DE2754942A1 - Zuendverstelleinrichtung fuer verbrennungsmotoren mit zweikanal-ansaugsystem - Google Patents

Zuendverstelleinrichtung fuer verbrennungsmotoren mit zweikanal-ansaugsystem

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Description

18 855 ra
8. Dezember 1977
TOYO KOGYO CO., LTD. Aki-gun, Hiroshima-ken (Japan)
Zündverstelleinrichtung für Verbrennungsmotoren mit Zweikanal-Ansaugsystem
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere ein Einlaßsystem für derartige Motoren. Speziell betrifft die Erfindung Verbrennungsmotoren mit einem Zweikanal-Ansaugsystem.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Verbrennungsmotoren mit einem Einlaßsystem zu versehen, das zwei Einlaßkanäle besitzt, die zu einer einzigen Einlaßöffnung führen. Von diesen Einlaßkanälen hat der erste eine relativ kleine und der zweite eine relativ große Querschnittsfläche. In jedem Einlaßkanal ist ein Drosselventil vorgesehen. Das Drosselventil in dem zweiten Einlaßkanal ist nur beim Betrieb des Motors im oberen Lastbereich geöffnet. Derartige Einlaßsysteme werden
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als Zweikanal-Ansaugsysteme bezeichnet und sind beispielsweise in den ÜS-PSen 3 4o8 992, 3 418 981 und 3 678 9o5 angegeben.
Die Einlaßsysteme dieser Art haben den Vorteil, daß beim Betrieb im unteren und mittleren Lastbereich eine bessere Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffes erzielt wird, weil die Luft oder das Kraftstoff-Luft-Gemisch nur durch den relativ engen Einlaßkanal und daher mit hoher Geschwindigkeit strömt. Dagegen kann beim Betrieb im oberen Lastbereich durch den relativ weiten zweiten Einlaßkanal eine zusätzliche Ladungsmenge zugeführt werden, wenn dies für die gewünschte Leistung des Motors erforderlich ist. Man hat auch schon erkannt, daß bei der Verwendung derartiger Einlaßsysteme eine bessere Verbrennung des Gemisches im Brennraum erzielt werden kann, wenn die Einlaßöffnung so ausgebildet ist, daß die kinetische Energie des eintretenden Stroms zum Erzeugen einer intensiven Drallströmung in dem Brennraum ausgenutzt wird. Dies ist beispielsweise in der auf die Anmelderin übertragenen, am 7. Oktober 1977 unter Beanspruchung der Prioritäten der japanischen Patentanmeldung Sho 51-121531 vom 9. Oktober 1976 und der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 51-175o89 vom 24. Dezember 1976 eingereichten US-Patentanmeldung behandelt.
Im Gebrauch des vorstehend beschriebenen Zweikanal-Ansaugsystems hat es sich jedoch gezeigt, daß die üblichen Maßnahmen zur Zündverstellung nicht befriedigend sind. Bei Verwendung eines Einlaßsystems dieser Art kann man im unteren und mittleren Lastbereich eine bessere Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffs und kann man im Brennraum eine
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intensive Drallströrmng erzielen. Daher ist die Geschwindigkeit der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches relativ hoch und muß die Zündung entsprechend verzögert werden. Dagegen nehmen beim Betrieb im oberen Lastbereich die Geschwindigkeit der Gasströmung und die Intensität der Drallströmung des Gemisches im Brennraum plötzlich ab, sobald das öffnen des Drosselventils in dem zweiten Einlaßkanal beginnt. Beim Betrieb im oberen Lastbereich muß daher die Zündung früher erfolgen als beim Betrieb im unteren und mittleren Lastbereich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verbrennungsmotors mit einer Zündverstelleinrichtung, die im ganzen Betriebsbereich des Motors ein optimales Verhalten desselben in bezug auf den sparsamen Kraftstoffverbrauch und die Motorleistung ermöglicht.
Eine speziellere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines mit einem Zweikanal-Ansaugsystem versehenen Verbrennungsmotors, der eine Einrichtung besitzt, die den Zündzeitpunkt vorverlegt, sobald für den Betrieb im oberen Lastbereich das öffnen des Drosselventils in dem zweiten Einlaßkanal beginnt.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben besitzt ein Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung einen. Zylinder, einen Kolben, der in dem Zylinder angeordnet ist und ihm einen volumenveränderbaren Brennraum begrenzt, einen in dem Zylinder vorgesehenen und in den Brennraum mündenden Einlaß, einen ersten und einen zweiten Einlaßkanal, die mit dem Einlaß verbunden sind, und ein erstes bzw. zweites Drosselventil enthalten, einen Stellantrieb zum Betätigen des ersten und zweiten Drosselventils derart, daß das öffnen des zweiten Drosselventils erst beginnt, nachdem das erste Drosselventil im wesentlichen vollständig geöffnet worden ist, eine Zündverstelleinrichtung und einen Sensor, der
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geeignet ist, den Beginn des öffnens des zweiten Drosselventils zu erfassen und die Zündverstelleinrichtung derart zu steuern, daß bei einem Betrieb des Motors mit offenem zweitem Drosselventil der Zündzeitpunkt vorverlegt wird. Der Sensor kann aus einem Saugdruckschalter bestehen, der durch den Druck in dem zweiten Einlaßkanal betätigt wird. Man kann aber die Zündverstelleinrichtung auch mechanisch mittels eines unterdruckabhängigen Stellantriebes betätigen, der dem Druck in dem zweiten Einlaßkanal ausgesetzt ist.
Zusätzlich zu der erfindungsgemäß vorgesehenen Zündverstelleinrichtung kann man natürlich jede übliche Einrichtung zum Vorverlegen des Zündzeitpunktes verwenden. Beispielsweise kann die Zündverstelleinrichtung eine fliehkraftabhängige Einrichtung zum Vorverlegen des Zündzeitpunkts bei einem Drehzahlanstieg des Motors aufweisen. Die Zündverstelleinrichtung kann auch eine unterdruckabhängige Einrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von dem Unterdruck in dem ersten Einlaßkanal aufweisen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist im Zylinderkopf eine Einlaßöffnung vorgesehen, mit der ein erster und ein zweiter Einlaßkanal verbunden sind, die je ein Drosselventil enthalten. Das Drosselventil im zweiten Einlaßkanal wird nur beim Betrieb im oberen Lastbereich geöffnet. Bei offenem Drosselventil in dem zweiten Einlaßkanal wird der Zündzeitpunkt vorverlegt.
Die vorstehend angegebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnungen hervor. In diesen zeigt:
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Fig. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung einen Verbrennungsmotor, auf den die Erfindung angewendet werden kann,
Fig. 2 schematisch die erfindungsgemäße Zündverstelleinrichtung und
Fig. 3 in einer der Fig.2ähnlichen Darstellung
eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Der in Fig. 1 dargestellte Verbrennungsmotor besitzt einen Zylinder 6, an dem unter Zwischenlage einer Dichtung 21 ein Zylinderkopf 4 befestigt ist, In dem Zylinder 6 ist ein mit Kolbenringen 2o versehener Kolben 19 angeordnet, der einen Brennraum 7 begrenzt. In dem Zylinderkopf 4 ist ein Einlaß 5 ausgebildet, dessen Mündung mit Kanälen 3a und 3b in Verbindung steht, die durch eine Wand 9 voneinander getrennt sind.
Zu dem Einlaßsystem des Motors gehören ein Luftreiniger 1 und eine Vergaseranordnung C. Diese besitzt einen ersten Vergaser C1 und einen zweiten Vergaser C_. Der erste Vergaser C1 besitzt einen Choke 12, ein erstes Venturirohr 13 und eine erste Drosselklappe 14. Der zweite Vergaser C- besitzt ein zweites Venturirohr 15 und eine zweite Drosselklappe 16. Die Vergaseranordnung C ist mit dem Zylinderkopf 4 über einen Einlaßkrümmer 2 verbunden, der einen ersten Einlaßkanal 1o und einen zweiten Einlaßkanal 11 und eine diese Kanäle trennende Zwischenwand 8 besitzt. Der erste Einlaßkanal 1o ist am einen Ende mit dem ersten Vergaser und am anderen Ende mit dem Kanal 3a in dem Zylinderkopf 4 verbunden. Der zweite Einlaßkanal 11
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ist am einen Ende mit dem zweiten Vergaser C_ und am anderen Ende mit dem Kanal 3b verbunden.
Der erste Einlaßkanal 1o hat eine kleinere Querschnittsfläche als der zweite Einlaßkanal 11. Den Drosselklappen 14 und 16 ist ein Stellantrieb P zugeordnet, der die zweite Drosselklappe 16 öffnet, wenn die erste Drosselklappe 14 weit, vorzugsweise voll geöffnet ist und die Drehzahl des Motors einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Für diese Betätigung der zweiten Drosselklappe 16 kann man einen pneumatischen Stellantrieb vorsehen.
In dem Einlaß 5 in dem Zylinderkopf 4 ist ein Ventilsitz 18 vorgesehen, mit dem ein Einlaßventil 17 zusammenwirkt. Es ist ferner eine Saugleitung 26 vorgesehen, die am einen Ende über eine stromaufwärts von dem zweiten Drosselventil 16 angeordnete öffnung 27 mit deir zweiten Einlaßkanal 11 in Verbindung steht (Fig. 2). Das andere Ende der Leitung 26 ist mit einen pneumatischen Stellantrieb 22 verbunden, in dessen Gehäuse 22a eine Membran 23 angeordnet ist, welche den Innenraum des Gehäuses 22a in einen ersten Raum 24 und einen zweiten Raum 25 unterteilt. Der erste Raum 24 ist über die Leitung 26 mit dem zweiten Einlaßkanal 11,und der zweite Raum 25 ist mit der Außenatmosphäre verbunden. Die Membran 23 ist mit einer Zug- und Druckstange 28 verbunden, die mit einem Schaltkontakt 29a versehen ist, der mit ortsfesten Kontakten 29b eines Schalters 29 zusammenwirkt. Der pneumatische Stellantrieb 22 besitzt ferner eine Druckfeder 3o, die in dem Raum 24 angeordnet ist und die Membran 2 3 in die Stellung zu bewegen trachtet, in welcher der Kontakt 29a an den Kontakten 29b angreift.
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Gemäß Fig. 2 besitzt das Zündsystem eine Zündspule 36 mit einer Primärwicklung 36a und einer Sekundärwicklung 36b. Der Primärwicklung 36a der Spule 36 wird elektrische Energie von einer Stromquelle 34 über eine Leitung 31 zugeführt, in der ein Zünd-Hauptschalter 35 angeordnet ist. Die Sekundärwicklung 36b der Spule 36 ist mit einer Zündkerze 37 verbunden. Die Zündspule 36 ist einerseits über den Schalter 29 und einen ersten Unterbrecherschalter 32 und andererseits über einen zweiten Unterbrecherschalter 33 geerdet. Dem ersten und dem zweiten Unterbrecherschalter 32 und 33 sind eine erste bzw. eine zweite Unterbrechemocke 32a bzw. 33a zugeordnet, welche die Unterbrecherschalter zyklisch öffnen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Unterbrecherschalter 33 vor dem Unterbrecherschalter 32, d.h. zu einem früheren Zündzeitpunkt, geöffnet.
Solange im Betrieb die zweite Drosselklappe 16 in dem zweiten Einlaßkanal 11 geschlossen bleibt, liegt an der Öffnung 27 der atmosphärische Druck, so daß die Feder 3o den Schalter in seiner Schließstellung hält. Der Zündzeitpunkt wird jetzt durch den Unterbrecherschalter 32 bestimmt, so daß der Motor mit Zündverzug arbeitet. Wenn für den Betrieb im oberen Lastbereich die Drosselklappe 16 geöffnet wird, wird an die Öffnung 27 ein Unterdruck angelegt, so daß der Druck in dem Raum 24 des pneumatischen Stellantriebes 22 abnimmt und die Membran 23 sich aufwärtsbewegt. Dadurch wird der Kontakt 29a von den Kontakten 29b wegbewegt und infolgedessen der Schalter 29 geöffnet, so daß der Zündzeitpunkt danach von dem Unterbrecherschalter 33 gesteuert wird. Man kann die Phasenlage der Nocken 32a und 33a auch in Abhängigkeit von anderen Betriebsdaten
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des Motors, beispielsweise von seiner Drehzahl, verändern.
Da die Querschnittsfläche des ersten Einlaßkanals 1o relativ klein ist, kann beim Betrieb des Motors im unteren und mittleren Lastbereich die Luft in dem Kanal 1o mit hoher Geschwindigkeit strömen, so daß der Brennstoff gut zerstäubt und verdampft werden kann. Ferner kann man in dem Brennraum eine intensive Drallströmung erzielen. Infolgedessen wird der Unterbrecherschalter 32 so eingestellt, daß die Zündung später erfolgt als in einem üblichen Motor. Dagegen ist im oberen Lastbereich die Strömungsgeschwindigkeit geringer, so daß der Unterbrecherschalter 33 ebenso eingestellt wird wie in den üblichen Motoren.
Man kann die Aisführungsform gemäß Fig. 2 derart abändern, daß die öffnung 27 in den zweiten Einlaßkanal 11 stromabwärts von der zweiten Drosselklappe 16 mündet, wenn diese geschlossen ist, aber stromaufwärts von der zweiten Drosselklappe 16, wenn diese über eine vorherbestimmte Stellung hinaus geöffnet ist. In diesem Fall steht die öffnung 27 mit dem Raum 25 des pneumatischen Stellantriebes 22 und der Raum 24 mit der Außenatmosphäre in Verbindung. Dabei kann die Feder 3o in dem Raum 25 angeordnet sein.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Zündverstelleinrichtung 5o eine Scheibe 51, die einen ortsfesten Kontakt 52 trägt. An einem anderen Teil der Scheibe 51 ist ein Kontaktarm 54 montiert, der einen beweglichen Kontakt 53 trägt. An dem Arm 54 greift eine Unterbrechernocke 55 einer Unterbrecheranordnung 56 derart an, daß der bewegliche Kontakt 53 von dem ortsfesten Kontakt 52 zyklisch
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abgezogen wird. Es ist ein pneumatischer Stellantrieb 22 vorgesehen, der ähnlich ausgebildet ist wie in der vorhergehenden Ausführungsform und dessen Stange 28 mit der Scheibe 51 der Zündverstelleinrichtung 5o verbunden ist. Die Stange 28 und die Scheibe 51 sind derart miteinander verbunden, daß bei zunehmendem Unterdruck in dem Raum 24 die Scheibe im Gegensinn des Uhrzeigers gedreht und der Zündzeitpunkt dadurch vorverlegt wird.
Der Zündverstelleinrichtung 5o gemäß Fig. 3 ist eine unterdruckabhängige Einrichtung 6o zum Vorverlegen des Zündzeitpunktes zugeordnet. Das Innere eines Gehäuses 61 dieser Einrichtung 6o ist durch eine Membran 62 in einen Unterdruckraum 63 und einen Normaldruckraum 64 unterteilt. Der Raum 63 ist durch eine Leitung 65 mit dem ersten Einlaßkanal 1o verbunden. Die Membran 62 ist durch eine Zug- und Druckstange 66 mit der Scheibe 51 verbunden. Eine in dem Raum 63 angeordnete Druckfeder 67 übt auf die Membran 62 eine Kraft aus, die der durch den Unterdruck in dem Raum ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Eine derartige Einrichtung zur Steuerung des Zündzeitpunktes ist beispielsweise aus den US-PSen 3 353 524 und 3 561 41o bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Im Betrieb des Motors im unteren und mittleren Lastbereich ist die erste Drosselklappe 14 in dem Kanal 1o offen und die zweite Drosselklappe 16 geschlossen. Mit Hilfe des pneumatischen Stellantriebes 6o wird der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Unterdruck in dem ersten Einlaßkanal 1o gesteuert. In diesem Betriebszustand erfolgt die Zündung später als in üblichen Motoren.
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Beim Betrieb im oberen Lastbereich ist die Drosselklappe 16 in dem zweiten Einlaßkanal 11 offen und liegt an der öffnung 27 ein Unterdruck, so daß die Membran 23 nach links verschoben und die Scheibe 51 mittels der Stange 28 im Gegensinn des Uhrzeigers gedreht worden ist. Beim Betrieb im oberen Lastbereich ist daher der Zündzeitpunkt vorverlegt.
Vorstehend wurde die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch auf die Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, da diese im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können.
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Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    ι !./Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch einen Zylinder, einen Kolben, der in dem Zylinder angeordnet ist und in ihm einen volumenveränderbaren Brennraum begrenzt, einen in dem Zylinder vorgesehenen und in den Brennraum mündenden Einlaß, einen ersten und einen zweiten Einlaßkanal, die nit dem Einlaß verbunden sind und ein erstes bzw. zweites Drosselventil enthalten, einen Stellantrieb zum Betätigen des ersten und zweiten Drosselventils derart, daß das öffnen des zweiten Drosselventils erst beginnt, nachdem das erste Drosselventil im wesentlichen vollständig geöffnet worden ist, eine Zündversteileinrichtung und einen Sensor, der geeignet ist, den Beginn des öffnens des zweiten Drosselventils zu erfassen und die Zündverstelleinrichtung derart zu steuern, daß bei einem Betrieb des Motors mit offenem zweitem Drosselventil der Zündzeitpunkt vorverlegt wird.
  2. 2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler einen Druckschalter aufweist, der in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Einlaßkanal betätigt wird.
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    2 7 5 A 9 Λ 2
  3. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündverstelleinrichtung einen ersten und einen zweiten Unterbrecherschalter besitzt, die in dem Zündstromkreis des Motors angeordnet sind, daß der erste Unterbrecherschalter zum Vorverlegen des Zündzeitpunktes früher öffnet als der zweite Unterbrecherschalter und daß der Sensor einen Druckschalter aufweist, der in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Einlaßkanal derart betätigt werden kann, daß bei offenem zweitem Drosselventil der zweite Unterbrecherschalter unwirksam ist.
  4. 4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter ein Öffner ist, der in Abhängigkeit von dem Druck betätigt wird, der in dem zweiten Einlaßkanal an einer Stelle herrscht, die bei geschlossenem zweitem Drosselventil etwas stromaufwärts von diesem liegt.
  5. 5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor einen unterdruckabhängigen Stellantrieb besitzt, der in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Einlaßkanal betätigt wird und geeignet ist, die Zündverstelleinrichtung derart zu verstellen, daß bei offenem zweitem Drosselventil der Zündzeitpunkt vorverlegt ist.
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DE2754942A 1976-12-13 1977-12-09 Zündzeitpunktverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine Expired DE2754942C2 (de)

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