DE2120949C3

DE2120949C3 - Ansaugsystem für mehrzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2120949C3
Application number: DE2120949A
Authority: DE
Inventors: Masaru Misuyama; Shigeru Morita
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1970-04-28
Filing date: 1971-04-28
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2131147A5; US3698371A; JPS4729130Y1; DE2120949B2; DE2120949A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für mehrzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschi- _3S nen, das in mindestens zwei äquivalent*·, mit mindestens je einem eigenen Vergaser versehene Ansaugkanalzweige unterteilt ist, die stromab der willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappen der Vergaser durch einen Verbindungskanal verbunden sind, in den mindestens tine Brennstoffzuführung mündet, die den Leerlauf- und Schiebebetriebbedarf an Brennstoff deckt und mit einer willkürlich einstellbaren Brennstoffdosiereinrichtung ausgestattet ist.

Der Ausdruck »mehrzylindrig« soll sich dabei nicht nur auf Kolbenmaschinen beziehen, sondern im weiteren Sinne auch auf mehrere nichtzylindrische Verbrennungsräume, z. B. bei einer Drehkolbenmaschine, anwendbar sein.

Bei einem aus der französischen Zusatz-Patentschrift 93 856 zur Patentschrift 1 547 734 bekannten Ansaugsystem dieser Art wird in der Verbindungsleitung Brennstoff zusammen mit Luft, also ein Brenngemisch, zugeführt, und zwar im Schiebe- und Leerlaufbetrieb in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und dem Unterdruck. Bei einem ähnlichen Ansaugsystem nach deutsche Auslegeschrift 1 291 937 münden in den Verbindungskanal der beiden Ansaugkanalzweige die Leerlaufanschlüsse von den einzelnen Vergasern, deren mengenmäßige Leerlaufgemischerzeugung durch eine gemeinsame Drosseleinrichtung festlegbar ist. Zweck dieser bekannten Einrichtung ist es, das zuzuführende Leerlaufgemisch möglichst gleichmäßig auf die beiden Ansaugkanalzweige und die von ihnen versorgten Verbrennungsräume zu verteilen, damit in diesen möglichst gleiche Arbeitsbedingungen im Schiebe- und Leerlaufbetrieb herrschen. Bekanntlich kommt es im Schiebebetrieb bei geschlossener Drosselklappe, bevor die Leerlaufdrehzahl erreicht ist, zur unvollständigen Verbrennung in den Verbrennungsräumen, hauptsächlich deshalb, weil an den Wandungen der Ansaugkanäle kondensierter Brennstoff zunächst noch das zugeführte Leerlauf gemisch anreichert. Dies bedeutet einen unerwünscht hohen Anteil unverbrannter Brennstoffbestandteile im Abgas. Außerdem kann es in dieser Phase wegen der nicht exakt definierten Gemischzusammensetzung zu unregelmäßig miteinander abwechselnden Zündungen und Fehlzündungen und damit zu Schwingungen der Brennkraftmaschine kommen. Dieses Problem stellt sich bei den eingangs genannten Ansaugsystemen mit Zuführung des Leerlaufgeinischs im Verbindungskanal der Ansaugkanalzweige in gleicher Weise wie bei konvertionellen Brennkraftmaschinen. Die Gemischzuführung bereits im Schiebebetrieb verringert außerdem den erwünschten Bremseffekt der Brennkraftmaschine.

Es ist andererseits bei Brennkraftmaschinen mit nur einem Vergaser bekannt (/. B. aus französischer Patentschrift 1 194 687), eine im Schiebebetrieb wirksam werdende Zusatzluftzuführung durch einen stromab der Drosselklappe mündenden Bypasskanal vorzusehen. Diese Zusatzluft trägt zur vollständigen Verbrennung des als Kondensat von den Wandungen des Ansaugkanals nachströmenden Brennstoffs bei. Wenn dieser Brennstoff verbraucht ist, bewirkt die Zusatzluft aber eine weitere Verdünnung des Leerlaufgemischs, so daß dieses seine Zündfähigkeit einbüßen kann und denrufolge ein Ausstoß an unverbrannten bzw. teilverbrannten Brennstoffbestandteilen erfolgen kann. Das erwähnte Problem der Schwingungen bzw. unkontrollierten Fehlzündungen wird durch eine solche sich auf alle Verbrennungsräume gleichmäßig auswirkende Zusatzluftzuführung im Schiebebetrieb nicht gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugsystem der eingangs genannten Art mit möglichst geringem Aufwand so zu verbessern, daß die sich im Schiebebetrieb einstellende Gemischzusammensetzung eine vollständige Verbrennung mit sauberen Abgasen sowie eindeutige Zündbedingungen, die Schwingungen der Maschine ausschließen, gewährleistet, ohne daß der erwünschte Bremseffekt des Schiebebetriebs verlorengeht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur in einem von jeweils zwei verbundenen Ansaugkanalzweigen ein Reinluft ansaugender Bypasskanal der Hauptdrosselklappe mündet, in den ein pneumatisches Steuerventil eingebaut ist, dessen Steuerdruckraum an den stromab der Hauptdrosselklappe liegenden Abschnitt des Ansaugsystems angeschlossen ist und dessen Ventilkörper über eine Schließfeder an einem Ventilsitz gehalten bei Schiebebetrieb den Bypasskanal freigibt.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen wird beim erfindungsgemäßen Ansaugsystem nicht eine möglichst gleichmäßige, sondern eine ungleiche Gemischbeaufschlagung der Verbrennungsräume im Schiebebetrieb bewirkt, da nur jeweils der eine vc.i zwei verbundenen Ansaugkanahweigen reine Zusatzluft erhält und dem Verbrennungsraum zuführt, während in den anderen Ansaugkanalzweig und den zugehörigen Verbrennungsraum die Zusatzluft nur über den Verbindungskanal, wo sie mit Brennstoff angeriehen, wird, gelangt. Damit wird erreicht, daß die Hälfte der Verbrennungsräume im Schiebebetrieb

nahezu brennstofffreie Luft erhalten, wodurch mit öffnung der beiden Drosselklappen so gering ist, daß

Sicherheit keine Zündung erfolgt, der Abgasausstoß die in die jeweiligen Ansaugleitungen 3 α und 3 b rin-

genng und der Bremseffekt voll wirksam ist, wäh- gesaugte Luftmenge beträchtlich vermindert wird,

rend die andere Hälfte der Verbrennungsräume im Weiterhin ist ein Steuerventil zum Zuführen von Schiebebetrieb ein Brennstoff gemisch erhält, so daß s Zusatzluft während des Schiebebetriebs vorgesehen

Zündung und vollständige Verbrennung gewährlei- Dieses Steuerventil trägt insgesamt das Bezugszei-

stet sind und auch von hier der Ausstoß unverbrann- chen 8 und wird in dem vergrößerten Teilbereich

ter Brennstoffbestandteile weitgehend verhindert nach Fig. 1 besonders dargestellt. Es umfaßt ein

wird. Mit Zündungen abwechselnde Fehlzündungen Ventilgehäuse 8 a mit einer Einlaßöffnung Hb, in den Verbrennungsräumen und damit Schwingun- io welche über eine Leitung 9 mit dem Luftfilter 1 in

gen der Brennkraftmaschine können nicht auftreten. Verbindung steht, und einer Auslaßöffnung 8 c, die

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den über eine Leitung 10 an den Vergaseransaugkanal

Zeichnungen dargestellt. ₂ h angeschlossen ist, und zwar stromabwärts der

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht Drosselklappe 2/, und vorzugsweise fluchtend mit durch das erfindungsgemäße Ansaugsystem bei einer 15 der benachbarten öffnung des Verbindungskanals 5

Kolbenbrennkraftmaschine; _an der gegenüberliegenden Seite des Vergaserkanals

Fig. 2 zeigt in gleicher Darstellung eine geänderte 2b.

Ausführungsform des Ansaugsvstems. Das Ventilgehäuse 8 a des Steuerventils nimmt

Das erfindungsgemäße Ansaugsystem ist allgemein eine Kolbenstange 8 d auf, deren eines Ende fest mit

anwendbar bei jeder mit Zündkerzen gezündeten ao einem Ventilglied 8 e verbunden ist. während ihr an

Brennkraftmaschine mit mehreren Verbrenr.u lisräu- deres Ende gleitend in einem Lagerelement 8/ sitzt,

men, z.B. insbesondere auch bei einer Drehkolben- Auch ist ein elastisches Element 8g, vorzugsweise in

maschine. Der Einfachheit halber wird es nächste- Form einer Druckfeder, vorgesehen, um die Kolben-

hend im Zusammenhang mit einer Zweizylinder- _stang_e 8d normalerweise aufwärts zu drücken, so

Zweitakt-Verbrennungsmaschine beschrieben. »5 daß das Ventilglied 8c die Einlaßöffnung 8b ver-

Das in F i g. 1 gezeigte Ansaugsystem hat ein Luti- schließt. Jedoch ist die federnde Kraft des elastischen filter 1 mit Lufteinlaßöffnung la, von dem zwei An- Elements 8g so gewählt, daß die Kolbenstange 8d saugkanalzweige ausgehen, von denen jeder aus _{nacn unten} g_egen die Wirkung des elastischen EIeeinem Vergaserkanal 2a bzw. Ib und einem sich _ments 8g gezogen werden kann, wenn der Druck indaran anschließenden Ansaugkanal 3 a, 3 ft besteht. 30 nerhalb des Ventilgehäuses 8 a beim Verzögern der Diese münden in die zugehörigen Verbrennung. Brennkraftmaschine unter den Druck in der Leiräume 4a und Ab, die bei dem Ausführungsbeispiel _tung9 _sj_nkt. Der Druck in der Leitung9 entspricht als Zylinder 4c bzw. Ad mit darin angeordneten im wesentlichen dem Atmosphärendruck.
Kolben 4 e bzw. 4 / ausgebildet sind. Jeder Vergaser- _Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsfotm kanal 2a, 2h hat einen Venturiabschnitt und darin 35 _{nach F}ig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Steuerventile angeordnet eine Brennstoffdüse 2 c, 2 d sowie je eine durch eine Steuerventilanordnung ersetzt, die aus erwillkürlich betätigbare Drosselklappe 2e, 2/. Jeder _{sten und zwe}iten Ventilabschnitten 11 und 12 be-Ansaugkanalzweig ist somit mit einem eigenen Ver- _steht. Der erste Ventilabschnitt 11 umfaßt ein Ventilgaser versehen, wobei jedoch diese Vergaser zu gehäuse 11 a, das in seinem oberen Bereich mit einer einem üblichen Zweitrichtervergaser zusammenge- 40 Einlaßöffnung life versehen ist und über die Leifaßt sein können, wie strichpunktiert bei 2 angedeu- tung9 mit dem Luftfilter 1 in Verbindung steht. Der tet. untere Bereich des Ventilgehäuses trägt eine Auslaß-

Ein Verbindungskanal5 verbindet stromab der öffnung lic, die mittels der Leitung 10 ans Innere Drosselklappen 2e und 2/ die beiden Ansaugkanal- der Ansaugleitung 3fe angeschlossen ist. Das Ventilzweige. Bei der Ausführungsform mündet er in die 45 gehäuse Πα besitzt in seiner unteren Wand weiterbeiden Vergaserkanäle 2a, 2fe, er kann aber auch hin eine Bohrung lld. durch welche sich eine KoI-außerhalb des Vergaserbereichs angeordnet sein ut.d benstange 13 im Gleitsitz erstreckt. Unterhalb des die Ansaugkanäle 3 a, 3fc verbinden, vorausgesetzt, Venlilgehäuses Πα befindet sich der zweite Ventidaß auch dann seine Länge klein gehalten werden labschnitt 12 mit ersten und zweiten Membrankamkann. 50 mern 12a und 12b, welche von einem Membranele-

Dieser Verbindungskanal 5 weist in seinem mittle- _ment 12 _c voneinander getrennt sind. Die ersten und ren Abschnitt, insbesondere genau in der Mitte sei- zweiten Membrankammern 12 a und 12 b stehen ner Länge, eine zusätzliche Brennstoffzuführung auf. über eine kleine öffnung Md im Mcmbranelement Diese besitzt eine Düse 6, die sich zum Inneren des 12 <~ miteinander in Verbindung. Außerdem ist die Verbindungskanals 5 hin öffnet, sowie eine Einstell- 55 erste Membrankammer 12 ti ans Innere der Ansaugschraube 7, um den Zustrom des Brennstoffs von leitung 3 b angeschlossen, und zwar mittels einer weieiner nicht gezeigten Brennstoffquelle in das Innere teren Leitung 14, die unterhalb der ersterwähnten des Verbindungskanals5 durch die Düse6 hindurch leitung 10liegt.

zu regulieren. Der Aufbau dieser zusätzlichen Brenn- Die Kolbenstange 13 trägt an einem Ende in star-

stoffzuführung kann im wesentlichen dem einer ge- 60 _rer Verbindung ein Ventilclement 11 c, das innerhalb

bniuchlichen Leerlaufeinrichtung entsprechen, deren des Ventilgehäuses Π α angeordnet ist und dessen

Leerlaufdüse normalerweise maschinenseitig neben Größe ausreicht, um die Auslaßöffnung 11 c zu

di: Kante der Drosselklappe liegt. Die zusätzliche schließen. Das andere Ende der Kolbenstange 13 ist

Brennstoffzuführung, die die gebräuchliche Leerlauf- f_est mit der oberen Fläche, des Membranelements

einrichtung ersetzt, arbeitet in ähnlicher Weise wie 65 12 _c verbunden. Die Kolbenstange 13 wird normaler-

diese, indem nämlich Brennstoff durch die Düse 6 in _weise von einem elastischen Element 11/ nach unten

noch zu beschreibender Weise den Verbrennungsräu- gepreßt, welches als Druckfeder ausgebildet sein

men 4 α und 4fc zugeführt werden kann, wenn die kann.

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Bei der Anordnung des Steuerventils nach F i g. 2 sen werden und wenn gleichzeitig die Drehzahl auf sind die Druckwerte in den Membrankammern 12 a einen Wert vermindert wird, der der Fahrzeugge- und 12 b normalerweise gegeneinander abgeglichen, schwindigkeit oder einem geringeren Wert entspricht, wobei dann das Ventilglied 11 e des ersten Ventilab- so kann plötzlich ein Unterdruck von relativ hohem Schnitts 11 eine Stellung einnimmt, in der die Aus- 5 Wert in jedem der Hauptansaugkanäle 2 α und 2 b laßöffnung 11 c geschlossen ist. Wenn jedoch der auftreten. Im Fall der Ausführungsform nach F i g. 1 Unterdruck in den Einlaßleitungen 3 α und 3 b beim wird sich dann unter der Wirkung dieses Unter-Verzögern der Brennkraftmaschine plötzlich ansteigt, drucks das Ventilglied 8 e gegen die Feder 8 g nach so wird der Druck in der ersten Membrankammer unten bewegen, um Zusatzluft aus dem Luftfilter 1 12a kleiner als der in der zweiten Membrankammer io über die Leitung 10 in den Vergaserkanal 2 b strö-12 b, so daß die Kolbenstange 13 gegen die Wirkung men zu lassen. Ein Anteil dieser Luft strömt über des im ersten Ventilabschnitts 11 angeordneten ela- den Verbindungskanal.5 auch in den anderen Verstischen Elements 11 / nach oben bewegt werden gaserkanal 2 α. Während dieser Anteil der Zusatzluft kann, um Luft aus dem Luftfilter 1 durch den ersten durch den Verbindungskanal 5 strömt, wird Brenn-Ventilabschnitt 11 in die Ansaugleitung 3 b strömen «5 stoff aus der Düse 6 vergast und mitgenommen und zu lassen. Der Durchstrom der Luft zur Ansauglei- gelangt über die Ansaugleitung 3 a in den Verbrentung 3 b wird jedoch nur für eine bestimmte Zeit- nungsraum 4 a. Eine derartige Strömung von Zusatzspanne zugelassen, bis nämlich der verminderte luft durch den Verbindungskanal 5 wird im wesentli-Druck in der ersten Membrankammer 12 a gegen den chen während des Schiebebetriebs der Brennkraftma-Druck in der zweiten Membrankammer 12 b abgegli- "° schine aufrecht erhalten, und zwar ausgehend von chen ist. Dies erzielt man durch Anordnung der öff- der Ansaugleitung 3 b, in der der Unterdruck zuerst nung 12 d im Membranelement 12 c. Durch diese vermindert wird, in Richtung auf die andere Ansaugöffnung stehen die beiden Membrankammern 12 a leitung 3 a, in der der Unterdruck noch nicht vermin- und 12 b miteinander in Verbindung, so daß das ver- dert ist. Dementsprechend erhält der Verbrennungsformte Membranelement 12 c seine ursprüngliche »5 raum 4 a des Zylinders 4 c sowohl Brennstoff als Lage wieder einnehmen kann. Insbesondere kann die auch Luft, so daß dort eine Verbrennung stattfinden Kolbenstange 13, die gegen die Wirkung des eiasti- kann. Andererseits erhält der Verbrennungsraum 4 b sehen Elements 12/ nach oben bewegt wurde, in ihre lediglich Luft. Daher kann in diesem Verbrennungs-Ursprungsstellung zurückkehren, wenn die Differenz raum 4 b des Zylinders 4 d keine Verbrennung stattder Drücke in den beiden Membrankammern 12 a 3» finden. Bei der Anordnung nach F i g. 2 ergibt sich und 12 b kleiner als die federnde Kraft des elasti- im wesentlichen der gleiche Betätigungsablauf,
sehen Elements 11/wird, die normalerweise die KoI- Es ergibt sich also, daß die Schwankungen des benstange 13 nach unten belastet. Ausgangsdrehmoments bzw. die Schwingungen des

Das beschriebene Ansaugsystem arbeitet wie folgt: Fahrzeugs, die häufig durch unregelmäßige Verbren-Solange während des Betriebs der Brennkraftma- 35 nung in beiden Zylindern hervorgerufen werden, in schine beide Drosselklappen 2 e und 2 f ihre jeweilige vorteilhafter Weise dadurch verhindert werden, daß Öffnungsstellung einnehmen, befindet sich das Steu- man eine Verbrennung nur in einem von jeweils zwei erventil 8 nach F i g. 1 und die Steuerventilanordnung Zylindern durchführt, während der andere Zylindei nach F i g. 2 in einer Lage, in der die Luftzufuhr zur ungezündet bleibt. Dieser Zylinder kann auch seine Ansaugleitung 3 b abgeschlossen ist. Demenispre- 4° volle Bremswirkung entfalten. Gleichzeitig wird auch chend wird in üblicher Weise der Brennstoff, der die Menge an unverbrannten Bestandteilen im Ausdurch die jeweiligen Brennstoffdüsen 2 c und 2 d ein- puffgas beträchtlich gesenkt, da nur jeweils einer vor strömt und sich im richtigen Verhältnis mit der aus zwei Zylindern gezwungenermaßen der Verbrennung dem Luftfilter 1 angesaugten Luft vermischt, gleich- unterliegt, und zwar unter Zuführung der geringer mäßig in den Verbrennungskammern 4a und Ab 45 Brennstoffmenge, die aus der zusätzlichen Brennverbrannt. Stoffzuführung austritt, während der andere Zylindei

Wenn beide Drosselklappen 2 e und 2 / geschlos- lediglich Luft erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

, Patentanspruch:

Ansaugsystem für mehrzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschinen, das in minde- s stens zwei äquivalente, mit mindestens je einem eigenen Vergaser versehene Ansaugkanalzweige unterteilt ist, die stromab der willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappen der Vergaser durch einen Verbindungskanal verbunden sind, in den mindestens eine Brennstoffzuführung mündet, die den Leerlauf- und Schiebebetriebbedarf an Brennr.toff deckt und mit einer willkürlich einstellbaren Brennstoffdosiereir richtung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur in einem von jeweils zwei verbundenen Ansaugkanalzweigen (2 a, 3 a, bzw. 2 b, 3 b) ein Reinluft ansaugender Bypasskanal stromab der Hauptdrosselklappe {le bzw. 2/) mündet, in den ein pneumatisches Steuerventil (8 bzw. 11) einge- _t0 baut ist, dessen Steuerdruckraum (8 a n/w. 12) an den stromab der Hauptdrosselklappe liegenden Abschnitt des Ansaugsystems angeschlossen ist und dessen Ventilkörper(8e bzw. lie·) über eine Schließfeder (8 g bzw. 11/) an einem Ventilsitz gehalten bei Schiebebetrieb den Bypasskanal freigibt.