DE2849213A1

DE2849213A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2849213A1
Application number: DE19782849213
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Matsumoto; Keiichi Sugiyama
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1979-05-17
Also published as: AU4152578A; IT7822559A0; AU526395B2; JPS5469619A; FR2408723B1; SE7811698L; GB2008672A; IT1094466B; CA1116486A; GB2008672B; ES475034A1; FR2408723A1; BR7807458A; SE441768B; DE2849213C2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

OVLJNS.

H. KINKELOEY W. STOCKMAIR

OtHE-Jtf ICWIBM

K. SCHUMANN

DRLnBtKWC-IVL-VHlS.

P. H. JAKOB

OTL-HK

6. BEZOLD

8 MÜNCHEN

Verbrennungsmotor

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf eine Einrichtung zum Erzielen einer verbesserten Verbrennung in Verbrennungsmotoren .

In den letzten Jahren wurden ausgedehnte Anstrengungen auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren gemacht, um den strengen Bestimmungen zur Verringerung umweltverschmutzender Emissionen wie etwa Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid und Stickoxiden zu entsprechen. Beispielsweise wurde vor-

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TELEFON (08O) 23 OS O2 TELEX OE-9SSM ' TELESRAMME MOIWPAT TELEKOPIERER

geschlagen, die Motoren bei Zündzeitpunkten zu betreiben, die, verglichen mit den bisher für empfehlenswert angesehenen, wesentlich verzögert waren. Es wurde ferner vorgeschlagen, den Motor mit magereren Luft-Treibstoffgemischen zu versorgen. Derartige herkömmliche Lösungen wurden in einem gewissen Ausmaß wirksam, um umweltver— schmutzende Emissionen zu verringern, sie wurden jedoch dahingehend als nachteilig erkannt, daß es schwierig ist, eine stabilisierte Verbrennung zu erreichen, was beim Herstellen eines glatten Motorbetriebs wesentlich ist, und daß der Wärmewirkungsgrad des Motors verringert wird, was zu einer unwirtschaftlichen Treibstoffnutzung führt.

Es wurde auch vorgeschlagen, eine Quetschausbildung in dem Verbrennungsraum vorzusehen und/oder spiralige Fun— rungseinrichtungen im Ansaugkanal vorzusehen, so daß dem Ansauggemisch eine intensive Verwirbelung oder Turbulenz erteilt wird, um eine verbesserte Verbrennung zu erzielen. Diese Vorschläge konnten allerdings nicht völlig zufriedenstellende Lösungen hinsichtlich der umweltverschmutzenden Emissionen und der wirtschaftlichen Treibstoff nutzung erbringen.

Die Erfinder haben sich die Meinung gebildet, daß es beim Erzeugen einer intensiven Verwirbelung oder Turbulenz des Gemisches im Verbrennungsraum wirksam ist, einen Hilfsansaugkanal vorzusehen, der bereits vorher für den Zweck herangezogen wurde, eine beschichtete Gemischaufladung zu erbringen oder die Oberflächenfilmströmung flüssigen Treibstoffs längs der Wand des Ansaugkanals zu verhindern. Demnach haben die Erfinder die Lösung gefunden, einen Hilfsansaugkanal mit verhältnismäßig kleinem Querschnittsbereich derart vorzusehen, daß er sich in den Hauptansaugkanal in einem Bereich in unmittelbarer Nähe der Einlaßöffnung öffnet, wobei Ansauggemisch unter ver-

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hältnismäßig hoher Geschwindigkeit in den Verbrennungsraum durch den Hilfsansaugkanal während des Motorbetriebs mit niedriger Last eingeleitet wird. Wenn die Motorlast zunimmt, wird die Menge des Ansauggemischs durch den Hauptansaugkanal erhöht, so daß die relative Gemischmenge durch den-Hilf sansaugkanatl verringert wird. Es wird somit darauf hingewiesen, daß ein wesentlicher Unterschied in der Verbrennungsgeschwindigkeit oder der Ausbreitungsgeschwindigkext der Verbrennungswärme zwischen Teillastbedingungen, unter denen ein wesentlicher Teil des Ansauggemischs durch den Hilfskanal hindurchgeführt wird, und den Betriebsbedingungen unter schwerer Last vorliegt, unter denen eine verhältnismäßig kleine Menge des Ansauggemisches durch den Hilfskanal geleitet wird. Es , ist deshalb notwendig, einen Ausgleich für einen derartigen Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkext der Verbrennungsflamme zu finden, um den Motor mit einer hohen Wirtschaftlichkeit zu betreiben.

Genau gesagt, der Zündzeitpunkt eines Motors wird im allgemeinen derart bestimmt, daß der maximale Druck oder Spitzendruck 5"bis 10° nach dem oberen Totpunkt erzeugt wird. Bei einem Motor, der mit dem oben erwähnten Hilfsansaugkanal -.ausgebildet ist, wird allerdings, da die Ausbreitungsgeschwindigkext der Verbrennungsflamme sich in Übereinstimmung mit der Lastbedingung des Motors wesentlich ändert, wie oben beschrieben wurde, der Spitzendruck unter einem in unzulässiger Weise vorverlegten Zündzeitpunkt während der Teillastbedingung erzeugt, wenn der Zündzeitpunkt entsprechend einer herkömmlichen Weise bestimmt wird. In anderen Worten, herkömmliche Wege zum Bestimmen des Zündzeitpunktes sind bei derartigen Motoren nicht langer verwendbar, die den oben erwähnten" Hilfsansaugkanal aufweisen.

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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Verbrennungsmotoren vorzusehen, die hinsichtlich der umweltverschmutzenden Emissionen bzw. Schadstoffemissionen zufriedenstellend sind und einen glatten, weichen Betrieb über einen weiten Lastbereich mit wirtschaftlicherem Brennstoffverbrauch ergeben.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es. Verbrennungsmotoren vorzusehen, die einen Hilfsansaugkanal zusätzlich zu einem Hauptansaugkanal aufweisen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, um den oben erwähnten Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme auszugleichen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung können die oben genannten und andere Ziele durch einen Verbrennungsmotor erreicht werden, der die folgenden Merkmale aufweist: einen Verbrennungsraum, einen Hauptansaugkanal, der mit dem Verbrennungsraum durch eine Einlaßöffnung in Verbindung steht, ein Einlaßventil, das in der Einlaßöffnung angeordnet ist, einen Hilfskanal, der sich mit dem einen Ende in den Hauptansaugkanal in einem Bereich in unmittelbarer Nähe der Einlaßöffnung öffnet, ein Steuerventil, das im Hauptansaugkanal vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, während des Betriebs unter leichter Last geschlossen zu werden, so daß der Strömungsmittel-Einlaßstrom unter hoher Geschwindigkeit durch den Hilfskanal in den Verbrennungsraum eingeleitet wird, wobei der Verbrennungsmotor gekennzeichnet ist durch eine Steuereinrichtung zum Ändern des Zeitpunktes, bei dem der Spitzendruck im Verbrennungsraum erzeugt wird, und eine Einrichtung zum Herstellen einer wechselseitigen Verbindung des Steuerventils und der Steuereinrichtung, so daß die Steuereinrichtung betätigt wird, wenn das Steuerventil geschlossen ist, um den Zeitpunkt zu verzögern, bei dem

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der Spitzendruck erzeugt wird.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung in der Form einer Einrichtung zum Rückleiten eines Teiles des Auspuff-Verbrennungsgases in den Ansaugstrom ausgebildet. Gemäß einem anderen Aspekt kann die Steuereinrichtung eine Steuervorrichtung zum Festsetzen des Zündzeitpunktes sein, um den Zündzeitpunkt bei Betrieb unter geringer Last zu verzögern.

Die oben genannten und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird,., in denen:

Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts eines Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts ist, der im wesentlichen längs Linie II-II in Fig. 1 vorgenommen wurde,

Fig. 3 eine Aufrißansicht ist, die das Äußere des Motors zeigt, der in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 4 die Ansicht eines Schnitts ähnlich Fig. 1

ist, jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts ähnlich Fig. 1

und Fig. 4 ist, jedoch ein weiteres Äusfüh— rungsbeispiel zeigt,

Fig. 6a ein Diagramm ist, das die Druckänderungen bei einem herkömmlichen Motor zeigt,

Fig. 6b ein Diagramm ist, das die Druckänderungen bei einem erfindungsgemäßen Motor zeigt,

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ORrGlNAL INSPECTED

Fig. 6 c die Druckänderungen beim Verbrennungstakt zeigt,

Fig. 7 die Ansaugstromgeschwindigkeit im Hilfsansaugkanal und die Menge rückgeleiteten Abgases in dem in Fig. 1 gezeigten Motor zeigt,

Fig. 8 eine Ansicht eines Schnitts ist und einen

Motor entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Fig. 9 den Zusammenhang zwischen der Ansaugstromgeschwindigkeit durch den Hilfsansaugkanal und dem Zündzeitpunkt bei dem Motor zeigt, der in Fig. 8 gezeigt ist.

Es wird nun Bezug auf die Zeichnung genommen, insbesondere auf Fig. 1; der dort gezeigte Motor umfaßt einen Motorblock 1, auf dem ein Vergaser 3 über einen Ansaugkrümmer 2 angebracht ist. Der Motorblock 1 umfaßt einen Zylinder 4, einen Zylinderkopf 5 und einen Kolben 6, die auf herkömmliche Weise derart zusammengebaut sind, daß sie einen Verbrennungsraum 7 bilden. Der Zylinderkopf 5 ist mit einem Auspuffkanal 8 ausgebildet, der mit dem Verbrennungsraum 7 über ein Auspuffventil 9 in Verbindung steht. Der Zylinderkopf 5 ist ferner mit einem Ansaugkanal 11 ausgebildet, der einerseits mit dem Verbrennungsraum 7 über ein Ansaugventil 12 in Verbindung steht und sich andererseits durch den Ansaugkrümmer 2 erstreckt.

Der Vergaser 3 ist ein herkömmlicher Verbund- bzw. Doppelvergaser mit einem oberen trommelartigen Vergaserkörper 3a und einen unteren trommelartigen Vergaserkörper 3b. Der Vergaser 3 weist einen Hauptkanal 3c und einen Nebenkanal 3d auf, die über den Ansaugkanal 11 in Verbindung stehen. Der Hauptkanal 3c ist mit einer Haupttreibstoffdüse 35 und einem Hauptdrosselventil 14 versehen, und der Nebenkanal 3d ist mit einer Treibstoffdüse 3g und

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einem Nebendrosselventil 3h versehen.

Das Hauptdrosselventil 14 ist der Art nach handbetätigt, und der Hauptkanal 3c ist mit einem Steuerventil 15 stromabwärts vom Hauptdrosselventil 14 versehen. Ein Hilfskanal 16 ist im Ansaugkrümmer 2 ausgebildet und öffnet sich mit dem einen Ende in den' Hauptkanal 3c zwischen dem Hauptdrosselventil 14 und dem Steuerventil 15. Das andere Ende des Hilfskanals 16 ist zum Ansaugkanal 11 in der Nähe des Ansaugventils 12 hin offen. Das Steuerventil 15 ist durch ein Verbindungsstück 17 mit einer auf den Ansaugdruck ansprechenden Vorrichtung 18 verbunden, so daß es durch die Vorrichtung bei Betrieb unter leichter Last sowie Leerlaufbetrieb geschlossen ist, jedoch bei Betrieb unter schwerer Last geöffnet wird. Das Steuerventil 15 muß nicht notwendigerweise vollkommen geschlossen sein.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die auf den Ansaugdruck ansprechende Vorrichtung 18 ein Gehäuse 18a und eine Membran 18b, die den Innenraum des Gehäuses 18a in eine Saugdruckkammer 18c und eine Athmosphärendruckkammer 18d unterteilt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Saugdruckkammer 18c über eine Leitung 19 mit dem Hauptkanal 3c an einer Stelle in der Nähe des Hauptdrosselventils 14 verbunden. Die Membran 18b ist mit dem Lenker 17 verbunden und wird mittels einer Feder 18e nach rechts gedrückt, die in der Kammer 18c derart angebracht ist, daß das Steuerventil 15 normalerweise von der Feder in die offene Stellung gedrückt wird.

Eine Abgasrückfuhrleitung 21 erstreckt sich zwischen dem Auspuffkanal 8 und dem Hilfskanal 16, so daß ein Teil des Abgases vom Auspuffkanal 8 zum Hilfskanal 16 zurück-

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geführt wird. In der Leitung 21 ist ein Strömungssteuerventil 23 zum Steuern des Stromes des Verbrennungskanales in die Ansauganlage vorgesehen.

Das Strömungssteuerventil 23 umfaßt ein Ventilteil 23a und ein Ventilgehäuse 23b, und eine Membranvorrichtung 24 ist zum Steuern des Ventilteils 23a vorgesehen. Die Membranvorrichtung 24 umfaßt eine Kammer 24a, die von einer Membran 24c begrenzt wird, die mit dem Ventil teil 23a verbunden.ist und mittels einer Feder 24b in der Kammer 24a derart vorgespannt wird, daß das Ventilteil 23a in die geschlossene Stellung gedrückt wird. Die Kammer 24a ist durch eine Leitung 22 und einen Druckverstärker 25 bekannter Art mit einem Druckvorratsbehälter 26 versehen, der seinerseits über ein Einwegventil bzw. Rückschlagventil 20 mit einer Leitung 19 derart verbunden ist, daß der Ansaugdruck im Hauptkanal 3c im Vorratsbehälter 26 gespeichert wird.

Der Verstärker 25 ist mit einer ersten Drucksignalleitung 27, die von der Düsenmündung im Hauptkanal 3c ausgeht^sowie mit einer zweiten Drucksignalleitung 28, die von einer Stelle in der Nähe des Hauptdrosselventils 14 ausgeht, verbunden. Somit wird der Verstärker 25 bei dem ersten Drucksignal von der Leitung 27 geöffnet und bewirkt die Steuerung der öffnung des Ventils 23 in Obereinstimmung mit dem Strom im Hauptkanal 11. Deshalb wird die Menge rückgeführten Verbrennungsgases in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand gesteuert, wie in Fig. 7b gezeigt ist.

Die Leitung 22 ist mit einem Druckausgleichventil 22a verbunden, das eine Magnetspule 22b aufweist, so daß es geöffnet wird, wenn die Magnetspule 22b erregt wird.

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Die Magnetspule 22b ist mit einer Stromquelle B über einen Schalter S verbunden, der dazu eingerichtet ist, geschlossen zu werden, wenn die Motordrehzahl über einen vorbestimmten Wert erhöht wird. Sowie das Ventil 22a geöffnet wird, wird Umgebungsdruck in die Leitung 22 eingeleitet, wobei die öffnung des Ventils 23 verringert wird, um die Menge rückgeführten Verbrennungsgases zu verringern.

Beim Betrieb des Motors herrscht ein sehr niedriger Druck in der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventils vor, solange das Drosselventil 14 sich bei einer niedrigen Öffnungsstellung befindet oder sich der Motor in Leerlaufbetrieb befindet. Ein derartig niedriger Druck wird über die Leitung 19 auf die auf Ansaugdruck ansprechende Vorrichtung 18 übertragen,.so daß die Membran 18b gegen die Wirkung der Feder 18e bewegt wird, um das Steuerventil 15 zu schließen. Somit wird ein wesentlicher Teil des Ansauggemischs, das durch das Drosselventil 14 hindurchgeführt würde, durch den Hilfskanal 16 in den Bereich der Ansaugöffnung des Ansaugkanals 12 gerichtet und unter hoher Geschwindigkeit in den Verbrennungsraum 7 während des Ansaugtaktes eingeleitet, wobei das Ansaugventil 12 geöffnet ist. Es sollte deshalb hervorgehoben werden, daß eine intensive Verwirbelung oder Turbulenz im Verbrennungsraum erzeugt wird, und die Verbrennung rasch stattfinden wird, sobald die Zündflamme erzeugt wird, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme infolge der Verwirbelung oder Turbulenz erhöht ist.

In anderen Worten, es ist wegen des Hilfskanals 16 möglich,, selbst unter Leerlaufbetrieb oder einem anderen Betrieb unter leichter Belastung eine Verwirbelung oder Turbulenz zu erzeugen, die so stark wie diese ist, die

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bei einem Betrieb eines herkömmlichen Motors bei hoher Drehzahl erzeugt wird. Somit ist es möglich, eine stabilisierte Verbrennung herzustellen.

In diesem Augenblick wird die erste Drucksignalleitung 27 an der leicht stromaufwärts gelegenen Seite des Drosselventils 14 geöffnet und ein hoher oder im wesentlichen athmosphärischer Druck wird auf den Verstärker 25 übertragen, um diesen zu schließen. Somit wird die Zufuhr vom Saugdruck zur Kammer 24a unterbrochen, und das Ventilteil 23a wird unter der Wirkung der Feder 24b dazu gezwungen, das Ventil 23 zu schließen, um die Strömung des Verbrennungsgases in die Ansauganlage zu unterbrechen.

Bei Teillastbetrieb, bei dem das Drosselventil 14 in einem gewissen Maß geöffnet ist, wird der Ansaugstrom nennenswert erhöht, und ein Saugdruck wird auch noch an der stromabwärtsgelegenen Seite des Drosselventils 14 erzeugt, so daß es die Vorrichtung 18 bewirkt, das Steuerventil in der geschlossenen Stellung zu halten. Der Ansaugstrom durch den Hilfskanal 16 wird deshalb so erhöht, daß er eine außerordentlich starke Verwirbelung oder Turbulenz erzeugt, so daß es notwendig wird, den Zeitpunkt, bei dem der Spitzendruck erzeugt wird, zurückzuverlegen.

Da das Drosselventil 14 in diesem Augenblick teilweise geöffnet ist, ist die Leitung 27 zum Hauptkanal 3c an der stromabwärtsgelegenen Seite des Drosselventils 14 geöffnet, wobei der Ansaugdruck dem Verstärker 25 zugeführt wird, um diesen zu öffnen. Der Düsendruck wird durch die Leitung 28 dem Verstärker 25 zugeführt und bewirkt die Steuerung des Saugdrucks, die der Membranvorrichtung 24 zugeführt wird. Es sollte deshalb ver-

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merkt werden, daß das Ventil 23 derart gesteuert wird, daß die Menge rückgeführten Verbrennungsgases in Übereinstimmung mit einer Zunahme in der Strömung durch den Hilfskanal 16 erhöht wird.

Genau gesagt, der Ansaugdruck im Druckspeicher 26 wird der Membranvorrxchtung 24 unter der Steuerung des Düsendrucks zugeführt, der die Menge des Ansaugstromes darstellt, und die Membran 24c der Vorrichtung 24 wird in eine Stellung bewegt, in der der Druck in der Kammer 24a mit der Feder 24b ausgewogen ist. Somit wird das Ventilteil 23a in einer Stellung gehalten, die der Menge des Ansaugstromes entspricht, um es einer entsprechenden Menge an Verbrennungsgas zu erlauben, in die Ansauganlage hindurchzutreten. Es wird der Steuerung der Rückführung des Verbrennungsgases derart der Vorzug gegeben, daß eine derartige Rückführung mit einer verhältnismäßig geringen Menge an Verbrennungsgas begonnen wird und schrittweise in Übereinstimmung mit einer Zunahme beim Ansauggemischstrom erhöht wird, um einen rauhen Motorbetrieb zu vermeiden .

Das Verbrennungsgas, das in den Hilfskanal 16 eingeleitet wird, wird in den Verbrennungsraum 7 zusammen mit dem Ansauggemisch eingeleitet. Somit wird die Menge des Stromes durch den Hilfskanal 16 um die Menge erhöht, die der Menge rückgeführten Verbrennungsgases entspricht, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal 16 dementsprechend erhöht wird, um hierbei die Verwirbelung oder Turbulenz im Verbrennungsraum zu intensivieren. Ferner ist die Rückführung des Verbrennungsgases auch wirksam bei der Unterdrückung von Stickoxiden. Es wurde herausgefunden, daß bei einem Motor mit einem Hilfskanal 16 die Menge des rückgeführten Gases etwa um das zweifache von der Menge erhöht werden kann, die bei einem herkömmlichen Motor zulässig ist, ohne daß irgendeine schädliche Wirkung bei

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der Stabilität des Betriebs auftritt, infolge einer bezeichnenden Verbesserung der Verbrennung durch die Verwendung des Hilfskanals.

Wenn das Drosselventil 14 für den Betrieb unter schwerer Last in eine volle oder weit geöffnete Stellung geöffnet wird, dann wird der Druck an der stromabwartsgelegenen Seite des Drosselventils 14 wesentlich zum Athmosphärendruck hin erhöht. Der Druck wird der auf den Ansaugdruck ansprechenden Vorrichtung 18 zugeführt und wirkt auf die Membran 18b derart ein, daß die Membran 18b unter der Wirkung der Feder 18e bewegt wird, um das Steuerventil 15 zu öffnen.

Wenn das Steuerventil 15 geöffnet ist, dann wird die Strömungsmenge durch den Hilfskanal 16 dementsprechend verringert. Wenn sich das Steuerventil 15 in voll offener Stellung befindet, dann wird es einem wesentlichen Teil des Ansauggemischs ermöglicht, durch das Steuerventil 15 hindurchzutreten. Deshalb wird darauf hingewiesen, daß, wenn das Steuerventil 15 geöffnet ist, die Mitwirkung des Hilfskanals 16 bei der Verwirbelung oder Turbulenz in dem Verbrennungsraum 7 dementsprechend verringert ist. Es wird deshalb notwendig werden, die Rückführung von Verbrennungsgas zu verringern oder zu beenden, da eine Abnahme in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme vorliegt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Nähe des Drosselventils 14 durch die Leitung 27 dem Verstärker 25 zugeführt, um diesen zu schließen, wobei die Membran 24c der Vorrichtung 24 vom Ansaugdruck freigesetzt wird. Das Ventil 23a wird deshalb unter der Wirkung der Feder 24b bewegt, um das Ventil 23 zu schließen, Somit wird vom Ventil 23 der Abgasstrom gesperrt.

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Es sollte allerdings darauf hingewiesen werden, daß der Zeitpunkt, bei dem eine Rückführung des Verbrennungsgases gesperrt wird, nicht immer mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, bei dem die Mitwirkung des Hilfskanals 16 bei der Verwirbelung oder Turbulenz im Verbrennungsraum 7 geschwächt wird. Ferner, wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit im Hilfskanal 16 nicht linear proportional zur Länge des Rückführungsgases.

Ferner ist kein spezieller oder unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Menge des rückgeführten Verbrennungsgases und der Stellung des Steuerventils 15 vorgesehen, in der Hoffnung, daß das Steuerventil 15 auch zum Steuern anderer Faktoren wie der Beschleunigung, der Verzögerung und der Drehzahl des Motors verwendet werden kann. Somit wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auf dem Prinzip der Motorsteuerung beruht, wobei eine erhöhte Menge an Verbrennungsgas in die Ansauganlage zurückgeführt wird, um die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme unter Teillastbetrieb zu verringern, wobei der Hilfskanal die Intensivierung der Verwirbelung oder Turbulenz im Verbrennungsraum bewirkt, während bei Betrieb unter schwerer Last die Menge des Rückführungsgases verringert wird oder die Rückführung völlig unterbrochen wird, wobei die Wirkung des Hilfskanals zur Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungsflamme abgeschwächt wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Vergaser ein Registervergaser, es ist jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines derartigen Vergasertyps beschränkt, und es ist innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Einzelvergasers ersichtlich. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch auf Rotationskolbenmotoren angewendet werden.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen; dort ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die vorliegende Erfin-

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dung bei einem Motor Verwendung findet, der eine sogenannte Doppelansauganlage bzw. eine Ansauganlage mit Doppeleinleitung aufweist. In Fig. 4 sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen sind hierfür weggelassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Ansaugkanal 11, der von jedem Verbrennungsraum 7 wegführt, mit einem Vergaser 3' versehen, der ein Drosselventil 3h aufweist. Ein Hilfskanal 16 ist mit einem Krümmer 16a verbunden, der seinerseits mit Zweigkanälen 16b verbunden ist, von denen jeweils einer für jeden Zylinder vorgesehen ist. Jeder Zweigkanal 16b ist zum entsprechenden Ansaugkanal 11 in der Nähe des Einlaßventils 12 geöffnet. Der Hilfskanal 16 ist mit einem Hilfsvergaser 3" versehen, der für alle Zylinder gemeinsam ist.

Der Hilfsvergaser 3" weist ein Hilfsdrosselventil 14' auf, das mit einem handbetätigten Teil wie etwa einem Fußpedal P verbunden ist. Das Drosselventil 3h steht mit dem Hilfsdrosselventil 14' derart in Verbindung, daß das erstgenannte beginnt, sich zu öffnen, wenn das letztgenannte über einen vorbestimmten Wert geöffnet ist. Bei der normalen Auslegung wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unter 100 km/h im wesentlich das gesamte Ansauggemisch durch den Hilfskanal 16 zugeführt. Vorzugsweise sollte es einer kleinen Gemischmenge erlaubt sein, durch das Drosselventil 3h hindurchzutreten, selbst wenn es sich in der geschlossenen Stellung befindet.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewandt ist, der eine Kraftstoffeinspritzungsansauganlage aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Ansauganlage eine Luftströmungsmeßeinrichtung 51 auf.

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,die ein Luftströmungssignal erzeugt,

das dazu eingerichtet ist, zur Zumessung von Treibstoff verwendet zu werden. Der zubemessene Treibstoff wird in den Ansaugkanal 11 durch eine Treibstoffeinspritzdüse 52 eingespritzt. Der Hilfskanal 16 weist ein stromaufwärts gelegenes Ende auf, das sich an der stromabwärtsgelegenen Seite der Luftströmungsmeßeinrichtung 51 öffnet. Die Treibstoffeinspritzansauganlage weist keinerlei düsenartige Ausbildung auf, wie sie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen verwendet wurde, um ein erstes Drucksignal für den Verstärker 25 zu entnehmen. Deshalb öffnet sich die erste Drucksignalleitung 27 an einer Stelle in der Nähe des Hilfsdrosselventils 14', und die zweite Drucksignalleitung öffnet sich an der ein wenig stromaufwärtsgelegenen Seite dieser Stelle. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Hilfsdrosselventil 14' dem Steuerventil 24 beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1.

Es wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen; dort ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Motorblock 1 selbst grundsätzlich identisch mit den beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, jedoch das Steuerventil 15 ist auf der stromabwärtsgelegenen Seite des Ansaugkrümmers 2 angeordnet. Bei einem Motor mit mehreren Zylindern ist ein Steuerventil 15 für jeden Zylinder vorgesehen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird das Steuerventil 15 durch den Ansaugdruck im Ansaugkanal 11 an der stromabwärtsgelegenen Seite des Drosselventils 14 gesteuert.

Der Motor umfaßt eine Zündschaltung IG, die über einen Hauptschalter SW mit einer Stromquelle B verbunden ist. Die Zündschaltung IG ist mit einem Verteiler 55 verbunden,

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der seinerseits an die Zündkerzen für die Zylinder angeschlossen ist. Der Verteiler 55 umfaßt eine herkömmliche ünterbrechervorrichtung, und die Zündzeitpunkteinstellung kann durch eine Einstellung der ünterbrechervorrichtung gesteuert werden. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Verteiler einen Einstellhebel 55a auf, der mit einer Membranvorrichtung 61 verbunden ist. Die Membranvorrichtung 61 umfaßt eine Membran 64, die eine Ansaugdruckkammer 61a begrenzt, die über eine Leitung 62 mit der ersten Drucksignalleitung 27 verbunden ist.

Die Membran 64 wird von einer Feder 63 in der Kammer 61a nach links oder in der Richtung der Frühverstellung der Zündzeit gedrückt. Wenn ein Ansaugdruck auf die Kammer 61a angelegt wird, dann wird die Membran 64 nach rechts bewegt, um den Hebel 55a in der Richtung der Spätverstellung des Zündzeitpunkts zu schwenken.

Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, umfaßt der Verteiler 55 ferner einen Fliehkraftregler, der die Steuerung des Zündzeitpunktes bewirkt, wie er durch die Linie F in Fig. 9 gezeigt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist bei Leerlaufbetrieb des Motors die Kammer 61a einem Druck ausgesetzt, der im wesentlichen gleich ist dem Atmosphärendruck, so daß die Membran 64 unter der Wirkung der Feder 63 nach links gedrückt wird, um den Hebel 55a in der Frühzündungsstellung zu halten. Bei Teillastbetrieb, in dem das Drosselventil 14 sich in einer teilweise offenen Stellung befindet, ist die Kammer 61a einem Ansaugdruck ausgesetzt, so daß die Membran 64 nach rechts gegen die Wirkung der Feder 63 verlagert wird. Somit wird der Hebel 55a in der Spätvers tellungsrichtung bewegt, und der Zündzeitpunkt wird

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auf Spätzündung verstellt, wie durch die Linie G in Fig. 9 gezeigt ist.

Wenn das Drosselventil 14 weit offen ist, dann ist die Kammer 61a wiederum einem Druck ausgesetzt, der gleich oder nahe dem Atmosphärendruck ist, wobei die Membran 64 nach links verlagert wird, um den Zündzeitpunkt vorzuverstellen. In Fig. 9 zeigt die Linie H-den Zündzeitpunkt bei einem herkömmlichen Motor, wobei der Zündzeitpunkt unter Teillastbetrieb vorverstellt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Zündzeitpunkt auf stufenlose Weise dadurch gesteuert, daß man die Membranvorrichtung 61 verwendet, es sollte jedoch vermerkt werden, daß die Steuerung auch stufenweise durch Verwendung elektrischer Schalter durchgeführt werden kann. Ferner kann es möglich sein, zwei oder mehrere Verteiler zu verwenden, die unterschiedliche Zündzeitpunkte aufweisen, so daß sie in Übereinstimmung mit dem Druck in der Leitung 62 wahlweise verwendet werden können.

Wie oben beschrieben, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung ein stabiler Betrieb des Motors über den Lastbereich sichergestellt werden, indem man eine Einrichtung zum Steuern des Zeitpunkts vorsieht, bei dem der Spitzendruck erzeugt wird, indem man entweder Verbrennungsgas in die Ansauganlage in einer Menge von 10 bis 30 % des Ansauggemisches zurückleitet, oder indem man den Zündzeitpunkt bei Teillastbetrieb zurückverstellt. Es wird beispielsweise auf Fig. 6a Bezug genommen, die Druckänderungen im Verbrennungsraum zeigt , und es wird darauf hingewiesen, daß sich der Spitzendruck beträchtlich mit dem Lastzustand ändert, wie an der Stelle H gezeigt ist. Es kann allerdings bei einem Motor, der die vorliegende Erfindung verkörpert, die Änderung im Spitzen-

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druck verringert werden, wie durch h in Fig. 6b gezeigt ist.

Entsprechend dem Motor mit dem Hilfsansaugkanal kann rückgeführtes Verbrennungsgas bis auf 10 bis 30 % des Ansauggemisches gesteigert werden, ohne daß es irgendeine ungünstige Auswirkung auf die Verbrennung des Gemisches ausübt. Deshalb wird ein derartiges rückgeführtes Verbrennungsgas auch die Abnahme von Stickoxiden im Abgas bewirken.

Bei einem Motor, bei dem die Erzeugung von Stickoxiden verhältnismäßig gering ist, ist es von Vorzug, die vorliegende Erfindung dadurch zu realisieren, daß man den Zündzeitpunkt zurückverstellt, da eine derartige Anordnung eine vorteilhafte Auswirkung auf den wirtschaftlichen Treibstoffverbrauch ergibt. Es liegt natürlich im Bereich der vorliegenden Erfindung, sowohl die Abgasrückführeinrichtung als auch die Einrichtung zur Spätverstellung des ZundZeitpunktes beim Realisieren der vorliegenden Erfindung vorzusehen.

Die Erfindung wurde somit unter Bezugnahme auf spezielle Anordnungen gezeigt und beschrieben, es sollte jedoch festgehalten werden, daß die Erfindung keineswegs auf die Einzelheiten der dargestellten baulichen Ausführungen begrenzt sind, sondern daß Abänderungen und Anpassungen vorgenommen werden können, ohne daß man den Schutzbereich der Anmeldung und der beigefügten Ansprüche verläßt.

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Claims

PATSNTANWALTS A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

W. STOCKMAIR

OR-INIl-AaC(CALTEC*

K. SCHUMANN

Dft RBl NUT, · DPL-PHY»

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

OR PB» NAT· DIPL-CHBA

8 MÜNCHEN

MAXIMIUANSTRASSK

13. Nov. 1978 P 12

YAMAHA. HATSUDOKI KABUSHIKI KAISHA No. 2500, Shingai, Iwata-shi, Shizuoka-ken, Japan

Ansprüche

Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsraum, einem Hauptansaugkanal, der mit dem Verbrennungsraum über eine Einlaßöffnung in Verbindung steht, einem Einlaßventil, das in der Einlaßöffnung vorgesehen ist, einem Hilfskanal, der sich mit dem einen Ende in den Hauptansaugkanal in einem Bereich in der Nähe der Einlaßöffnung öffnet, und einem Steuerventil, das im Hauptansaugkanal vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, bei Betrieb unter leichter Last geschlossen zu werden, so daß der Ansaugstrom an Strömungsmittel unter hoher Geschwindigkeit durch den Hilfskanal in den Verbrennungsraum eingeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (21; 61) zum Ändern des Zeitpunktes, an dem ein Spitzendruck im Verbrennungsraum (7) erzeugt wird, und eine Einrichtung zura Verbinden

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des Steuerventils (15) und der Steuereinrichtung, so daß die Steuereinrichtung betätigt wird, wenn das Steuerventil geschlossen ist, um den Zeitpunkt zu verzögern, bei dem der Spitzendruck erzeugt wird.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (21) zum Rückleiten von Verbrennungsgas in die Ansauganlage (8) ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinleitung eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (61) zum Spätstellen des Zünd— Zeitpunktes bei Betrieb unter leichter Last ist.
4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21y 61) bei Betrieb unter Teillast betätigt wird, der den Standgasbetrieb ausschließt.
5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung mehrere Zündzeitpunkt-Steuereinrichtungen umfaßt, die unterschiedliche Zeiteinstellungen aufweisen und wahlweise in Übereinstimmung mit den Lastbedindungen verwendet werden.

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