DE3433380A1 - Einlasswinkelventil zur steuerung der schichtladung des ottomotors - Google Patents
Einlasswinkelventil zur steuerung der schichtladung des ottomotorsInfo
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Description
Titel:
Einlaßwinkelventil zur Steuerung der Schichtladung
des Ottomotors.
Anwendungsgebiet:
Die Erfindung betrifft ein Einlaßwinkelventil,
welches zusätzlich zum vorhandenen Einlaßventil, zur Verbesserung der Schichtung
der Zylinderladung beiträgt und eine kontrollierte
Verwirbelung der schichtladung ermöglicht.
Stand der
i-echnik:
i-echnik:
Es gibt Schichtladungsmotoren mit geteiltem und ungeteiltem Brennraum. Bei beiden Ausführungen
wird dem abgemagerten Gemisch in Zündkerzennähe-durch ein Einspritzventil zusätzlicher
Kraftstoff zugeführt, um die Zündwilligkeit des Gemischs zuverbessern.
Kritik des
ötandes
der Technik:
Bei der Direkteinspritzung ist die Einspritzdüse hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt.
Dies führt zu großer Störanfälligkeit des Einspritzsystems. Der Schichtladungsmotor benötigt
zusätzlich eine Anlage zur Aufbereitung des mageren Gemischs.
Er zielt nicht auf eine wärmeisolierende, kraftstoffreie irischluftströmumg parallel
zur Zylinderwand.
Aufgabe:
Das zusätzliche Einlaßwinkelventil soll den Ladungswechsel des Schichtladungsmotors so
steuern, daß Energieverluste durch Wärmeabfluß über die Zylinderwände und den Kolbenboden
verringert werden.
Der Anteil der auf den Kolben abgegebenen Gasarbeit soll steigen. Die Emission von
Stickoxyden und Kohlenwasserstoffen soll gesenkt werden.
Durch eine gleichmäßig fortschreitende Verbrennung von den kraftstoffreichen zu den mageren
Schichten soll die Klopffestigkeit des Motors verbessert werden.
Lösung: Diese Aufgabe wird gelöst, indem vom Zylinder
kraftstoffreiches Gemisch durch das Einlaßventil und kraftstofffreie Frischluft durch
das Einlaßwinkelventil angesaugt werden.
Jedes der beiden Ventile hat seine eigene Ansaugleitung, die hinter der gemeinsamen
Drosselklappe beginnt, so daß in beiden Ansaugleitungen die gleiche lastabhängige Gasdichte
herrscht.
Wur die Ansaugleitung zum Einlaßventil wird durch Vergaser oder Einspritzung mit Kraftstoff
versorgt. Bei der Einspritzung durch Vorlagern von Kraftstoff am Einlaßventil kann
auf eine Trennung der Ansaugwege von Einlaßventil und Einlaßwinkelventil verzichtet werden.
Das Einlaßventil wird konstruktiv nicht verändert. Es sollte nahe am Brennraumzentrum
plaziert sein (-Fig. 5)
Das Einlaßwinkelventil besteht aus einem abgewinkeltem Pilzventil mit Führungshülse.und
Drehmechanik (Fig. 1). Es kann als Ventiisatz vorgefertigt und in eine entsprechende Bohrung
in den Zylinderkopf eingeschraubt werden. Der Ventilteller des Einlaßwinkelventils ist
je nach Brennraumform um ca. 20 Grad gegenüber den bekannten Ventilen abgewinkelt.
Durch eine Mechanik am Ventilschaft wird das ■ Einlaßwinkelventil mittelbar nach dem Öffnen
in Drehung um die Ventilschaftachse versetzt (Fig. 4). Die Drehung kommt am Ende des Ventilhubs
zum Stillstand und beträgt dann ca. 45 Grad.
Eine Änderung der Abwinklung des Ventiltellers oder der Brennraumform verändert auch
die Gradzahl der Ventildrehung. Beim Schließen wird das Einlaßwinkelventil
durch Federdruck in seine Ausgangslage zurückgedreht. Die Einlaßwinkelventilfeder beeinflußt
den Hub und die Drehung des Ventils.
Durch die Drehung des Einlaßwinkelventils im geöffneten Zustand entsteht durch den abgewinkelten
Ventilteller ein breiter Durchlaß für eine ungehinderte Frischluftzufuhr,
in den Zylinder (Fig. 2)
Das Einlaßwinkelventil ist im Zylinderkopf
so plaziert, daß die JArischluft tangential in den Zylinder strömt {Flg. 5). Dabei wird
sie durch ihre Strömungsgeschwindigkeit und die entstehende Zentrifugalkraft beim Eintritt
in den Zylinder in Rotation versetzt. Gleichzeitig strömt durch das Einlaßventil
kraftstoffreiches Gemisch in das Zentrum des Zylinders. Das Gemisch verwirbelt zuerst in
den Grenzschichten mit der rotierenden Frischluft.
Zum Zeitpunkt der Zündung befindet sich kraftstoff reiches, zündwilliges Gemisch im Zentrum
des Brennraumes, dessen konzentrische Schichtung nach außen immer magerer wird und im Bereich
der Zylinderwand kraftstofffrei ist. Während der Verbrennung wird die Verwirbelung
weiter beschleunigt. Reste der irischluft verbleiben an der Zylinderwand und werden zum
Teil von den aufsteigenden heißen Verbrennungsgasen an der Zylinderwand nach unten zum Kolbenboden
gedrückt.
Der Ausstoß des Abgases erfolgt durch das Auslaßventil.
Erzielbare Im Zentrum des Brennraums befindet sich immer Vorteile: ein kraftstoffreiches, zündwilliges Gemisch.
Das Gemisch wird nach außen in Richtung Zylinderwand durch die Verwirbelung mit der itischluft
magerer.
Die Verbrennung erfolgt kontinuierlich vom Brennraumzentrum nach außen und verhindert
Klopfen und Verschleiß auch bei hoher Verdichtung.
Da die Verwirbelung von Gemisch und !frischluft nicht an allen Stellen die Zylinderwand
und den Kolbenboden vor dem Ende des Arbeitsvorganges
erreicht, werden diese Teile nur mittelbar durch die Verbrennungsgase aufgeheizt.
Die thermische Belastung der Zylinderwand und des Kolbens sinkt.
Der verminderte Energieabfluß über diese Teile führt zu einer erhöhten Gasarbeit, die zum
Teil in nutzbare mechanische Arbeit umgesetzt werden kann. Durch die stabile Verbrennung
vom Zentrum ausgehend, sinkt die Schadstoffemission (Kohlenwasserstoffe, Stickoxide).
Weitere Das Einlaßwinkelventil öffnet und schließt Möglichkeiten: einige Grad vor dem Einlaßventil. Dadurch
ist eine bessere Zylinderspülung mit Irischluft, d. h. ohne KraftstoffVerluste, möglich.
Das so bedingte spätere Schließen des Einlaßventils führt bei hohen Drehzahlen zu einer
verstärkten Nachladung mit Gemisch auf Kosten der !Frischluft.
Deshalb muß bei steigenden Drehzahlen das Gemisch allmählich abmagern, da sein Anteil
an der gesamten Zylinderfüllung steigt. Die verstärkte Nachladung mit Gemisch bei
steigenden Drehzahlen ist auch deshalb notwendig, weil trotz der größeren Strömungsgeschwindigkeit
der frischluft die Zeit nicht ausreicht, um !frischluft und Gemisch optimal
zu verwirbeln.
Beim Dieselmotor kann das Einlaßwinkelventil anstelle des Einlaßventils für eine starke,
wünschenswerte Verwirbelung der angesaugten Luft sorgen.
Eine Leistungssteigerung des Motors kann durch eine weitere !Trennung von Frischluft- und Gemischzufuhr
erreicht werden, indem lastunab-*·
hängig, also ohne Drosselung, frischluft vom Zylinder über das Einlaßwinkelventil angesaugt
wird und das Gemisch von. einem Kompressor in der Menge lastabhängig über das Einlaßventil
in den Zylinder gedrückt wird. Die Öffnungszeit des Einlaßventils sollte, abhängig vom konstruktiv bedingten Kompressordruck,
hinter der des Einlaßwinkelventils zurückliegen, um das Ansaugen der Irischluft durch den Kolben nicht zufrüh durch die Zufuhr
von Gemisch durch den Kompressor zu behindern, so daß ein hohes Ladeergebnis möglich
wird.
Durch die Mengenreglung des Gemischs durch den Kompressor, bei unveränderter Irischluftzufuhr,
ist eine qualitative Reglung der Zylinderfüllung gegeben.
Die Rotation eines Teils der .frischluft im
Zylinder wirkt als wärmeisoliernde Schicht zwischen Zylinderwand, Kolben und dem verbrennenden
Gemisch. Die verbesserte Zylinderspülung führt zur thermischen Entlastung von Zylinderkopf und Ventilen.
Durch diese beiden Sachverhalte besteht die Möglichkeit auf eine Motorkühlung mittels
Wasser oder Luft zu verzichten und eine thermostatgesteuerte Motorölkühlung einzusetzen.
Die Warmlaufphase mit den bekannten Energieverlusten
und Schadstoffemissionen würde auf Grund der reduzierten Zylinderkopfmasse und
der schnelleren Erwärmung des Motoröls erheblich verkürzt.
Während der Kaltstartphase kann über das Einlaßwinkerventil·
neben der !Frischluft Abgas zur Vorwärmung der !Frischluft dem Zylinder
zugeführt werden.
Claims (9)
1. Gemisch und !frischluft getrennt vom Zylinder
angesaugt werden,
2. aus diesem Grund der Zylinderkopf zusätzlich zum Einlaßventil mit einem Einlaßwinkelventil
ausgerüstet ist,
3. kraftstoffreiches Gemisch durch das Einlaßventil
vom Zylinder angesaugt wird und !frischluft tangential durch das Einlaßwinkelventil
vom Zylinder, angesaugt wird und an der Zylinderwand weiter rotiert,
4. Gemisch und Frischluft während der Kompression und Verbrennung zum Teil miteinander verwirbeln,
5. das Einlaßwinkelventil mit Führungshülse und Drehmechanik als ein Ventilsatz (Fig. 1)
anzusehen ist,
6. der Einlaßwinkelventilsatz in eine vorbereitete Bohrung des Zylinderkopfs eingeschraubt
wird und der Konus der Hülse den Ventilsatz gegenüber der Brennkammerwand abdichtet,
7· der Teller des Einlaßwinkelventils abgewinkelt ist,
8. das Einlaßwinkelventil sich beim Öffnen durch eine Drehmechanik um .seine Schaftachse
dreht und beim Schließen wieder in seine Ausgangsposition zurückdreht,
9. durch die Drehung des Einlaßwinkelventils während der Öffnung eine gerichtete Strömung
der Frischluftzufuhr in den Zylinder möglich ist
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843433380 DE3433380A1 (de) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | Einlasswinkelventil zur steuerung der schichtladung des ottomotors |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19843433380 DE3433380A1 (de) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | Einlasswinkelventil zur steuerung der schichtladung des ottomotors |
Publications (1)
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|---|---|
| DE3433380A1 true DE3433380A1 (de) | 1986-03-20 |
Family
ID=6245159
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19843433380 Withdrawn DE3433380A1 (de) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | Einlasswinkelventil zur steuerung der schichtladung des ottomotors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3433380A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0237814A1 (de) * | 1986-03-08 | 1987-09-23 | Günter Schabinger | Ventilanordnung |
-
1984
- 1984-09-12 DE DE19843433380 patent/DE3433380A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP0237814A1 (de) * | 1986-03-08 | 1987-09-23 | Günter Schabinger | Ventilanordnung |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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