;
verbunden ist und schwenkbar an der Kipphebelwelle 34 getragen
ist, einen dritten Kipphebel 57, welcher schwenkbar an der
Kipphebelwelle 34 zwischen dem ersten und dem zweiten
Kipphebel 35 und 36 getragen ist und ein Umschaltmittel 32&sub2;,
welches an den Kipphebeln 35, 36 und 57 vorgesehen ist.
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Das Umschaltmittel 37&sub2; umfaßt einen Umschaltkolben 39,
welcher in der Lage ist, den ersten und den dritten Kipphebel
35 und 57 zu verbinden, einen Umschaltstift 58, welcher in
der Lage ist, den dritten und den zweiten Kipphebel 57 und
36 zu verbinden, und ein Begrenzungselement 40, welches an
dem Umschaltstift 58 anstößt, und eine Rückführfeder 41 zum
Vorspannen des Begrenzungselements 40 in Richtung auf den
Umschaltkolben 39 zu.
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Der Umschaltkolben 39 ist verschiebbar in einem
Führungsloch 42 in dem ersten Kipphebel 35 aufgenommen. Der dritte
Kipphebel 57 ist mit einem Führungsloch 59 verbunden,
welches sich zu entgegengesetzten Seiten desselben öffnet und
dem Führungsloch 42 entspricht. Der Umschaltstift 58,
dessen eines Ende an dem Umschaltkolben 39 anstößt, ist
verschiebbar in das Führungsloch 59 eingepaßt. Das
Begrenzungselement 40 stößt an dem anderen Ende des
Umschaltstifts 58 an und ist verschiebbar in das Führungsloch
48 im zweiten Kipphebel 36 eingepaßt, und die Rückführfeder
41 ist unter Kompression zwischen dem Führungselement 49
und dem Begrenzungselement 40 angebracht.
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Bei einem derartigen Umschaltmittel 37&sub2; verursacht eine
Zunahme des Fluiddrucks in der Fluiddruckkammer 43, daß der
Umschaltkolben 39 in das Führungsloch 59 eingepaßt wird,
während verursacht wird, daß der Umschaltstift 58 in das
Führungsloch 48 eingepaßt wird, wodurch all die Kipphebel
35, 57 und 36 miteinander verbunden werden. Wenn der
Fluiddruck in der Fluiddruckkammer 43 verringert wird, dann wird
der Umschaltkolben 39 unter einer Federkraft der
Rückführfeder 41 in eine Stellung zurückgebracht, in welcher die
Anlagefläche an dem Umschaltstift 58 dem Raum zwischen dem
ersten und dem dritten Kipphebel 35 und 57 entspricht, und
der Umschaltstift 58 wird ebenso in eine Stellung
zurückgebracht, in welcher die Anlagefläche an dem
Begrenzungselement 40 einem Raum zwischen dem dritten und dem zweiten
Kipphebel 57 und 36 entspricht, wodurch die Kipphebel 35,
57 und 36 voneinander getrennt werden.
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Wenn das Umschaltmittel 37&sub2; in den nicht verbindenden
Zustand gebracht ist, dann wird das erste Einlaßventil 21&sub1;
wie durch eine Kurve LIC in Fig. 9 gezeigt geöffnet und
geschlossen, wenn der erste Kipphebel 35 durch einen Nocken
(nicht gezeigt) zur Schwenkbewegung angetrieben wird, und
das zweite Einlaßventil 21&sub2; wird wie durch eine Kurve LID in
Fig. 9 gezeigt geöffnet und geschlossen, wenn der zweite
Kipphebel 36 durch einen Nocken (nicht gezeigt) zur
Schwenkbewegung angetrieben wird. Insbesondere wird das
zweite Einlaßventil 21&sub2; mit einem kleineren Hubbetrag und
einem kleineren Öffnungswinkel als diejenigen des ersten
Einlaßventils 21&sub1; geöffnet. Andererseits werden, wenn das
Umschaltmittel 37&sub2; in den verbindenden Zustand gebracht
ist, beide Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2; wie durch eine Kurve
LIA in Fig. 9 gezeigt geöffnet und geschlossen, wenn der
dritte Kipphebel 57 durch einen dritten Hochdrehzahlnocken
(nicht gezeigt) oberhalb des dritten Kipphebels 57 zur
Schwenkbewegung angetrieben wird.
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Selbst bei der zweiten Ausführungsform kann ein Effekt
vorgesehen werden, welcher demjenigen in der ersten
Ausführungsform entspricht, indem ermöglicht wird, daß das Luft/
Kraftstoff-Gemisch von dem zweiten Einlaßdurchlaß 13 durch
das Verbindungsloch 54 (siehe Fig. 1, 2, 5, 6 und 7) wie
bei der ersten Ausführungsform in den ersten Einlaßdurchlaß
12&sub1; in einem Betriebsbereich strömt, in welchem das
Umschaltmittel 37&sub2; in den nicht verbindenden Zustand gebracht
ist, um zu bewirken, daß das zweite Einlaßventil 21&sub2; mit
einem kleineren Hubbetrag und für einen kürzeren
Öffnungswinkel geöffnet und geschlossen wird, als diejenigen des
ersten Einlaßventils 21&sub1;.
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In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann ein Einlaßseiten-Ventilbetätigungsmechanismus, welcher
demjenigen der ersten Ausführungsform, jedoch mit
unterschiedlichen Nockenprofilen, entspricht, verwendet werden,
welcher dazu ausgebildet ist, das erste Einlaßventil 21&sub1;
mit einer durch eine Kurve LIA gezeigten Charakteristik zu
öffnen und zu schließen, und das zweite Einlaßventil 21&sub2;
mit einer Charakteristik, welche durch eine Kurve LIE
gezeigt ist, zu öffnen und zu schließen, wie in Fig. 10
gezeigt.
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In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann der erste Einlaßdurchlaß 12&sub2; zum Erzeugen eines
Wirbels ausgebildet sein, so daß die Mittenlinie C&sub2; gekrümmt
ist, um sich durch die Mitte der ersten Einlaßventilöffnung
10&sub1; zu erstrecken, wie in Fig. 11 gezeigt. In einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste
Einlaßventildurchlaß 12&sub3; zum Erzeugen eines Wirbels
ausgebildet sein, so daß die Mittenlinie C&sub3; sich durch einen
bezüglich der Mitte der ersten Einlaßventilöffnung 10&sub1; um
einen Versatzbetrag ΔS nach innen versetzten Ort erstreckt,
wie in Fig. 12 gezeigt. In einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der erste Einlaßdurchlaß
12&sub4; mit einer Spiralform ausgebildet sein, um einen Wirbel
zu erzeugen. Obgleich die Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, ist es
selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung durch
diese Ausführungsformen nicht beschränkt ist.
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Beispielsweise können beide Einlaßventile 21&sub1; und 21&sub2;
unabhängig von der Maschinenlast geöffnet und geschlossen
werden, die vorliegende Erfindung ist jedoch bei einem
Einlaßsystem anwendbar, in welchem die in den zweiten
Einlaßdurchlaß 13 strömende Frischluftmenge bei einer geringen
Maschinenlast durch ein anderes Mittel als das Einlaßventil
gedrosselt wird.