Eine solche Einrichtung ist aus US 2002/0005158 AI bekannt.

Die Zusatzventile'sind dort als jeweils oszillierend ange- triebene Klappen-bzw. Flügelventile ausgebildet. Bei hohen Frequenzen bereiten oszillierende Antriebe grundsätzlich we- gen der jeweils erforderlichen Verzögerungen und Beschleuni- gungen Probleme. Insbesondere bei schnelldrehenden Verbren- nungsmotoren sind diese Probleme zumindest ohne einen hohen einrichtungsmäßigen Aufwand nicht oder zumindest nicht mit ausreichender Betriebssicherheit erreichbar.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, für den gattungsgemäßen Anwendungszweck besser ge- eignete Zusatzventile zur Verfügung zu stellen.

Gelöst wird dieses Problem bei einer gattungsgemäßen Hubkol- benmaschine durch eine Ausbildung der Zusatzventile nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein in dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors zur zusätz- lichen Ladungssteuerung eingesetztes Zusatzventil in der Form eines rotierend arbeitenden Drehschiebers ist bereits aus DE 26 21 362 AI bekannt. Durch eine bei jener Ausführung fehlende Aufteilung eines Ladungskanalbereiches in zwei pa- rallele Ladungskanalwege mit dort jeweils zumindest einem vorgesehenen, rotierend arbeitenden Drehschieber sind die Möglichkeiten für eine zusätzliche Ladungssteuerung be- schränkt. So ist es beispielsweise bei einem Ladungskanal mit nicht bereichsweise parallel geführten, mit jeweils ei- nem Zusatzsteuerventil versehenen Parallelströmungswegen nicht möglich, Schließ-und Öffnungszeiten voneinander unab- hängig verändern zu können, da deren Zuordnung von der un- veränderbaren Geometrie des rotierenden Schiebers sowie der unveränderbaren Geometrie der gehäuseseitigen Steuerkanten des Drehschieberventiles abhängig ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, durch ei- ne bereichsweise Aufteilung des Ladungskanales in zwei par- allel zueinander verlaufende Strömungswege, in denen jeweils ein rotierend arbeitendes Drehschieberventil vorgesehen ist, nahezu beliebige Steuermöglichkeiten für den-Ladungsvolumen- strom durch Phasenverschiebung der Rotationsbewegung der Drehschieber in den Drehschieberventilen zu erreichen.

Eine solche erfindungsgemäße Ladungssteuervariabilität lässt sich insbesondere nicht mit einer Einrichtung nach JP 22 41 925 erreichen, bei der in einem ungeteilten Ladungskanal ein Zusatzventil in der Form eines Drehschieberventiles mit zwei konzentrisch ineinanderlaufenden Drehschiebern eingesetzt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Angabe verschieden möglicher Ladungszusatzsteuerungen sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ladungskanales mit einem Par- allelströmungsbereich mit einem Drehschie- ber-Zusatzventil in jedem der beiden Strö- mungsteilbereiche, Fig. 2 A bis D Ladungssteuerdiagramme mit Bezug auf einen zu befüllenden Arbeitsraum, Fig. 3 einen Ladungskanal in einer Grundausführung nach Fig. 1, bei der im Unterschied zu der Ausführung in Fig. 1 in einem der beiden Parallelströmungswege zwei Drehschieberven- tile in Reihe angeordnet sind, Fig. 4 A bis C mit einer Einrichtung nach Fig. 3 im Unter- schied zu derjenigen nach Fig. 1 erreichbare Ladungssteuerdiagramme.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen Ladungskanal eines Hub- kolbenverbrennungsmotors mit einem Saugrohr 1, einem in den Arbeitsraum des Verbrennungsmotors führenden Ladungskanal 2 und einem Bereich 3 des Ladungskanales 2 mit zwei parallel zueinander verlaufenden Strömungswegen, in denen jeweils ein Drehschieberventil 4,5 als Zusatzsteuerventil vorgesehen ist. Die Verbindung des Saugrohres 1 mit den parallelen Strömungswegen innerhalb des Bereiches 3 des Ladungskanals 2 ist zeichnerisch nicht dargestellt. Auch der Antrieb der Drehschieber innerhalb der Drehschieberventile 4 und 5 ist nicht dargestellt. Grundsätzlich können die Drehschieber der Drehschieberventile 4 und 5 mit der Umdrehungszahl der auf ein den Arbeitsraum des Verbrennungsmotors steuerndes Haupt- ventil 7 einwirkenden Nockenwelle 6 durch die nicht gezeich- nete Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden.

Das mit 7 bezeichnete Hauptventil ist, ein Einlaßventil für den zugeordneten Arbeitsraum des Verbrennungsmotors, in dem bei einem Hubkolbenmotor ein Kolben oszilliert. Die Dreh- schieber der Drehschieberventile 4,5 können gegeneinander und gegenüber der Phasenlage der Nockenwelle 6 phasenver- schoben rotieren, wozu übliche, an sich bekannte Phasenver- schiebungseinrichtungen in den Antrieb einzuschalten sind.

Die Nockenwelle 6 wirkt über beispielsweise einen Hebel 8 auf das Hauptventil 7 ein.

Die einzelnen Diagramme in Fig. 2 zeigen jeweils schematisch einen Einlaßventilhub (V) in Abhängigkeit des Kurbelwellen- drehwinkels eines Verbrennungsmotors sowie jeweils die Öff- nungs-und Schließzeiten für die beiden Drehschieber (40, 50, 4S, 5S) für einen zugeordneten Motorzylinder als Ar- beitsraum. Die Darstellung erfolgt jeweils derart, dass die auf der Ordinate eingetragenen Ziffern 1 voll geöffneter und 0 geschlossener Querschnitt bedeuten.

Der in dem Diagramm in Fig. 2A dargestellte Betriebspunkt entspricht einem funktionslosen Zustand der als Drehschieber 4,5 ausgebildeten Zusatzsteuerventile. Ein solcher Be- triebspunkt kann je nach Auslegung der Sauganlage beispiels- weise im Maximalleistungspunkt erwünscht sein. Funktionslo- ser Zustand der Drehschieber 4,5 als Zusatzsteuerventile bedeutet, dass eine Rotation der Drehschieber erfolgt, durch die ein Strömungszustand innerhalb des Ladungskanals 2 vor- liegt wie er auch bei vollständig fehlenden Zusatzsteuerven- tilen gegeben wäre. Ein solches mögliches Verhalten der er- findungsgemäßen Zusatzsteuerventile ist ein besonderer Vor- teil der Erfindung.

Die Fig. 2B zeigt einen Zustand, bei dem durch Phasenver- stellung der Drehschieber 4,5 gegenüber der Nockenwelle 6 nach früh eine Betriebsart Frühes-Einlass-Schließen (FES) eingestellt ist, in der die Ladungsmenge drosselfrei nur über die Schließzeitpunkte der Drehschieberventile 4,5 ein- gestellt wird. Für den unteren und mittleren Drehzahlbereich kann mit FES auch eine Erhöhung des Volllastdrehmoments er- reicht werden. Eine weitere Drehmomentsteigerung kann durch kurzzeitiges Unterbrechen des Saugvorgangs möglich werden, wie es in Fig. 2C dargestellt ist. Die Behinderung der Strö- mung erzeugt brennraumseitig Unterdruck und saugrohrseitig Staudruck, was beim Wiederöffnen gemeinsam eine höhere Zy- linder-, das heißt Arbeitsraumladung bewirkt, als eine An- saugung mit keinem optimierten Schließpunkt für das Einlaß- ventil, vergleichbar mit der Wirkung eines Lufttaktventiles (LTV). Fig. 2D zeigt schematisch die Offen-und Geschlossen- zeiten für den Betrieb Spätes-Einlass-Öffnen (SEÖ).

Durch die Verwendung zweier in Reihe geschalteter Drehschie- berventile 4,9 in einem der beiden parallelen Strömungswege innerhalb des Ladungskanals 2, wie sie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, können Betriebsarten gemäß den Ladungssteü- erdiagrammen in Fig. 4 dargestellt realisiert werden.

Die in Fig. 3 eingetragenen Drehschieber der Drehschieber- ventile rotieren mit halber Nockenwellendrehzahl und sind unabhängig voneinander gegenüber der Nockenwelle 6 phasen- verstellbar. Durch ein Geschlossenhalten des Drehschieber- ventils 5 und eine geeignete Phasenverstellung der Schieber der Drehschieberventile 4 und 9 kann eine Kombination aus SEÖ und FES erreicht werden. Dies ist in Fig. 4A darge- stellt. Fig. 4B zeigt ein Ladungssteuerdiagramm für einen getakteten Ansaugvorgang mit zusätzlichem Schließen nach dem ersten Einströmvorgang. Fig. 4C zeigt eine Kombination von SEÖ und einem getakteten Ansaugvorgang.

Durch geeignete Phasenverstellung können beliebige Einlas- söffnungszeiten und Betriebsarten realisiert werden. Verbes- serungen sind dabei bei den verschiedenen Betriebsarten von Kolbenmaschinen, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren im Zwei-und Viertaktbetrieb, Otto, Diesel, Gas, Miller, Catkin- son, HCCI, freisaugender oder aufgeladener Betrieb möglich.