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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Einlass- bzw. Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors,
bei welchem ein Druckausgleichsbehälter stromaufwärts einzelner
Einlass- oder Ansaugwege, die mit jeweiligen Zylindern des Motors
verbunden sind und mit diesen kommunizieren, vorgesehen ist. Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern des Ansaugsystems.
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2. Beschreibung
des Stands der Technik
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Bei
einem herkömmlichen
Ansaugsystem eines Verbrennungsmotor, wie es in einem Fahrzeug wie
etwa einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, ist ein Druckausgleichsbehälter auf
der stromaufwärtigen Seite
einzelner Ansaugwege, die mit jeweiligen Zylindern des Motors verbunden
sind und mit diesen kommunizieren, vorgesehen, und ist eine Außenluftleitung
mit dem Druckausgleichsbehälter
verbunden und kommuniziert mit diesem, während ein Luftfilter und ein
Drosselklappenkörper
in der Außenluftleitung vorgesehen
sind, wie es z.B. in JP-A-H11-117819
offenbart ist.
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Bei
dem Verbrennungsmotor eines Typs, bei welchem in den einzelnen Ansaugwegen
jeweils Einspritzvorrichtungen oder -düsen eingebaut sind, strömt Luft
etwa dann, wenn der Motor seinen Betrieb einstellt, im Laufe der
Zeit aus der Außenluftleitung
in den Druckausgleichsbehälter,
sodass die Ansaugwege des gesamten Ansaugsystems dem Atmosphärendruck
ausgesetzt sind. Des Weiteren kann eine geringe Menge an Kraftstoff
aus den Einspritzdüsen oder
den Einspritzvorrichtungen tropfen oder auslaufen, und es kann sein,
dass verdampfter Kraftstoff in den einzelnen Ansaugwegen vorhanden
ist. Unter diesen Bedingungen ist die HC-Konzentration in den Ansaugkanälen, die
sich von den einzelnen Ansaugwegen zu der Außenluftleitung erstrecken,
in unerwünschter
Weise erhöht.
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Wenn
in der vorstehend beschriebenen Situation bei Start des Motors eine
Rückzündung bzw. ein
Rückschlag
(backfire) auftritt, kann es sein, dass sich die Flamme in den Brennräumen in
einen stromaufwärtigen
Abschnitt des Ansaugsystems ausbreitet, was eine Verringerung der
Haltbarkeit jeweiliger Komponenten des Ansaugsystems bewirkt.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Situation ist es z.B. in JP-U-S59-137368 vorgeschlagen
worden, eine Flammausbreitung zu dem Luftfilter bei Auftreten der
Rückzündung zu
hemmen. Bei dem bekannten Beispiel ist ein normalerweise geöffnetes Rückschlagventil
zwischen dem Drosselklappenkörper
oder einem Vergaser und dem Luftfilter in der Außenluftleitung, durch welche
Luft in den Motor eingeleitet wird, vorgesehen. Im Betrieb ist das
Rückschlagventil
geschlossen, wenn eine Rückzündung auftritt.
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Es
ist auch z.B. in JP-A-2005-188292 vorgeschlagen worden, einen Verbrennungsmotor
mit einem Druckausgleichsbehälter
und einem Resonator in einem Ansaugsystem vorzusehen, bei welchem eine
Flammausbreitung zu dem Resonator gehemmt wird, auch wenn bei Start
des Motors eine Rückzündung auftritt.
Bei dem bekannten Beispiel ist ein Auf-Zu-Ventil in einer Trennwand,
die den Druckausgleichsbehälter
von dem Resonator trennt, vorgesehen. Im Betrieb ist das Auf-Zu-Ventil
geschlossen, wenn der Motor für
den Start vorbereitet wird, und ist geöffnet, wenn der Motor gestartet
wird.
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Es
ist auch z.B. in JP-A-2003-172237 vorgeschlagen worden, einen mit
einem Ansaugrohr mit einem spezifizierten Raumvolumen in einem Ansaugsy stem
versehenen Verbrennungsmotor vorzusehen und den Motor so zu steuern,
dass ein Überschießen der
Motordrehzahl (z.B. ein plötzlicher
Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Motors) bei Start des Motors
unterdrückt
oder verhindert wird. Bei dem bekannten Beispiel ist ein Vakuumbehälter mit
dem spezifizierten Raumvolumen in dem Ansaugrohr verbunden und kommuniziert
mit diesem und ist ein Auf-Zu-Ventil (z.B. ein elektromagnetisch
betätigtes Ventil)
in einem kommunizierenden Abschnitt zwischen dem Ansaugrohr und
dem Vakuumbehälter vorgesehen.
Im Betrieb wird das Auf-Zu-Ventil unmittelbar vor dem Start des
Motors geöffnet
und wird geschlossen, wenn der Start des Motors abgeschlossen ist.
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Bei
dem in vorstehend angegebener JP-U-S59-137368 offenbarten Beispiel
wird das Rückschlagventil
nach Auftreten einer Rückzündung geschlossen,
um eine Flammausbreitung zu dem Luftfilter zu hemmen. Wenn jedoch
stromaufwärts der
einzelnen Ansaugwege und stromabwärts des Drosselklappenkörpers, gesehen
in der Strömungsrichtung
der Ansaugluft, ein Druckausgleichsbehälter angeordnet ist, kann sich
die Flamme in den Druckausgleichsbehälter ausbreiten.
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Bei
dem in vorstehend angegebener JP-A-2005-188292 offenbarten Beispiel
wird das Auf-Zu-Ventil bei Erfassen einer Anforderung zum Starten
des Motors geschlossen, sodass eine Flammausbreitung zu dem Resonator
gehemmt werden kann, auch wenn bei Start des Motors eine Rückzündung auftritt.
Wenn jedoch das Auf-Zu-Ventil geschlossen ist, werden die einzelnen,
zu den Brennräumen
führenden
Ansaugwege in einem kommunizierenden Zustand mit dem Druckausgleichsbehälter gehalten
und kann sich daher die Flamme bei Auftreten einer Rückzündung in
den Druckausgleichsbehälter
ausbreiten.
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Bei
dem in vorstehend angegebener JP-A-2003-172237 offenbarten Beispiel
kann ein Überschießen der
Motordrehzahl bei Start des Motors unterdrückt oder verhindert werden,
allerdings wird dabei das Auftreten einer Rückzündung nicht berücksichtigt.
Wenn bei diesem Beispiel der Motor gestartet wird, wird das Auf-Zu-Ventil
geöffnet,
um ein Überschießen der
Motordrehzahl zu unterdrücken
oder zu verhindern, und das werden Ansaugrohr und der Vakuumbehälter in
miteinander kommunizierendem Zustand gehalten. Falls unter dieser
Bedingung eine Rückzündung auftritt,
ist es schwierig bis unmöglich,
eine Flammausbreitung aus dem Ansaugrohr in einen stromaufwärtigen Abschnitt
des Ansaugsystems, in welchem sich der Vakuumbehälter befindet, zu vermeiden.
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Jedes
der vorstehend beschriebenen bekannten Beispiele bietet daher Raum
für weitere
Verbesserungen.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors
mit einem Druckausgleichsbehälter
zu schaffen, welches so eingerichtet ist, dass ein Überschießen der
Motordrehzahl bei Start des Motors unterdrückt wird, um ein Unbehagen
eines Fahrzeuginsassen oder mehrerer Fahrzeuginsassen zu verringern,
und welches darüber
hinaus so eingerichtet ist, dass auch bei Auftreten einer Rückzündung eine
Flammausbreitung von einzelnen Ansaugwegen in einen Druckausgleichsbehälter eingeschränkt oder
verhindert wird, um eine verbesserte Haltbarkeit von Ansaugkanälen des
Ansaugsystems sicherzustellen. Es ist ein andere Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren zum Steuern des Ansaugsystems gemäß vorstehender Beschreibung
bereitzustellen.
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Um
die vorstehenden und/oder andere Aufgabe(n) zu lösen, wird gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung ein Ansaugsystem eines Verbrennungsmotor
vorgeschlagen, welches aufweist: (a) einen Druckausgleichsbehälter, der
auf der stromaufwärtigen
Seite einzelner Ansaugwege, die mit jeweiligen Zylindern des Motors
verbunden sind und mit diesen kommunizieren, angeordnet ist; (b)
einen Vakuumbehälter,
der mit dem Druckausgleichsbehälter verbunden
ist und mit diesem kommuniziert, wobei der Vakuumbehälter einstückig mit
oder getrennt von dem Druckausgleichsbehälter ausgebildet ist; (c) ein Ventil,
welches wahlweise in eine erste Stellung zum Herstellen eines kommunizierenden
Zustands des Vakuumbehälters
mit dem Druckausgleichsbehälter und
in eine zweite Stellung zum Verhindern einer Kommunikation zwischen
dem Vakuumbehälter
und dem Druckausgleichsbehälter
gebracht ist; und (d) eine Steuereinrichtung zum Steuern von Öffnungs- und
Schließvorgängen des
Ventils. Die Steuereinrichtung führt
die folgenden Schritte aus: (1) Öffnen des
Ventils, um das Ventil in die erste Stellung zu bringen, wenn der
Druckausgleichsbehälter
während Betriebs
des Motors in einem Unterdruckzustand gehalten wird, und Schließen des
Ventils, um das Ventil nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer
in die zweite Stellung zu bringen, um den Vakuumbehälter in
einem Unterdruckzustand zu halten; (2) Öffnen des Ventils, um das Ventil
für eine
vorbestimmte Zeitdauer in die erste Stellung zu bringen, wenn eine Bedingung
zum Starten des Motors erfüllt
ist, um einen Druck in dem Druckausgleichsbehälter zu verringern; und (3)
Schließen
des Ventils, wenn der Motor gestartet wird.
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Wenn
der Vakuumbehälter
getrennt von dem Druckausgleichsbehälter (d.h., als ein separates Bauteil)
ausgebildet ist und über
einen Verbindungskanal mit dem Druckausgleichsbehälter verbunden ist,
kann das Ventil in dem Verbindungskanal vorgesehen sein. Wenn der
Vakuumbehälter
und der Druckausgleichsbehälter
einstückig
miteinander ausgebildet sind und zwischen dem Vakuumbehälter und dem
Druckausgleichsbehälter
eine Trennwand vorgesehen ist, kann das Ventil in der Trennwand
vorgesehen sein.
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Bei
dem Ansaugsystem gemäß dem vorstehenden
Gesichtspunkt der Erfindung wird der Druck in dem Druckausgleichsbehälter z.B.
während
Leerlaufs des Motors auf einen hohen Unterdruck reduziert und wird
Luft in dem Vakuumbehälter
unter Sog in den Druckausgleichsbehälter gesogen und somit dem
Motor zugeführt.
Falls der Betrieb des Motors in diesem Zustand einmal angehalten
wird, wird Außenluft
in kleinen Portionen aus einer Außenluftleitung in den Druckausgleichsbehälter eingeleitet,
obschon der Druckausgleichsbehälter
ursprünglich
in einem Unterdruckzustand gehalten wird, und nähert sich der Druck in dem
Druckausgleichsbehälter
dem Atmosphärendruck
an. Wenn der Motor in diesem Zustand gestartet wird, wird verhindert,
dass eine große Menge
Luft aus dem Druckausgleichsbehälter
und den einzelnen Ansaugwegen in die Brennräume eingeleitet wird, wie es
bei herkömmlichen
Systemen der Fall ist, da die Steuereinrichtung des Ansaugsystems
so arbeitet, dass sie das Ventil für die vorbestimmten Zeitdauer
vor dem Start des Motors öffnet, um
den Druck in dem Druckausgleichsbehälter und den einzelnen Ansaugwegen
zu reduzieren und den Druckausgleichsbehälter und die Ansaugwege zu leeren
bzw. zu evakuieren. Daher wird ein Überschießen der Motordrehzahl (d.h.
ein plötzlicher
Anstieg oder ein plötzliches
Anwachsen der Motordrehzahl auf einen übermäßig hohen Wert) unterdrückt oder verhindert
und wird ein Unbehagen des Fahrzeuginsassen bei Start des Motors
verhindert.
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Des
Weiteren arbeitet die Steuereinrichtung auch in einer Situation,
in welcher in den einzelnen Ansaugwegen und in dem Druckausgleichsbehälter vorhandene
Luft mit verdampftem Kraftstoff vermischt wird, der aus Einspritzdüsen oder
Einspritzvorrichtungen während
Anhaltens des Motors, insbesondere vor Starten des Motors, getropft
ist, und die Kraftstoff enthaltende Luft in den einzelnen Ansaugwegen
und dem Druckausgleichsbehälter
eine erhöhte
HC-Konzentration
aufweist, vor dem Start des Motors so, dass sie das Ventil öffnet, sodass
die Kraftstoff enthaltende Luft in dem Druckausgleichsbehälter und
den Ansaugwegen unter Sog in den Vakuumbehälter gesogen wird, wodurch
die HC-Konzentration
in dem Druckausgleichsbehälter
auf Null oder einen hinreichend niedrigen Wert verringert wird.
Somit ist es auch bei Auftreten einer Rückzündung bei Start des Motors
unwahrscheinlich, dass sich die Flamme in den Brennräumen in
die einzelnen Ansaugwege und den Druckausgleichsbehälter ausbreitet.
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Die
Steuerungseinrichtung bestimmt vorzugsweise, dass die Bedingung
zum Starten des Motors erfüllt
ist, wenn sie die Erzeugung eines ON-Signals (Ein-Signals) von einem
Zündschalter
erfasst. Falls die Bedingung zum Starten des Motors auf diese Weise
angegeben ist, sind die Vorgänge
und Wirkungen der Erfindung klarer erkennbar.
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Die
Steuerungseinrichtung bestimmt vorzugsweise, dass der Motor gestartet
wird, wenn ein Starterschalter eingeschaltet ist. Falls der Zeitpunkt des
Startens des Motors auf diese Weise angegeben ist, sind die Vorgänge und
Wirkungen der Erfingungen klarer erkennbar. Da z.B. der Druck in
dem Druckausgleichsbehälter
vor Starten des Motors verringert ist, ist es weniger wahrscheinlich,
dass Luft aus dem Druckausgleichsbehälter in die Brennräume des
Motors strömt,
wenn der Starterschalter eingeschaltet wird, um den Motor zu starten,
und kann ein Überschießen der
Motordrehzahl, welches anderenfalls unmittelbar nach dem Start des
Motors auftreten würde,
unterdrückt
oder verhindert werden.
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Um
die Steuerungseinrichtung des Ansaugsystems gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt der
Erfindung bereitzustellen, kann vorzugsweise eine Motor-ECU zur
Steuerung des Verbrennungsmotors verwendet werden. In diesem Fall
ist es nicht erforderlich, eine Steuerungseinrichtung vorzusehen, die
ausschließlich
für das
Ansaugsystem verwendet wird, und können die Ausrüstungskosten
in vorteilhafter Weise reduziert werden.
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Gemäß der Erfindung
ist das Ansaugsystem eingerichtet, um ein Überschießen der Motordrehzahl bei Start
des Motors zu unterdrücken,
um ein Unbehagen eines Fahrzeuginsassen oder mehrerer Fahrzeuginsassen
zu verringern, und ist darüber
hinaus so eingerichtet, dass auch bei Auftreten einer Rückzündung eine
Flammausbreitung von den einzelnen Ansaugwegen in den Druckausgleichsbehälter eingeschränkt oder
verhindert wird, wodurch eine verbesserte Haltbarkeit von Ansaugkanälen des
Ansaugsystems sichergestellt wird.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche
oder äquivalente
Bauelemente zu bezeichnen. Es ist:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Ansicht des Ansaugsystems von 1, gesehen
in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene in 1;
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3 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung der
Betriebsweise des durch eine Steuereinheit des Ansaugsystems von 1 gesteuerten
Verbrennungsmotors;
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4 ein
Graph zur Darstellung eines Beispiels eines Überschießens, welches bei Start des Motors
auftritt;
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5 eine
Ansicht, die derjenigen von 1 entspricht,
zur Darstellung eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung; und
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6 eine
Ansicht, die derjenigen von 2 entspricht,
zur Darstellung eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
werden anhand der Zeichnungen einige beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung im Einzelnen beschrieben. 1 bis 4 stellen
eine beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung dar. Bei dieser Ausführungsform liegt ein Verbrennungsmotor 1,
für welchen
ein Ansaugsystem gemäß der Erfindung
verwendet wird, z.B. in der Form eines benzingetriebenen Vierzylin der-Reihenmotors
vor, der in einem Fahrzeug wie etwa einem Kraftfahrzeug eingebaut
ist.
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Gemäß der Darstellung
in 1 und 2 weist der Motor 1 vier
Zylinder #1–#4
auf, die in einem Zylinderblock 2 ausgebildet und auf einer
geraden Linie angeordnet sind. Ein Kolben 3 ist in jeden der
Zylinder #1–#4
des Zylinderblocks 2 derart eingesetzt, dass der Kolben 3 sich
in dem entsprechenden Zylinder hin und her bewegen kann. In jedem
der Zylinder #1–#4
ist ein Brennraum 5 zwischen dem oberen Ende des Kolbens 3 und
einem Zylinderkopf 4 ausgebildet.
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In
dem Zylinderkopf 4 sind für jeden der Brennräume 5 ein
Einlasskanal oder Einlass-Schlitz 4a und ein Auslasskanal
oder Auslass-Schlitz 4b vorgesehen. Die Öffnungen
des Einlass-Schlitzes 4a und des Auslass-Schlitzes 4b,
die jedem Brennraum 5 ausgesetzt sind, sind angepasst,
um durch ein Einlassventil 6 und ein Auslassventil 7 geöffnet bzw.
geschlossen zu werden. Auch ist für jeden Brennraum 5 in
dem Zylinderkopf 4 eine Zündkerze 8 vorgesehen.
Ein Ansaugsystem 10 ist an jedem der Einlass-Schlitze 4a befestigt,
und ein Auslassrohr bzw. ein Auspuffkrümmer (nicht näher dargestellt)
ist an jedem der Auslass-Schlitze 4b befestigt.
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Nachstehend
wird der Aufbau des Ansaugsystems 10 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung im Einzelnen beschrieben.
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In
dem Ansaugsystem 10 sind vier einzelne Ansaugwege 11a–11d mit
den jeweiligen Einlass-Schlitzen 4a des Zylinderkopfs 4 verbunden
und kommunizieren mit diesen und ist ein einziger Druckausgleichsbehälter 12 mit
den stromaufwärtigen
Enden der einzelnen Ansaugwege 11a–11d verbunden und
kommuniziert mit diesen. Die einzelnen Ansaugwege 11a–11d sind
in einem einzigen Block oder einer einzigen Einheit ausgebildet,
die eine sogenanntes "Ansaugrohr" oder einen sogenannten "Ansaugkrümmer" bildet. Einspritzvor richtungen 15 zum
Einspritzen von Kraftstoff sind jeweils in den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d eingebaut.
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Eine
Außenluftleitung 13 ist
mit dem einzigen Druckausgleichsbehälter 12 verbunden
und kommuniziert mit diesem. Ein Drosselklappenkörper 14, der angepasst
ist, um auf der Grundlage der Betätigung eines Gaspedals (nicht
näher dargestellt)
geöffnet und
geschlossen zu werden, ist in einem in Luftansaugrichtung, in welcher
Luft in das Ansaugsystem 10 gesogen wird, stromabwärtigen Abschnitt
der Außenluftleitung 13 eingebaut.
Ein Luftfilter (nicht näher dargestellt)
ist in der Außenluftleitung 13 an
einer Stelle in Luftansaugrichtung stromaufwärts des Drosselklappenkörpers 14 eingebaut.
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Ein
getrennt oder unabhängig
von dem Druckausgleichsbehälter 12 ausgebildeter
Vakuumbehälter 16 ist
gemäß der Darstellung
in 1 über ein
Verbindungsrohr 17 mit dem Druckausgleichsbehälter 12 verbunden
und kommuniziert mit diesem. Ein Ventil 18, welches in
dem Verbindungsrohr 17 vorgesehen ist, ist wahlweise in
eine erste Stellung zum Herstellen eines kommunizierenden Zustands des
Druckausgleichsbehälters 12 mit
dem Vakuumbehälter 16 und
eine zweite Stellung zum Verhindern einer Kommunikation zwischen
dem Druckausgleichsbehälter 12 und
dem Vakuumbehälter 16 gebracht.
Der Druckausgleichsbehälter 12 und
der Vakuumbehälter 16 sind
in einen nicht kommunizierenden Zustand gebracht, wenn das Ventil 18 geschlossen
ist, und sind in einen kommunizierenden Zustand gebracht, wenn das
Ventil 18 geöffnet
ist.
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Genauer
gesagt weist der Vakuumbehälter 16 im
Wesentlichen das gleiche Volumen wie der Druckausgleichsbehälter 12 auf.
Das Ventil 18 weist z.B. einen Ventilkörper des Klappentyps auf, der durch
Ausnutzung des Luftdrucks oder einen geeigneten Steller wie etwa
einen Elektromotor direkt geöffnet
und geschlossen werden kann oder über einen Draht oder dergleichen
indirekt geöffnet
und geschlossen werden kann. Zur geeigneten Steuerung der Öffnungs- und Schließvorgänge des
Ventils 18 ist eine Steuereinheit 20 vorgesehen.
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Eine
Motor-ECU, welche die grundlegenden Betriebsvorgänge des Verbrennungsmotors 1 steuert,
kann auch als die Steuereinheit 20 dienen. Die Steuereinheit 20 ist
eingerichtet, um Vorgänge
auszuführen,
welche Gegenmaßnahmen
gegen Überschießen und
Rückzündung während Startens
des Motors 1 betreffen.
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Genauer
gesagt ist die Steuereinheit 20 eingerichtet, um Ausgangssignale
von wenigstens einem Drucksensor 21, einem Zündschalter 22 und
einem Starterschalter 23 zu empfangen, wie es in 1 dargestellt
ist. Im Betrieb steuert die Steuereinheit 20 die Öffnungs-
und Schließvorgänge des
Ventils 18 auf der Grundlage der Ausgangssignale aus dem
Drucksensor 21, dem Zündschalter 22 und
dem Starterschalter 23 z.B. gemäß dem in 3 gezeigten
Flussdiagramm, um hierdurch Vorgänge
auszuführen,
welche Gegenmaßnahmen
gegen Überschießen und
Rückzündung während Startens
des Motors 1 betreffen.
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Der
vorstehend angegebene Drucksensor 21 misst den Druck in
dem Druckausgleichsbehälter 12.
Der Zündschalter 22 und
der Starterschalter 23 werden in an sich bekannter Weise
abwechselnd bzw. nacheinander ON (Ein) oder OFF (Aus) geschaltet,
wenn der Fahrzeugführer
einen zweistufigen Schaltvorgang an einem Zündschlüssel bzw. Zündschloss (nicht näher dargestellt)
durchführt.
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Nachstehend
werden die Prozesse oder Betriebsvorgänge, die durch die Steuereinheit 20 ausgeführt werden,
genauer beschrieben.
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Während Betriebs
des Motors 1 wird Luft, die durch die Außenluftleitung 13 in Übereinstimmung mit
der Öffnung
des Drosselklappenkörpers 14 aufgenommen
wird, durch den Luftfilter (nicht näher dargestellt) geleitet und
dann in den Druckausgleichsbehälter 12 gesogen.
Die in den Druckausgleichsbehälter 12 gesogene
Luft wird dann mit aus den Einspritzvorrichtungen 15 in
den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d eingepritztem
Kraftstoff vermischt und wird dann den jeweiligen Brennräumen 5 des
Motors 1 so zugeführt,
dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch
in den Räumen 5 verbrannt
wird.
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Falls
der Motor 1 seinen Betrieb einstellt, tritt die Außenluft
im Laufe der Zeit durch die Außenluftleitung 13 und
einen schmalen Zwischenraum des Drosselklappenkörpers 14 hindurch
und strömt
in die einzelnen Ansaugwege 11a–11d, sodass die Ansaugkanäle des gesamten
Ansaugsystems dem Atmosphärendruck
ausgesetzt werden. Falls in diesem Zustand geringe Mengen Kraftstoff
z.B. von den Einspritzdüsen
der Einspritzvorrichtungen 15 tropfen und verdampfter Kraftstoff
sich in den einzelnen Ansaugwege 11a–11d befindet, wird
die HC-Konzentration in den Ansaugkanälen, die sich von den einzelnen
Ansaugwegen 11a–11d zu
der Außenluftleitung 13 erstrecken,
erhöht.
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Falls
der Motor 1 unter diesen Bedingungen gestartet wird, findet
eine plötzliche
Erhöhung
oder ein Überschießen der
Motordrehzahl statt, was dem/den Fahrzeuginsassen ein unbehagliches
Gefühl
vermittelt. Falls zusätzlich
eine Rückzündung auftritt,
ist es wahrscheinlich, dass die Flamme in den Brennräumen 5 Kraftstoff
enthaltende Luft, die sich in den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d und
dem Druckausgleichsbehälter 12 befindet,
verbrennt, und sich die Flamme in den stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaugsystems
ausbreiten kann, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit des gesamten
Ansaugsystems oder der Ansaugkanäle
führt.
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Das
Ansaugsystem 10 gemäß dieser
Ausführungsform
ist so eingerichtet, dass es ein Überschießen der Motordrehzahl gemäß vorstehender Beschreibung
unterdrückt
oder verhindert und eine Flammausbreitung in den Druckausgleichsbehälter 12 auch
bei Auftreten einer Rückzündung hemmt, was
nachstehend im Einzelnen beschrieben wird.
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Während eines
Leerlaufbetriebs des Motors 1, bei welchem z.B. die Motordrehzahl
Null beträgt (d.h.,
das Fahrzeug angehalten ist) und der Unterdruck in dem Druckausgleichsbehälter 12 groß ist (in diesem
Fall wird in Schritt S1 eine bestätigende Antwort (JA) erhalten),
wird in Schritt S2 das Ventil 18 geöffnet, um einen kommunizierenden
Zustand des Druckausgleichsbehälters 12 mit
dem Vakuumbehälter 16 zu
bewirken, und wird der interne Zeitgeber der Steuereinheit 20 gestartet.
Demzufolge wird Gas in dem Vakuumbehälter 16 unter Sog
in den Druckausgleichsbehälter 12 gesogen,
sodass sich in dem Vakuumbehälter 16 ein
Unterdruck aufbaut. D.h., das Innere des Vakuumbehälters 16 wird
in einen Unterdruckzustand gebracht. Nach Verstreichen einer vorbestimmten
Zeitdauer (wenn in Schritt S3 eine bestätigende Antwort (JA) erhalten
wird) wird in Schritt S4 das Ventil 18 geschlossen, um
den Vakuumbehälter 16 in
einem Unterdruckzustand zu halten.
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In
Schritt S5 wird bestimmt, ob der Betrieb des Motors 1 einmal
angehalten wurde. Obschon die Außenluft bei angehaltenem Betrieb
des Motors 1 allmählich
aus der Außenluftleitung 13 in
den Druckausgleichsbehälter 12 eingeleitet
wird, wird der Druck in dem Vakuumbehälter 16 unverändert gehalten
(mit anderen Worten, der Unterdruck in dem Vakuumbehälter 16 wird
aufrechterhalten), da das Ventil 18 in dem geschlossenen
Zustand gehalten wird.
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Wenn
der Zündschalter 22 eingeschaltet wird,
um bei Neustart des Motors 1 eine Motorstartbedingung herzustellen
(falls in Schritt S6 eine bestätigende
Antwort (JA) erhalten wird), wird in Schritt S7 das Ventil 18 geöffnet und
der interne Zeitgeber der Steuereinheit 20 gestartet. Demzufolge
wird die Luft in dem Druckausgleichsbehälter 12 und den einzelnen
Ansaugwegen 11a–11d unter
Sog, d.h. bei Unterdruck des Vakuumbehälters 16, in den Vakuumbehälter 16 gesogen,
und der Druck in dem Druckausgleichsbehälter 12 wird erniedrigt.
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Nach
Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach Ausführung des
Schritts S7 (falls in Schritt S8 eine bestätigende Antwort (JA) erhalten wird),
wird in Schritt S9 das Ventil 18 geschlossen, sodass der
Druckausgleichsbehälter 12 von
dem Vakuumbehälter 16 getrennt,
d.h., die Kommunikation zwischen dem Druckausgleichsbehälter 12 und
dem Vakuumbehälter 16 abgeschnitten
wird.
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Bis
zum vollständigen
Verstreichen der vorbestimmten Zeit (falls in Schritt S8 eine negative
Antwort (NEIN) erhalten wird) prüft
die Steuereinheit 20, ob der Starterschalter 23 eingeschaltet
ist. Falls der Starterschalter 23 eingeschaltet ist (falls
in Schritt S10 eine bestätigende
Antwort (JA) erhalten wird), wird in Schritt S11 das Ventil 18 geschlossen,
sodass der Druckausgleichsbehälter 12 von
dem Vakuumbehälter 16 getrennt,
d.h., die Kommunikation zwischen dem Druckausgleichsbehälter 12 und
dem Vakuumbehälter 16 abgeschnitten
wird. Im Wesentlichen gleichzeitig wird ein Anlasser (nicht näher dargestellt) betrieben,
um den Motor 1 zu starten.
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Wenn
der Motor 1 gestartet wird, werden der Druckausgleichsbehälter 12 und
die einzelnen Ansaugwege 11a–11d in Unterdruckzuständen gehalten,
und es befindet sich im Wesentlichen keine Luft in dem Druckausgleichsbehälter 12 und
den Ansaugwegen 11a–11d.
Daher wird verhindert, dass große Mengen
Luft aus dem Druckausgleichsbehälter 12 und
den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d in die Brennräume 5 eingeleitet
werden, wie es bei einem herkömmlichen
Ansaugsystem der Fall ist, und wird ein Überschießen der Drehzahl des Motors 1 unterdrückt oder
verhindert.
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Wenn
unter Bezugnahme auf 4 z.B. die Motordrehzahl eine
in geeigneter Weise festgelegte Drehzahl Ne2, die um einen bestimmten
Grad höher als
die Leerlaufdrehzahl Ne1 ist, übersteigt,
bewirkt das Überschießen der
Motordrehzahl in unerwünschter
Weise, dass sich der Fahrzeuginsasse eher unbehaglich fühlt. Falls
jedoch die Motordrehzahl bei oder unterhalb der festgelegten Drehzahl
Ne2 gehalten wird, wird davon ausgegangen, dass sich das Überschießen in einem
zulässigen
oder akzeptablen Bereich befindet. Daher steuert das Ansaugsystem
dieser Ausführungsform
die Motordrehzahl so, dass sie gleich oder geringer als die festgelegte
Drehzahl Ne2 ist, um dadurch das Überschießen zu unterdrücken und
zu verhindern, dass sich der Fahrzeuginsasse unbehaglich fühlt.
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Des
Weiteren wird auch dann, wenn vor dem Start des Motors 1 in
den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d und dem Druckausgleichsbehälter 12 befindliche
Luft mit verdampftem Kraftstoff, der z.B. von den Einspritzdüsen der
Einspritzvorrichtungen 5 tropft, vermischt wird und eine
erhöhte
HC-Konzentration aufweist, die Kraftstoff enthaltende Luft in dem Druckausgleichsbehälter 12 und
den Ansaugwegen 11a–11d durch
den Startvorbereitungsvorgang der Schritte S6–S8 von 3 gemäß vorstehender
Beschreibung unter Sog in den Vakuumbehälter 16 gesogen, sodass
die HC-Konzentration in dem Druckausgleichsbehälter 12 gleich oder
nahe Null gemacht wird. Daher wird auch in dem Fall eines Auftretens
einer Rückzündung bei
Start des Motors 1 verhindert, dass sich die Flamme, der
Stoß und
der Druck in den Brennräumen 5 in
die einzelnen Ansaugwege 11a–11d und den Druckausgleichsbehälter 12 ausbreiten
oder in diese übertragen
werden.
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In
diesem Zusammenhang ist es möglich,
die Grenze eines Überschießens der
Motordrehzahl und den Grad einer Unterdrückung sekundärer nachteiliger
Wirkungen einer Rückzündung durch
geeignete Spezifikation des Verhältnisses
des Gesamtvolumens des Druckausgleichsbehälters 12 und der einzelnen
Ansaugwege 11a–11d und
des Volumens des Vakuumbehälters 16,
der Zeitdauer, für
welche das Ventil 18 geöffnet
ist, usw. nach Wunsch zu steuern.
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Wie
vorstehend erläutert,
ist das Ansaugsystem 10 gemäß dieser Ausführungsform
in der Lage, ein Überschießen der
Motordrehzahl und sekundäre nachteilige
Wirkungen einer Rückzündung, die
anderenfalls bei Start des Motors 1 auftreten würden, wirksam
zu unterdrücken
oder zu vermeiden.
-
Nachstehend
werden andere Ausführungsformen
beschrieben.
- (1) Während der Vakuumbehälter 16 in
der vorstehend dargestellten Ausführungsform getrennt oder unabhängig von
dem Druckausgleichsbehälter 12 ausgebildet
ist, kann der Vakuumbehälter 16 auch
mit dem Druckausgleichsbehälter 12 als ein
einstückiges
Bauteil ausgebildet sein. In einer abgewandel ten Ausführungsform,
die in 5 beispielhaft dargestellt ist, ist der Druckausgleichsbehälter 12 in
einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ausgebildet und ist
das Innere des Druckausgleichsbehälters 12 durch eine Trennwand 12C,
die sich in der axialen Richtung erstreckt, in halbzylindrische
Räume oder
Kammern 12A, 12B unterteilt. Von diesen Kammern 12A, 12B dient
die Kammer 12A, die auf der Seite ausgebildet ist, die
mit den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d kommuniziert,
als ein Druckausgleichsbehälter 12,
während
die andere Kammer 12B als ein Vakuumbehälter 16 dient. Das
Ventil 18 ist in der Trennwand 12C vorgesehen.
Mit dieser Anordnung werden die Öffnungs-
und Schließvorgänge des
Ventils 18 in gleicher Weise wie in der vorstehend dargestellten
Ausführungsform
gesteuert, und das Ansaugsystem dieser Ausführungsform stellt im Wesentlichen
die gleichen Wirkungen wie diejenigen der vorstehend dargestellten
Ausführungsform
bereit.
- (2) Gemäß einer
anderen Ausführungsform,
bei welcher der Vakuumbehälter 16 und
der Druckausgleichsbehälter 12 wie
bei der Ausführungsform
(1) als ein einstückiger
Körper
ausgebildet sind, ist das Ansaugsystem so aufgebaut, wie es beispielhaft
in 6 dargestellt ist. In 6 ist der
Druckausgleichsbehälter 12 in
einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ausgebildet und ist
das Innere des Druckausgleichsbehälters 12 durch eine
Trennwand 12C, die sich in der axialen Richtung erstreckt,
in halbzylindrische Räume oder
Kammern 12A, 12B unterteilt. Von diesen Kammern 12A, 12B dient
die Kammer 12A, die auf der Seite ausgebildet ist, die
mit den einzelnen Ansaugwegen 11a–11d kommuniziert
oder mit diesen verbunden ist, als ein Druckausgleichsbehälter 12,
während
die andere Kammer 12B als ein Vakuumbehälter 16 dient. Diese
Kammern 12A, 12B sind über eine außerhalb der Kammern angeordnete
Verbindungsleitung 30 miteinander verbunden und kommunizieren
miteinander, und das Ventil 18 ist in der Verbindungsleitung 30 vorgesehen.
Auch mit dieser Anordnung werden die Öffnungs- und Schließvorgänge des
Ventils 18 in gleicher Weise wie in der vorstehend dargestellten
Ausführungsform
gesteuert, und das Ansaugsystem dieser Ausführungsform stellt im Wesentlichen
die gleichen Wirkungen wie diejenigen der vorstehend dargestellten
Ausführungsform
bereit.
- (3) Die Erfindung kann auch auf einen Fall angewendet werden,
in welchem ein sogenannter Leerlaufstopp durchgeführt wird,
d.h., der Motor während
Leerlaufs angehalten wird und selbsttätig wieder gestartet wird,
wenn eine bestimmte Bedingung oder bestimmte Bedingungen erfüllt ist/sind.
In diesem Fall wird der Vakuumbehälter 16 während des
Betriebs des Motors 1 in einen Unterdruckzustand gebracht,
und wenn die Bedingung(en) zum Neustart des Motors 1 erfüllt ist/sind,
nachdem der Motor 1 während
Leerlaufs angehalten wurde, wird das Ventil 18 geöffnet, um den
kommunizierenden Zustand des Druckausgleichsbehälters 12 mit dem Vakuumbehälter 16 herzustellen,
und wird der Druckausgleichsbehälter 12 in
einen Unterdruckzustand gebracht. Dann wird der Vorgang von Schritt
S11 gemäß der Darstellung
in 3, d.h., der Vorgang eines Schließens des
Ventils 18 und Trennens des Druckausgleichsbehälters 12 von
dem Vakuumbehälter 16 in
Reaktion auf ein Betriebssignal hin, welches von der Steuereinheit 20 (z.B.
der Motor-ECU) an einen Anlasser (nicht näher dargestellt) erzeugt wird,
ausgeführt.
-
Auch
in dem vorstehenden Fall kann ein Überschießen der Drehzahl des Motors 1 bei
Neustart des Motors 1, nachdem dieser während Leerlaufs angehalten
wurde, unterdrückt
oder verhindert werden. Auch wenn bei Neustart des Motors 1 eine Rückzündung auftritt,
wird verhindert, dass sich die Flamme, der Stoß und der Druck in den Brennräumen 5 in
den Druckausgleichsbehälter 12 ausbreiten oder
in diesen übertragen
werden.
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Die
vorstehend angegebene(n) Bedingung(en) zum Neustart des Motors 1 können aus
den an sich bekannten ausgewählt
werden. Z.B. kann die Neustartbedingung erfüllt sein, wenn der Fahrzeugführer das
zuvor niedergedrückte
Bremspedal (nicht näher
dargestellt) löst,
oder wenn der Fahrzeugführer
das zuvor losgelassene Gaspedal (nicht näher dargestellt) niederdrückt.
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Ein
Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors (1) gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Druckausgleichsbehälter (12), der über einzelne An saugwege
(11a~11d) mit jeweiligen Zylindern (#1~#4) des
Motors kommuniziert, einen Vakuumbehälter (16), der mit
dem Druckausgleichsbehälter
verbunden ist, ein Ventil (18), welches einen kommunizierenden
Zustand des Vakuumbehälters
und des Druckausgleichsbehälters
ermöglicht
oder hemmt, und eine Steuereinheit (20), welche ein Öffnen und Schließen des
Ventils steuert, auf. Die Steuereinheit führt die Schritte aus: (a) Öffnen des
Ventils, um den Druckausgleichsbehälter in einen kommunizierenden Zustand
mit dem Vakuumbehälter
zu bringen, wenn der Druckausgleichsbehälter während Betriebs des Motors in
einem Unterdruckzustand gehalten wird, und Schließen des
Ventils nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, um den
Vakuumbehälter
in einem Unterdruckzustand zu halten; (b) Öffnen des Ventils für eine vorbestimmte
Zeitdauer, wenn eine Bedingung zum Starten des Motors erfüllt ist,
um den Druck in dem Druckausgleichsbehälter zu verringern; und (c)
Schließen
des Ventils, wenn der Motor gestartet wird.
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Es
versteht sich, dass eine Steuereinrichtung im Rahmen der Erfindung
nicht nur bloße
Steuerungen, sondern auch Regelungen mit Rückführung der Steuer- bzw. Regelgröße durchführen kann.
In diesem Sinne ist auch der Begriff der Steuerung allgemein im
Rahmen der Erfindung stets so zu verstehen, dass er auch eine Regelung
umfassen kann.